儲(chǔ)糧環(huán)境揮發(fā)性化合物與儲(chǔ)糧害蟲的關(guān)系研究進(jìn)展

黃宗文，呂建華，郭亞飛，古成才

(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院糧食儲(chǔ)藏安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，鄭州 450001)

糧食是人類賴以生存的生活必需品，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，儲(chǔ)藏期間極易遭受儲(chǔ)糧害蟲為害。蟲害不僅會(huì)導(dǎo)致糧食營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低，而且其代謝物會(huì)造成糧食污染，影響儲(chǔ)糧品質(zhì)。新鮮的糧食收獲后會(huì)揮發(fā)出特有的氣味，可通過(guò)感官評(píng)價(jià)對(duì)糧食質(zhì)量進(jìn)行判斷(Evansetal., 2000)。隨著儲(chǔ)存時(shí)間的變化，糧食儲(chǔ)藏期間會(huì)釋放出不同的揮發(fā)性化合物，除了其本身的氣味以外，還包括糧粒內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)及害蟲發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的特征性揮發(fā)物(張玉榮等, 2019)。儲(chǔ)糧揮發(fā)性成分在儲(chǔ)藏過(guò)程的變化規(guī)律與儲(chǔ)糧品質(zhì)有較強(qiáng)的相關(guān)性，可作為糧食儲(chǔ)藏過(guò)程中品質(zhì)劣變的早期指標(biāo)(牛永浩, 2015)。通過(guò)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)糧環(huán)境揮發(fā)性化合物成分及其含量變化對(duì)害蟲發(fā)生進(jìn)行預(yù)警是目前世界害蟲防治領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

本文對(duì)儲(chǔ)糧環(huán)境揮發(fā)性化合物種類、提取檢測(cè)方法及其與儲(chǔ)糧害蟲發(fā)生的關(guān)系研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期對(duì)今后儲(chǔ)糧害蟲的發(fā)生進(jìn)行早期預(yù)警、儲(chǔ)糧害蟲生態(tài)防治研究與應(yīng)用有所裨益。

1 糧食環(huán)境揮發(fā)物不同提取方法

揮發(fā)性成分常用的提取方式有溶劑直接萃取(Extraction method)(趙謀明等, 2018)、同時(shí)蒸汽蒸餾(Simultaneous-distextraction)(Pollienetal., 1997)、氮?dú)獯祾哒麴s法(Nitrogen purge steam distillation)(Songetal., 2015)、固相微萃取法(Solid-phase microextraction,SPME)和電子鼻檢測(cè)(Electronic Nose Detection)等。固相微萃取是一種集采樣、提取、濃縮、注射為一體的樣品預(yù)處理技術(shù)。與氣相色譜或液相色譜相結(jié)合，可以有效地分析樣品中的微量有機(jī)化合物。固相萃取裝置由萃取手柄和萃取頭兩部分組成，固相微萃取頭為一根長(zhǎng)約1 cm，表層涂有二氧化硅的溶融石英纖維。SPME因具有制備簡(jiǎn)單、分析快速、成本低、無(wú)有機(jī)溶劑等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于食品、環(huán)境、化工、醫(yī)藥等行業(yè)(Linetal., 2010)。根據(jù)提取方式的不同，可分為頂空式固相微萃取、浸入式固相微萃取。頂空式固相微萃取是使用萃取頭在提取樣品上方的氣相中進(jìn)行萃取。浸入式固相微萃取即萃取頭直接插入樣品提取液中，適用于大多數(shù)有機(jī)化合物，萃取快，但易受基體干擾。電子鼻檢測(cè)通過(guò)模擬生物嗅覺系統(tǒng)，對(duì)氣味物質(zhì)進(jìn)行數(shù)字化信息表征。不同的提取方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)(表1)。

1.1 頂空式固相微萃取(Headspace-solid phase Micro-Extraction SPME, HS-SPME)

頂空萃取方法根據(jù)萃取狀態(tài)可分為靜態(tài)頂空、動(dòng)態(tài)頂空、頂空吸附萃取和頂空固相微萃取(Sansenyaetal., 2018; Leeetal., 2019)。其中，頂空固相微萃取被認(rèn)為是一種簡(jiǎn)單、快速、靈敏的收集頂空揮發(fā)物的方法。頂空固相微萃取是將待測(cè)樣本置于一恒溫密閉容器中，通過(guò)加熱升溫使得揮發(fā)性組分從樣本中揮發(fā)出來(lái)；當(dāng)頂空瓶里面的氣液(氣固)兩相中達(dá)到熱力學(xué)平衡后，將纖維膜暴露于氣相中，對(duì)樣品頂空中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行萃取。崔麗靜等(2011)采用HS-SPME技術(shù)對(duì)不同品系玉米中揮發(fā)性成分進(jìn)行萃取分析，檢測(cè)到的玉米揮發(fā)物有醇類、醛類、酮類、酯類、烴類、有機(jī)酸類以及雜環(huán)類化合物等，且不同品種之間的揮發(fā)性成分組成和含量差異較大。Lin等(2010)采用HP-SPME萃取稻谷中的揮發(fā)性化合物，對(duì)提取時(shí)間、提取溫度、樣品量和平衡時(shí)間等條件進(jìn)行優(yōu)化，稻谷中的揮發(fā)性化合物有醇類、醛類、酮類、酯類、烴類、有機(jī)酸類以及雜環(huán)類化合物。Wawrzyniak等(2019)驗(yàn)證了HS-SPME從咖啡豆中提取丙烯酰胺的可行性，采用氣相色譜-質(zhì)譜法(Gas Chromatography-Mass Spectrometer, GC-MS)在選擇離子監(jiān)測(cè)(Selected ion monitoring, SIM)模式下對(duì)丙烯酰胺含量進(jìn)行定量，丙烯酰胺的定量限(LOQ)為3 μg/kg。Wei等(2013)將HS-SPME與GC-MS結(jié)合使用鑒定亞麻籽油中的芳香活性化合物，初步鑒定出共60種化合物，其中6種芳香活性化合物被認(rèn)為是造成亞麻籽油異味的主要因素。

1.2 浸入式固相微萃取(Direct immersion-Solid phase microextraction, DI-SPME)

浸入式固相微萃取將纖維膜直接浸入樣品提取液中對(duì)揮發(fā)性較差的化合物進(jìn)行富集，需要萃取纖維在樣品中暴露足夠的時(shí)間。若樣品蒸汽壓很小或沒(méi)有時(shí)，適宜采用浸入式萃取。范文來(lái)等(2007)對(duì)比頂空式和浸入式固相微萃取對(duì)白酒的萃取效果，將樣品于30℃預(yù)熱15 min，插入PDME萃取頭萃取30 min后運(yùn)行GC-MS分析，結(jié)果表明浸入式固相微萃取更適用于酯類化合物的萃取。郭亞蕓等(2017)研究證實(shí)侵入式固相微萃取可有效測(cè)定出葡萄酒樣中痕量的戊菌唑、氟硅唑、烯唑醇和苯醚甲環(huán)唑。Hasan等(2018)采用浸入式固相微萃取對(duì)不同交配階段(交配前、交配中、交配后)的地中海果蠅Ceratiscapitata的揮發(fā)性化合物進(jìn)行萃取，用氣相色譜-質(zhì)譜(GC/MS)對(duì)化合物進(jìn)行收集、分離和鑒定。研究發(fā)現(xiàn)交配前和交配過(guò)程中化合物組成沒(méi)有顯著差異。但交配后產(chǎn)生了新的化合物，如1-碘癸烷、9-(Z)-三聚烯和11,13-二甲基-12-十四碳烯-1-醋酸酯。張軍翔等(2007)比較研究了浸入式固相微萃取和液液萃取對(duì)不同葡萄酒香氣成分的萃取率，結(jié)果表明浸入式固相微萃取對(duì)一些分子量較小的酯類物質(zhì)和醛類物質(zhì)具有較好的萃取性，可用于揮發(fā)性較強(qiáng)的成分。張凌芳(2018)用浸入式固相微萃取技術(shù)對(duì)15日齡未交配的玉米象Sitophiluszeamais和米象Sitophilusoryzae雄蟲表皮化合物進(jìn)萃取行分析，結(jié)果表明玉米象雄蟲表皮化合物中酯類含量最高，而米象雄蟲表皮化合物中則是醇類即甾醇含量最高。

1.3 電子鼻檢測(cè)法

電子鼻(E-nose)由具有不同選擇性的氣體傳感器、信號(hào)收集單元和模式識(shí)別軟件組成(2018)。基于傳感器陣列和適當(dāng)?shù)哪Ｊ阶R(shí)別方法的電子鼻可以模擬人的嗅覺來(lái)評(píng)價(jià)食品質(zhì)量。它提供了揮發(fā)物的全場(chǎng)景，而不僅僅是揮發(fā)物的定量分析(Luetal., 2019)，主要用于預(yù)測(cè)水稻樣品之間的差異程度，研究?jī)?chǔ)藏過(guò)程中香氣化合物的變化(Linetal., 2018)。電子鼻檢測(cè)技術(shù)具有分析快速、無(wú)損檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在食品及糧食檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。Abramson等(2005)通過(guò)嗅覺化學(xué)傳感器陣列檢測(cè)不同濕度處理后硬質(zhì)小麥的氣味揮發(fā)物，研究發(fā)現(xiàn)12個(gè)傳感器中的9個(gè)能夠跟蹤初始水分含量20%小麥的氣味揮發(fā)性物質(zhì)的變化，且兩種處理在采樣時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生明顯不同的信號(hào)。Zhang和Wang(2007)使用電子鼻靜態(tài)頂空取樣法對(duì)不同儲(chǔ)存期和不同蟲害程度的小麥進(jìn)行了評(píng)估和分類，結(jié)果表明對(duì)電子鼻數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析(Principal component analysis, PCA)和線性判別分析(Linear discrimination analysis, LDA)，可以成功區(qū)分不同貯藏期和不同蟲害程度的小麥。代雨婷等(2020)研究證明電子鼻在棉花的早期棉鈴蟲Helicoverpaarmigera蟲害檢測(cè)上具有可行性，通過(guò)特征值優(yōu)化可以提高電子鼻的識(shí)別準(zhǔn)確率。

2 主要糧食種類的揮發(fā)性物質(zhì)

糧食揮發(fā)物指糧食在常溫下儲(chǔ)藏過(guò)程中所散發(fā)的特有物質(zhì)，是組成糧食各種氣味的重要成分(曾淑靜等, 2017)。小麥、稻谷和玉米是我國(guó)的三大主糧。

2.1 小麥揮發(fā)物

小麥?zhǔn)鞘澜缟戏植甲顝V、種植面積最大、貿(mào)易量最多的糧食作物之一，世界上約有43個(gè)國(guó)家、35%的人口以小麥為主食(呂修濤, 2006)。在西方國(guó)家，2017年小麥產(chǎn)量超過(guò)7.7億噸(Rahmanetal., 2019)。張玉榮等(2010)通過(guò)頂空固相微萃取(HS-SPME)對(duì)不同儲(chǔ)藏時(shí)間小麥中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行提取分析，證實(shí)了小麥揮發(fā)性成分主要是羥基化合物，如烴類、醛類、醇類和酮類等。Xu等(2017)對(duì)普通小麥粉和糯硬小麥粉采用同樣熱處理后，通過(guò)頂空固相微萃取提取揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行氣相色譜分析，對(duì)比處理前后揮發(fā)性成分的變化，發(fā)現(xiàn)糯硬小麥粉比普通小麥粉更容易產(chǎn)生氣味活性化合物，如醛類、醇類、呋喃類和酮類等。Sambaraju等通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明小麥揮發(fā)物可吸引印度谷螟Plodiainterpunctella雌蟲產(chǎn)卵(2008)。通過(guò)對(duì)不同霉變程度小麥的揮發(fā)性氣體進(jìn)行檢測(cè)，嚴(yán)松等(2019)發(fā)現(xiàn)新鮮小麥中主要的揮發(fā)性物質(zhì)為異戊醛、己醛及壬醛3種醛類物質(zhì)；隨著小麥霉變程度的加劇，開始檢測(cè)出1-辛烯-3-醇、2-丁基-1-辛醇、甲酸異戊酯等物質(zhì)。從小麥粉到饅頭的加工過(guò)程中，烴類和醛類揮發(fā)性物質(zhì)的數(shù)量先減少后增多，醇類、酯類和其他物質(zhì)數(shù)量先增多后減少。任國(guó)寶等(2017)研究發(fā)現(xiàn)，與全麥粉饅頭相比，擠壓膨化全麥饅頭的醛類化合物相對(duì)含量急劇增加，且新增了吡嗪類和酚類化合物，這可能是擠壓膨化全麥粉饅頭有特殊異味的主要原因。因此，小麥揮發(fā)性物質(zhì)在不同加工階段會(huì)有所變化，可能會(huì)產(chǎn)生新的化合物(燕雯等, 2012)。

2.2 稻谷揮發(fā)物

稻谷作為主要糧食作物之一，其產(chǎn)量占世界谷物總產(chǎn)量的1/3。稻米香氣品質(zhì)的評(píng)估和研究在促進(jìn)稻米市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)方面發(fā)揮著重要作用，其中特征性揮發(fā)性化合物的鑒定對(duì)稻米香氣分析至關(guān)重要。作為我國(guó)的主要儲(chǔ)備糧食種類，稻谷在儲(chǔ)藏期間由于自身的呼吸和各種酶的作用，其品質(zhì)會(huì)隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷變化，甚至劣變。迄今為止，稻谷中已報(bào)告了300多種揮發(fā)性化合物，主要有烷烴類、苯環(huán)類、醛類、酮類、醇類、酸酯類和雜環(huán)類7大類(Champagne, 2008; Hashemietal., 2013)。林家永等(2009)采用頂空固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用法對(duì)不同品種稻谷的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，結(jié)果表明揮發(fā)性成分總含量最高的是醛類和烴類，其次為醇類、酮類和雜環(huán)類。曹俊等(2017)對(duì)不同儲(chǔ)藏溫度下稻谷的揮發(fā)物進(jìn)行檢測(cè)，研究發(fā)現(xiàn)在低溫(10℃)儲(chǔ)藏時(shí)，檢測(cè)到的稻谷揮發(fā)性成分最多，其中2，6-二叔丁基對(duì)甲酚、辛基酚、肉桂腈是新鮮稻谷中的特征性揮發(fā)性物質(zhì)。Buda等(2016)在揮發(fā)性化合物中發(fā)現(xiàn)了茶香酮并證明其能引起印度谷螟雌蟲的嗅覺反應(yīng)。夏雨杰等(2020)測(cè)定稻谷儲(chǔ)藏期間感染霉菌前后揮發(fā)性物質(zhì)的變化，研究發(fā)現(xiàn)酮基、醛基、羥基等含氧基團(tuán)和含氮基團(tuán)是稻谷的揮發(fā)性氣味的來(lái)源，此類物質(zhì)在稻谷儲(chǔ)藏期間隨著霉變程度的加深會(huì)產(chǎn)生較大差異。

2.3 玉米揮發(fā)物

玉米是全球三大谷物之一，也是我國(guó)主要的儲(chǔ)備糧食種類，在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。它不僅可以直接供給人們食用，還可以生產(chǎn)加工成飼料。玉米在儲(chǔ)藏期間易遭受蟲害，且因呼吸作用會(huì)發(fā)生劣變，致使其種用、食用和加工品質(zhì)降低。采用頂空固相微萃取不同儲(chǔ)藏時(shí)間玉米的揮發(fā)性物質(zhì)，周顯青等(2008)研究發(fā)現(xiàn)隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米的揮發(fā)物含量逐漸增加。其中，總揮發(fā)性物質(zhì)含量、丙酮、對(duì)環(huán)己二烯、環(huán)戊乙炔、乙酸、己醛等的含量與儲(chǔ)藏時(shí)間、生理生化指標(biāo)有較高相關(guān)性，可作為玉米儲(chǔ)存品質(zhì)變化的評(píng)判指標(biāo)。錢佳成和宋偉(2020)模擬倉(cāng)儲(chǔ)條件，采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)對(duì)玉米揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，確定了香蘭素、不飽和烯烴、不飽和烯醇等物質(zhì)可有效判別玉米儲(chǔ)藏狀態(tài)。褚能明等(2017)檢測(cè)了不同品種鮮玉米的揮發(fā)性物質(zhì)，主要成分有醇類、醛類、酮類、酯類、烴類、有機(jī)酸類以及雜環(huán)類化合物等。徐瑞等(2019)對(duì)不同儲(chǔ)藏溫度條件下的玉米樣品進(jìn)行揮發(fā)性成分萃取分析，研究發(fā)現(xiàn)隨著儲(chǔ)藏溫度的降低，玉米中的烴類、酮類物質(zhì)相對(duì)含量逐漸減小。

2.4 燕麥揮發(fā)物

燕麥作為另一類具有獨(dú)特香味的谷物，因營(yíng)養(yǎng)價(jià)值全面，膳食纖維豐富，受到國(guó)內(nèi)外研究人員的重視。Schuh和Schieberle(2005)對(duì)燕麥片揮發(fā)性物質(zhì)的研究報(bào)告稱，(E,E,Z)-2,4,6-壬烯醛是影響燕麥片風(fēng)味的特征性揮發(fā)物。該物質(zhì)在空氣中的極低氣味閾值為0.0002 ng/L時(shí)，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的燕麥片狀氣味。汪新潔等(2018)采用SPME技術(shù)對(duì)經(jīng)過(guò)不同擠壓膨化熱處理的燕麥片揮發(fā)性成分進(jìn)行提取分析，結(jié)果表明1-辛烯-3-醇、己醛、壬醛和2-戊基呋喃可作為擠壓燕麥片獨(dú)特風(fēng)味的關(guān)鍵風(fēng)味化合物。孫培培等(2011)采用同時(shí)蒸餾萃取氣質(zhì)聯(lián)用(SDE-GC-MS)對(duì)燕麥片中的揮發(fā)性成分進(jìn)行了提取分析，得到72種揮發(fā)性化合物，其中含量最高的成分為芥酸酰胺。Klensporf等(2008)采用氣相色譜-嗅覺測(cè)定法和香氣提取物稀釋分析法(Aroma extract dilution analysis, AEDA)鑒定出燕麥片的主要香氣成分是2-甲基-3-呋喃硫醇，脫殼后燕麥片中總揮發(fā)性物質(zhì)減少至430.8 μg/kg，這可能是去除麩皮的效果，因?yàn)辂熎ぶ幸埠猩倭繐]發(fā)性物質(zhì)。

3 儲(chǔ)糧害蟲和糧食揮發(fā)物的關(guān)系研究

3.1 糧食揮發(fā)物對(duì)昆蟲行為反應(yīng)的影響

不同植物在自然條件下會(huì)釋放出不同的揮發(fā)性物質(zhì)，且在受到害蟲取食刺激后會(huì)釋放出揮發(fā)性成分，主要是萜類、含氮和含硫類化合物(莫圣書等, 2006)。早在20世紀(jì)90年代，Dicke等(1992)研究發(fā)現(xiàn)，植物揮發(fā)物會(huì)刺激蛾類昆蟲的性信息素合成和釋放速率，對(duì)雌雄蟲的吸引和交配行為起到促進(jìn)作用。通過(guò)研究植物揮發(fā)物對(duì)昆蟲行為反應(yīng)的影響可為研究?jī)?chǔ)糧害蟲與儲(chǔ)糧環(huán)境中揮發(fā)物的關(guān)系提供新思路。Phillips等(1993)研究了糧食揮發(fā)物對(duì)米象和赤擬谷盜Triboliumcastaneum的引誘性，結(jié)果表明米象對(duì)新鮮谷物中的戊醛、麥芽酚和香蘭素表現(xiàn)出趨向性，而赤擬谷盜無(wú)明顯反應(yīng)。Ukeh等(2010)研究發(fā)現(xiàn)象蟲對(duì)玉米和小麥種子揮發(fā)物均有較強(qiáng)的趨向性，但對(duì)姜ZingiberofficinaleRoscoe、胡椒PipernigrumL.等刺激性植物揮發(fā)物的氣味表現(xiàn)出明顯的驅(qū)避反應(yīng)。周強(qiáng)等(2003)通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)褐飛虱Nilaparvatalugens(Stal.)成蟲對(duì)水稻揮發(fā)物主要成分2-庚醇表現(xiàn)出明顯驅(qū)避性。劉鑫宇(2020)研究了10種谷物揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)印度谷螟幼蟲的引誘效果，其中燕麥、薏仁醛類物質(zhì)和高粱Sorghumbicolor(L.)Moench中酸類物質(zhì)對(duì)幼蟲的引誘效果最好。Trematerra等(2010)通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)相較于完整糧粒和蟲害糧粒，鋸谷盜Oryzaephilussurinamensis和赤擬谷盜等儲(chǔ)糧害蟲更容易被機(jī)械損傷糧粒釋放的揮發(fā)物吸引。夾竹桃葉干粉對(duì)赤擬谷盜有一定的控制作用，且對(duì)幼蟲的驅(qū)避效果好于成蟲(段愛菊等, 2005)。Cao等(2018)通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，藥材甲Stegobiumpaniceum對(duì)不同的藥材揮發(fā)物會(huì)表現(xiàn)出顯著的寄主氣味偏好，這說(shuō)明昆蟲能夠根據(jù)氣味刺激來(lái)區(qū)分不同的寄主，并證實(shí)了揮發(fā)性物質(zhì)在藥材甲成蟲尋找寄主過(guò)程中起著重要作用。Zhang(2020)通過(guò)對(duì)害蟲發(fā)生率的調(diào)查發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性物質(zhì)戊酸與昆蟲的傷害率呈負(fù)相關(guān)，適當(dāng)濃度的戊烷酰胺可保護(hù)稻谷免受害蟲侵害。已有研究表明，糧食揮發(fā)性成分多且復(fù)雜，對(duì)昆蟲的行為具有重要影響，可以用作天然引誘劑、驅(qū)避劑、拒食劑和產(chǎn)卵抑制劑。目前，谷物揮發(fā)物在控制儲(chǔ)存的谷物害蟲中的應(yīng)用主要是將谷物揮發(fā)物與昆蟲信息素結(jié)合以形成食物引誘劑，并通過(guò)調(diào)節(jié)其行為來(lái)控制害蟲(Niuetal., 2016)。

3.2 害蟲發(fā)生對(duì)儲(chǔ)糧揮發(fā)物的影響

中國(guó)有226種儲(chǔ)藏性害蟲，其中大多數(shù)是鞘翅目，其次是鱗翅目(李丹丹等, 2019)。不同的儲(chǔ)糧種類、不同的儲(chǔ)糧害蟲發(fā)生時(shí)環(huán)境當(dāng)中的揮發(fā)性化合物組成與含量不同(表2)。

表2 不同檢測(cè)樣品中的揮發(fā)性化合物

3.2.1赤擬谷盜發(fā)生與儲(chǔ)糧揮發(fā)物的關(guān)系

赤擬谷盜Triboliumcastaneum(Herbst)是糧食儲(chǔ)藏和加工期間的主要害蟲，常存在于儲(chǔ)藏的小麥及加工后的小麥粉當(dāng)中，不僅會(huì)對(duì)糧食造成直接的危害，而且會(huì)導(dǎo)致糧食品質(zhì)劣變。已有研究表明其主要揮發(fā)性成分有甲基-1,4-苯醌(MBQ)和乙基-1,4-苯醌(EBQ)(Atrygalleetal., 1991; Eisneretal., 1998)，通常與大量的1-戊二烯(C15:1)一起存在。Villaverde等(2007)采用固相微萃取技術(shù)(SPME)提取赤擬谷盜釋放的揮發(fā)性物質(zhì)，結(jié)合GC-MS鑒定分析在樣品中檢測(cè)出苯醌，表明SPME分析在檢測(cè)害蟲揮發(fā)物方面存在巨大潛力。Niu等(2016)通過(guò)提取赤擬谷盜的揮發(fā)性成分，首次檢測(cè)到2-甲基-對(duì)苯醌和4-乙基-1,3-苯并二醇。2-乙基-2,5-環(huán)己二烯-1,4-二酮僅存在于赤擬谷盜感染的小麥粉中，被認(rèn)為是檢測(cè)小麥粉中赤擬谷盜發(fā)生的特征性物質(zhì)。Abuelnnor等(2010)對(duì)赤擬谷盜感染的小麥粉中特征性揮發(fā)性化合物進(jìn)行檢測(cè)，除了已知物質(zhì)外還檢測(cè)出4種被赤擬谷盜感染的小麥粉所特有的揮發(fā)性物質(zhì)：3-戊烯-2-酮、3-辛酮、2-辛烯醛和2-丁基-1-辛醇。通過(guò)檢測(cè)特征性揮發(fā)物的含量變化，可預(yù)測(cè)儲(chǔ)糧環(huán)境中的赤擬谷盜發(fā)生情況。

3.2.2銹赤扁谷盜發(fā)生與儲(chǔ)糧揮發(fā)物的關(guān)系

銹赤扁谷盜Cryptolestesferrugineus(Stephens)是一種廣泛分布于小麥和其他谷物中的害蟲。Senthilkumar(2010)采用頂空萃取銹赤扁谷盜釋放的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性物質(zhì)含量會(huì)隨著蟲口密度的不同而變化，高溫和低溫會(huì)促進(jìn)害蟲釋放更多的揮發(fā)性化合物。Borden等(1979)證實(shí)銹赤扁谷盜對(duì)小麥揮發(fā)物表現(xiàn)出明顯選擇趨向性。孫博(2018)比較了12種常見糧食的揮發(fā)性化合物對(duì)銹赤扁谷盜的引誘效果，晚秈稻米和小黃米的引誘效果最顯著，其中戊醛、庚醛、異辛醇對(duì)銹赤扁谷盜有明顯的引誘作用。Collins等(2007)提取豆角花生的揮發(fā)性物質(zhì)，研究其對(duì)銹赤扁谷盜的吸引效果。結(jié)果表明異丁酸壬基、戊烷-2- 1、辛烷-3-1、3-甲基丁醇、己酸、4-乙基苯乙酮、e-3-辛烷-2-1、e-2-壬烯醛和壬醛等有助于增強(qiáng)銹赤扁谷盜的活性，使得誘捕率大大提升。

3.2.3象蟲發(fā)生與儲(chǔ)糧揮發(fā)物的關(guān)系

Abuelnnor等(2010)研究發(fā)現(xiàn)被谷象Sitophilusgranarius侵染的小麥會(huì)產(chǎn)生2-甲基呋喃、2-乙基呋喃、2-甲基-1-丁醇、2-乙基-2-戊烯醛和2,5-二甲基吡嗪等揮發(fā)性化合物。張凌芳(2018)研究表明β-谷甾醇乙酸酯、膽固醇乙酸酯、γ-谷甾醇和β-谷甾醇為米象特有的揮發(fā)性化合物，可用來(lái)進(jìn)行種的驗(yàn)證。Li(2013)發(fā)現(xiàn)不同品種的小麥提取物對(duì)玉米象和赤擬谷盜的吸引力不同。Srivastava等(2019)通過(guò)檢測(cè)稻谷中尿酸和蛋白質(zhì)的含量變化與傳感器的響應(yīng)情況進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了電子鼻傳感器可用于監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)稻谷中米象侵染的可行性。玉米在儲(chǔ)存過(guò)程中會(huì)受到玉米象和鐮刀菌的侵染，從而導(dǎo)致糧食變質(zhì)和經(jīng)濟(jì)損失。Usseglio等(2017)研究發(fā)現(xiàn)暴露于1-辛烯-3-醇和3-辛醇的玉米籽粒損害較小，暴露于真菌揮發(fā)物的玉米籽粒對(duì)玉米象的吸引力較小，不易受到傷害。說(shuō)明感染真菌的玉米釋放出的VOCs可以減少玉米象的侵害。

3.2.4其他儲(chǔ)糧害蟲

Xie等(2014)鑒定了小麥植物揮發(fā)物中的4種成分：水楊酸甲酯、醋酸順式己烯、己烯醇和1-己醇。水楊酸甲酯只對(duì)異色瓢蟲Harmoniaaxyridis有吸引力，順-3-己烯乙酸和己烯醇的混合物對(duì)麥長(zhǎng)管蚜Sitobionavenae和異色瓢蟲有吸引力，順-3-己烯乙酸對(duì)麥長(zhǎng)管蚜有較強(qiáng)的吸引力，而1-己醇對(duì)麥長(zhǎng)管蚜的吸引力大于對(duì)其天敵的吸引力。Behzad等(2019)采用電子鼻(E-nose)系統(tǒng)對(duì)小麥粉中地中海粉螟Ephestiakuehniella密度進(jìn)行檢測(cè)，其中對(duì)5齡幼蟲的靈敏性最高，準(zhǔn)確率達(dá)90%。Laopongsi等(2014)采用頂空固相微萃取法(SPME)檢測(cè)儲(chǔ)藏小麥中害蟲感染情況，結(jié)果表明SPME法可有效提取幾種常見儲(chǔ)糧害蟲所釋放的揮發(fā)性化合物。其中，對(duì)谷蠹Rhyzoperthadominica揮發(fā)物檢測(cè)的靈敏度最高，其次分別是對(duì)赤擬谷盜和銹赤扁谷盜揮發(fā)物的檢測(cè)。在1 kg小麥小麥粉當(dāng)中能夠成功地檢測(cè)出1頭谷蠹或者赤擬谷盜；在1 kg小麥粉中至少放置達(dá)到20頭銹赤扁谷盜時(shí)才能夠被檢測(cè)出來(lái)。Carroll等(2006)研究發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾Spodopterafrugiperda幼蟲對(duì)損傷玉米的揮發(fā)性化合物表現(xiàn)出顯著趨向性，芳樟醇和4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯是玉米受到蟲害1 h后主要的揮發(fā)性化合物。張玉榮等(2019)通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)被害蟲侵害后的小麥中烷烴類物質(zhì)含量先下降后上升，烯烴類和酮類物質(zhì)含量上升，醛類物質(zhì)含量下降。這些揮發(fā)性化合物可能是害蟲的特征性物質(zhì)，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)以上物質(zhì)的含量變化預(yù)測(cè)糧食品質(zhì)的變化，為儲(chǔ)糧害蟲預(yù)防及治理提供新思路。

4 結(jié)論與展望

國(guó)內(nèi)外對(duì)于谷物揮發(fā)物的相關(guān)研究主要集中在揮發(fā)物的提取鑒定、不同儲(chǔ)藏條件對(duì)其揮發(fā)物含量的影響、以及不同害蟲的揮發(fā)物成分組成和含量的差別等，對(duì)于將儲(chǔ)糧環(huán)境揮發(fā)物組成及含量變化用于害蟲預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)與防治的研究較少。植物揮發(fā)性化合物會(huì)影響昆蟲性信息素的合成及昆蟲行為反應(yīng)，昆蟲的為害也會(huì)影響植物揮發(fā)物成分和含量的變化(祝傳書等, 2003; 張秀歌等, 2015)。赤擬谷盜發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生苯醌類特征性揮發(fā)物，可作為判斷儲(chǔ)藏環(huán)境中是否有赤擬谷盜發(fā)生的依據(jù)。但經(jīng)赤擬谷盜感染的小麥粉會(huì)產(chǎn)生3-戊烯-2-酮和3-辛酮等新的揮發(fā)性成分(NIUetal., 2016)。因此，苯醌并不是判斷赤擬谷盜發(fā)生的唯一物質(zhì)。在實(shí)際儲(chǔ)糧環(huán)境中，害蟲取食、運(yùn)動(dòng)或交配等行為發(fā)生時(shí)會(huì)對(duì)環(huán)境中的CO2含量產(chǎn)生影響，同時(shí)可能產(chǎn)生某些特殊物質(zhì)，引起儲(chǔ)糧環(huán)境中的揮發(fā)性物質(zhì)的組成與含量變化。因此在日常倉(cāng)儲(chǔ)管理工作中可通過(guò)監(jiān)測(cè)CO2濃度變化、害蟲特征性揮發(fā)物的出現(xiàn)判斷糧食是否受到害蟲侵染，并可作為判斷糧食品質(zhì)變化的依據(jù)。如何通過(guò)高效、及時(shí)、便捷檢測(cè)儲(chǔ)糧環(huán)境中特征性揮發(fā)物組成與含量的變化對(duì)害蟲發(fā)生進(jìn)行早期預(yù)警是未來(lái)儲(chǔ)糧害蟲綜合治理的研究熱點(diǎn)。今后可通過(guò)聯(lián)合改進(jìn)揮發(fā)物提取、分離、分析鑒定技術(shù)，建立儲(chǔ)糧環(huán)境特征性揮發(fā)物與儲(chǔ)糧害蟲發(fā)生的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)糧環(huán)境中害蟲發(fā)生的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)儲(chǔ)糧害蟲的發(fā)生進(jìn)行早期預(yù)警，為高效防治儲(chǔ)糧害蟲、確保安全儲(chǔ)糧保駕護(hù)航。