仓储害虫植物源驱避剂及其应用
阅读说明：本技术 仓储害虫植物源驱避剂及其应用 (Stored pest plant source repellent and application thereof ) 是由 桑育黎 郝延军 刘景玉 刘玉峰 白丽 石磊 辛跃强 张昕茹 李秋钰 戴璐 王沛 于 2021-08-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及仓储害虫植物源驱避剂及其应用。采用的技术方案是：所述仓储害虫植物源驱避剂是由植物源挥发油、乳化剂和水制成的乳剂；取中药广藿香挥发油、中药薄荷挥发油和中药连翘挥发油中一种或二种以上组成植物源挥发油,以斯盘-20和吐温-80配制HLB值为9.0～15.0的乳化剂,乳化剂添加比例为乳剂总体积的4～10％,植物源挥发油添加比例为乳剂总体积的20～50％。本发明提供的乳剂能够有效地延长驱避仓储害虫的作用时间并提高驱避率。(The invention relates to a stored pest plant source repellent and application thereof. The technical scheme is as follows: the storage pest plant-derived repellent is an emulsion prepared from plant-derived volatile oil, an emulsifier and water; one or more of traditional Chinese medicine patchouli volatile oil, traditional Chinese medicine mint volatile oil and traditional Chinese medicine forsythia volatile oil are taken to form plant-derived volatile oil, span-20 and tween-80 are used for preparing an emulsifier with the HLB value of 9.0-15.0, the adding proportion of the emulsifier is 4-10% of the total volume of the emulsion, and the adding proportion of the plant-derived volatile oil is 20-50% of the total volume of the emulsion. The emulsion provided by the invention can effectively prolong the action time of repelling stored pests and improve the repelling rate.)
技术领域
本发明属于杀虫剂领域，具体地涉及一种以中药挥发油为原料的仓储害虫植物源驱避剂及其应用。
背景技术
富含蛋白质、淀粉和油脂的粮食与中药材，在贮藏过程中极易受到虫害的侵袭，而失去营养价值或药用价值，因此，在仓储过程中做好虫害防治，对保护资源和保障食品药品安全具有重要的现实意义。
目前治理仓储害虫的杀虫剂以化学杀虫农药为主，化学杀虫农药的广泛使用带来了环境污染、生态破坏等诸多负面问题，使仓储害虫的防治变得更加困难，人们逐步将仓储害虫防治研究的重点转向新型、高效、安全的植物源杀虫剂，筛选具有驱避、毒杀害虫的挥发油是开发植物源杀虫剂的有效途径。植物中的化学成分是天然存在的，在自然环境中一般容易降解，毒性相对较低，对害虫不易产生抗性。因此利用一种或多种植物挥发油开发安全有效的植物源杀虫剂，符合当前的市场需求和未来杀虫剂研究的发展趋势。
发明内容
本发明的目的是建立一种以中药挥发油为原料，制备仓储害虫植物源驱避剂。
本发明采用的技术方案是：仓储害虫植物源驱避剂，所述仓储害虫植物源驱避剂是由植物源挥发油、乳化剂和水制成的乳剂；按体积百分比组成如下：植物源挥发油占比为20～50％，乳化剂占比为4～10％，水余量；所述植物源挥发油为广藿香挥发油、薄荷挥发油和连翘挥发油中的一种或二种以上的组合；所述乳化剂由斯盘-20和吐温-80混合配制。
优选的，上述的仓储害虫植物源驱避剂，所述植物源挥发油为广藿香挥发油和薄荷挥发油的组合。
更优选的，上述的仓储害虫植物源驱避剂，所述植物源挥发油，按体积百分比，广藿香挥发油占比为55.5％，薄荷挥发油占比为44.5％。
优选的，上述的仓储害虫植物源驱避剂，所述乳化剂是，以斯盘-20和吐温-80混合配制的HLB值为9.0～15.0的乳化剂。
更优选的，上述的仓储害虫植物源驱避剂，所述乳化剂是，以斯盘-20和吐温-80混合配制的HLB值为12.0的乳化剂。
优选的，上述的仓储害虫植物源驱避剂，按体积百分比组成如下：植物源挥发油占比为43.2％，乳化剂占比为8％，水余量。
本发明提供的仓储害虫植物源驱避剂在驱避仓储害虫中的应用。
优选的，所述仓储害虫为赤拟谷盗。
本发明的有益效果是：
1、本发明的仓储害虫植物源驱避剂，由油相、水相、乳化剂三个部分组成，将植物源挥发油制成乳剂形式可以使互不相溶的油、水两相液体，其中一相以小液滴状态分散于另一相液体中。
2、本发明的仓储害虫植物源驱避剂，将中药广藿香挥发油、薄荷挥发油和连翘挥发油，按最佳配比制成乳剂后，可以提高植物源挥发油的稳定性，减慢挥发速度，延长驱避仓储害虫的作用时间和驱避率。
3、本发明的仓储害虫植物源驱避剂，在对大量植物挥发油的驱避活性进行筛选后发现，中药广藿香、薄荷、连翘挥发油对世界性仓储害虫赤拟谷盗均有良好的趋避活性，而且上述三种中药中挥发油含量高，挥发油成分的组成与含量稳定，能够进行工业化提取，可以实现挥发油的商品化供应。
4、本发明的仓储害虫植物源驱避剂，以中药广藿香、薄荷、连翘挥发油为原料，制备植物源挥发油的乳剂，能有效地延长驱避仓储害虫赤拟谷盗的作用时间与作用效能。
附图说明
图1是广藿香挥发油驱避赤拟谷盗活性测定结果。
图2是薄荷挥发油驱避赤拟谷盗活性测定结果。
图3是连翘挥发油驱避赤拟谷盗活性测定结果。
图4是广藿香挥发油(A)，薄荷挥发油(B)，连翘挥发油(C)对赤拟谷盗的驱避率(PR)三维效应面及等高线图。
图5是乳化剂用量(A)，植物源挥发油用量(B)及稳定常数(Ke)的三维效应面及等高线图。
图6是植物源挥发油的最佳配比对赤拟谷盗的驱避活性。
图7是仓储害虫植物源驱避剂最佳配比对赤拟谷盗的驱避活性(柱状图上标有相同字母表示在ANOVA检验和Tukey(P>0.05)水平上没有显著性差异)。
具体实施方式
实施例1仓储害虫植物源驱避剂
仓储害虫植物源驱避剂，按体积百分比组成如下：植物源挥发油占比为20～50％，乳化剂占比为4～10％，水余量。
所述植物源挥发油为广藿香挥发油、薄荷挥发油和连翘挥发油中的一种或二种以上的组合。
所述乳化剂是由斯盘-20和吐温-80混合配制的HLB值为9.0～15.0的乳化剂。
(一)植物源挥发油组成的优化
1、驱避活性测定方法
赤拟谷盗的饲养：赤拟谷盗需要饲养在0.5L的玻璃瓶中，并喂食混合均匀的面粉和酵母(10：1，w/w)，挑选活泼健康的赤拟谷盗成虫30～40头放入装好食物的玻璃瓶中，用橡皮筋将棉布绑在玻璃瓶口，将玻璃瓶置于温度为30℃±1℃，相对湿度为70％～80％的恒温恒湿箱中培养。赤拟谷盗于该环境下产卵时间约4天，完成一代约27天。在所有实验中使用的均是未区分性别的1～2周龄的昆虫。
驱避活性测定：将直径为9cm的圆形滤纸从中间裁为两半，用移液枪吸取植物源挥发油的正己烷稀释液500μL(78.63、15.73、3.15、0.63、0.13nL/cm2)滴于其中一半滤纸上，另一半用正己烷处理作为对照，自然晾干30s，用固体胶粘贴在培养皿底部。把20头试虫倒入培养皿中，观察记录给药组与对照组滤纸上停留的试虫虫数，按照公式计算驱避率(％)，平行做五次。驱避率PR(％)计算公式如下：
其中，Nc：对照组虫数，Nt：给药组虫数。
2、植物源挥发油中三种中药挥发油最佳配比的确定
2.1)三种中药挥发油驱避活性测定结果
按驱避活性测定方法进行测定，广藿香挥发油驱避赤拟谷盗活性结果见图1，薄荷挥发油驱避赤拟谷盗活性结果见图2，连翘挥发油驱避赤拟谷盗活性结果见图3。结果表明：中药广藿香挥发油、薄荷挥发油和连翘挥发油对赤拟谷盗均具有驱避活性，驱避率与给药剂量呈正相关，并随着作用时间的延长驱避率随之下降。在78.63nL/cm2高剂量组，广藿香挥发油在给药后10小时内，薄荷挥发油和连翘挥发油在给药后6小时内，对赤拟谷盗的驱避率均在50％以上。
2.2)植物源挥发油中三种中药挥发油配比的筛选
在2.1)三种中药挥发油驱避实验的基础上，以广藿香、薄荷、连翘挥发油用量为考察因素，即广藿香挥发油用量(A)；薄荷挥发油用量(B)；连翘挥发油用量(C)进行3因子星点设计(采用Design Expert 8.0软件进行CCD-RSM星点设计效应面优化)，这三种挥发油用量范围为0～34uL，以驱避率(PR)为指标，考察驱避率最大的挥发油最佳配方。植物源挥发油处方优选因素和水平见表1，处方优选试验设计及结果见表2，驱避实验数据方差分析见表3，处方优选各因素相关系数见表4。
表1植物源挥发油处方优选因素和水平
表2植物源挥发油处方优选试验设计及结果
表3植物源挥发油驱避实验数据方差分析表
表4植物源挥发油处方优选各因素相关系数
根据上述结果，将驱避率(Y)对各因素进行二项式拟合，结果为PR＝76.33+6.83A+0.56B-6.35C-2.25AB+3.25AC+1.75BC-7.02A2-5.68B2-0.35C2。根据该拟合方程进行三维效应面分析(RSM)如图4。
根据表1-表4，图1-图4实验数据，应用Design Expert软件对最佳驱避率做出优化，给出三种中药挥发油用量最佳配方，结果表明广藿香挥发油(A)，薄荷挥发油(B)，连翘挥发油(C)用量分别为18.22uL，14.63uL，0uL时驱避率最大，预测为86.6607％，如表5。按上述最佳配方进行验证实验，验证结果见表6。
表5三种中药挥发油最佳驱避处方优化值及驱避率预测值
表6三种中药挥发油最佳驱避优化处方验证结果
综上，广藿香挥发油(A)，薄荷挥发油(B)，连翘挥发油这三种中药挥发油最佳配比为广藿香挥发油(A)，薄荷挥发油(B)，连翘挥发油(C)用量分别是为18.22uL，14.63uL，0uL，即广藿香挥发油占植物源挥发油总体积的55.5％，薄荷挥发油占植物源挥发油总体积的44.5％。
(二)乳化剂的优化
1、最佳HLB值乳化剂的筛选
1.1)配制系列HLB值的乳化剂。
将斯盘-20(HLB：8.6)和吐温-80(HLB：15.0)混合，配制系列HLB值的乳化剂，吐温-80和斯盘-20用量如表7。制得的乳化剂的HLB值分别为9.0、10.0、11.0、12.0、13.0、14.0、15.0。乳化剂亲水亲油平衡值HLB计算公式如下：
其中，HLBT是斯盘-20的HLB值，WT是斯盘-20的用量
HLBS是吐温-80的HLB值，WS是吐温-80的用量
表7系列HLB值的乳化剂中吐温-80及斯盘-20的用量
1.2)最佳HLB值乳化剂的确定
取7支10mL具塞试管，均加入植物源挥发油1mL(植物源挥发油组成为，广藿香挥发油占总体积的55.5％，薄荷挥发油占总体积的44.5％)，再分别加入不同HLB值的乳化剂0.5mL，剧烈振摇10s。然后沿着管壁缓慢加蒸馏水至5mL，振摇30次成乳剂。油：水：乳(体积比)＝2：7：1。静置10、30、60min、5h、24h及48h，观察记录各试管乳剂分层情况。
对未见分层情况的乳剂测定稳定常数Ke，稳定常数Ke是乳剂离心前后光密度变化百分率，以稳定常数Ke作为研究乳剂稳定性的定量指标。
将乳剂置于离心管中在3000r/min条件下离心15min，取下层液体29uL于10mL量瓶中，加去离子水至刻度，以去离子水为空白在500nm处测定吸光度A，同法不经离心直接测定吸光度值A0，计算稳定常数Ke值。确定最佳HLB值的乳化剂。结果见表8
A0为乳剂的稀释液在设定波长500nm处测得的吸光度值
A为经离心后乳剂的稀释液在同一波长处测得的吸光度值
Ke越小，说明乳剂在离心前后变化越小，则乳剂越稳定。
表8不同HLB值下混合油水乳剂分层情况(单位：mL)
根据表8结果，确定乳化剂最佳HLB值为12.0。即，将斯盘-20(HLB：8.6)和吐温-80(HLB：15.0)混合，配制HLB值为12.0的乳化剂。
(三)乳化剂添加比例的筛选
按植物源挥发油(植物源挥发油组成为，广藿香挥发油占总体积的55.5％，薄荷挥发油占总体积的44.5％)占乳剂总体积(5mL)的20％量取植物源挥发油，再选取HLB值为12.0的乳化剂，按照不同的乳化剂添加体积(0.5、0.4、0.3、0.2mL)制备乳剂，静置5h及24h观察分层情况，确定乳化剂添加比例，结果见表9。
表9乳化剂用量的筛选(单位：mL)
当乳化剂的HLB为12.0，乳剂中植物源挥发油所占体积为20％，经5h及24h乳剂分层情况观察，初步确定乳化剂添加体积范围为0.4～0.5mL，即，乳剂中乳化剂添加比例为8～10％。
(四)植物源挥发油添加比例的筛选
选取HLB值为12.0的乳化剂，乳化剂的添加体积为0.5mL，添加不同体积的植物源挥发油(植物源挥发油组成为，广藿香挥发油占总体积的55.5％，薄荷挥发油占总体积的44.5％)1.0、1.5、2.0、2.5mL，制备乳剂的总体积为5mL，静置5h及24h观察分层情况，考察植物源挥发油添加比例，结果见表10。
表10植物源挥发油用量的筛选(单位：mL)
当乳化剂的HLB值为12.0，乳化剂的添加体积为0.5mL，初步确定植物源挥发油最大添加体积为2.0～2.5mL，此时乳剂中所含植物源挥发油的比例为40～50％。
(五)应用星点设计-响应面法(CCD-RSM)确定最佳乳剂处方
在上述乳剂处方单因素考察的基础上，进行星点设计并结合三维响应面确定乳剂最佳处方。以HLB值为12.0的乳化剂和植物源挥发油加入量为考察因素，即以乳化剂用量(A)、植物源挥发油(植物源挥发油组成为，广藿香挥发油占植物源挥发油总体积的55.5％，薄荷挥发油占植物源挥发油总体积的44.5％)用量(B)进行2因子CCD-RSM确定最佳乳剂处方。制备乳剂的总体积为5mL，其中乳化剂用量范围是0.4～0.5mL，植物源挥发油用量范围是2.0～2.5mL，以稳定常数Ke(Y)为指标，最佳乳剂处方优选因素和水平见表11，处方优选试验设计及结果见表12，乳剂处方筛选实验数据方差分析见表13，处方优选各因素相关系数见表14。
表11植物源挥发油最佳乳剂处方优选因素和水平
表12植物源挥发油乳剂最佳处方优选试验设计及结果
表14乳剂处方优选各因素相关系数
由表11-表14可知，将稳定常数Ke(Y)对各因素进行二项式拟合，结果为Ke＝52.15+10.97A-7.53B-9.38AB-17.15A2-15.77B2，根据该拟合方程进行三维效应面分析(RSM)如图5。
由表11-表14可知，确定最佳乳剂处方如下：乳化剂用量(A)、植物源挥发油用量(B)分别是0.40mL，2.16mL，即乳化剂占乳剂总体积的8％，植物源挥发油占乳剂总体积的43.2％。此时稳定常数(Ke)预测值为0.09％，如表15。根据优化的处方进行验证实验，验证结果见表16。
表15植物源挥发油最佳乳剂处方优化值及稳定常数预测值
表16植物源挥发油最佳乳剂优化处方验证实验结果
综合上述分析，仓储害虫植物源驱避剂的最佳处方为：植物源挥发油由广藿香挥发油和薄荷挥发油按体积百分比55.5％：44.5％组成。乳化剂是以斯盘-20和吐温-80混合配制的HLB值为12.0的乳化剂。乳化剂占乳剂总体积的8％，植物源挥发油占乳剂总体积的43.2％，混合均匀制成乳剂。
实施例2仓储害虫植物源驱避剂驱避赤拟谷盗活性的测定
仓储害虫植物源驱避剂的制备方法如下：
1)植物源挥发油的组成：取中药广藿香挥发油18.22uL、中药薄荷挥发油14.63uL混合均匀，制得广藿香挥发油占总体积的55.5％，薄荷挥发油占总体积的44.5％的挥发油。
2)乳化剂制备：以斯盘-20和吐温-80混合配制HLB值为12.0的乳化剂。
3)按体积百分比，取8％乳化剂，43.2％的植物源挥发油，混合均匀制成乳剂。
测定步骤1)制备的植物源挥发油对赤拟谷盗的驱避活性，结果见图6。
测定步骤3)制备的植物源挥发油乳剂对赤拟谷盗的驱避活性，结果见图7。
由图6和图7可知，按最佳配比制备的植物源挥发油的驱避活性与广藿香、薄荷、连翘挥发油的驱避活性进行比较，在78.63nL/cm2高剂量组，给药24h之内，植物源挥发油的驱避率均高于50％。在78.63nL/cm2高剂量组，植物源挥发油乳剂与植物源挥发油的驱避作用时间与作用强度没有显著性差异，但是在15.73nL/cm2、3.15nL/cm2、0.63nL/cm2剂量组，植物源挥发油乳剂分别在12h、8h、4h内保持驱避率在50％以上，高于同剂量组植物源挥发油的作用强度，制备乳剂后能够延长植物源挥发油驱避仓储害虫的作用时间。
为排除乳化剂对驱避赤拟谷盗活性实验的影响，选取HLB值为12.0的乳化剂用正己烷稀释成78.63nL/cm2浓度以测定驱避赤拟谷盗的作用，测定结果见表17。
表17乳化剂驱避赤拟谷盗
实验结果显示乳化剂驱避率为负值或零值，表明单纯乳化剂对赤拟谷盗无驱避活性，因而并不会影响植物源挥发油乳剂对赤拟谷盗驱避活性的测定结果。
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