2种臭黄荆叶主要挥发性成分及驱虫作用研究

2013-09-17徐小青范超敏

中国粮油学报 2013年10期

徐小青吴雨范超敏钟耕，2

(西南大学食品科学学院1，重庆 400715)

(重庆特色食品工程技术研究中心2，重庆 400715)

赤拟谷盗(Tribolium Castaneum)是一种世界性重要储粮害虫，主要危害各种粮食、油料、肉类等，以粉类储物受害最严重［1］，其分泌物还含有致癌物苯醌。对赤拟谷盗的控制，目前主要采用化学防治方法，但该法污染大，不符合环境友好的主题。对臭黄荆叶挥发性成分分析发现其含有抑制害虫作用的物质，可用于开发低毒、低残留的植物杀虫剂研究。臭黄荆(Premna ligustroides Hemsl)为马鞭草(Verbenaceae)腐婢属多年生灌木，广泛分布于四川、湖北及江西等地区，该种野生资源非常丰富，产量较大，但目前对其研究较少，是一种极具开发价值的绿色杀(驱)虫剂资源。

根据对臭黄荆叶挥发油成分分析，其叶挥发性成分主要有挥发醇、烯、酮、酯、酸等，其中1－辛烯－3－醇可作为蚊虫引诱剂，应用于杀蚊制品;α－石竹烯既有防癌作用，同时还有杀线虫作用［2］。臭黄荆中的植物多酚对抑制微生物具有广谱性，还具有抗过敏、抗诱变、抗电子辐射和抑制细胞毒素等作用［3－5］。此外，臭黄荆提取物可引起斜纹夜蛾这种多食性作物害虫的拒食性活动，从而减缓其对农作物的危害［6］。由此可推断臭黄荆是有益于人体，并对一些害虫有抑制性作用的物质。

然而，目前对臭黄荆叶驱(杀)虫效果的研究尚未见报道，对臭黄荆叶驱(杀)虫性试验研究，可寻找出一种新的植物源杀虫剂。将臭黄荆这种可食性资源开发为赤拟谷盗的杀虫剂，既是对资源的充分利用，又可减少环境污染，还有利于提高食品安全性，降低农药残留对人体的危害。

本试验利用顶空固相微萃取提取出2种臭黄荆叶挥发性成分，结合气相色谱－质谱联用仪(GCMS)对其进行对比分析，探索其主要挥发性成分的性质、效能及部分应用，并研究臭黄荆叶对赤拟谷盗的驱避、触杀、种群抑制以及熏蒸作用，为臭黄荆叶新的开发应用途径提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

供试昆虫:由本校植物保护学院提供的实验室人工饲养的赤拟谷盗;臭黄荆叶粗粉(臭黄荆叶在50℃干燥12 h后粉碎过80目筛):当年4月采自四川大竹;氯化钠(分析纯):天津市瑞金特化学品有限公司;聚四氟乙烯(分析纯):成都市科龙化工试剂厂。

JT10001型电子天平:上海精天电子仪器有限公司;HH－4型数显恒温水浴锅:金坛市富华仪器有限公司;57330－U型SPME手柄、57330－U型PDMS(聚二甲基硅氧烷)萃取头:美国SUPELCO公司;DB－FFAP型色谱柱:美国Anglient公司;GCMS－2010型气相色谱质谱(GC/MS)联用仪:日本岛津公司;DHP－600型电热恒温培养箱:北京市永光明医疗仪器厂。

1.2 试验方法

1.2.1 2种臭黄荆叶挥发性成分对比分析

1.2.1.1 挥发性成分的提取［7］

采用顶空固相微萃取提取臭黄荆叶粗粉中的挥发性成分:称取臭黄荆叶粗粉0.250 0 g装入10 mL固相微萃取样品瓶中，分别加入0.500 0 g NaCl和2.50 mL热水(50℃，超纯水)，加盖密封，于50℃水浴锅中平衡10 min。固相微萃取吸附60 min后，于气质联用仪进样口230℃解析5 min进行GCMS分析。

1.2.1.2 挥发性成分的 GC －MS分析

应用气相色谱质谱联用仪［8－10］，设定如下条件对臭黄荆叶挥发性成分进行GC－MS分析。

GC条件:载气:He;柱箱温度:40.0℃;进样口温度:230.0℃;进样方式:不分流进样;升温程序:40.0 ℃保持5.00 min;以14.00 ℃ /min 的速率升至141.0 ℃，保持12.00 min;以 1.00 ℃ /min 的速率升至142.0 ℃，保持3.00 min;以12.00 ℃ /min的速率升至230.0 ℃，保持8.00 min解析5 min。

MS条件:离子化方式:EI;离子源温度:230℃;溶剂延迟时间:3 min;采集方式:scan;开始 m/z:40.00，结束 m/z:400.00。

1.2.2 臭黄荆粉对赤拟谷盗的驱避作用［11］

培养皿内侧壁涂上聚四氟乙烯。在培养皿半边铺上臭黄荆粉，另半边不作处理。每皿接入30只赤拟谷盗，重复 5 次，接虫后 2、4、6、8、12、24 h观察记录赤拟谷盗在两半边分布的数目，计算驱避率。

1.2.3 臭黄荆粉对赤拟谷盗的触杀作用［11］

培养皿内侧壁涂上聚四氟乙烯。处理组称取5.000 0 g臭黄荆粉放入培养皿，对照组不作处理。每皿接入30只赤拟谷盗，重复5次，接虫后24、48、72 h观察记录各皿内赤拟谷盗死亡数，计算死亡率。

1.2.4 臭黄荆粉对赤拟谷盗的种群抑制作用［11］

采用饲料拌药法。向250 mL烧杯中加入10 g饲料，处理组加入3%臭黄荆粉混合均匀，对照组不作处理。每个烧杯中接入30只赤拟谷盗，重复5次。最后用聚乙烯薄膜密封烧杯口，置于28℃恒温培养箱中，27 d后观察记录成虫活虫数和幼虫只数，计算臭黄荆粉对赤拟谷盗当代种群抑制率和子代种群抑制率。公式如下:

当代种群抑制率=(对照当代平均虫量－处理当代平均虫量)/对照子代平均虫量×100%

子代种群抑制率=(对照子代平均虫量－处理子代平均虫量)/对照子代平均虫量×100%

1.2.5 臭黄荆粉对赤拟谷盗的熏蒸作用［11］

模拟实仓:处理组称取5.000 0 g臭黄荆粉放入250 mL烧杯，覆盖一层滤纸后，称取10.000 0 g饲料置于滤纸上;对照组称取 10.000 0 g饲料放入250 mL烧杯。每个烧杯接入30只赤拟谷盗，重复5次。最后用聚乙烯薄膜密封烧杯口，放入28℃恒温培养箱中，4 d后观察记录各烧杯中赤拟谷盗死亡数量，计算校正死亡率。

模拟空仓:处理组称取5.000 0 g臭黄荆粉放入250 mL烧杯，覆盖一层滤纸;对照组不作处理。每个烧杯接入30只赤拟谷盗，重复5次。最后用聚乙烯薄膜密封烧杯口，放入28℃恒温培养箱中，4 d后观察记录各烧杯中赤拟谷盗死亡数量，计算校正死亡率。

1.3 数据分析

试验数据用“平均值±标准差”表示，采用Excel处理数据，生成图表。

2 结果与分析

2.1 2种臭黄荆粉挥发性成分的GC－MS测定结果

臭黄荆叶样品A鉴定出57种挥发性成分，样品B鉴定出58种挥发性成分，其总离子流图分别见图1、图2，以面积归一化法计算的各组分的相对含量，表1中列出了它们各自主要成分含量。

图1 臭黄荆叶样品A的挥发性成分总离子流图

表1 臭黄荆叶样品A和B主要挥发性成分鉴定及其相对含量

图2 臭黄荆叶样品B的挥发性成分总离子流图

经分析，A中主要挥发性成分包括:α－红没药醇(12.87%)、1 －辛烯－3 醇(12.65%)、罗汉柏烯(6.25%)、α －石竹烯(5.79%)、β －紫罗兰酮(5.1%)、石竹烯 (4.83%)、β －倍半水芹烯(3.73%)、α －柏木烯 (3.65%)、α －古芸烯(2.91%)。

B中主要挥发性成分与样品A相同，但1－辛烯－3－醇(13.87%)、α －柏木烯(5.5%)明显高于样品 A;α－红没药醇(12.96%)、β－紫罗兰酮(5.3%)略高于样品A;罗汉柏烯(6.24%)百分含量与样品A大致相等;α－石竹烯(5.58%)、石竹烯(4.52%)，β －倍半水芹烯(3.67%)、α －古芸烯(2.73%)则略低于样品A。

α－红没药醇是存在于春黄菊花中的一种成分，据报道春黄菊花的消炎作用主要来自α－红没药醇。α－红没药醇不仅具有抗炎性能，还被证明有抑菌活性。

1－辛烯－3－醇为脂肪族不饱和醇，自然界中主要存在于薄荷类、百里香及鲜蘑菇中。1－辛烯－3－醇常应用于食用香精中蘑菇等草类调味香精的调配;也可作为化学合成原料，应用于制药领域;或作为蚊虫引诱剂，应用于杀蚊制品。

罗汉柏烯是目前香料工业中的重要原料［12］。武晓颖等［13］的研究表明，罗汉柏烯和雪松醇按一定比例混合可引起天牛的明显触角电位反应。杨雪云等［14］的研究表明，罗汉柏烯可能是侧柏衰弱树中引诱柏肤小蠢雌雄成虫的重要活性成分。刘志明等［15］对侧柏心材活性成分进行提取，并对其抑菌性能进行研究，发现侧柏心材活性成分对白腐菌、褐腐菌、黑曲霉等3种真菌具有较好的抑制作用，而经过GC－MS分析发现罗汉柏烯是侧柏心材活性成分中的主要成分，这表明罗汉柏烯可能与侧柏心材的抑菌性能有很大的相关性。

α－石竹烯也称为律草烯，是广泛用于香料、食品、医药和农药合成的重要中间体［16］。此外，律草烯还具有杀线虫作用。刘桂清等［17］的研究显示，α－石竹烯对桔小实蝇的成虫有显著地引诱效果。

β－紫罗兰酮具有紫罗兰花香气，是一种极其重要的香料。据报道，β－紫罗兰酮可能是诱导美洲斑潜蝇成虫产生定向行为的主要植物挥发性物质［18］。

石竹烯被中国GB 2760—1996批准为允许使用的食品香料，具有一定的平喘作用，是治疗老年慢性支气管炎的有效成分之一［19］。研究显示，石竹烯对棉蚜有很强的毒杀作用［20］。

β－倍半水芹烯是姜黄挥发油的主要成分，医学研究表明，姜黄挥发油还具有抗癌、抗生育、降低人体皮肤粗糙度、治疗呼吸道炎症和心血管病等主要作用［21－23］。

β－金合欢烯的相对含量较低，但它具有特征的花香、木香和青香气息，可用作蚜虫信息素［24］。

2.2 2种臭黄荆粉对赤拟谷盗的驱避作用

从图3可看出，24 h内臭黄荆粉A对赤拟谷盗的驱避率与时间呈正相关，在12 h内臭黄荆粉A对赤拟谷盗的趋避作用随时间变化较为明显，12 h后驱避率增长较慢。臭黄荆粉B对赤拟谷盗的趋避作用在8 h内增长趋势极为明显，在8 h时达到最大值，8 h后臭黄荆粉B对赤拟谷盗的驱避作用逐渐减小。

图3 2种臭黄荆粉对赤拟谷盗的驱避作用

可见，臭黄荆粉A对赤拟谷盗的驱避作用较为持久，这可能与臭黄荆粉B挥发性成分中的驱虫成分较难以保留相关，当其浓度下降，其驱避率也开始下降。因此，臭黄荆粉A更适宜用于驱虫剂的开发，若用臭黄荆粉B开发驱虫剂则需要考虑挥发性成分缓释作用的研究。

2.3 2种臭黄荆粉对赤拟谷盗的触杀作用

从表2可看出，2种臭黄荆粉对赤拟谷盗的触杀作用随时间的增长而增大，且样品A的致死率增长较为显著。可见，长时间处理能增强臭黄荆粉对赤拟谷盗的触杀效果，且样品A的触杀作用更为明显。

表2 2种臭黄荆粉对赤拟谷盗的触杀作用

2.4 2种臭黄荆粉对赤拟谷盗的种群抑制作用

从表3可看出，2种臭黄荆粉对赤拟谷盗的当代种群抑制作用明显低于子代种群抑制作用，而且，对比试验数据可以发现，样品A对赤拟谷盗的当代种群抑制率及子代种群抑制率都明显高于样品B。

表3 2种臭黄荆粉对赤拟谷盗的种群抑制作用

2.5 2种臭黄荆粉对赤拟谷盗的熏蒸作用

从表4可看出，臭黄荆粉A对赤拟谷盗的熏蒸作用与臭黄荆粉B的相比更为明显。

表4 2种臭黄荆粉对赤拟谷盗的熏蒸作用

3 讨论与结论

对臭黄荆叶挥发性成分进行GC/MS分析，并对分析出的主要成分性质进行研究，结果表明，臭黄荆叶主要挥发性成分α－红没药醇、1－辛烯－3－醇、罗汉柏烯、α－石竹烯、β－紫罗兰酮、石竹烯、α－古芸烯、β－金合欢烯等分别具有抑菌作用或抑制害虫作用，可考虑研究臭黄荆叶在抑菌、抑制储粮害虫等方面的开发利用价值。臭黄荆粉对赤拟谷盗的控制作用研究表明，2种样品都对赤拟谷盗具有一定的控制作用，且样品A对赤拟谷盗的驱避、触杀、种群抑制、熏蒸作用都优于样品B。

对臭黄荆叶的专项研究报道较少，对马鞭草科其他植物已有的研究进行分析可发现，马鞭草科植物多可入药，且具有抑菌、驱虫等多种特殊功效，本研究也证实臭黄荆叶对赤拟谷盗具有一定的控制作用，可进一步研究臭黄荆叶对其他储粮害虫或细菌是否具有抑制作用。臭黄荆粉具有较高的营养价值，即使被误食也不会影响人体健康，因此可考虑对臭黄荆粉进一步的研究，以制成臭黄荆驱虫药丸，用于粮食害虫的防治，既可防治害虫，也可达到安全、无污染的作用。

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