驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香工藝研制及其效果評(píng)價(jià)

張曉蓉，陳功錫*，陳 良，潘 濤，雷玉茸，徐定華

1吉首大學(xué)植物資源保護(hù)與利用湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉首416000;2吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，吉首416000

驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香工藝研制及其效果評(píng)價(jià)

張曉蓉1，2，陳功錫1，2*，陳 良2，潘 濤2，雷玉茸2，徐定華2

1吉首大學(xué)植物資源保護(hù)與利用湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉首416000;2吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，吉首416000

基于綠色無(wú)毒蚊香應(yīng)用的重要性，本文以藥用植物黃花蒿(Artemisia annua L.)為主要原料研究了驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香工藝?？疾炝宋孟惝a(chǎn)品的驅(qū)蚊和抑菌效果，采用GC-MS分析了蚊香中黃花蒿揮發(fā)油的驅(qū)蚊成分，并對(duì)蚊香產(chǎn)品性狀進(jìn)行了評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加黃花蒿植物、木炭、榆木粉及蒼術(shù)等組分為最優(yōu)化的原料組成;室內(nèi)藥效試驗(yàn)表明最優(yōu)化原料組分研制的蚊香產(chǎn)品具有較好驅(qū)蚊效果，其KT50為4 min;抑菌實(shí)驗(yàn)表明制備的蚊香對(duì)供試5種微生物均具有抑制作用，具廣譜抑菌性;GC-MS分析表明蚊香工藝處理后的黃花蒿揮發(fā)油存在11個(gè)相對(duì)含量大于2.0%的活性組分;性狀評(píng)價(jià)結(jié)果表明蚊香產(chǎn)品在外觀與感官、水分、抗折力及連續(xù)燃燒時(shí)間等性狀均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);燃燒試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)蚊香燃燒時(shí)間與蚊香橫切面積有關(guān)。

蚊香;黃花蒿;驅(qū)蚊;抑菌;性狀評(píng)價(jià)

蚊香被人們廣泛使用于驅(qū)避蚊蟲(chóng)。早期蚊香主要采用化學(xué)農(nóng)藥為有效成分驅(qū)蚊，如敵百蟲(chóng)、毒死蜱、害蟲(chóng)敵等有機(jī)磷類(lèi)，以及殘殺威、混滅威等氨基甲酸酯類(lèi)。這類(lèi)蚊香在使用過(guò)程會(huì)引起人們的身體不適，如咳嗽和上呼吸道感染等，同時(shí)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程還會(huì)造成環(huán)境污染，因而其生產(chǎn)已被國(guó)家取締。近年來(lái)，蚊香生產(chǎn)行業(yè)主要采用添加植物提取的驅(qū)蚊有效成分制備蚊香，如氯氰菊酯、丙炔菊酯、丙烯菊酯、ES生物菊酯等菊酯類(lèi)物質(zhì)，以達(dá)到驅(qū)蚊和安全效果，人們把這些用來(lái)殺菌除蟲(chóng)的植物及其制劑統(tǒng)稱為植物性農(nóng)藥。植物性農(nóng)藥基本屬無(wú)毒無(wú)殘留天然農(nóng)藥，目前市場(chǎng)銷(xiāo)售的安全蚊香主要添加菊脂類(lèi)殺蟲(chóng)劑等有效成分，含量為0.2%～0.4%左右。從除蟲(chóng)菊中提取的除蟲(chóng)菊酯，為最常用的驅(qū)蚊添加劑，中低毒，可麻痹蚊蟲(chóng)的神經(jīng)致其死亡。但市場(chǎng)上除蟲(chóng)菊酯緊缺，進(jìn)口價(jià)格昂貴，滿足不了蚊香生產(chǎn)的需求。此外，除蟲(chóng)菊酯為脂溶性黃色油狀液體，難溶于水，能溶于苯、二甲苯等有機(jī)溶劑，用于蚊香工業(yè)生產(chǎn)需借助煤油和酒精為溶劑，采用涂藥式工藝，致使蚊香在使用中刺激人體呼吸道，具一定毒副作用。因而開(kāi)發(fā)對(duì)人畜無(wú)害，無(wú)殘留，生物更安全，原料來(lái)源更豐富的綠色蚊香尤為重要。

基于此，我們采用資源豐富的藥用植物黃花蒿莖葉為主要原料，以添加木炭，榆木粉，蒼術(shù)為輔助組分研制了驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香工藝。與市售黃花蒿精油涂藥工藝生產(chǎn)的蚊香相比，該蚊香不需要添加除蟲(chóng)菊酯等任何化學(xué)及生物農(nóng)藥，對(duì)環(huán)境無(wú)影響，生產(chǎn)工藝綠色。黃花蒿具有抗瘧疾、解熱、鎮(zhèn)痛、抗菌、消炎等多種藥用功效，以黃花蒿為主要組分研制的蚊香具有較好的驅(qū)蚊功效，還賦予了蚊香廣譜抑菌新功能，為一種綠色蚊香產(chǎn)品。本研究為蚊香新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了實(shí)驗(yàn)參考，為黃花蒿植物的綜合利用提供了新思路。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與試劑

材料:黃花蒿植物由湘西華立制藥有限公司提供;木炭、榆木粉、蒼術(shù)市售;致倦庫(kù)蚊(Culex pipiens quinquefasciatus)購(gòu)于湖南省疾病控制中心;大腸桿菌(Escherichia coli)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、枯草桿菌(Bacillus subtilis)、變形桿菌(Bacillus proteus)、銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)由本實(shí)驗(yàn)保存。對(duì)照蚊香為市售李字牌蚊香。

試劑:二氯甲烷(CG)，其它試劑均為AR，實(shí)驗(yàn)用水均為超純水。

儀器:GC-MS儀(日本Shimadzu公司);揮發(fā)油提取器(上海亞榮生化儀器廠)。性狀評(píng)價(jià)模具為自制。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 制備工藝

工藝［1-3］，黃花蒿植物體、市售木炭、榆木粉、蒼術(shù)等材料自然干燥后，粉碎過(guò)90目篩，備用。按比例稱取各組分，與等量水混合均勻，壓制成型，陰干產(chǎn)品，60～70℃ 6 h處理后密封保存。

1.2.2 藥效試驗(yàn)

參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［4］，測(cè)試容器為2 m3;致倦庫(kù)蚊雌蟲(chóng)經(jīng)過(guò)2～3天羽化后備用。供試條件:溫度26 ±1℃，相對(duì)濕度60±5℃。具體實(shí)驗(yàn)步驟:將100只未吸血的致倦庫(kù)蚊雌蚊放入測(cè)試容器中;供試蚊香產(chǎn)品及市售蚊香產(chǎn)品在供試容器外點(diǎn)燃5 min后，分別移至測(cè)試容器內(nèi)，0～8 min內(nèi)計(jì)數(shù)致倦庫(kù)蚊擊倒和死亡數(shù)量，觀察時(shí)間為30 min，重復(fù)3次。

1.2.3 抑菌實(shí)驗(yàn)

將試管斜面培養(yǎng)、活化的供試大腸桿菌、變性桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌用無(wú)菌水稀釋，血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)，使細(xì)胞濃度約1000個(gè)/ mL。精確量取50 μL供試微生物菌液，點(diǎn)接種于無(wú)菌牛肉膏蛋白胨固體平板，每個(gè)無(wú)菌平板接種12個(gè)測(cè)試點(diǎn)。供試微生物平板分為測(cè)試組及對(duì)照組，將2組平板置于已消毒處理容器內(nèi)，打開(kāi)皿蓋。測(cè)試組容器內(nèi)點(diǎn)燃供試蚊香熏蒸30 min處理，對(duì)照組容器不熏蒸。然后將2組平板于37℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，重復(fù)3次。

1.2.4 驅(qū)蚊有效組分黃花蒿揮發(fā)油 GC-MS分析［5，6］

按照蚊香制備工藝條件，60～70℃ 6 h干燥，粉碎90目過(guò)篩處理供試黃花蒿植物，稱量黃花蒿100 g，按常規(guī)水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油，經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥后，暗黃色揮發(fā)油用氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行鑒定，歸一化法測(cè)定其百分含量。

1.2.5 產(chǎn)品性狀評(píng)價(jià)

參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［7，8］，對(duì)優(yōu)化工藝制備的蚊香外觀和感官、抗折力、水分、連續(xù)燃燒時(shí)間等性狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與討論

2.1 驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香工藝研究

驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香制備工藝流程如圖1所示。黃花蒿植物莖葉經(jīng)自然干燥后，與增香劑、調(diào)色劑及消煙劑等輔助原料分別粉碎，90目過(guò)篩，添加助燃劑后，等比例與水混合，攪拌均勻后壓制成型，干燥處理后，包裝貯藏。

圖1 驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香制備工藝流程Fig.1 Processing technology of anti-bacterial and mosquitorepellent green incense

基于蚊香原材料配比對(duì)蚊香制備工藝的重要影響，首先考察了粘合劑、助燃劑及增香劑、調(diào)色劑等原料對(duì)蚊香工藝及產(chǎn)品性狀的影響，并對(duì)蚊香工藝的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。研究結(jié)果總結(jié)于表1。

表1 助燃劑、粘合劑、增香劑對(duì)驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香制備工藝及產(chǎn)品性狀影響Table 1 Effects of combustion improver，bonding agent，perfume agent on the processing technology and the produce properties of antibacterial and mosquito-repellent green incense

不添加助燃劑和增香劑的情況下，考慮實(shí)際生產(chǎn)成本與原材料的來(lái)源，首先選擇了材料易得、價(jià)格便宜的淀粉作為粘合劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)淀粉不能起到很好的粘合作用，制備的蚊香易碎，且不燃燒，空氣中存放易吸潮。用市售膠水替代淀粉作為粘合劑，發(fā)現(xiàn)制備的蚊香不易吸潮且不易碎，但蚊香不易燃燒。榆木粉作為粘合劑時(shí)制備的蚊香具有很好的形態(tài)，不易碎，易燃，說(shuō)明榆木粉具有較好的助燃效果。優(yōu)化的生產(chǎn)工藝采用添加榆木粉作為粘合劑。

市售蚊香制備工藝通常添加木粉或木炭粉等原料作為助燃劑，伴以添加輔助劑NaCl，以此改善蚊香燃燒性狀。因此，我們考察了木炭以及NaCl作為助燃劑對(duì)蚊香燃燒性狀的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加粉碎過(guò)90目篩的木炭粉不僅可使蚊香很好的燃燒，且在一定程度上減少蚊香燃燒產(chǎn)生的煙霧，同時(shí)可較好的調(diào)節(jié)產(chǎn)品的顏色。工藝中添加輔助劑NaCl與否對(duì)蚊香燃燒影響較小，基于產(chǎn)品成本考慮，優(yōu)化的制備工藝添加木炭作為助燃劑，不添加NaCl輔助劑。

為了使蚊香燃燒時(shí)釋放的煙霧具有一定的香味，達(dá)到清醒頭腦，令人心曠神怡的效果，蚊香的制備工藝一般采用添加增香劑有效成分改善蚊香品質(zhì)。因此，考察了蒼術(shù)作為增香劑的增香效果以及對(duì)驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香制備工藝的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加蒼術(shù)的蚊香具有很好的增香效果，且對(duì)蚊香的成型、外觀顏色與燃燒性狀等均沒(méi)有影響，優(yōu)化的生產(chǎn)工藝采用添加蒼術(shù)作為增香劑。優(yōu)化的制備工藝各組分比例及蚊香產(chǎn)品如圖2所示。

2.2 驅(qū)蚊效果評(píng)價(jià)

參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［4］，我們對(duì)蚊香室內(nèi)驅(qū)蚊滅蚊效果進(jìn)行了考察。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示，驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香熏蒸4 min時(shí)，供試致倦庫(kù)蚊雌蚊大部分已無(wú)飛行能力，僅少數(shù)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)其擊倒率達(dá)62%，死亡率僅為2%。熏蒸8 min后供試的致倦庫(kù)蚊擊倒率達(dá)到了81%，而死亡率為18%。市售蚊香熏蒸4 min后，供試蚊85只被擊倒，并死亡?？梢?jiàn)，驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香具有很好的驅(qū)蚊效果，滅蚊作用較弱。

表2 驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香驅(qū)蚊效果評(píng)價(jià)Table 2 Mosquito repellent evaluation of anti-bacterial and mosquito-repellent green incense

2.3 抑菌效果評(píng)價(jià)

眾所周知，黃花蒿具有多種功效的藥用植物，可用于抗瘧疾、解熱、鎮(zhèn)痛、抗菌、消炎等。此外，植物體還富含揮發(fā)油等抗菌活性物質(zhì)，含量高達(dá)1%～0.5%左右［5］。蚊香制備工藝以黃花蒿為主要原料，但燃燒后的蚊香是否對(duì)空氣中微生物仍具有抑菌和殺菌效果?為此，我們對(duì)蚊香燃燒后抑菌情況及抗菌譜進(jìn)行了研究。結(jié)果如表3及圖3所示，研制的蚊香燃燒后對(duì)大腸桿菌、變性桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌等G－和G+細(xì)菌均有明顯的抑菌效果，具廣譜抗菌性，可見(jiàn)，蚊香燃燒并不影響抗菌有效成分的效果。

表3 驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香抑菌效果Table 3 Antimicrobial effect of anti-bacterial and mosquito-repellent green incense

圖3 驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香對(duì)大腸桿菌生長(zhǎng)抑制作用Fig.3 Inhibition effect of anti-bacterial and mosquitorepellent green incense on growth of E.coil

2.4 蚊香黃花蒿揮發(fā)油GC-MS分析

據(jù)報(bào)道，黃花蒿的揮發(fā)油具有驅(qū)蚊功效。為了探討驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香中驅(qū)蚊有效成分，我們對(duì)60～70℃ 6 h干燥處理的黃花蒿揮發(fā)油含量和組分進(jìn)行了分析。分析結(jié)果顯示，黃花蒿揮發(fā)油的收油率為0.5%，鑒定出有效組分共50個(gè)，約占總揮發(fā)油52%。有11個(gè)相對(duì)含量大于2.0%的組分，分別為左旋樟腦(bicyclo［2.2.1］heptan-2-one)、合成右旋龍腦(borneol)、丁子香烯(caryophyllene)、β-法呢烯(β-farnesene)、八氫化萘(octahydronaphthalene)、大牛兒烯D(germacrene D)、斯巴醇(spathulenol)、石竹素(caryophyllene oxide)、2-萘酚(2-naphthalenol)、雪松烯(diepicedrene-1-oxide)、β-人參烯(βpanasinsene)等，推測(cè)該11個(gè)主要組分可能為蚊香驅(qū)蚊及抑菌作用主要活性成分，該分析結(jié)果與采用自然干燥黃花蒿揮發(fā)油GC-MS分析結(jié)果相似。

2.5 性狀評(píng)價(jià)

通過(guò)優(yōu)化工藝生產(chǎn)的驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香產(chǎn)品是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)產(chǎn)品的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)走向市場(chǎng)非常重要。因此，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18416-2009對(duì)優(yōu)化工藝制備的蚊香性狀進(jìn)行了評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果總結(jié)于表4。蚊香產(chǎn)品外觀與感官表現(xiàn)為黑色，色澤均勻，表面平整，無(wú)裂痕，燃燒氣味清香，無(wú)異味;抗折力測(cè)試為3 N，具有較好的抗折力;水分含量8%，制備的蚊香產(chǎn)品17 g/圈(參照市售蚊香)，其連續(xù)點(diǎn)燃時(shí)間為8 h，可以連續(xù)燃燒，無(wú)熄滅現(xiàn)象，因此，蚊香產(chǎn)品各項(xiàng)性狀評(píng)價(jià)結(jié)果均符合國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

表4 驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香性狀評(píng)價(jià)Table 4 Effect evaluation of anti-bacterial and mosquito-repellent green incense

此外，燃燒試驗(yàn)我們還發(fā)現(xiàn)，蚊香的燃燒時(shí)間與蚊香產(chǎn)品橫切面積成反比關(guān)系，單位長(zhǎng)度橫切面積越小，燃燒時(shí)間越長(zhǎng)，與蚊香質(zhì)量和密度無(wú)關(guān)(表5)，該結(jié)果為蚊香制備工藝?yán)碚撗芯刻峁﹨⒖肌?/p>

3 結(jié)論與討論

黃花蒿是重要的藥用植物，且資源豐富，已被廣泛用于提取治療瘧疾藥用成分青蒿素。此外，該植物被民間用于驅(qū)蚊歷史悠久。本工藝以黃花蒿植物為主要原料，添加木炭、榆木粉及蒼術(shù)等輔助組分研制的蚊香產(chǎn)品具有良好是驅(qū)蚊效果，其KT50為4 min，符合國(guó)家規(guī)定的蚊香標(biāo)準(zhǔn)。蚊香產(chǎn)品還具有廣譜抑菌效果，對(duì)大腸桿菌、變性桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌等5株G–和G+供試微生物生長(zhǎng)均有抑制作用，蚊香燃燒并不影響其抑菌效果。蚊香驅(qū)蚊有效組分黃花蒿揮發(fā)油GC-MS分析表明，揮發(fā)油含有50種成分，其中11種成分相對(duì)含量大于2.0%的組分，可能為蚊香驅(qū)蚊抑菌作用的活性成分。以優(yōu)化工藝研制的蚊香在外觀與感官、抗折力、水分、連續(xù)點(diǎn)燃燒時(shí)間等性狀評(píng)價(jià)結(jié)果均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?？梢?jiàn)，蚊香工藝以資源豐富的黃花蒿為主要原料，減少了木炭用量，利于降低生產(chǎn)成本。驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香不僅驅(qū)趕蚊蟲(chóng)，對(duì)室內(nèi)空氣消毒，還可驅(qū)趕異味。蚊香的驅(qū)蚊成分揮發(fā)油含于黃花蒿植物體中，這對(duì)蚊香產(chǎn)品的保質(zhì)起到重要作用。本研究結(jié)果為開(kāi)發(fā)新型綠色蚊香工藝提供了實(shí)驗(yàn)參考，同時(shí)為黃花蒿植物的綜合開(kāi)發(fā)與利用開(kāi)辟了新途徑。

表5 驅(qū)蚊抑菌綠色蚊香燃燒性狀分析Table 5 Combustion property analysis of anti-bacterial and mosquito-repellent green incense

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Processing Technology of Anti-bacterial and Mosquito-repellent Green Incense and Its Effect Evaluation

ZHANG Xiao-rong1，2，CHEN Gong-xi1，2*，CHEN Liang2，PAN Tao2，LEI Yu-rong2，XU Ding-hua21Key Laboratory Plant Resources Conservation and Utilization，Jishou 416000，China;2College of Bio-resources and Environment Science，Jishou University，Jishou 416000，China

Based on the important application of the nontoxic and mosquito-repellent green incense，the processing technology of green incense using Chinese medicinal plant of Artemisia annua L.as the major materials was developed.And the anti-bacterial and mosquito-repellent functions of incense were studied.The volatile oil of A.annua was analyzed by GC-MS method.The production properties of incense were evaluated based on the national standard.The results suggested that the optimal material compositions of incense process were A.annua，wood charcoal，elm powder and Atractylodes lancea.The laboratory efficacy test showed that the anti-bacterial mosquito-repellent green incense had strong mosquitorepellent effect.The KT50was 4 min.The antimicrobial tests implied that the anti-bacterial mosquito-repellent green incense was the broad-spectrum anti-bacteria agent，which could effectively inhibit the growth of five experimental bacteria.The volatile oil of A.annua by GC-MS method included eleven compositions with relative content more than 2.0%.The effect assessments suggested the production properties of appearance and sensory，wet，bending strength，and continuous combustion time reached to the national standards.The combustion property was related to the cross-sectional area of incense.

anti-mosquito Incense;Artemisia annua L.;antimicrobial effect;mosquito repellent;effect evaluation

1001-6880(2011)05-0962-05

2011-01-18 接受日期:2011-06-24

湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2009FJ3011)，湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目(2009-199)，湖南省高校產(chǎn)學(xué)研合作示范基地開(kāi)放項(xiàng)目(2010JSJK003)，湖南省生態(tài)學(xué)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(JDS04)

*通訊作者 Tel:86-743-8233309;E-mail:chengx@jsu.edu.cn

Q946.8

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