菊葉香藜精油的提取及對(duì)昆蟲活力抑制的研究

雷 鳴，何 花，張鵬飛，姚永杰，趙 琦，張勇群，拉 多*

(1.西藏大學(xué)理學(xué)院，西藏拉薩850000;2.西藏成辦醫(yī)院，四川成都610000)

我國有著充足的香料植物資源，約有500余種芳香植物遍及于20個(gè)省市，可是僅有少量被開發(fā)利用，據(jù)不完整統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)已開發(fā)利用的近200種，亟待開發(fā)的約100種［1］。青藏高原東緣藜科植物共有11屬17種，其中藏藥植物有4屬5種，分別占青藏高原藜科植物總屬數(shù)和總種數(shù)的36.36%和29.41%。研究表明，藜科藏藥植物的化學(xué)成分種類豐富，主要有生物堿、甾體、萜類、黃酮等。同時(shí)，藜科植物具有抗血栓、鎮(zhèn)痛、抗炎、抗菌、抗氧化等多方面的藥理活性，應(yīng)用前景非常廣闊的［2－3］。

菊葉香藜(Chenopodium foetidum)，一年生草本，生長在森林邊、草溝河岸、河邊，生長于海拔2 700～4 500 m。有記載其可供藥用，民間用以治喘息、炎癥、痙攣、偏頭痛等癥狀［4］。鑒于其氣味濃烈，并生長在強(qiáng)輻射、大溫差的環(huán)境中，推測(cè)其藥用價(jià)值較高，且其精油具有很好的醫(yī)療保健效用。植物精油常用于調(diào)配食品、化妝品香精，合成其他原料及維生素等用途［5］。同時(shí)，植物精油在人們生活中越來越多地用于改善家庭環(huán)境、預(yù)防疾病和醫(yī)療保健［6］。薰衣草精油含量較高［7］，香味對(duì)混合菌的生長有良好的抑制作用［8］，也被開發(fā)用作驅(qū)蟲劑和風(fēng)味，如原材料廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域，也被開發(fā)用作驅(qū)蟲劑及香精等的原料。楊瑩等［9］分析得出精制的迷迭香油可提升卷煙的甜潤感和香氣，這可以推廣到香煙的生產(chǎn)與應(yīng)用。市場(chǎng)上已經(jīng)對(duì)于如此多種植物的精油大力開發(fā)并應(yīng)用到各類產(chǎn)品中［10］。而對(duì)于菊葉香藜，除了張勇群等［11］對(duì)其進(jìn)行DNA提取方面的研究，其他方面鮮有報(bào)道。該研究主要探討菊葉香藜精油的最佳提取方式，旨在推廣以其為主的藜科植物的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)也通過對(duì)玉米象的活力抑制作用來體現(xiàn)精油的價(jià)值，并為其向殺蟲劑方面發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菊葉香藜。采于西藏自治區(qū)拉薩市城關(guān)區(qū)西藏大學(xué)新校區(qū)校園內(nèi)(29°38'N、91°10'E)。

1.1.2 試驗(yàn)昆蟲。試驗(yàn)用的昆蟲為玉米象，玉米象來自于山西省平遙縣(37°20'N、112°18'E)農(nóng)民的家中，然后將玉米象進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)方法同盧傳兵等［12］。

1.2 菊葉香藜精油的提取 將采集到的菊葉香藜進(jìn)行清洗，干燥至恒重后粉碎備用(部分為全株粉碎，部分將花、莖挑取出單獨(dú)粉碎)，每次取50 g干粉樣品，置于1 000 ml的蒸餾燒瓶中。利用水蒸氣蒸餾法［13］提取菊葉香藜精油。連接試驗(yàn)裝置，在調(diào)溫電熱套中加熱，進(jìn)行水蒸氣蒸餾提取，測(cè)定并記錄不同條件下的出油量。最終，精油通過油水分離器分離，將其存儲(chǔ)于EP管內(nèi)，標(biāo)明日期。再放入冰箱內(nèi)冷存。每次試驗(yàn)做2次平行試驗(yàn)，最終取其平均值。

1.2.1 料液比對(duì)提取效果的影響。稱取菊葉香藜干粉50 g，加入250 ml蒸餾水，置于1 000 ml蒸餾燒瓶中，在低火檔條件下微波預(yù)處理10 min，再分別以料液比為 1∶5、1∶8、1∶10、1∶15及1∶20進(jìn)行加熱煮沸回流5 h進(jìn)行提取，研究料液比與菊葉香藜精油提取量的關(guān)系，從而確定其精油的最適提取料液比。

1.2.2 不同形式的材料與精油提取量的關(guān)系。分別以新鮮菊葉香藜全株和菊葉香藜全株混合干粉作試驗(yàn)材料，稱取試驗(yàn)材料50 g，置于1 000 ml蒸餾燒瓶中，加入750 ml蒸餾水，加熱煮沸回流5 h，研究不同形式的菊葉香藜材料對(duì)菊葉香藜精油提取效果的影響。

1.2.3 回流時(shí)間及不同部位的菊葉香藜樣品對(duì)精油含量的影響。稱取不同部位(花、莖、全株)的菊葉香藜樣品各50 g，按照料液比為 1∶15 的比例，分別以 0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 h 的回流時(shí)間進(jìn)行水蒸氣蒸餾提取，測(cè)定不同回流時(shí)間下精油的提取量。

1.3 菊葉香藜精油對(duì)玉米象的活力抑制 該試驗(yàn)采取熏蒸法進(jìn)行，取250 ml錐形瓶5個(gè)，將濾紙條裁剪成2 cm×10 cm長條，將菊葉香藜精油和甘油的混合液添加到濾紙條上，混合液的體積為 200 μl，各瓶中依次加入200 μl甘油、50 μl精油+150 μl甘油、100 μl精油 +100 μl甘油、150 μl精油 +50 μl甘油、200 μl精油，每個(gè)錐形瓶中接入受試蟲10只，上面用橡膠塞夾住塞住瓶口，每個(gè)精油劑量平行做2次。添加完畢后，置于溫度為28±1℃、相對(duì)濕度為75% ±5%培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

從精油熏蒸開始計(jì)時(shí)，分別于 4、8、24、48、72 h 5個(gè)時(shí)間點(diǎn)觀察各錐形瓶中玉米象生活狀況，并進(jìn)行記錄。通過計(jì)算玉米象成蟲的抑制率來分析試驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行討論。抑制率=(起始活躍數(shù)－試驗(yàn)后活躍數(shù))/起始活躍數(shù)×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 菊葉香藜精油的提取結(jié)果 經(jīng)過水蒸氣蒸餾提取，所得到的上層油相即菊葉香藜精油，較粘稠，呈淡綠色，具有濃烈氣味。不溶于水，可溶于乙醇等有機(jī)溶劑。

2.1.1 料液比與精油提取量的關(guān)系。圖1表明，在一定料液比范圍內(nèi)，精油的提取量是隨料液比的增加而增加，1∶15時(shí)達(dá)最大，為0.28 ml/kg。

圖1 料液比對(duì)提取效果的影響

2.1.2 不同形式的材料對(duì)提取效果的影響。試驗(yàn)表明，新鮮菊葉香藜和菊葉香藜干粉的精油含量分別是7.0和6.2 ml/kg，可見新鮮的菊葉香藜的精油含量比其干粉的精油含量高，但相差不大?？紤]到該試驗(yàn)材料的生長期及試驗(yàn)的進(jìn)展和操作等因素，所以后續(xù)工作可以采用菊葉香藜干粉作為試驗(yàn)材料。

2.1.3 不同部位的菊葉香藜樣品對(duì)精油含量的影響。試驗(yàn)證明，菊葉香藜花干粉的精油提取量＞全株混合干粉的提取量＞菊葉香藜莖干粉的提取量，精油含量分別為8.4、6.2、3.4 ml/kg。因此，在菊葉香藜的精油提取中其花粉對(duì)精油提取量的貢獻(xiàn)最大。

2.1.4 回流時(shí)間及不同部位的菊葉香藜樣品對(duì)精油含量的影響。由圖2可見，菊葉香藜不同部位的精油所得量均隨著回流時(shí)間的增加而變大，且在回流時(shí)間達(dá)4 h時(shí)趨于一個(gè)穩(wěn)定的水平，精油含量不再繼續(xù)增加。在整個(gè)回流提取過程中，除在1.5和2.0 h干粉中的花部與莖的精油所得量一樣(4.0 ml/kg)，其余時(shí)間的精油提取量花部仍為最大，在4 h時(shí)達(dá) 8.4 ml/kg。

圖2 菊葉香藜不同部位的精油量隨回流時(shí)間的變化

2.2 菊葉香藜精油對(duì)玉米象的活力抑制初步研究結(jié)果 由圖3可見，0 μl菊葉香藜精油對(duì)玉米象的活力抑制率最低，72 h時(shí)達(dá)5%;50 μl精油處理?xiàng)l件下，玉米象活力抑制率明顯高于0 μl的，72 h時(shí)抑制率達(dá)40%;100和150 μl精油處理在各記錄時(shí)間點(diǎn)的活力抑制率差異不大，但均高于50 μl處理，72 h時(shí)抑制率分別為55%和60%;200 μl精油處理?xiàng)l件下，玉米象的活力抑制率表現(xiàn)最高、最明顯，72 h時(shí)抑制率達(dá)90%。各劑量處理隨時(shí)間均有明顯的活力抑制率增加的現(xiàn)象，說明菊葉香藜精油對(duì)玉米象有活力抑制的作用。

圖3 不同劑量的菊葉香藜精油隨時(shí)間變化對(duì)玉米象的活力抑制率

3 討論

該研究首次嘗試從菊葉香藜中提取精油，試驗(yàn)結(jié)果顯示，花、莖中均能提取到精油，花中精油含量最多，達(dá)8.4 ml/kg。新鮮材料較干粉精油含量多，可能由于干粉材料在干燥過程中精油揮發(fā)損失所致。在水蒸氣蒸餾提取精油工藝中，精油含量隨回流提取時(shí)間的增加而增加，于回流時(shí)間4 h精油含量達(dá)最大值，隨后精油量不再增加。通過菊葉香藜精油對(duì)昆蟲的活力抑制試驗(yàn)可以看出該植物體內(nèi)具有抑制昆蟲活力的活性成分。

現(xiàn)在人們都在追求健康長壽，極力倡導(dǎo)使用無污染、無毒害的天然香料已成為一種趨勢(shì)，而野生植物提取的香精香料，安全性最高，深受人們的青睞，需求量和價(jià)值均在不斷升高，發(fā)展前景十分看好［14］。菊葉香藜在田間荒地分布廣泛，從該研究可知菊葉香藜精油含量豐富，可以充分開發(fā)利用。同時(shí)，試驗(yàn)證明菊葉香藜精油對(duì)于昆蟲活力具有明顯的抑制作用，相信通過對(duì)其安全性、增效作用、抗菌機(jī)理等方面更為深入的研究，菊葉香藜精油及其成分的應(yīng)用前景會(huì)更為廣闊。

［1］靳正榮.天然香料提取分離技術(shù)研究進(jìn)展［J］.北京日化，2005(3):5－9.

［2］張梅，王惠.藏藥化學(xué)成分及藥理研究進(jìn)展［J］.時(shí)珍國醫(yī)國藥，2004，15(4):243－244.

［3］杜華，周立剛，李春，等.藜科植物化學(xué)成分與生物活性的研究進(jìn)展［J］.天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2007，19(5):884 －889.

［4］劉慎諤.東北草本植物志［M］.北京:科學(xué)出版社，1959:91 －92.

［5］全國中草藥匯編編寫組.全國中草藥匯編［G］.北京:人民衛(wèi)生出版社，1978:104.

［6］劉洪波，史冬輝，張瑜.植物精油的研究與應(yīng)用［J］.綠色科技，2011，9(9):61－63.

［7］張秋霞，江英，張志強(qiáng).薰衣草精油的研究進(jìn)展［J］.香料香精化妝品，2006，12(6):21 －24.

［8］姜黎，王向未，江英.薰衣草精油抑菌作用的研究［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工(學(xué)刊)，2011(4):73 －75.

［9］楊瑩，劉麗芬，黃星，等.迷迭香精油的分子蒸餾精制及其在卷煙中的應(yīng)用［J］.精細(xì)化工，2013，30(5):534 －538.

［10］歐陽杰，王曉東，趙兵，等.香料植物應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.香料香精化妝品，2002，10(5):32 －35.

［11］張勇群，石夢(mèng)菲，德吉，等.菊葉香藜基因組DNA的提取方法研究［J］.西藏大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，29(1):13 －16.

［12］盧傳兵，薛明，劉雨晴，等.黃荊精油對(duì)玉米象的殺蟲活性成分、毒力及作用機(jī)制［J］.昆蟲學(xué)報(bào)，2009，52(2):159 －167.

［13］張勇群，石夢(mèng)菲，黃云霞，等.浸泡預(yù)處理提取伊朗蒿精油及其對(duì)畢赤酵母的抑制作用研究［J］.西藏大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，28(2):7－11.

［14］蘇喜廷.龍江森工林區(qū)芳香植物資源及開發(fā)利用［J］.中國林副特產(chǎn)，2006，4(2):72－73.