環(huán)保型殺蟲(chóng)劑原料探索

李凱 胡薪璐 張家琪 周淼

摘 要：福壽螺因可能引起寄生蟲(chóng)對(duì)人體的感染及對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量有影響而不受歡迎，而其繁衍速度又頗為驚人。近年來(lái)，各種針對(duì)福壽螺的化學(xué)殺螺劑層出不窮，但化學(xué)藥劑對(duì)土壤、生態(tài)環(huán)境、人體等的傷害卻不容忽視。以環(huán)保、綠色角度出發(fā)去探索綠色殺螺劑，以五爪金龍，茶皂素分別為原料對(duì)福壽螺進(jìn)行處理，考查其存活率。對(duì)于五爪金龍中有效成分香豆素而言，200μg/ml濃度下兩種香豆素混合處理48h，福壽螺存活率為0%，效果比兩種香豆素單獨(dú)使用效果佳。而2.5mg/l的茶皂素處理60h，福壽螺的死亡率達(dá)100%。五爪金龍與茶皂素兩種原料對(duì)福壽螺都有不錯(cuò)的毒殺效果且環(huán)保無(wú)污染。

關(guān)鍵詞：環(huán)保;福壽螺;茶皂素

中圖分類(lèi)號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.26.103

1 背景

1.1 福壽螺的介紹

福壽螺，最初生長(zhǎng)于南美洲，有著與田螺非常類(lèi)似的外形，在上世紀(jì)80年代福壽螺以食物的形式通過(guò)廣州被中國(guó)人所知，但卻因?yàn)樗麄冇兄鴱?qiáng)悍的環(huán)境適應(yīng)能力以及飛速的繁衍能力，在長(zhǎng)江以南12個(gè)省份嚴(yán)重泛濫，迅速成了水稻的最大殺手。一只成螺一年可產(chǎn)2400～8700只螺，從幼年期便開(kāi)始以水稻為食，對(duì)水稻的生長(zhǎng)產(chǎn)生了破壞性影響，造成水稻的大量減產(chǎn)。

1.2 福壽螺造成的主要危害

我國(guó)的農(nóng)業(yè)正處于爆發(fā)式增長(zhǎng)，總產(chǎn)4年內(nèi)每年都超越1.2億萬(wàn)斤，人均占有量超過(guò)世界平均程度47公斤，然而在爆發(fā)式的農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)下，福壽螺以其繁衍速度極快、存活率高的特點(diǎn)迅速占據(jù)了中國(guó)入侵生物的榜首。在進(jìn)入中國(guó)30年的過(guò)程中，福壽螺已遍布華南地區(qū)，并在多個(gè)方面產(chǎn)生了極大的危害作用，比如：限制了農(nóng)村農(nóng)產(chǎn)品作物的生長(zhǎng)，致使許多農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量急劇下跌，造成了我國(guó)的水稻種植區(qū)域數(shù)額相當(dāng)龐大的直接經(jīng)濟(jì)損失;同時(shí)，福壽螺需要大量的食物來(lái)維持其種族的生存和繁衍，例如藻類(lèi)等，它們的排泄物還會(huì)構(gòu)成水資源的污染;除此之外，福壽螺體內(nèi)寄生著例如廣州管圓線蟲(chóng)等的寄生蟲(chóng)，威脅了入侵地的水生動(dòng)植物，不僅會(huì)破壞原有的食物鏈的原始成分，還有可能對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害。

2 新型環(huán)保殺螺劑的原料探索

2.1 五爪金龍

2.1.1 五爪金龍介紹

作為入侵生物的五爪金龍中，有著兩種Coumarin：傘形花內(nèi)酯和東莨菪亭內(nèi)酯，研究表明這兩種化學(xué)成分對(duì)福壽螺有殺滅作用;傘形花內(nèi)酯和東莨菪亭內(nèi)酯不會(huì)由于富集對(duì)環(huán)境造成危害;同時(shí)，利用提取的五爪金龍中的有效成分來(lái)解決福壽螺的入侵問(wèn)題，緩和了兩種入侵植物對(duì)環(huán)境帶來(lái)的壓力。

2.1.2 五爪金龍分析溶液的制備和測(cè)定

取一株干燥的五爪金龍，將其制成粉末狀，取1.00g加入40ML石油醚中進(jìn)行六次提取，在55℃的環(huán)境下進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)為4h的水浴處理。過(guò)濾后，將其蒸干，剩余物質(zhì)用甲醇溶解并定容。第二天，測(cè)定其上清液，由此通過(guò)濃度體積比和標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算兩種香豆素的含量。

2.1.3 UMB和SCO溶液對(duì)福壽螺毒殺效果

結(jié)果表明，福壽螺會(huì)因?yàn)橄愣顾仡?lèi)物質(zhì)的濃度升高而出現(xiàn)大幅度死亡現(xiàn)象，并與其濃度有一定關(guān)系。如圖1所示，在第一階段濃度下，60h內(nèi)兩種香豆素對(duì)福壽螺都沒(méi)有殺害效果。第二濃度下兩物質(zhì)對(duì)福壽螺來(lái)說(shuō)，死亡率仍為零，但在這個(gè)濃度下，局部福壽螺做出了壓力反饋，即明顯的逃竄現(xiàn)象，還有部分選擇氣門(mén)閉肌并減少活動(dòng)。爾后的兩種濃度下，短時(shí)間內(nèi)均有福壽螺失去生命體征，而且隨著時(shí)間的變化，死亡率呈現(xiàn)出向上發(fā)展的趨勢(shì)。60h之后，在第三種濃度下，已經(jīng)能夠明顯地看到福壽螺的大量死亡，且其死亡率分別為87%和81%，表明了在同一濃度下UMB溶液對(duì)福壽螺的殺滅能力要高于SCO。二者的混合液比單獨(dú)的某一種溶液的殺滅效果更強(qiáng)：在C1濃度下，雖然單一物質(zhì)溶液均未對(duì)福壽螺產(chǎn)生威脅，但在通過(guò)一天的UMB和SCO混合液的作用之后，5%的福壽螺已經(jīng)死亡;60h后，其死亡率高達(dá)40%。C2濃度下處理48h后，所有實(shí)驗(yàn)對(duì)象已經(jīng)全部死亡，而在該濃度下，兩種香豆素單獨(dú)處理后的福壽螺死亡率分別為64%和26%，說(shuō)明兩種香豆素混合后的溶液殺滅效果性質(zhì)并非是簡(jiǎn)單的加和效應(yīng)，而優(yōu)于兩種單一的溶液。

圖中直線代表平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，不同字母表示相同處理間差異達(dá)0.05;CK：0μg/mL，C0：50μg/mL，C2：200μg/mL，C3：400μg/mL。

2.1.4 對(duì)五爪金龍作為原材料的可行性考慮

就次生物質(zhì)而言，它們的種類(lèi)不同，并且生物活性也不相同，因此五爪金龍中的次生物質(zhì)品種類(lèi)也不乏兩種;除此之外，在制備SCO和UMB的水溶液時(shí)，由于試驗(yàn)場(chǎng)所條件有限，提取物的比例占總比例的數(shù)值較小，對(duì)于投入生產(chǎn)來(lái)說(shuō)并不經(jīng)濟(jì);在開(kāi)放環(huán)境下，濃度不易精確控制，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無(wú)效或者對(duì)水稻生長(zhǎng)造成不利影響;并且，在南美洲沒(méi)有福壽螺將五爪金龍當(dāng)作食物食取的案例出現(xiàn)。

2.2 茶皂素

2.2.1 茶皂素的介紹

茶皂素，又稱(chēng)茶皂素，是從茶籽（茶籽，茶籽）中提取的一種糖苷化合物。由三萜皂苷，結(jié)構(gòu)酸和結(jié)構(gòu)糖構(gòu)成。不溶于有機(jī)溶劑，易溶于甲醇水溶液、乙醇水溶液和冰醋酸等。它是一種具備優(yōu)異功用的自然表面活性劑，具有生物活性和表面活性，例如殺菌、殺蟲(chóng)和刺激植物生長(zhǎng)。加入HCL溶液于茶皂素溶液中，會(huì)產(chǎn)生茶皂素不溶物。

2.2.2 提取工藝

根據(jù)茶皂素易溶于熱水、甲醇水溶液、乙醇水溶液、正丁醇及冰醋酸和醋酐的原理，故可采用一定濃度的甲醇、乙醇或正丁醇溶液為浸提劑來(lái)提取茶皂素。以乙醇提取為主。茶葉原料經(jīng)過(guò)粉碎后，加入一定濃度的乙醇溶液，在65攝氏度下作用浸提120min，過(guò)濾棄茶渣，濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，再經(jīng)干燥即可得到茶皂素產(chǎn)品。此法的回收率為18%-19%，產(chǎn)品純度可達(dá)到95%。有機(jī)溶劑法的優(yōu)點(diǎn)，在于使用該法提取制備的茶皂素產(chǎn)品純度高，顏色光澤好，質(zhì)量高，可以用作生化試劑和醫(yī)藥原料，可供出口，但是存在溶劑消耗大、成本高、工藝復(fù)雜、設(shè)備要求高的缺點(diǎn)。

茶皂素可以與膜，大孔樹(shù)脂或各種手段的組合結(jié)合，以解決茶皂素的純度，顏色和質(zhì)量問(wèn)題。

2.2.3 茶皂素藥試實(shí)驗(yàn)

60%的茶皂素（TS）原粉，采購(gòu)于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所。從中國(guó)四川省德陽(yáng)市什邡市市廣福村的稻田溝取得的福壽螺卵。成螺及幼螺均來(lái)自四川省德陽(yáng)市什邡市廣福村魚(yú)塘。這些卵是從廣福村帶回來(lái)的螺生產(chǎn)的。

殺螺效果的評(píng)測(cè)。根據(jù)活性成分將茶皂素制備成20，000、10，000、5，000和2，500mg / L的四種處理，并將水用作對(duì)照，并且每次處理重復(fù)三次。取相同顏色的卵塊，選擇未受傷的卵塊浸泡在上述試驗(yàn)溶液中約30秒，放入五十粒卵（處理后的），同時(shí)將其放入帶有9cm直徑濾紙的保濕培養(yǎng)皿中。在室溫下觀察孵化率（試驗(yàn)期間的平均溫度為23.6℃），并計(jì)算出孵化抑制效果。

對(duì)螺毒性的評(píng)測(cè)。將茶皂素用水配制成4.8，1.9，3.5，0.5，0.25mg / L的五種濃度的溶液同時(shí)以水作為對(duì)照組，每次處理三次以排除外在因素的影響。將500mL試驗(yàn)溶液置于圓形塑料桶（29×3cmh：26cm）中，并將15個(gè)相似尺寸的單獨(dú)螺放入每個(gè)桶中，并用紗布密封以防止福壽螺逃逸。浸泡3天，4天和5天后，檢查每只處理過(guò)的螺的生死，并計(jì)算死亡率。實(shí)驗(yàn)時(shí)的平均溫度為23.7℃。

2.2.4 對(duì)福壽螺的影響

茶皂素會(huì)抑制福壽螺的孵化。茶皂素濃度與孵化抑制率呈正相關(guān)，濃度越高，抑制效果越強(qiáng)。這可能是因?yàn)椴柙硭厥且环N表面活性劑，其水溶液在卵殼上具有良好的鋪展性，很容易在卵殼上形成薄膜，從而防止其呼吸活動(dòng)，此外還可能與茶皂素對(duì)卵殼的親和力及滲透力有關(guān)。茶皂素對(duì)成螺有相應(yīng)的毒性作用。若計(jì)算濃度為2.500mg / L，每畝稻田45.88g茶皂素（有效成分，設(shè)定水深2cm），可以達(dá)到較好的防治效果。

3 兩種原料對(duì)福壽螺的作用對(duì)比

對(duì)比分析兩種原料的采集地。五爪金龍分布在廣東、廣西、福建、云南、臺(tái)灣等地，生長(zhǎng)在海拔90—610米的平底或山地向陽(yáng)處;茶皂素是從山茶科，山茶樹(shù)植物中提取的純天然產(chǎn)品，以茶籽中含量最多油茶為例，其主要分布在長(zhǎng)江流域。福建、江西、湖南等省份最多。對(duì)比分析兩種原料的價(jià)格。五爪金龍購(gòu)買(mǎi)價(jià)格大約為3元/珠;而茶籽餅的價(jià)格在150元/50斤左右。茶籽餅中茶皂素的含量為30%-60%，而五爪金龍中香豆素的含量很低且不同器官中香豆素的含量不同，含量最多的為莖。五爪金龍為入侵植物，茶皂素提取自山茶科植物，均不含化學(xué)藥劑對(duì)環(huán)境及作物無(wú)危害。在相同條件下給予相同質(zhì)量的茶皂素與五爪金龍于含大小近似數(shù)量相同的福壽螺養(yǎng)殖桶中，五爪金龍較茶皂素有相對(duì)較好的毒殺效果，但并不明顯。綜上所述茶皂素較五爪金龍性?xún)r(jià)比更高。

4 結(jié)論

化學(xué)防治是現(xiàn)階段我國(guó)應(yīng)用最廣泛的一種辦法。我國(guó)勞作人民最初采用的藥物包括傳統(tǒng)的滅螺藥物五氯酚鈉、貝螺殺、百螺殺、密達(dá)等這些藥物，從一定程度上說(shuō)他們的確能較快地殺滅福壽螺，但有嚴(yán)重的副作用且污染水質(zhì)。而五爪金龍和茶皂素以上兩種原料在保證對(duì)福壽螺有一定毒害作用的同時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危，是可以持續(xù)使用的有效的環(huán)保型殺螺劑原料。對(duì)比兩種原料的各個(gè)方面，面對(duì)需要大量使用的情況的，茶皂素較五爪金龍更適宜。

參考文獻(xiàn)

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