2種臭黃荊葉主要揮發性成分及驅蟲作用研究

徐小青 吳 雨 范超敏 鐘 耕，2

(西南大學食品科學學院1，重慶 400715)

(重慶特色食品工程技術研究中心2，重慶 400715)

赤擬谷盜(Tribolium Castaneum)是一種世界性重要儲糧害蟲，主要危害各種糧食、油料、肉類等，以粉類儲物受害最嚴重［1］，其分泌物還含有致癌物苯醌。對赤擬谷盜的控制，目前主要采用化學防治方法，但該法污染大，不符合環境友好的主題。對臭黃荊葉揮發性成分分析發現其含有抑制害蟲作用的物質，可用于開發低毒、低殘留的植物殺蟲劑研究。臭黃荊(Premna ligustroides Hemsl)為馬鞭草(Verbenaceae)腐婢屬多年生灌木，廣泛分布于四川、湖北及江西等地區，該種野生資源非常豐富，產量較大，但目前對其研究較少，是一種極具開發價值的綠色殺(驅)蟲劑資源。

根據對臭黃荊葉揮發油成分分析，其葉揮發性成分主要有揮發醇、烯、酮、酯、酸等，其中1－辛烯－3－醇可作為蚊蟲引誘劑，應用于殺蚊制品;α－石竹烯既有防癌作用，同時還有殺線蟲作用［2］。臭黃荊中的植物多酚對抑制微生物具有廣譜性，還具有抗過敏、抗誘變、抗電子輻射和抑制細胞毒素等作用［3－5］。此外，臭黃荊提取物可引起斜紋夜蛾這種多食性作物害蟲的拒食性活動，從而減緩其對農作物的危害［6］。由此可推斷臭黃荊是有益于人體，并對一些害蟲有抑制性作用的物質。

然而，目前對臭黃荊葉驅(殺)蟲效果的研究尚未見報道，對臭黃荊葉驅(殺)蟲性試驗研究，可尋找出一種新的植物源殺蟲劑。將臭黃荊這種可食性資源開發為赤擬谷盜的殺蟲劑，既是對資源的充分利用，又可減少環境污染，還有利于提高食品安全性，降低農藥殘留對人體的危害。

本試驗利用頂空固相微萃取提取出2種臭黃荊葉揮發性成分，結合氣相色譜－質譜聯用儀(GCMS)對其進行對比分析，探索其主要揮發性成分的性質、效能及部分應用，并研究臭黃荊葉對赤擬谷盜的驅避、觸殺、種群抑制以及熏蒸作用，為臭黃荊葉新的開發應用途徑提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試昆蟲:由本校植物保護學院提供的實驗室人工飼養的赤擬谷盜;臭黃荊葉粗粉(臭黃荊葉在50℃干燥12 h后粉碎過80目篩):當年4月采自四川大竹;氯化鈉(分析純):天津市瑞金特化學品有限公司;聚四氟乙烯(分析純):成都市科龍化工試劑廠。

JT10001型電子天平:上海精天電子儀器有限公司;HH－4型數顯恒溫水浴鍋:金壇市富華儀器有限公司;57330－U型SPME手柄、57330－U型PDMS(聚二甲基硅氧烷)萃取頭:美國SUPELCO公司;DB－FFAP型色譜柱:美國Anglient公司;GCMS－2010型氣相色譜質譜(GC/MS)聯用儀:日本島津公司;DHP－600型電熱恒溫培養箱:北京市永光明醫療儀器廠。

1.2 試驗方法

1.2.1 2種臭黃荊葉揮發性成分對比分析

1.2.1.1 揮發性成分的提取［7］

采用頂空固相微萃取提取臭黃荊葉粗粉中的揮發性成分:稱取臭黃荊葉粗粉0.250 0 g裝入10 mL固相微萃取樣品瓶中，分別加入0.500 0 g NaCl和2.50 mL熱水(50℃，超純水)，加蓋密封，于50℃水浴鍋中平衡10 min。固相微萃取吸附60 min后，于氣質聯用儀進樣口230℃解析5 min進行GCMS分析。

1.2.1.2 揮發性成分的 GC －MS分析

應用氣相色譜質譜聯用儀［8－10］，設定如下條件對臭黃荊葉揮發性成分進行GC－MS分析。

GC條件:載氣:He;柱箱溫度:40.0℃;進樣口溫度:230.0℃;進樣方式:不分流進樣;升溫程序: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條件:離子化方式:EI;離子源溫度:230℃;溶劑延遲時間:3 min;采集方式:scan;開始 m/z:40.00，結束 m/z:400.00。

1.2.2 臭黃荊粉對赤擬谷盜的驅避作用［11］

培養皿內側壁涂上聚四氟乙烯。在培養皿半邊鋪上臭黃荊粉，另半邊不作處理。每皿接入30只赤擬谷盜，重復 5 次，接蟲后 2、4、6、8、12、24 h觀察記錄赤擬谷盜在兩半邊分布的數目，計算驅避率。

1.2.3 臭黃荊粉對赤擬谷盜的觸殺作用［11］

培養皿內側壁涂上聚四氟乙烯。處理組稱取5.000 0 g臭黃荊粉放入培養皿，對照組不作處理。每皿接入30只赤擬谷盜，重復5次，接蟲后24、48、72 h觀察記錄各皿內赤擬谷盜死亡數，計算死亡率。

1.2.4 臭黃荊粉對赤擬谷盜的種群抑制作用［11］

采用飼料拌藥法。向250 mL燒杯中加入10 g飼料，處理組加入3%臭黃荊粉混合均勻，對照組不作處理。每個燒杯中接入30只赤擬谷盜，重復5次。最后用聚乙烯薄膜密封燒杯口，置于28℃恒溫培養箱中，27 d后觀察記錄成蟲活蟲數和幼蟲只數，計算臭黃荊粉對赤擬谷盜當代種群抑制率和子代種群抑制率。公式如下:

當代種群抑制率=(對照當代平均蟲量－處理當代平均蟲量)/對照子代平均蟲量×100%

子代種群抑制率=(對照子代平均蟲量－處理子代平均蟲量)/對照子代平均蟲量×100%

1.2.5 臭黃荊粉對赤擬谷盜的熏蒸作用［11］

模擬實倉:處理組稱取5.000 0 g臭黃荊粉放入250 mL燒杯，覆蓋一層濾紙后，稱取10.000 0 g飼料置于濾紙上;對照組稱取 10.000 0 g飼料放入250 mL燒杯。每個燒杯接入30只赤擬谷盜，重復5次。最后用聚乙烯薄膜密封燒杯口，放入28℃恒溫培養箱中，4 d后觀察記錄各燒杯中赤擬谷盜死亡數量，計算校正死亡率。

模擬空倉:處理組稱取5.000 0 g臭黃荊粉放入250 mL燒杯，覆蓋一層濾紙;對照組不作處理。每個燒杯接入30只赤擬谷盜，重復5次。最后用聚乙烯薄膜密封燒杯口，放入28℃恒溫培養箱中，4 d后觀察記錄各燒杯中赤擬谷盜死亡數量，計算校正死亡率。

1.3 數據分析

試驗數據用“平均值±標準差”表示，采用Excel處理數據，生成圖表。

2 結果與分析

2.1 2種臭黃荊粉揮發性成分的GC－MS測定結果

臭黃荊葉樣品A鑒定出57種揮發性成分，樣品B鑒定出58種揮發性成分，其總離子流圖分別見圖1、圖2，以面積歸一化法計算的各組分的相對含量，表1中列出了它們各自主要成分含量。

圖1 臭黃荊葉樣品A的揮發性成分總離子流圖

表1 臭黃荊葉樣品A和B主要揮發性成分鑒定及其相對含量

圖2 臭黃荊葉樣品B的揮發性成分總離子流圖

經分析，A中主要揮發性成分包括:α－紅沒藥醇(12.87%)、1 －辛烯 －3 醇(12.65%)、羅漢柏烯(6.25%)、α － 石竹烯(5.79%)、β － 紫羅蘭酮(5.1%)、石 竹 烯 (4.83%)、β － 倍 半 水芹 烯(3.73%)、α － 柏木烯 (3.65%)、α － 古蕓烯(2.91%)。

B中主要揮發性成分與樣品A相同，但1－辛烯 －3－醇(13.87%)、α －柏木烯(5.5%)明顯高于樣品 A;α－紅沒藥醇(12.96%)、β－紫羅蘭酮(5.3%)略高于樣品A;羅漢柏烯(6.24%)百分含量與樣品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 －古蕓烯(2.73%)則略低于樣品A。

α－紅沒藥醇是存在于春黃菊花中的一種成分，據報道春黃菊花的消炎作用主要來自α－紅沒藥醇。α－紅沒藥醇不僅具有抗炎性能，還被證明有抑菌活性。

1－辛烯－3－醇為脂肪族不飽和醇，自然界中主要存在于薄荷類、百里香及鮮蘑菇中。1－辛烯－3－醇常應用于食用香精中蘑菇等草類調味香精的調配;也可作為化學合成原料，應用于制藥領域;或作為蚊蟲引誘劑，應用于殺蚊制品。

羅漢柏烯是目前香料工業中的重要原料［12］。武曉穎等［13］的研究表明，羅漢柏烯和雪松醇按一定比例混合可引起天牛的明顯觸角電位反應。楊雪云等［14］的研究表明，羅漢柏烯可能是側柏衰弱樹中引誘柏膚小蠢雌雄成蟲的重要活性成分。劉志明等［15］對側柏心材活性成分進行提取，并對其抑菌性能進行研究，發現側柏心材活性成分對白腐菌、褐腐菌、黑曲霉等3種真菌具有較好的抑制作用，而經過GC－MS分析發現羅漢柏烯是側柏心材活性成分中的主要成分，這表明羅漢柏烯可能與側柏心材的抑菌性能有很大的相關性。

α－石竹烯也稱為律草烯，是廣泛用于香料、食品、醫藥和農藥合成的重要中間體［16］。此外，律草烯還具有殺線蟲作用。劉桂清等［17］的研究顯示，α－石竹烯對桔小實蠅的成蟲有顯著地引誘效果。

β－紫羅蘭酮具有紫羅蘭花香氣，是一種極其重要的香料。據報道，β－紫羅蘭酮可能是誘導美洲斑潛蠅成蟲產生定向行為的主要植物揮發性物質［18］。

石竹烯被中國GB 2760—1996批準為允許使用的食品香料，具有一定的平喘作用，是治療老年慢性支氣管炎的有效成分之一［19］。研究顯示，石竹烯對棉蚜有很強的毒殺作用［20］。

β－倍半水芹烯是姜黃揮發油的主要成分，醫學研究表明，姜黃揮發油還具有抗癌、抗生育、降低人體皮膚粗糙度、治療呼吸道炎癥和心血管病等主要作用［21－23］。

β－金合歡烯的相對含量較低，但它具有特征的花香、木香和青香氣息，可用作蚜蟲信息素［24］。

2.2 2種臭黃荊粉對赤擬谷盜的驅避作用

從圖3可看出，24 h內臭黃荊粉A對赤擬谷盜的驅避率與時間呈正相關，在12 h內臭黃荊粉A對赤擬谷盜的趨避作用隨時間變化較為明顯，12 h后驅避率增長較慢。臭黃荊粉B對赤擬谷盜的趨避作用在8 h內增長趨勢極為明顯，在8 h時達到最大值，8 h后臭黃荊粉B對赤擬谷盜的驅避作用逐漸減小。

圖3 2種臭黃荊粉對赤擬谷盜的驅避作用

可見，臭黃荊粉A對赤擬谷盜的驅避作用較為持久，這可能與臭黃荊粉B揮發性成分中的驅蟲成分較難以保留相關，當其濃度下降，其驅避率也開始下降。因此，臭黃荊粉A更適宜用于驅蟲劑的開發，若用臭黃荊粉B開發驅蟲劑則需要考慮揮發性成分緩釋作用的研究。

2.3 2種臭黃荊粉對赤擬谷盜的觸殺作用

從表2可看出，2種臭黃荊粉對赤擬谷盜的觸殺作用隨時間的增長而增大，且樣品A的致死率增長較為顯著。可見，長時間處理能增強臭黃荊粉對赤擬谷盜的觸殺效果，且樣品A的觸殺作用更為明顯。

表2 2種臭黃荊粉對赤擬谷盜的觸殺作用

2.4 2種臭黃荊粉對赤擬谷盜的種群抑制作用

從表3可看出，2種臭黃荊粉對赤擬谷盜的當代種群抑制作用明顯低于子代種群抑制作用，而且，對比試驗數據可以發現，樣品A對赤擬谷盜的當代種群抑制率及子代種群抑制率都明顯高于樣品B。

表3 2種臭黃荊粉對赤擬谷盜的種群抑制作用

2.5 2種臭黃荊粉對赤擬谷盜的熏蒸作用

從表4可看出，臭黃荊粉A對赤擬谷盜的熏蒸作用與臭黃荊粉B的相比更為明顯。

表4 2種臭黃荊粉對赤擬谷盜的熏蒸作用

3 討論與結論

對臭黃荊葉揮發性成分進行GC/MS分析，并對分析出的主要成分性質進行研究，結果表明，臭黃荊葉主要揮發性成分α－紅沒藥醇、1－辛烯－3－醇、羅漢柏烯、α－石竹烯、β－紫羅蘭酮、石竹烯、α－古蕓烯、β－金合歡烯等分別具有抑菌作用或抑制害蟲作用，可考慮研究臭黃荊葉在抑菌、抑制儲糧害蟲等方面的開發利用價值。臭黃荊粉對赤擬谷盜的控制作用研究表明，2種樣品都對赤擬谷盜具有一定的控制作用，且樣品A對赤擬谷盜的驅避、觸殺、種群抑制、熏蒸作用都優于樣品B。

對臭黃荊葉的專項研究報道較少，對馬鞭草科其他植物已有的研究進行分析可發現，馬鞭草科植物多可入藥，且具有抑菌、驅蟲等多種特殊功效，本研究也證實臭黃荊葉對赤擬谷盜具有一定的控制作用，可進一步研究臭黃荊葉對其他儲糧害蟲或細菌是否具有抑制作用。臭黃荊粉具有較高的營養價值，即使被誤食也不會影響人體健康，因此可考慮對臭黃荊粉進一步的研究，以制成臭黃荊驅蟲藥丸，用于糧食害蟲的防治，既可防治害蟲，也可達到安全、無污染的作用。

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