卢传兵 刘雨晴 薛 明 王洪涛

(山东农业大学植保学院1，泰安 271018)

(烟台市植保站2，烟台 264001)

(河南省科学院天然产物重点实验室3，郑州 450002)

黄荆精油的提取和对5种储粮害虫的致毒作用

卢传兵1，2刘雨晴1，3薛 明1王洪涛1

(山东农业大学植保学院1，泰安 271018)

(烟台市植保站2，烟台 264001)

(河南省科学院天然产物重点实验室3，郑州 450002)

为明确不同提取方法对黄荆精油的提取效果和黄荆精油对主要储粮害虫的毒力差异，采用水蒸气蒸馏法、二氯甲烷提取法和超临界CO2萃取法，分别从泰山黄荆(Vitex negundo)叶片和种子中提取精油，研究了水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油对绿豆象、谷蠹、玉米象、锯谷盗和赤拟谷盗的毒力及杀虫作用方式。结果表明:黄荆叶片或种子中的精油均以超临界CO2萃取的提取率最高，水蒸气蒸馏的提取率最低，叶片精油的提取率前者是后者的5．39倍，但对玉米象成虫的综合毒力后者却是前者的5．95倍。水蒸气蒸馏法从黄荆叶片中获得的精油对绿豆象、谷蠹、玉米象、锯谷盗和赤拟谷盗，不仅具有很高的触杀、驱避和综合杀虫毒效，且对种群有持续控制作用，作为储粮保护剂的开发价值大。

黄荆 精油 提取方法 储粮害虫 致毒作用

植物精油是从植物中提取出的具有特征性气味的一类小分子挥发性物质，一般通过蒸馏、浸提、压榨以及吸附等方法获得。在我国发展利用植物精油的优势和潜力都较大。目前已知精油含量较为丰富的植物有:柏科、木兰科、樟科、芸香科、伞形花科、唇形花科、姜科、菊科、桃金娘科、龙脑香科和禾本科等。特别在云南、广西、四川、江西、吉林、江苏、山东、海南等省及西北各省区，植物资源非常丰富，更有发展前途［1］。植物精油的用途十分广泛，不仅作为调香剂广泛应用在香料、化妆品和食品中，由于多数具有生物活性，也用于医用、杀虫、杀菌等方面［2］。国内外利用植物精油防治害虫已进行了许多研究，因其来源于天然植物，挥发性强，具有对人畜安全、环境友好、在谷物中残留量低等优点，是开发储粮熏蒸剂和驱避剂难得的资源［3－4］。目前已证明许多植物精油对储粮害虫具有明显的杀虫活性，作用方式多样，作用机制新颖，作为储粮防护剂具有很大的应用潜力［5］，一些国外公司已将精油类农药投放市场［6］。前期的研究发现泰山黄荆(Vitex negundo Linnaeus)种子二氯甲烷提取物对多种农业害虫具有较高的杀虫和驱避活性［7－8］。本试验研究了不同提取方法获得的黄荆精油对5种主要储粮害虫的杀虫活性和作用方式，为黄荆精油作为储粮保护剂开发利用提供依据。

1 材料与方法

1．1 试虫的采集与饲养

玉米象(Sitophilus zeamais Motschulky)、谷蠹(Rhizopertha dominica Fabricius)、赤拟谷盗(Tribolium castaneum Herbst)和锯谷盗(Oryzaephilus surinamensis Linnaeus)采自山东省泰安市郊面粉厂;绿豆象(Callosobruchus chinensis Linnaeus)从泰安粮食市场购买带虫卵的绿豆饲养获得。将无虫的小麦、粗麦粉或绿豆置80℃烘箱中消毒2 h，调整含水量至14%，将预处理后的小麦、粗麦粉和绿豆分别装入玻璃罐头瓶中，在小麦中接入玉米象或谷蠹成虫，粗麦粉中接入赤拟谷盗或锯谷盗成虫，绿豆中接入绿豆象的成虫，瓶口加盖带有120目的铜纱网的塑料瓶盖，置于温度为(28±1)℃，RH=(75±5)%，光照12 L∶12 D的养虫室内连续饲养。接虫后7 d，将成虫筛除，使产下的卵孵化并继续饲养，至新一代成虫大量出现约5 d后，以此成虫作试虫。

1．2 供试植物

黄荆叶片和种子均采自泰山山坡，室内阴干，用万能粉碎机粉碎至60目左右。

1．3 试验方法

1．3．1 黄荆精油的提取

1．3．1．1 水蒸气蒸馏

采用水蒸气蒸馏法提取，将黄荆叶粉和蒸馏水按1∶3装入10 L的烧瓶中，电热套加热，保持混合物充分沸腾4～5 h，用挥发油收集器收集精油，并经无水硫酸钠脱水，放于棕色磨口试剂瓶中，置于5℃冰箱中保存备用，重复3次。

提取率=精油质量/样品质量×100%

1．3．1．2 超临界 CO2萃取

将黄荆种粉3 kg投入超临界萃取釜中，分别对萃取釜、解析釜Ⅰ和Ⅱ进行加热，当温度达到45、50、50℃时，通入CO2，并打开高压泵对萃取釜、解析釜Ⅰ和Ⅱ加压，当压力分别达到30、5和5 000 MPa时，开始循环萃取，调节流量为40 kg/h，恒温恒压萃取3 h出料，从解析釜Ⅰ中得到黄色膏状半固体，重复3次。

取黄荆叶粉2．5 kg投入萃取釜中，按上述方法萃取3 h，分别从解析釜Ⅰ和解析釜Ⅱ获得黄色黏稠半固体和黄色黏稠液体，重复3次。

提取率=提取物质量/样品质量×100%

1．3．1．3 有机溶剂提取

称取粉碎后的黄荆种粉放于具塞三角瓶中，加入3倍量的二氯甲烷，在25℃恒温条件下浸泡48 h，期间每隔几小时振荡1次，然后用布氏漏斗进行抽滤，并冲洗2次。滤液经旋转蒸发(水浴锅温度35℃，旋转速率为210 r/min)，得到膏状黏稠物，重复3次。

提取率=提取物质量/样品质量×100%

1．3．2 水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油对主要储粮害虫的生物活性测定

1．3．2．1 综合杀虫毒力

采用饲料拌药法测定［4］，称取经预处理的无虫小麦、粗麦粉或绿豆，分别放入500 mL三角瓶中，90 g/瓶。将供试药剂分别用丙酮稀释成5个系列浓度，每瓶加入药液1．8 mL，以60 r/min的速度人工混摇10 min，使其与饲料充分混合，然后倒出晾至丙酮完全挥发。以丙酮处理的饲料为对照。将处理后的90 g饲料分装于3个大试管(Φ 3 cm×20 cm)中，向装有小麦的试管中分别接入谷蠹或玉米象成虫，粗麦粉中接锯谷盗或赤拟谷盗成虫，绿豆中接绿豆象成虫，每试管20头，用黑布封试管口，置于温度为(28±1)℃，RH=(75±5)%的恒温养虫室内饲养。处理后72 h检查活虫数，计算死亡率和校正死亡率，用DPS统计软件求出毒力回归式和LC50。

1．3．2．2 触杀毒力

采用滤纸药膜法测定［9］，将药剂分别用丙酮稀释成5个系列浓度，取Φ 9 cm的定性滤纸，平放于用3根昆虫针支起的支架上，用微量移液器在滤纸上滴加1 mL稀释好的药液，待丙酮自然挥发后，将之平铺于Φ 9 cm玻璃培养皿底部，在滤纸药膜上放置玻璃环(Φ 8 cm×20 cm)，内壁用滑石粉处理，以防止试虫上爬。每玻璃环内接入羽化5～10 d的同种成虫20头，以丙酮处理作对照，重复3次。置于温度为(28±1)℃的养虫室中，处理后72 h检查活虫数，计算死亡率和校正死亡率，用DPS统计软件求出毒力回归式和LC50。

1．3．2．3 驱避作用

采用Jilani等［10］方法。拌药方法同综合毒力测定。先将每一处理的90 g饲料等分成3份，再将1份处理与1份对照分别对称放于Φ 12 cm培养皿内的边缘。用滑石粉处理培养皿内壁，通过漏斗向培养皿中心部接入羽化5～10 d的同种试虫20头，使其自行向处理和对照的饲料上扩散，重复3次。处理后的试虫放于(28±1)℃恒温养虫室内，上部用黑布覆盖。处理后48 h检查试虫在处理与对照饲料中的分布情况。按以下公式计算驱避率。

驱避率=(对照试虫数－处理试虫数)/对照试虫数×100%

1．3．2．4 种群的控制作用

采用综合杀虫毒力测定的方法，分别于接虫后第15 d将成虫筛去，保留卵，待对照的F1代虫全部发育至成虫期，检查新一代成虫(F1)数量，按下列公式计算其种群繁殖抑制率［4］。

繁殖抑制率=(对照F1代成虫数－处理F1代成虫数)/对照F1代成虫数×100%

2 结果与分析

2．1 三种提取方法的黄荆精油提取率和杀虫活性比较

2．1．1 黄荆精油不同提取方法的提取率

由表1看出，提取率和提取方法密切相关，超临界CO2萃取黄荆叶片中精油的提取率为1．24%，是水蒸气蒸馏提取率0．23%的5．39倍;超临界CO2萃取黄荆种子精油的提取率为12．90%，分别是二氯甲烷提取率7．85%和水蒸气蒸馏提取率0．04%的1．64倍和322．50倍。表明黄荆叶片或种子中的精油均以超临界CO2萃取的提取率最高，水蒸气蒸馏法的提取率最低。水蒸气蒸馏不适合用于提取黄荆种子中的精油。

表1 黄荆精油不同提取方法的提取率比较

2．1．2 不同提取方法的黄荆精油对玉米象的综合毒力

由表2可知，叶片水蒸气蒸馏、种子水蒸气蒸馏、种子二氯甲烷提取、叶片超临界CO2萃取和种子超临界CO2萃取的黄荆精油，对玉米象成虫72 h的LC50分别为 1．36、3．19、6．01、4．40、8．08 g/kg，种子超临界CO2萃取黄荆精油的毒力最低，叶片水蒸气蒸馏、种子水蒸气蒸馏、种子二氯甲烷提取和叶片超临界CO2萃取精油的毒力分别是种子超临界CO2萃取的5．95、2．53、1．34、1．84 倍。虽然超临界 CO2萃取黄荆叶片中精油的提取率是叶片水蒸气蒸馏提取率的5．39倍，但是后者的毒力却是前者的5．95倍，对玉米象的杀虫毒力最高，说明水蒸气蒸馏更适合用来直接提取黄荆叶片中具有杀虫活性的精油。

表2 不同方法提取的黄荆精油对玉米象成虫的综合毒力比较

2．2 水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油对几种储粮害虫的毒力和作用方式

2．2．1 对5种储粮害虫成虫的综合杀虫毒力

由表3看出，处理后72 h，水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油对绿豆象、谷蠹、玉米象、锯谷盗和赤拟谷盗5 种成虫的 LC50分别为 0．73、1．02、1．36、1．62、2．23 g/kg，其中对赤拟谷盗的毒力最低，对绿豆象、谷蠹、玉米象和锯谷盗的毒力分别是赤拟谷盗的3．05、2．19、1．65、1．38 倍，说明绿豆象和谷蠹对该精油较为敏感。

表3 水蒸气蒸馏叶片的精油对5种储粮害虫成虫的综合杀虫毒力

2．2．2 对4种储粮害虫成虫的触杀作用

由表4看出，水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油对谷蠹、玉米象、锯谷盗和赤拟谷盗4种成虫的LC50分别为 0．32、0．34、1．57 和 2．94 mg/cm2，其中也以对赤拟谷盗的毒力最低，对谷蠹、玉米象和锯谷盗毒力分别是赤拟谷盗的9．16、8．71、1．87 倍。表明水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油对谷蠹和玉米象更敏感。Huang等［12］用滤纸浸渍法测定了肉豆蔻油对玉米象的触杀作用，其72 h的LC50值为1．70 mg/cm2，与之相比，黄荆精油的毒力是肉豆蔻油的5倍，对玉米象的触杀毒力更高。

表4 水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油对4种储粮害虫成虫的触杀毒力

2．2．3 对4种储粮害虫成虫的驱避作用

图1和图2表明水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油对谷蠹、玉米象、锯谷盗和赤拟谷盗4种成虫均有很高的驱避作用，尤其对赤拟谷盗成虫的驱避作用最强。在1～4 g/kg处理剂量下，对赤拟谷盗48 h的驱避率达82．15%～98．69%，显著大于对其他3种成虫的驱避率，对锯谷盗、谷蠹和玉米象48 h的驱避率可达66．27%～92．79%。处理24 h后的驱避率均明显高于48h。水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油对多种储粮害虫具有很高的驱避活性，作为储粮害虫驱避剂的开发价值大。

图1 水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油不同浓度处理24 h对4种储粮害虫成虫驱避作用

图2 水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油不同浓度处理48 h对4种储粮害虫成虫驱避作用

2．2．4 对5种储粮害虫的种群控制作用

图3表明水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油对绿豆象、谷蠹、玉米象、锯谷盗和赤拟谷盗5种储粮害虫均有很好的种群抑制作用，在2～4 g/kg处理剂量下，对绿豆象F1代的种群抑制率达100%;对谷蠹和玉米象F1代的种群抑制率达89．73%～100%;对锯谷盗和赤拟谷盗F1代的种群抑制率达52．69%～90．18%。说明水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油对多种储粮害虫均有很好的种群控制效果。

图3 水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油对5种储粮害虫的种群控制作用

3 讨论与结论

三种提取方法相比，黄荆叶片或种子中的精油均以超临界CO2萃取的提取率最高，水蒸气蒸馏法的提取率最低。叶片和种子水蒸气蒸馏、种子二氯甲烷提取、叶片和种子超临界CO2萃取的黄荆精油，对玉米象成虫72 h的都有明显的综合毒杀作用，LC50分别为 1．36、3．19、6．01、4．40、8．08 g/kg，其中以叶片水蒸气蒸馏获得的黄荆精油的毒力最高。采用水蒸气蒸馏法从黄荆叶片中提取的精油，对绿豆象、谷蠹、玉米象、锯谷盗和赤拟谷盗5种成虫的的综合毒力较高，处理后72 h的 LC50分别为0．73、1．02、1．36、1．62、2．23 g/kg;该精油对谷蠹、玉米象、锯谷盗和赤拟谷盗4种成虫还具有明显的触杀和驱避作用，处理后72 h 的触杀 LC50分别为 0．32、0．34、1．57、2．94 mg/cm2;在 1 ～4 g/kg 剂量下，对赤拟谷盗48 h的驱避率达82．15%～98．69%。另外，该精油对绿豆象、谷蠹、玉米象、锯谷盗和赤拟谷盗5种储粮害虫还有很好的种群抑制作用，在2～4 g/kg剂量下，对绿豆象F1代的种群抑制率达100%;对谷蠹和玉米象F1代的种群抑制率达89．73%～100%;对锯谷盗和赤拟谷盗F1代的种群抑制率达52．69%～90．18%。说明水蒸气蒸馏提取的黄荆叶片精油对多种储粮害虫均有很好的种群控制效果，作为储粮害虫保护剂的开发价值大。

植物精油是存在于植物不同组织(如果实、叶片、花和根)中的一类重要的次生物质，常具有植物特征性气味，通常含有低分子质量的萜烯及生物酚类，一般是由几十至几百种化合物组成的复合物，常温下多为油状液体，易挥发，具有强烈的香味和气味。许多种类已被广泛应用于医药和化妆品中，也有一些如桉树油、薄荷油、菊蒿油、茼蒿油、芸香精油、肉桂精油和猪毛蒿油等用于仓库害虫的防治［5］。植物精油可通过水蒸汽蒸馏法、压榨法、溶剂萃取法和超临界CO2萃取法等方法制备。虽然其提取方法较多，但因选择的植物种类、部位不同，其提取方法不同对提取精油中的化合物组成影响较大。本研究证明从黄荆种子和叶片中提取精油，以超临界CO2萃取黄荆种子的提取率最高，水蒸气蒸馏提取黄荆叶片的精油提取率最低，超临界CO2萃取黄荆叶片的精油提取率介于两者之间;但所提取的精油对玉米象成虫的毒力却以叶片水蒸气蒸馏的最高，种子超临界CO2萃取的最小，前者为后者的5．95倍。水蒸气蒸馏法难以从黄荆种子中提取精油，其提取率仅为0．04%;二氯甲烷提取精油不仅浪费大量有机溶剂、操作过程较繁琐，而且因提取的精油成分较复杂，杀虫毒力也较低。通过提取方法、植物器官、提取成本和杀虫毒力的优选，可获得最佳提取方法。并证明利用水蒸气蒸馏方法从黄荆叶片中提取精油最好。

Buiyah等［13］报道了黄荆叶粉与谷物混合在一起可以有效的防治谷物害虫，Miah等［14］发现了黄荆叶粉可以显著减少绿豆象的产卵和成虫的发生;David等［15］发现了黄荆水蒸气精油对麦蛾和致倦库蚊具有强烈的驱避作用。这些研究结果充分表明了黄荆中含有对储粮害虫毒杀、驱避和抑制种群增长的物质。陈振峰等［16］报道了采自秦岭洛阳的黄荆叶片，利用水蒸气蒸馏获得的精油成分中99．14%为萜烯类物质;潘炯光等［17］报道了采自广西龙州县的黄荆叶片，上述同样方法提取的精油中92．35%是萜烯类物质;卢传兵等［18］前期研究已经证明，水蒸气蒸馏提取的泰山黄荆叶片精油成分中88．80%是萜烯类物质，其中石竹烯、桉树脑和 α － 蒎烯分别占 35．97、8．21、0．69%，另外还含有大牦牛儿烯D等。本研究进一步表明黄荆精油对5种主要储粮害虫成虫杀虫毒力高、作用方式多样、对其种群抑制作用大。随着溴甲烷(Methyl bromide)作为储粮熏蒸剂和口岸检疫除害处理剂的停用，磷化氢(Phosphine)将成为世界范围内登记使用的唯一熏蒸剂，但是由于长时间不合理使用磷化氢，导致主要储粮害虫对磷化氢普遍产生抗性，人们对歼灭储粮害虫的技术手段感到忧虑［19－20］，急需开发一种利用现有技术快速杀灭有害生物的熏蒸剂。因黄荆精油挥发性强，成分较多，可望从中筛选仿生合成的先导化合物。我国黄荆野生资源丰富，分布广泛，其医用价值在中药研究方面已比较深入，但作为天然储粮保护剂的潜力更大，应大力开发利用。

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Extraction of Vitex negundo Essential Oil and the Intoxicating Actionof Extracts to Five Main Stored－Product Insect Pests

Lu Chuanbing1，2Liu Yuqing1，3Xue Ming1Wang Hongtao1

(Department of Entomology，College of Plant Protection Shandong Agricultural University1，Tai'an 271018)
(Plant Protecting Station of Yantai2，Yantai264001)
(Key Laboratory of Natural Products of Henan Academy of Science3，Zhengzhou 450002)

To determine the extraction efficiency of different extraction methods and the intoxicating action of Vitex negundo essential oil to main stored － product insect pests，the steam distillation，cold － dip and supercritical CO2methods were used to extract the essential oil in the seeds and leaves of V．negundo collected from Taishan Mountain．The virulence and action modes of the aqueous extract from V．negundo．leaves to Sitophilus zeamais Motschulky，Rhizopertha dominica Fabricius，Tribolium castaneum Herbst，Oryzaephilus surinamensis Linne．and Callosobruchus chinensis Linne．were also studied．The results were as follows:distilling efficiency of supercritical CO2methods was the highest and that of the steam distillation was the lowest．The distilling efficiency of essential oil from leaves was 5．39 times higher than that of the latter．However，the compositive toxicity to S．zeamais of the latter was 5．95 times higher than of the former．Aqueous extract from V．negundo．leaves to S．zeamais，R．dominica，T．castaneum，O．surinamensis and C．chinensis had not only high contact toxicity，repellent effect and compositive toxicity，but also sustainable population control effect．It indicated that it had produced high value as grain protectant．

Vitex negundo，essential oil，extraction method，stored － product insect pests，intoxicating action

S482．3+9

A

1003－0174(2011)03－0075－06

山东省自然科学基金(Y2006D13)，山东省教育厅项目(J04C06)

2010－01－07

卢传兵，男，1980年出生，农艺师，硕士，害虫综合治理

薛明，女，1961年出生，教授，博士生导师，昆虫生态与害虫综合治理