王茹 楊夢(mèng)思 張萍 孫雅麗 虎海防
摘要:為篩選具有較強(qiáng)持效性和驅(qū)蚊效果的核桃葉片提取物,利用超聲輔助水蒸氣蒸餾法提取‘溫185‘山核桃‘美國(guó)東部黑核桃和‘實(shí)生核桃葉片揮發(fā)油,以核桃葉片揮發(fā)油提取率為指標(biāo),在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn),得出核桃葉片揮發(fā)油的最佳提取條件,并結(jié)合驅(qū)蚊試驗(yàn),以驅(qū)蚊率為指標(biāo),篩選4種核桃葉片提取物的最佳驅(qū)蚊含量水平。結(jié)果表明,超聲輔助水蒸氣蒸餾法提取‘美國(guó)東部黑核桃葉片揮發(fā)油的最佳提取條件為提取時(shí)間8 h,超聲時(shí)間10 min,固液比1∶10( g·mL-1);在此條件下,核桃葉片揮發(fā)油的提取率為0.475%。以無(wú)水乙醇為溶劑將4種核桃葉片揮發(fā)油提取物溶液稀釋為10%、20%、30%、40%并測(cè)定其溶液的驅(qū)蚊率,‘美國(guó)東部黑核桃葉片揮發(fā)油提取溶液在30%含量水平下驅(qū)蚊時(shí)間可達(dá)20 min,此時(shí)驅(qū)蚊率為85.18%,驅(qū)蚊效果最佳。‘美國(guó)東部黑核桃葉片揮發(fā)油提取物溶液具有良好的驅(qū)蚊效果,具有開發(fā)為植物源驅(qū)避劑的潛力,可進(jìn)一步推廣應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:核桃葉片;最佳提取條件;活性成分;驅(qū)蚊效果
doi:10.13304/j.nykjdb.2022.0448
中圖分類號(hào):S664.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1008‐0864(2024)03‐0223‐11
蚊蟲是重要的病媒之一,不僅傳播瘧疾、黃熱病、登革熱等傳染病,而且嚴(yán)重威脅人類健康[1]。使用化學(xué)殺蟲劑防治是控制蚊蟲危害的重要措施。目前市場(chǎng)上使用的蚊蟲驅(qū)避劑主要是化學(xué)合成的避蚊胺(N, N-diethyl-3-methyl benzoyl amide,DEET),因其良好的驅(qū)蚊作用而被廣泛地用作驅(qū)蟲劑,但DEET有毒,對(duì)皮膚有刺激作用。化學(xué)殺蟲劑的大量、長(zhǎng)期使用易引起蚊蟲抗藥性并對(duì)環(huán)境造成污染,所以研發(fā)安全有效、低毒無(wú)副作用的驅(qū)蚊劑,已成為研究熱點(diǎn)[2]。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者致力于研究天然殺蟲成分和植物源的天然驅(qū)避劑代替殺蟲劑。從植物中提取的揮發(fā)性化合物[3‐4]是重要的次生代謝物,是從葉片和植株表層釋放出來(lái)的揮發(fā)性化學(xué)成分,其所含的檸檬烯、石竹烯、α-蒎烯、香葉醇和芳樟醇均有驅(qū)蚊效果[5-9]。有學(xué)者利用高效液相層析法(high performance liquidchromatography,HPLC)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(gaschromatography-mass spectrometer,GC-MS)等手段對(duì)植物揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析研究,取得了重大突破。楊中林[10]采用GC-MS分析山雞椒油、薄荷油和月桂油的主要組成成分有肉桂烯、萜品油烯、D-檸檬烯等,并獲得對(duì)人體驅(qū)蚊效果較好的配方制劑,可作為植物源驅(qū)避劑。林琳[11]對(duì)側(cè)柏、孔雀草、薄荷、驅(qū)蚊香草、番茄等不同種類驅(qū)蚊材料的驅(qū)蚊效果進(jìn)行了測(cè)試,發(fā)現(xiàn)5種植物都有一定的驅(qū)蚊作用,隨時(shí)間的推移驅(qū)蚊效果逐漸減弱。Tunón等[12]發(fā)現(xiàn)青蒿中的香豆素和側(cè)柏醇可作為驅(qū)蚊物質(zhì)。植物源驅(qū)蟲劑作為一種天然產(chǎn)品,對(duì)環(huán)境無(wú)害,因此利用植物衍生資源產(chǎn)品開發(fā)驅(qū)蟲劑,已經(jīng)成為目前的研究熱點(diǎn)。但是,從天然驅(qū)避劑中研制出一種可以取代DEET的高效、廣譜的驅(qū)蟲劑,仍然存在著許多問(wèn)題[13]。比如,在開發(fā)的過(guò)程中,如何兼顧植物資源的保護(hù),如何利用植物資源,是否對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響,是否破壞生態(tài)平衡,以及能否推廣到工業(yè)化生產(chǎn)中,這些問(wèn)題都要慎重考慮[14]。而在當(dāng)前的人工合成驅(qū)避劑中,尚無(wú)性能較好、毒性較低、環(huán)境友好的驅(qū)避劑。本研究利用超聲波輔助水蒸氣蒸餾提取方法,分別對(duì)‘美國(guó)東部黑核桃(J. nigra)、‘ 溫185(J. regiaWenl85)、‘實(shí)生核桃(J. regia Shisheng)及‘山核桃(C. cathayensis)進(jìn)行有效成分的提取,結(jié)合驅(qū)蚊試驗(yàn),篩選4種核桃葉片提取物的最佳驅(qū)蚊劑量。以期為開展核桃種質(zhì)資源利用提供參考依據(jù),也為核桃葉片揮發(fā)性物質(zhì)在醫(yī)藥、植物源揮發(fā)性物質(zhì)研究和農(nóng)副產(chǎn)品工業(yè)的開發(fā)與應(yīng)用提供參考數(shù)據(jù),對(duì)實(shí)現(xiàn)核桃資源多功能利用和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
1.1.1 驅(qū)蚊植物供試材料 石竹烯、香葉醇、芳樟醇、羅勒烯、檸檬烯對(duì)白紋伊蚊(Aedes albopictus)具有強(qiáng)殺蚊活性,對(duì)新疆佳木果樹學(xué)國(guó)家長(zhǎng)期科研基地的核桃樹進(jìn)行篩選,選擇‘美國(guó)東部黑核桃‘溫185‘實(shí)生核桃和‘山核桃葉片為試驗(yàn)材料。采樣樹齡為9 年,株行距為4 m×6 m,生長(zhǎng)健壯、無(wú)病蟲害。每個(gè)品種選3棵樣樹,樹形為開心形,從東、西、南、北4個(gè)方位進(jìn)行收集,樣品采摘大小相似。于2021年5、6、7和8月底,采摘同一株樹相同部位、無(wú)病蟲害且葉片完整的老葉,然后對(duì)收集的新鮮核桃葉片進(jìn)行篩選,去除灰塵及其他雜質(zhì),陰干,粉碎,過(guò)40目篩,按樣品號(hào)分別標(biāo)記,稱重后備用。
1.1.2 供試蚊蟲 白紋伊蚊在飛凡標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司養(yǎng)蟲室內(nèi)飼養(yǎng)。室內(nèi)溫度(temperature,T)(26±1)℃;相對(duì)濕度(relative humidity,RH)65%±10%;光周期(光照/黑暗)12 h/12 h,試驗(yàn)時(shí)選用整齊一致的健康3~5 d齡成蟲。
1.2 核桃葉片揮發(fā)物制備
超聲波水蒸氣蒸餾法提取葉片揮發(fā)性物質(zhì),提取方法如下:準(zhǔn)確稱取‘溫185‘山核桃‘實(shí)生核桃‘美國(guó)東部黑核桃4種核桃干葉片粉末20g,置于圓底燒瓶中,加入定量水,振蕩混勻后置于超聲波清洗器中(超聲頻率40 kHz、輸出功率200W)進(jìn)行超聲處理,然后將圓底燒瓶放入電熱套并連接冷凝管及揮發(fā)油提取器,回流提取。揮發(fā)油經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥后,稱重,根據(jù)公式(1)計(jì)算提取率[15],于-4℃保存待用[16]。試驗(yàn)重復(fù)3次,結(jié)果取平均值。通過(guò)揮發(fā)油質(zhì)量,比較同一種植物的不同提取時(shí)間、不同固液比、不同超聲時(shí)間的提取率。
1.3 超聲波水蒸氣蒸餾法的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以超聲時(shí)間、提取時(shí)間、固液比為考察因素,采用3因素3水平正交試驗(yàn),以核桃葉片揮發(fā)油提取率為指標(biāo),確定最佳提取條件[17]。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。
1.3.1 提取時(shí)間對(duì)揮發(fā)油提取率的影響試驗(yàn) 稱取核桃葉片20 g,在設(shè)定固液比為1∶10(g·mL-1),超聲時(shí)間為10 min,超聲功率為200 W,提取時(shí)間分別為6、7、8、9 h的條件下,于揮發(fā)油提取裝置中提取,研究不同提取時(shí)間對(duì)揮發(fā)油提取率的影響。
1.3.2 固液比對(duì)揮發(fā)油提取率的影響試驗(yàn) 稱取核桃葉片20 g,在設(shè)定提取時(shí)間為8 h,超聲時(shí)間為10 min,超聲功率為200 W,固液比分別為1∶5、1∶10、1∶15、1∶20(g·mL-1)條件下,利用揮發(fā)油提取裝置提取,研究不同固液比對(duì)揮發(fā)油提取率的影響。
1.3.3 超聲時(shí)間對(duì)揮發(fā)油提取率的影響試驗(yàn) 稱取核桃葉片20 g,在設(shè)定提取時(shí)間為8 h,固液比為1∶10(g·mL-1),超聲功率為200 W,超聲時(shí)間分別為5、10、15、20 min 條件下,利用揮發(fā)油提取裝置提取,研究不同超聲時(shí)間對(duì)揮發(fā)油提取率的影響。
1.3.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化 采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),在綜合單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,以核桃葉片揮發(fā)油的提取率(%)為值,通過(guò)正交試驗(yàn)分析,進(jìn)行揮發(fā)油提取條件的優(yōu)化[18]。
1.4 驅(qū)蚊活性指標(biāo)測(cè)定
1.4.1 驅(qū)避液制劑制備方法 將4種核桃葉片提取液使用乙醇稀釋為4 個(gè)體積分?jǐn)?shù)處理:10%、20%、30%、40%(以目前市場(chǎng)驅(qū)避劑中精油含量為依據(jù)),并對(duì)其進(jìn)行蚊蟲驅(qū)避試驗(yàn)測(cè)定,篩選出最佳驅(qū)蚊效果的含量水平。
1.4.2 驅(qū)蚊試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)室溫度為25~27 ℃,相對(duì)濕度為60%~70%。將3個(gè)直徑21 cm、長(zhǎng)度43 cm的透明圓筒進(jìn)行串聯(lián),3個(gè)圓筒之間用擋板隔開,兩側(cè)用擋板擋住,一邊圓筒用透氣紗網(wǎng)封口,中間圓筒預(yù)先放100只試驗(yàn)蚊蟲,另一圓筒放入測(cè)試精油并用擋板密封。放入測(cè)試精油樣品5 min后,同時(shí)抽開3 個(gè)圓筒間的2 塊擋板,分別在5、10、15、20、45、60 min時(shí)將擋板插回并記錄兩邊圓筒的蚊蟲數(shù)量[19],參照公式(2)計(jì)算驅(qū)蚊率。
1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
采用Excel 2016 進(jìn)行試驗(yàn)資料的整理與統(tǒng)計(jì),采用SPSS 26.0進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及顯著性的差異分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 提取時(shí)間對(duì)揮發(fā)油提取率的影響
由圖1可見提取時(shí)間對(duì)核桃葉片揮發(fā)油提取率的影響,提取時(shí)間6~9 h,核桃葉片揮發(fā)油提取率‘ 溫185為0.031 5%~0.037 0%、‘ 山核桃為0.032 0%~0.042 0%、‘ 實(shí)生核桃為0.025 0%~0.027 5%、‘ 美國(guó)東部黑核桃為0.034 5%~0.043 0%。不同提取時(shí)間下各核桃葉片揮發(fā)油提取率依次為‘美國(guó)東部黑核桃>‘山核桃>‘溫185>‘實(shí)生核桃。隨著提取時(shí)間的不斷增加,揮發(fā)油的提取率先增加后減少,8 h時(shí)‘美國(guó)東部黑核桃揮發(fā)油的提取率最大,為0.043 0%。隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng),核桃葉片中的揮發(fā)油提取率不斷增加,提取時(shí)間超過(guò)8 h后,揮發(fā)油已基本被提取出來(lái),核桃葉片揮發(fā)油提取率開始緩慢降低,說(shuō)明核桃葉片揮發(fā)油的最佳提取時(shí)間為8 h。
2.2 固液比對(duì)揮發(fā)油提取率的影響
由圖2可以看出,固液比對(duì)核桃葉片揮發(fā)油提取率的影響,固液比1∶5~1∶20(g·mL-1)揮發(fā)油提取率‘溫185為0.018 5%~0.030 5%,‘山核桃為0.020 5%~0.032 0%,‘實(shí)生核桃為0.014 5%~0.027 5%,‘ 美國(guó)東部黑核桃為0.023 0%~0.037 5%。在不同固液比下各核桃葉片揮發(fā)油提取率依次為‘美國(guó)東部黑核桃>‘山核桃>‘溫185>‘實(shí)生核桃。隨著固液比中水分的增加,揮發(fā)油的提取率先升高后下降,固液比超過(guò)1∶10(g·mL-1)之后,揮發(fā)油提取率開始下降。隨著固液比中水分的不斷增加,揮發(fā)油的釋放空間充足,揮發(fā)油量將不會(huì)增加,而水溶液過(guò)多則會(huì)增加揮發(fā)油的溶解速度,不易收集水蒸氣,所以隨著固液比中水分不斷增大,當(dāng)超出一定范圍時(shí),揮發(fā)油提取率會(huì)有相應(yīng)程度的減小[20]。固液比為1∶10(g·mL-1)時(shí)提取效果最佳,核桃葉片精油的提取率達(dá)到最大。
2.3 超聲時(shí)間對(duì)揮發(fā)油提取率的影響
由圖3可見,超聲時(shí)間對(duì)核桃葉片揮發(fā)油提取率的影響,超聲時(shí)間5~20 min時(shí)揮發(fā)油提取率‘溫185為0.027 0%~0.037 5%,‘山核桃為0.025 0%~0.036 5%,‘實(shí)生核桃為0.019 5%~0.029 0%,‘美國(guó)東部黑核桃為0.029 5%~0.047 5%。不同超聲時(shí)間下各核桃葉片揮發(fā)油提取率依次為‘美國(guó)東部黑核桃>‘溫185>‘山核桃>‘實(shí)生核桃。超聲波在一定程度上提高了核桃葉片揮發(fā)油提取率,隨著超聲處理時(shí)間的增加,其提取率呈遞增趨勢(shì),當(dāng)超聲持續(xù)10 min后,提取率有所降低。隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng),細(xì)胞越容易破碎,有利于精油進(jìn)入溶劑中;但由于精油是易揮發(fā)物質(zhì),提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng),導(dǎo)致精油提取率下降[21‐22]。當(dāng)超聲時(shí)間為10 min時(shí),核桃葉片精油的提取率達(dá)到最大。
2.4 正交試驗(yàn)結(jié)果分析
在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以超聲時(shí)間、提取時(shí)間、固液比為考察因素,采用3因素3水平正交試驗(yàn),以核桃葉片揮發(fā)油提取率為指標(biāo),確定最佳提取條件[23],正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。從極差結(jié)果分析得出,3個(gè)因素對(duì)核桃葉片揮發(fā)油提取率的影響由強(qiáng)到弱順序?yàn)樘崛r(shí)間>超聲時(shí)間>固液比,提取時(shí)間的極差最大,為0.062,表明提取時(shí)間對(duì)核桃葉片揮發(fā)油提取量影響最大;固液比的極差最小,為0.030,表明固液比對(duì)核桃葉片揮發(fā)油提取量的影響最??;正交試驗(yàn)結(jié)果表明,在超聲波處理時(shí)間為10 min的條件下,A2B2C2 為核桃葉片揮發(fā)油提取條件的最佳組合,即提取時(shí)間為8 h,超聲時(shí)間為10 min,固液比為1∶10(g·mL-1)。
2.5 不同核桃葉片粗揮發(fā)油提取溶液的驅(qū)蚊效果分析
2.5.1 ‘溫185葉片提取物溶液驅(qū)蚊效果 從圖4可以看出,核桃葉片揮發(fā)油的含量水平不同,驅(qū)蚊效果也有所不同。通過(guò)對(duì)4種含量水平‘溫185核桃葉片揮發(fā)油驅(qū)蚊效果的比較可以看出,其驅(qū)蚊率依次為30%處理>40%處理>20%處理>10%處理,30%含量水平的驅(qū)蚊時(shí)間最長(zhǎng),是驅(qū)蚊效果最好的處理水平,40% 含量水平揮發(fā)油效果比30% 處理效果稍差。在30% 含量水平下驅(qū)蚊時(shí)間達(dá)到20 min,說(shuō)明‘溫185葉片揮發(fā)油對(duì)蚊蟲的驅(qū)避效果,在30%含量水平下效果最好。
2.5.2 ‘美國(guó)東部黑核桃葉片提取物溶液驅(qū)蚊效果 由圖5可知,‘美國(guó)東部黑核桃葉片揮發(fā)油提取物隨著時(shí)間的增加驅(qū)蚊率先增加后減小。4種含量水平‘美國(guó)東部黑核桃葉片揮發(fā)油驅(qū)蚊效果依次為30% 處理>40% 處理>20% 處理>10% 處理,30%含量水平葉片揮發(fā)油在前20 min內(nèi)的驅(qū)蚊率為85.18%,具有最好的驅(qū)蚊效果。但是從20 min后驅(qū)蚊率開始下降,說(shuō)明揮發(fā)油溶液在空氣中揮發(fā)較快。
2.5.3 山核桃葉片提取物溶液驅(qū)蚊效果 由圖6可知,‘山核桃葉片揮發(fā)油提取物溶液的驅(qū)蚊率由高到低依次為20%處理>40%處理>30%處理>10% 處理。20%、40% 和10% 含量水平下20 min時(shí),其驅(qū)蚊率均達(dá)到最高,驅(qū)蚊效果較好,但從20 min后驅(qū)蚊率出現(xiàn)下降的趨勢(shì),直至60 min時(shí)20% 含量水平的驅(qū)蚊率下降為27.04%。30% 含量水平的揮發(fā)油提取物溶液不同于其他含量水平,30% 含量水平在15 min時(shí)驅(qū)蚊率達(dá)到最高,驅(qū)蚊效果較20%和40%含量水平稍差,當(dāng)驅(qū)蚊時(shí)間為20 min時(shí),30%含量水平的驅(qū)蚊率已經(jīng)開始下降,且下降較快?!胶颂胰~片揮發(fā)油提取物溶液在20 min內(nèi)20%、40%、30%和10%具有一定的驅(qū)蚊效果,其中揮發(fā)油提取物溶液含量水平為20%、驅(qū)蚊時(shí)間為20 min時(shí)驅(qū)蚊效果最好,驅(qū)蚊率達(dá)到最高,為68.82%。
2.5.4 ‘ 實(shí)生核桃葉片提取物溶液驅(qū)蚊效果 由圖7可知,‘實(shí)生核桃葉片揮發(fā)油提取物隨著時(shí)間的增加驅(qū)蚊率呈先增加后減小的趨勢(shì),‘實(shí)生核桃葉片揮發(fā)油不同含量水平驅(qū)蚊率由高到低依次為40%處理>30%處理>20%處理>10%處理,‘實(shí)生核桃葉片揮發(fā)油提取物稀釋為40%水平、驅(qū)蚊時(shí)間為20 min時(shí)驅(qū)蚊率為63.40%,具有最好的驅(qū)蚊效果。
2.6 同一水平下不同核桃葉片驅(qū)蚊效果由表3所知,4個(gè)核桃樣品葉片揮發(fā)油提取溶液均具有一定的驅(qū)蚊活性,不同含量水平下驅(qū)蚊效果有明顯差異。‘美國(guó)東部黑核桃揮發(fā)油提取溶液在30%含量水平下效果最佳,驅(qū)蚊率可達(dá)到85.18%;其次是‘溫185,驅(qū)蚊率達(dá)到84.11%;‘山核桃和‘實(shí)生核桃揮發(fā)油提取溶液驅(qū)蚊效果低于‘美國(guó)東部黑核桃和‘溫185。可知4個(gè)核桃葉片揮發(fā)油提取溶液在30%含量水平下驅(qū)蚊效果由強(qiáng)到弱依次為‘美國(guó)東部黑核桃>‘溫185>‘山核桃>‘實(shí)生核桃。
3 討論
利用超聲水蒸氣蒸餾法提取核桃葉片揮發(fā)油,可以選擇的因素較多。采用正交試驗(yàn)?zāi)苋娴乇容^各因素之間的相互作用,并且通過(guò)正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)能分析出最優(yōu)的提取方案,在核桃葉片揮發(fā)油的提取優(yōu)化方面廣泛應(yīng)用。本試驗(yàn)得出超聲水蒸氣蒸餾法提取‘美國(guó)東部黑核桃葉片揮發(fā)油的最佳工藝條件為提取時(shí)間8 h,超聲時(shí)間10 min,固液比1∶10(g·mL-1)。其中,核桃葉片粉末含量過(guò)多對(duì)核桃葉精油提取率有負(fù)影響,隨固液比中水分的增加,揮發(fā)油提取率先增加后下降,當(dāng)固液比增大到1∶10(g·mL-1)后提取率明顯開始下降,可能是當(dāng)核桃葉片與水溶液之間混合后擴(kuò)散達(dá)到一定平衡,提取率反而降低,因?yàn)楹颂曳勰┻^(guò)多,固液比過(guò)大,蒸餾瓶容積太小,核桃葉片溶解不完全導(dǎo)致提取率降低[23],這和Ravanfar等[24]的試驗(yàn)結(jié)果相一致。隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng),核桃葉片中揮發(fā)油成分不斷析出,到達(dá)一定量后基本飽和,提取率趨于平緩,所以揮發(fā)油提取率先增加后減少,這與王藝茜[25]對(duì)桃葉最佳提取條件優(yōu)化中結(jié)果一致。但張鷹等[26]在不同蒸餾提取時(shí)間對(duì)柚皮精油提取率的影響中得出,隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng),柚皮精油提取率增加,當(dāng)提取時(shí)間達(dá)到2 h后,精油提取率趨于平緩,并沒有下降,而本試驗(yàn)中核桃葉片揮發(fā)油提取率則先上升后下降。
核桃葉片揮發(fā)油的提取率隨超聲時(shí)間的增加,呈現(xiàn)先增加后下降趨勢(shì),當(dāng)超聲時(shí)間為10 min時(shí)提取率達(dá)到最大,10 min以后核桃葉片揮發(fā)油提取率隨著超聲時(shí)間延長(zhǎng)開始緩慢下降。這與華燕青等[27]對(duì)薄荷揮發(fā)油的提取試驗(yàn)結(jié)果一致。但覃勇榮等[28]在對(duì)無(wú)患子總皂苷提取率研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn),隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)皂苷提取率逐漸下降。本試驗(yàn)中提取率的下降是由于超聲時(shí)間的延長(zhǎng),大量核桃葉片細(xì)胞破碎且破碎程度增加,揮發(fā)油溶出較多,但是由于揮發(fā)油易揮發(fā),提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng),引起核桃葉片物質(zhì)結(jié)構(gòu)和組成的變化,導(dǎo)致核桃葉片揮發(fā)油提取率下降,所以核桃葉片揮發(fā)油提取率隨超聲時(shí)間的增加先增加后減小[29‐30]。同時(shí),超聲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)不僅增加了成本,而且可能影響精油成分[31]。本試驗(yàn)在影響核桃葉片揮發(fā)油的提取率單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,將正交試驗(yàn)法應(yīng)用于優(yōu)化核桃葉片揮發(fā)油提取工藝中,確定提取時(shí)間為8 h,超聲時(shí)間為10 min,固液比為1∶10(g·mL-1)為最佳提取條件。在此條件下,核桃葉片揮發(fā)油的提取率為0.475%,顯著高于桃葉提取率[27]。本試驗(yàn)利用正交試驗(yàn)法對(duì)超聲輔助水蒸氣蒸餾法提取核桃葉片揮發(fā)油的提取方法進(jìn)行優(yōu)化,為后期提高核桃葉片揮發(fā)油的提取率及核桃葉片驅(qū)蚊精油的綜合開發(fā)利用提供依據(jù)。
天然植物精油大多具有芳香性,毒性低,刺激性低,對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害,使用安全,使嗅覺和感覺更容易接受[32‐33]。驅(qū)蚊試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),30%含量水平下‘美國(guó)東部黑核桃葉片揮發(fā)油提取溶液驅(qū)蚊效果最佳,在驅(qū)蚊時(shí)間為20 min 時(shí),驅(qū)蚊率達(dá)85.18%,具有很好的開發(fā)前景。目前關(guān)于植物精油驅(qū)蚊效果的研究較多,但多集中于植物本身,而有關(guān)揮發(fā)性物質(zhì)的有效組分和不同植物間的相互協(xié)作關(guān)系的探討很少[34]。劉磊等[35]通過(guò)比較5種驅(qū)蚊植物及植物萃取液驅(qū)蚊效果發(fā)現(xiàn),5種驅(qū)蚊植物提取液在2 h后均表現(xiàn)出不同程度的蚊蟲驅(qū)避作用,且隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),其作用由開始升高在20 min內(nèi)逐漸降低,而在120 min內(nèi),香葉天竺葵沒有顯著的降低。這與本試驗(yàn)結(jié)果中核桃葉片揮發(fā)油提取物的驅(qū)蚊效果相一致。唐麗萍等[36]對(duì)4種植物精油驅(qū)蚊貼對(duì)白紋伊蚊的驅(qū)避效果的研究發(fā)現(xiàn),香茅油驅(qū)蚊貼的驅(qū)避效果最好,高達(dá)78.2%,復(fù)方精油驅(qū)蚊貼的驅(qū)避率為56.0%,所有測(cè)試的驅(qū)蚊貼在24 h后驅(qū)蚊效果明顯減弱。以30%含量水平核桃葉片的精油為驅(qū)蚊劑的最佳配比,但其作用不及市面上的驅(qū)蚊產(chǎn)品??紤]到核桃葉片的獨(dú)殊香氣和低成本,該產(chǎn)品與其他植物精油配合使用,能實(shí)現(xiàn)較好的驅(qū)蚊作用,是一種具有潛力的新型驅(qū)蚊劑。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] GOPALAKRISHNAN R, CHAURASIA A K, BARUAH I,
et al .. Durability of protective fabrics against dengue vector
Aedes albopictus in northeastern India [J]. Indian J. Med. Res. ,
2014, 140(2): 314-317.
[2] 梁子榮, 朱超鋒, 張嘉欣, 等. 貓薄荷有效成分提取及其驅(qū)
蚊活性的研究 [J]. 廣東化工, 2020, 47(3): 20-21.
LIANG Z R, ZHU C F, ZHANG J X, et al .. Study on the
extraction of effective components from Mentha felis and its
mosquito repellent activity [J]. Guangdong Chem. Ind., 2020,
47(3): 20-21.
[3] 鄧婉. 植物精油對(duì)白紋伊蚊和埃及伊蚊的驅(qū)避效果研究
[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2015.
DENG W. Study on repellent effect of plant essential oil
against Aedes albopictus and Aedes aegypti [D]. Hangzhou:
Zhejiang University, 2015.
[4] ERLER F, ULUG I, YALCINKAYA B. Repellent activity of
five essential oils against Culex pipiens [J]. Fitoterapia, 2006,
77(7-8): 491-494.
[5] STEELE J E . Control of metabolic processes [M]// HAFEZ E.
Endocrinology II, 1985:99-145.
[6] PAR? P W, TUMLINSON J H . Induced synthesis of plant
volatiles [J]. Nature, 1997, 385(6611):30-31.
[7] 薛飛群. 昆蟲驅(qū)避劑的研究概況[J]. 中國(guó)獸醫(yī)科技, 1992
(8): 19-20.
XUE F Q. Research progress of insect repellents [J]. Chin.
Veterinary Sci., 1992(8): 19-20.
[8] CHAUHAN K R, KLUN J A, DEBBOUN M, et al .. Feeding
deterrent effects of catnip oil components compared with two
synthetic amides against Aedes aegypti [J]. J. Med. Entomol.,
2005, 42(4): 643-646.
[9] 廉永善. 沙棘屬植物天然產(chǎn)物及其主要生理藥理功能[J].
沙棘, 2005(3): 8-19.
LIAN Y S. Natural products of seabuckthorn and their main
physiological and pharmacological functions [J]. Seabuckthorn
Hippophae, 2005(3): 8-19.
[10] 楊中林. 22種植物精油驅(qū)蚊活性篩選及制劑制備[D]. 咸陽(yáng):
西北農(nóng)林科技大學(xué), 2016.
YANG Z L. Mosquito repellent activity screening and
preparation of 22 plant essential oils [D]. Xianyang: Northwest
A&F University, 2016.
[11] 林琳. 孔雀草等五種園林植物對(duì)蚊的驅(qū)避影響及揮發(fā)物的
成分鑒定 [D]. 成都: 四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 2008.
LIN L. Repellent effects of five garden plants such as
malachite grass on mosquitoes and identification of volatile
components [D]. Chengdu: Sichuan Agricultural University,
2008.
[12] TUN?N H, THORSELL W , MIKIVER A , et al .. Arthropod
repellency, especially tick (Ixodes ricinus), exerted by extract
from Artemisia abrotanum and essential oil from flowers of
Dianthus caryophyllum [J]. Fitoterapia, 2006, 77(4):257-261.
[13] 王愛兵, 朱小云, 楊斌, 等. 防蚊整理研究進(jìn)展[C] /“/ 潤(rùn)禾
杯”第八屆全國(guó)印染后整理學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集. 北京:中國(guó)
紡織工程學(xué)會(huì),2011: 265-269.
[14] 王越. 四種植物驅(qū)蚊劑活性成分地提取分析及驅(qū)蚊效果研
究 [D]. 大慶: 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué), 2013.
WANG Y. Extraction and analysis of active components of four
plant mosquito repellents and study on mosquito repellent
effect [D]. Daqing: Heilongjaing Bayi Agricultural University,
2013.
[15] 李文爽, 江曉波, 王濤, 等. 山蒼子揮發(fā)油超聲波輔助提取
工藝優(yōu)化及其GC-MS 分析[J]. 食品工業(yè)科技, 2015, 36(7):
308-313.
LI W S, JIANG X B, WANG T, et al .. Optimization of
ultrasonic assisted extraction process and GC-MS analysis of
volatile oil from litsea cubeba [J]. Sci. Technol. Food Ind.,
2015, 36(7): 308-313.
[16] 吳均, 楊欽滟, 趙曉娟, 等. 山蒼子油的抑菌活性及機(jī)理研
究[J]. 食品工業(yè)科技, 2013, 34(17): 119-121,125.
WU J, YANG Q Y, ZHAO X J, et al .. Study on antibacterial
activity and mechanism of litsea cubeba oil [J]. Sci.Technol.
Food Ind., 2013, 34(17): 119-121,125.
[17] 周玉慧, 甘仙女, 陳尚钘, 等. 山蒼子油及檸檬醛提取分離
與生物活性研究進(jìn)展[J]. 生物災(zāi)害科學(xué), 2013, 36(2):
148-153.
ZHOU Y H, GAN X N, CHEN S Y, et al .. Research progress
on extraction, separation and bioactivity of litsea cubeba oil
and citral [J]. Biol. Disaster Sci., 2013, 36(2): 148-153.
[18] 李文爽. 山蒼子揮發(fā)油的提取、成分分析及抑菌抗氧化活
性研究[D]. 成都: 四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 2015.
LI W S. Extraction, component analysis and antibacterial and
antioxidant activity of volatile oil from litsea cubeba [D].
Chengdu: Sichuan Agricultural University, 2015.
[19] 許春暉, 歐祥平, 蘇毅生, 等. 復(fù)方植物精油驅(qū)蚊效果的研
究[J]. 中華衛(wèi)生殺蟲藥械, 2014, 20(3): 243-244.
XU C H, OU X P, SU Y S, et al .. Study on mosquito repellent
effect of compound plant essential oil [J]. Chin. J. Hyg. Insect
Equip., 2014, 20(3): 243-244.
[20] 徐峰. 川芎揮發(fā)油和多糖的同步提取工藝及生物活性研究
[D]. 成都: 四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 2017.
XU F. Study on simultaneous extraction technology and
biological activity of volatile oil and polysaccharide from
ligusticum Chuanxiong [D]. Chengdu: Sichuan Agricultural
University, 2017.
[21] 肖娟, 周康, 胡濱, 等. 超聲波輔助水蒸氣提取檸檬精油工
藝優(yōu)化及成分分析[J]. 食品與機(jī)械, 2018, 34(9): 172-
178,190.
XIAO J, ZHOU K, HU B, et al .. Optimization of ultrasonic
assisted steam extraction of lemon essential oil and its
component analysis [J]. Food Machinery, 2018, 34(9): 172-
178,190.
[22] PINGRET D, FABIANO-TIXIER A S, CHEMAT F. An
improved ultrasound clevenger for extraction of essential oils
[J]. Food Analytical Methods, 2014, 7(1): 9-12.
[23] 敬思群, 艾合買提江·艾海提, 楊玉新. 茴香精油提取工藝
優(yōu)化及成分分析[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào), 2013, 28(3): 53-58.
JING S Q, AIHEMAITIJIANG A, YANG Y X. Extraction
process optimization and component analysis of fennel
essential oil [J]. J. Chin. Cereal Oil Ass., 2013, 28(3): 53-58.
[24] RAVANFAR R, TAMADAN A M, NIAKOUSARI M.
Optimization of ultrasound assisted extraction of anthocyanins
from red cabbage using taguchi design method [J]. J. Food Sci.
Technol., 2015, 52(12):8140-8147.
[25] 王藝茜. 桃葉精油最佳提取條件及驅(qū)蚊水劑濃度篩選[D].
咸陽(yáng): 西北農(nóng)林科技大學(xué), 2017.
WANG Y Q. Optimum extraction conditions of peach leaf
essential oil and screening of concentration of mosquito
repellent agent [D]. Xianyang: Northwest A&F University, 2017.
[26] 張鷹, 王滿生, 曾新安, 等. 金柚柚皮精油提取條件優(yōu)化及
其抑菌性能研究[J]. 食品工業(yè), 2014, 35(5): 54-58.
ZHANG Y, WANG M S, ZENG X A, et al .. Optimization of
extraction conditions and antibacterial properties of pomelo
essential oil [J]. Food Ind., 2014, 35(5): 54-58.
[27] 華燕青, 李黔蜀, 王云云, 等. 超聲輔助蒸餾法提取薄荷揮
發(fā)油的研究[J]. 陜西農(nóng)業(yè)科學(xué), 2019, 65(8): 16-18.
HUA Y Q, LI Q S, WANG Y Y, et al .. Study on extraction of
volatile oil from mentha mint by ultrasonic assisted distillation
[J]. Shaanxi J. Agric. Sci., 2019, 65(8): 16-18.
[28] 覃勇榮, 劉欣, 黃光兵, 等. 無(wú)患子總皂苷提取工藝條件優(yōu)
化及天然洗滌劑研制 [J]. 北方園藝, 2013(16): 143-148.
QIN Y R, LIU X, HUANG G B, et al .. Optimization of
extraction conditions and development of natural detergent [J].
Northern Hortic., 2013(16): 143-148.
[29] 李琴, 于有偉, 張少穎, 等. 超聲波協(xié)同水蒸氣蒸餾法提取
茴香精油的研究[J]. 中國(guó)調(diào)味品, 2020, 45(3): 23-26.
LI Q, YU Y W, ZHANG S Y, et al .. Extraction of fennel
essential oil by ultrasound and steam distillation [J]. China
Condiment, 2020, 45(3): 23-26.
[30] LIU Y, QIANG M, SUN Z, et al .. Optimization of ultrasonic
extraction of polysaccharides from hovenia dulcis peduncles
and their antioxidant potential [J]. Int. J. Biol. Macromol.,
2015, 80: 350-357.
[31] YI J P, ZHU W X, MA H L, et al .. Optimization on ultrasonicassisted
extraction technology of oil from paeonia suffruticosa
Andr. seeds with response surface analysis [J]. Sci. Technol.
Food Ind., 2009, 40(6): 103-110.
[32] 陳衛(wèi)東, 陳艷麗. 國(guó)內(nèi)天然植物精油的應(yīng)用研究概況[J]. 現(xiàn)
代鹽化工, 2019, 46(5): 39-41.
CHEN W D, CHEN Y L. Application and research of natural
plant essential oils in China [J]. Mod. Salt Chem. Ind., 2019, 46
(5): 39-41.
[33] 林燕萍, 楊陳. 天然植物精油改性驅(qū)蚊/滅蚊服裝面料研究
[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品, 2019, 37(5): 36-39.
LIN Y P, YANG C. Study on mosquito repellent/anti mosquito
clothing fabric modified by natural plant essential oil [J].
Technical Textiles, 2019, 37(5): 36-39.
[34] 郝蕙玲. 植物源氣味物質(zhì)對(duì)蚊蟲嗅覺定向的影響研究 [J].
中華衛(wèi)生殺蟲藥械, 2009, 15(2): 163-165.
HAO H L. Effects of plant odorants on olfactory orientation of
mosquitoes [J]. Chin. J. Hyg. Insect Equip., 2009, 15(2):
163-165.
[35] 劉磊, 宋聚友, 周長(zhǎng)榮, 等. 比較5種驅(qū)蚊植物及植物萃取液
驅(qū)蚊效果的研究[J]. 貴州醫(yī)藥, 2015, 39(9): 837-838.
LIU L, SONG J Y, ZHOU C R, et al .. Comparison of mosquito
repellent effects of five kinds of mosquito repellent plants and
plant extracts [J]. Guizhou Med. J., 2015, 39(9): 837-838.
[36] 唐麗萍, 鄭富強(qiáng), 吳鷹花, 等. 4種植物精油驅(qū)蚊貼驅(qū)避效果
的初步研究[J]. 中華衛(wèi)生殺蟲藥械, 2017, 23(2): 109-111.
TANG L P, ZHENG F Q, WU Y H, et al .. Preliminary study on
repellent effect of four plant essential oils mosquito repellent
patches [J]. Chin. J. Hyg. Insect Equip., 2017, 23(2): 109-111.
(責(zé)任編輯:胡立霞)