花生与3种谷物挥发物测定及烟草螟对其产卵偏好性比较

陈 卓，赵 超，王殿轩*，曾芳芳，黄依林，唐培安

1.河南工业大学 粮油食品学院，粮食储藏与安全教育部工程研究中心，粮食储运国家工程实验室，河南 郑州 450001 2.江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心，江苏 南京 210023

昆虫可被化学信息物质吸引以达其取食、寄生、捕食或求偶[1]的行为目的，性成熟交配后的雌虫也会受到储藏物挥发物质的吸引产卵和感染。蛾类产卵对储藏物的正趋向性并选择产卵可谓其产卵偏好性，该产卵偏好性影响粮食被感染的机会与程度，产卵偏好性大的储藏物更容易受到感染和侵害。储藏物挥发物对害虫的吸引也关系诱捕技术应用中采用饵料诱捕害虫的效果，如大谷蠹(Prostephanustruncates(Horn))、玉米象(Sitophiluszeamais(Moschulsky))、米象(Sitophilusoryzae(L.))对食物挥发物的行为反应[2-5]，赤拟谷盗(Triboliumcastaneum(Herbst))对食物[3,6]、小麦籽粒、棉籽[7-8]挥发物的正趋性，锯谷盗(Oryzaephilussurinamensis(L.))对食物挥发物的趋向性反应[7]，药材甲(Stegobiumpaniceum(L.))成虫对药材挥发物的行为反应[9-10]，药材甲和烟草甲(Lasiodermaserricorne(F.))对干红辣椒的趋向性明显[11]等。印度谷螟(Plodiainterpunctella(Hübner))对不同破碎程度的花生、花生仁和谷物的产卵偏好性差异显著[12]，烟草螟(Ephestiaelutella(Hübner))对储藏物的产卵偏好性缺乏研究。烟草螟是一种常见的世界性分布的储藏物害虫,主要以幼虫为害谷物、油料、烟叶、辣椒、干果、可可豆等[13]，其不仅可以取食完整储藏物，造成直接商品损失，还可通过取食、吐丝连缀储藏物、产生排泄物等污染储藏物。烟草螟幼虫大量发生时可导致储藏物水分增加、温度升高，甚至使其发热霉变[13]。烟草螟雌虫可产卵150～200粒于储藏物品中，在适宜环境中发育繁殖迅速[14]。

花生是世界五大油料之一,是重要的油料与蛋白资源[15]，也是烟草螟喜食和严重危害的储藏物[16]，其营养成分有利于烟草螟等蛾类生长发育[17]。明确烟草螟对不同破碎程度粮食的产卵偏好性，既有利于掌握害虫习性来指导不同完整程度粮食的科学储藏，也有利于利用其偏好的挥发性物质作为诱虫饵料成分。作者研究了花生、小麦、稻谷和玉米及其不同破碎程度样品挥发物的种类、成分和相对含量，以及害虫在样品上的产卵数量与偏好性，以期为利用粮食中挥发性成分防治害虫提供参考。

1 材料与方法

1.1 原料

所用粮食均为当年收获的花生、小麦、稻谷和玉米，花生为开农172，小麦为西农979，玉米为百单5号，稻谷为豫粳6号。试验前将水分含量分别调整至花生仁8.0%、小麦12.5%、稻谷13.5%、玉米14.0%。调好水分的粮食装入整理箱加盖存于4 ℃的冷库中。1个月后分别进行不同破碎程度粮食的产卵偏好性测定，破碎粮食的破碎程度为直径2.5 mm谷物选筛的筛下物，大米采用稻谷砻谷机碾制，破裂花生果用完整花生果手工挤压。

1.2 试虫

烟草螟采自于广东省某粮库，在河南工业大学储藏物昆虫研究室用燕麦片饲料培养多代，培养条件为(28±1) ℃、RH(75±5)%。试虫准备从培养幼虫开始，待其化蛹后每日观察，取新羽化的健康成虫为试虫。

1.3 仪器与设备

BSP-250型生化培养箱：上海博讯实业有限公司；QP2010型气相色谱-质谱联用仪：日本岛津有限公司；DG8W型显微镜：舜宇仪器有限公司；AL204型电子分析天平：赛多利斯科学仪器有限公司；57348-U型固相微萃取头(Fiber)：美国Sigma-Aldrich集团有限公司；FW-135型粉碎机：天津泰斯特仪器有限公司；FCD-268SEA型冰箱：青岛海尔电冰柜有限公司。

1.4 样品挥发物测定

采用顶空取样固相微萃取(HS-SPME)、气相-质谱(GC-MS)法对试验样品的挥发物成分进行分析。称取10.00 g样品于60 mL的萃取瓶中，盖紧瓶盖后于(28±1)℃下平衡24 h，用230 ℃活化5 min的50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取纤维头在(28±1) ℃下顶空萃取30 min，于气相-质谱仪进样口250 ℃下解析3 min。色谱柱为DB-5MS石英毛细管柱(0.25 mm×30 m×0.25 μm，Agilent)。色谱柱起始温度为50 ℃，以4 ℃/min升温至125 ℃并保持3 min，再以4 ℃/min升温至165 ℃并保留3 min，又以10 ℃/min升温至250 ℃并保留5 min。载气采用高纯度氦气，柱压为87.98 kPa。不分流进样2 min，柱流量1.5 mL/min。接口温度250 ℃，离子源温度200 ℃。电离方式为EI，电离能量70 eV，扫描范围m/z35～350 amu。采用全扫描采集模式。

1.5 产卵选择比较装置及比较方法

烟草螟成虫在不同样品上的产卵选择与产卵数量比较方法参照姜碧若等[12]的方法，并将样品位置略加调整。产卵选择比较试验装置为1 200 mm×1 200 mm×500 mm的钢制箱体，箱体内底部用铁皮薄板竖立分隔成边长30 mm×30 mm、高度30 mm的样品小室，小室是内紧贴壁衬以黑色滤纸折制成的小盒。在箱体顶面相对的两个边的中间横置一刚性钢筋，用以悬挂直径6 cm的去盖培养皿为置虫台，置虫台底面高度距箱体顶面250 mm。对粮食按不同的方案设计3组:放置完整花生仁(Rz)、破碎花生仁(Rs)、完整花生果(Gz)、破裂花生果(Gs)，样品设置示意见图1a；放置完整稻谷(Dz)、破碎稻谷(Ds)、大米(Mz)、完整小麦(Xz)、破碎小麦(Xs)、完整玉米(Yz)、破碎玉米(Ys)，样品设置示意见图1b；放置完整花生仁、破碎花生仁、完整花生果、破裂花生果、完整稻谷、破碎稻谷、大米、完整小麦、破碎小麦、完整玉米、破碎玉米，样品设置示意见图1c。样品按等距离分布于直径为1 182 mm的圆周上，设圆周上的样品点为4个相邻共角小室组，见图1。每个样品点测试样品量为10.00 g，每组比较测试中每个样品设置3个平行。控制温度(28±1)℃，RH(60±5)%。

图1 产卵偏好性比较装置及不同样品放置示意图Fig.1 Schematic diagram of a comparison device of oviposition preference and arrangement of different grains

将一对正在交配的烟草螟成虫投放于置虫台上，盖上箱体盖板，用透光箱体顶盖的遮光盖板控制光照时间，光照与黑暗的时间比为14∶ 10(h∶ h)，经48 h取出样品小盒，在40倍双目显微镜下检查样品中和小盒内表面的虫卵数量。

1.6 数据处理

样品中的挥发性成分由所用GS-MS的NIST11 s标准质谱库匹配得出，挥发性成分的相对含量采用峰面积归一化法求得。数据采用Microsoft Excel 2010处理，用SPSS软件进行单因素方差分析和Duncan新复极差法进行多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 常温下测试粮食中挥发物的成分和相对含量

常温下，花生、小麦、玉米、稻谷的不同破碎程度样品的挥发性有机化合物的成分和相对含量如表1所示。所测样品得到的挥发性有机物分别属于烷、烯、醛、醇、酸、酮、呋喃等7类物质。其中，烷、烯、醛类在各状态样品中均有检出，烷类、醛类物质在花生中检出较少，醇类在花生果、玉米中检出较少，酸类在小麦中未检出，酮类在小麦、玉米、花生中均未检出，呋喃类在完整稻谷和小麦中未检出。

从表1可看出，与破碎稻谷和大米相比完整稻谷挥发物质数量分别减少2种和3种，物质种类和相对含量也有变化。破碎小麦较完整小麦中缺少了葵醛,增加了2-甲基-壬烷。破碎玉米较完整玉米仅增加了十一醛。破碎花生仁、完整花生仁、破裂花生果和完整花生果的物质种类数量分别为14、12、10和9种，呈现出破碎程度越大物质种类越多的结果。破碎花生仁较其他状态花生样品增加了己醛、己酸、壬酸等特有物质，完整花生仁又比破裂花生果和完整花生果增加了乙基环丙烷、4-甲基-十三烷、戊醛、正己醇、辛醇、桉叶油醇、壬酸等物质，花生果中乙醛相对含量则明显较多等。破碎花生仁含有测试谷物中未见的乙基环丙烷、双戊烯、1-壬醇、2-四氢呋喃醇、己酸、壬酸等，这些物质可能与烟草螟对花生的产卵偏好性的关系更为密切有关。

表1 不同破碎程度花生、小麦、玉米、稻谷的挥发物成分及其相对含量Table 1 Volatiles compounds and their relative percentages of peanuts, wheat，corns, and paddy rice %

2.2 烟草螟雌虫在不同样品上的产卵数量

2.2.1 烟草螟雌虫在不同破碎程度花生中的产卵数量

图2显示，烟草螟在破碎花生仁、完整花生仁、破裂花生果和完整花生果中的产卵数量从88粒变化至3粒，其不同破碎程度可导致产卵选择差异显著，花生破碎程度高引诱产卵的作用大。烟草螟产卵位置在破碎花生仁中主要集中于胚芽处，在完整花生仁中主要集中于花生仁胚根处，在破裂花生果中集中在果壳裂缝处，这可能与这些部位更易接近引诱物质挥发的点位有关。

注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。括号内百分数表示占总产卵量百分比。图3和图4同。图2 烟草螟雌成虫在不同破碎程度花生中的产卵数量Fig.2 Egg number of E. elutella on peanuts with different degrees of broken

2.2.2 烟草螟雌虫在不同破碎程度谷物中的产卵数量

图3显示，烟草螟在不同破碎程度小麦、稻谷和玉米样品上的产卵数量存在差异显著，从破碎稻谷中的74粒降至完整小麦中的3粒，以及完整玉米和破碎玉米中均为0粒。完整稻谷、完整小麦与破碎小麦中的产卵量差异不显著，破碎稻谷中的产卵量则显著大于大米和完整稻谷，这与稻谷破碎后挥发物质种类和含量增多有关。完整与破碎状态的玉米均难以吸引烟草螟产卵。

图3 烟草螟雌成虫在不同破碎程度谷物中的产卵数量Fig.3 Egg number of E. elutella on cereals with different degrees of broken

2.2.3 烟草螟雌虫在不同破碎程度花生与测试谷物中的产卵数量

图4显示，当不同破碎程度的花生、小麦、稻谷和玉米样品在同一环境中时，破碎花生仁中的产卵量高达83粒，完整花生仁、破裂花生果中的产卵量次之。在小麦、稻谷和玉米中产卵量较高的破碎稻谷中的产卵量则因花生样品的介入而减少至10粒。完整稻谷中的产卵量以及完整与破碎状态的小麦和玉米中的产卵量进一步下降，甚至接近或等于0粒。当花生、小麦、稻谷和玉米在同一环境中时，烟草螟更加偏好于在破碎花生仁上产卵。

图4 烟草螟雌成虫在不同破碎程度花生与测试谷物中的产卵数量Fig.4 Egg number of E. elutella on peanuts and cereals with different degrees of broken

3 讨论

萃取温度升高可加速样品中挥发物质的分子运动，增加气相中挥发物成分的含量，提高固相微萃取头的吸附效率[18]。50～80 ℃下顶空固相微萃取谷物挥发物成分种类较多，这多与谷物加工中食品风味有关。80 ℃时稻谷、大米和玉米中检出的挥发物成分达70、98、62种[18-20]，75 ℃时小麦萃取检出的挥发物成分达20种[21]，40、60、80 ℃下烘烤花生萃取检出挥发物成分为38、49、43种[22]。常温下玉米、小麦和稻谷中的挥发物成分种类则明显减少至10多种[12]，这些挥发物的数量与本研究中粮食的挥发物成分种类数也相近，常温下的分析结果对研究利用食料引诱害虫并加以防治更有意义。

不同破碎程度小麦、玉米、稻谷在同一环境中烟草螟产卵偏好于破碎稻谷。不同破碎程度小麦、玉米、稻谷、花生共处同一环境时烟草螟更加明显偏好产卵于破碎花生仁。同一环境中烟草螟不选择玉米产卵，意味着玉米储藏过程中烟草螟对其感染可能性更小。印度谷螟在花生、玉米、小麦上均可产卵，与印度谷螟相比烟草螟更偏好于花生产卵，尤其偏好于破碎花生仁产卵[12]。破碎花生仁对烟草螟更具产卵吸引力，在大宗谷物储藏中可利用破碎花生仁作为引诱饵料来增加诱捕治理效果。成虫可寻找合适寄主或食物产卵，幼虫利用挥发性物质以达寄主或食物[23-25]，相比于昆虫信息素和植物源挥发物引诱，破碎花生仁具有取材方便、经济性更高等特点[26-27]。从产卵量最高的破碎花生仁挥发物看，乙基环丙烷、双戊烯、1-壬醇、2-四氢呋喃醇、己酸、壬酸等对吸引产卵可能有重要作用。破碎花生仁特别增多了1-壬醇、2-四氢呋喃醇和己酸，这些物质对产卵吸引作用更值得关注。破碎和完整状态的玉米中均未有产卵，除了与其中可能缺乏吸引产卵的挥发物外，还可能与其含有某些趋避性物质有关。