12種植物精油對兩種倉儲害蟲熏蒸活性的研究

趙娜娜 麥迪娜·托乎塔森 盧若濱

(新疆農業大學，烏魯木齊 830052)

赤擬谷盜(Triboliumcastaneum)廣泛存在于儲藏物中，在世界各地都有分布，是重要的世界性倉儲害蟲之一，現已成為我國大型糧倉中的優勢害蟲種群；食性廣，可危害谷物、油料、食用菌、中藥材、動物性產品及加工產品等，除直接取食造成危害外，其成蟲體表的臭腺可分泌含苯醌等致癌物質的臭液，使被害物結塊、變色、發臭而不能食用，從而造成嚴重的經濟損失[1]。花斑皮蠹(Trogodermavariabile)是一種適應性強，危害物品廣泛的儲藏物害蟲，該蟲可危害多種倉儲谷物糧食及加工品、家庭儲藏品，也能危害毛皮、蠶絲及動物干制標本，是當前在國內分布最廣、危害最嚴重的皮蠹類昆蟲[2-4]。熏蒸劑是防治倉儲害蟲最理想的藥劑，以磷化氫(磷化鋁)熏蒸最為普遍，但長期使用會對環境和人類健康造成一定影響，不僅造成害蟲抗藥性增強，而且出現了糧食品質下降、食品安全風險增加等諸多問題[5, 6]。

據研究報道，在全世界近50萬種植物中，約有1005種植物具有殺蟲活性成分，有726種對昆蟲具有拒食、忌避、引誘、引起昆蟲不育和調節昆蟲發育等作用[7,8]。植物體內的生物活性成分包括植物精油、生物堿等，其中植物精油因具有較好的揮發性，對害蟲具有驅避或熏殺活性，部分成分還具有引誘、毒殺、種群抑制活性，在倉儲害蟲防治中有著巨大的發展潛力。如通過水蒸氣蒸餾法從黃荊葉片中獲得的精油對綠豆象、谷蠹、玉米象、鋸谷盜和赤擬谷盜具有很高的觸殺、驅避和綜合殺蟲毒效，且對種群有持續控制作用[9]。植物精油因來源于自然，具有安全、多作用位點、易降解、資源豐富等特點，可成為倉儲熏蒸劑的替代藥劑。

為開發新型綠色環保倉儲熏蒸劑，通過水蒸氣蒸餾法提取12種香辛料植物精油，密閉空氣熏蒸法研究12種植物精油對赤擬谷盜和花斑皮蠹的熏蒸活性，篩選高活性精油，為開發綠色安全倉儲熏蒸劑提供參考。

1 材料與方法

1.1 植物材料信息

12種植物信息如表1，植物標本均保存于新疆農業大學農學院天然產物與化學實驗室。

表1 12種植物信息名錄

1.2 供試昆蟲

赤擬谷盜2017年4月引種于河南工業大學，在新疆農業大學天然產物實驗室人工飼養，飼養條件：溫度27～28 ℃，相對濕度75%，避光；將未受污染的健康小麥裝入玻璃瓶中，瓶口涂抹聚四氟乙烯，并用潔凈通氣性良好的紗布封住瓶口，置于培養箱內。實驗時挑取羽化5 d、同一批次、健康的成蟲作為試蟲，不分雄雌[10]。

花斑皮蠹于2016年5月在實驗室儲藏麥麩中捕獲，由趙莉教授鑒定(新疆農業大學農學院昆蟲與農藥學系)，用干凈麥麩擴大飼養2年。飼養條件：溫度27～28 ℃，相對濕度75%，避光；以無污染的麥麩為飼料人工飼養，其余同赤擬谷盜。實驗時挑取羽化2 d、同一批次、健康的成蟲作為試蟲，不分雄雌。

1.3 試劑及儀器

連續蒸餾裝置，SHB-III循環水式真空泵，DZTW型調溫電熱套，RE-52AA型號旋轉蒸發器，數控升降式水浴鍋，PSX-280H恒溫恒濕箱。

正己烷、無水硫酸鈉(分析純)。

1.4 實驗方法

1.4.1 植物精油的提取

于新疆烏魯木齊市北園春市場采購12種香料，各3 kg，有水分的整株植物(荊芥)先曬干后使用。采用水蒸氣蒸餾法，取香料植株適量放入到3 000 mL的圓底燒瓶中，加適量水，放在電熱套上連續蒸餾6 h，蒸餾出的油水混合物用500 mL正己烷萃取，正己烷萃取物經無水硫酸鈉脫水后，置于40 ℃旋轉蒸發器中減壓蒸發濃縮，所得殘留的油狀液體即為精油，測精油比重，收集放入棕色瓶中保存，置于4 ℃冰箱中待用。

1.4.2 熏蒸活性測定

采用密閉空氣熏蒸法，使用30 mL透明樣品瓶作為密閉容器，將濾紙剪出直徑大約為瓶蓋直徑的圓片若干，放置于瓶蓋內。以正己烷為溶劑配制一系列等比例溶液，用微量移液槍吸取精油稀釋液10 μL滴到瓶蓋內的濾紙上，將瓶蓋置于空氣中揮發10 s后迅速蓋住瓶蓋，并用封口膜封住。將所有瓶子放置于溫度27～28 ℃、相對濕度75%的培養箱中。每個濃度重復5次，每個重復10只試蟲，空白對照為10 μL正己烷。24 h后，觀察瓶內熏蒸狀況和記錄試蟲的死亡情況，死亡標準以小毛筆撥動蟲體，不動者或不能正常爬行視作死亡，根據觀察數據計算校正死亡率以及半致死濃度。

校正死亡率=100%×(處理組死亡率-對照組死亡率)/(1-對照組死亡率)

半致死濃度(LC50)即引起50%試蟲死亡率的濃度，利用Excel和SPSS統計分析軟件對實驗所得的結果進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 植物精油對赤擬谷盜的熏蒸活性

赤擬谷盜成蟲經12種植物精油熏蒸處理24 h后，校正死亡率如表2。結果表明，12種香料植物精油對赤擬谷盜成蟲均具有一定的熏蒸活性。在供試濃度下，赤擬谷盜成蟲對大蒜、桂皮精油均表現出極高的敏感度，尤其是大蒜油，在3種測試濃度166.67、33.33、6.67 μL/L下的熏蒸致死率始終高達100%，肉桂精油則為96.67%、96.30%和92.13%，與大蒜精油的熏蒸活性無顯著差異，活性相當。

表2 赤擬谷盜經植物精油熏蒸處理24 h后的死亡率/%

孜然、八角茴香和香葉3種精油在濃度為166.67、33.33 μL/L時，活性較好，與大蒜精油相比無差異，活性相當，但在低濃度6.67 μL/L時，熏蒸活性下降，與大蒜油活性差異顯著，弱于大蒜油?；ń贰⑶嗷ń泛托≤钕憔驮诟邼舛?66.67 μL/L時，與大蒜油的活性相當，無顯著差異，在濃度為33.33、6.67 μL/L時，3種香料精油對赤擬谷盜的熏蒸活性弱于大蒜油。

黑胡椒、荊芥、丁香精油對赤擬谷盜的熏蒸較弱，姜黃精油在所試濃度對赤擬谷盜沒有熏蒸活性。

根據表2所示結果，比較同一濃度下不同種精油對赤擬谷盜的熏蒸活性差異，從中篩選出高活性精油：大蒜、肉桂、八角茴香、小茴香和花椒，5種植物精油按照1.4.2所示方法進行熏蒸活性測定。

5種植物精油對赤擬谷盜的LC50值見表3，大蒜精油對赤擬谷盜的熏蒸活性最強，其次是花椒精油和小茴香精油。八角茴香精油與肉桂精油的生物活性相差不大。

表3 植物精油對赤擬谷盜的熏蒸活性

2.2 植物精油對花斑皮蠹的熏蒸活性

花斑皮蠹經12種植物精油熏蒸處理24 h后，校正死亡率如表4所示。大蒜、肉桂和小茴香精油對花斑皮蠹成蟲的熏蒸活性最強，在3個供試濃度下，致死率始終高達100%?；ń酚秃桶私擒钕阌驮跐舛葹?66.67、33.33 μL/L時，活性較好，與大蒜精油相比無差異，活性相當；在低濃度6.67 μL/L時，八角茴香精油的熏蒸活性為81.76%，稍弱于大蒜油，但花椒精油的熏蒸活性明顯下降，與大蒜油具有顯著差異。

表4 花斑皮蠹經植物精油處理24 h后的校正死亡率(%)

孜然、青花椒和香葉精油在高濃度166.67 μL/L時，與大蒜油的活性相當，無顯著差異；在濃度為33.33 μL/L時，4種精油的熏蒸活性稍弱于大蒜油；在低濃度6.67 μL/L時，3種精油的致死率明顯下降，顯著弱于大蒜油。

黑胡椒在166.67 μL/L時對花斑皮蠹成蟲具有一定的熏蒸活性，致死率為47.69%，但明顯弱于以上8種精油。丁香、荊芥和姜黃3種精油的熏蒸活性較弱，甚至無活性。

根據12種植物精油對花斑皮蠹的致死率，比較精油對試蟲的熏蒸活性差異，篩選出高活性精油：大蒜、肉桂、小茴香和八角茴香，測定4種精油的LC50，結果見表5。

表5 植物精油對花斑皮蠹的熏蒸活性

大蒜的熏蒸活性最好，肉桂精油的熏蒸活性次之。

3 討論

植物精油來源于自然、成分多樣，具有高選擇性、低毒、多作用位點等優勢，可成為安全、有效、環保的新型倉儲害蟲防治替代藥物，符合倉儲害蟲綠色防治的要求，是倉儲害蟲防治藥劑開發的一大熱點。

本研究選用的12種植物精油(除姜黃精油)對赤擬谷盜、花斑皮蠹均具有一定的熏蒸活性。不同植物精油對兩種倉儲害蟲的敏感度不同，在同一濃度下，丁香、孜然和荊芥精油對赤擬谷盜的熏蒸致死率高于花斑皮蠹，桂皮、八角茴香和小茴香對花斑皮蠹的熏蒸致死率略高于赤擬谷盜，但差異不大，12種植物精油對兩種倉儲害蟲的熏蒸活性基本保持一致。

12種植物精油中，5種香辛料精油對赤擬谷盜的熏蒸活性最好，從強到弱依次為：大蒜、花椒、小茴香、桂皮和八角，LC50分別為0.71、1.15、1.39、1.58、1.73 mg/L。與文獻中使用相同熏蒸活性測定方法的植物相比，本實驗中5種香辛料精油對赤擬谷盜的活性較好，強于藍桉葉油(LC50為6.44 μL/L)[11]、側柏葉精油(LC50為39.25 mg/L)[12]、甘菊揮發油(LC50為14.40 mg/L)[13]、海芒果葉揮發油(LC50為2.02 mg/L)[14]、連翹揮發油(LC50為7.68mg/L)[15]、艷山姜葉揮發油(LC50為5.19 mg/L)[16]。陸馳宇等[17]研究了八角茴香油對赤擬谷盜的熏蒸活性，LC50值為9.64 μL/L，弱于本研究中八角茴香的熏蒸活性，這可能與二者產地不同、精油提取方法不同有關。

4種精油對花斑皮蠹的熏蒸活性最好：大蒜、肉桂皮、小茴香和八角茴香，LC50分別為0.41、1.03、2.92、3.28 mg/L。關于花斑皮蠹的文獻研究較少，僑卿梅等[18]測定了肉桂、青蒿、生姜和蛇床子4種植物精油對花斑皮蠹的熏蒸活性，結果表明，肉桂精油和青蒿精油在40 μL/L劑量下對花斑皮蠹的成蟲有較強的熏殺效果，熏蒸12 h后成蟲死亡率即達100%，但并未測定肉桂精油的LC50，因此無法比較精油之間的活性差異。

12種植物精油中，大蒜對兩種倉儲害蟲的熏蒸活性最強，明顯強于其他活性植物。此外，大蒜精油對越冬型梨木虱[19]、谷蠹、赤擬谷盜(觸殺、胃毒作用)、書虱[20]、銹赤扁谷盜[21]、綠豆象[22]具有較好的殺蟲、驅避、控制種群等活性，表示大蒜精油具有較好的生物活性，值得開發和應用。大蒜的價格低廉，來源豐富，在我國種植面積廣泛，容易獲得，也可直接購買大蒜油；大蒜本身又是一種保健食品，對人、畜無任何毒副作用。因此是一種理想可開發的天然植物源農藥。

植物源農藥的開發和應用主要包括兩方面，一是直接應用植物體或粗提物，如平常的生活儲藏中可以直接將大蒜搗碎，置于密閉空間防治害蟲，且由于大蒜具有廣譜抑菌作用，可病蟲兼治。二是以精油中的關鍵化合物為模板合成新藥劑，據文獻報道大蒜精油的關鍵活性成分為二烯丙基單硫醚、二烯丙基二硫醚和二烯丙基三硫醚[19, 20]，關鍵活性成分可作為先導化合物，為合成新型倉儲熏蒸劑提供化學結構。

4 結論

8種植物精油(大蒜、肉桂、小茴香、八角茴香、花椒、孜然、香葉和青花椒)對赤擬谷盜成蟲、花斑皮蠹成蟲具有較好的熏蒸活性，其中大蒜油的活性最好。大蒜是人類餐桌上必不可少的香辛料植物，具有抗癌、殺菌等作用，對人類有較好的保健效果。因此，大蒜精油可作為安全、環保、高效的綠色植物源藥劑在倉儲區安全使用，既能防蟲又能抑菌，且對人類無毒。