薯蓣皂苷以及苦豆子总碱在制备灭螺剂中的应用
阅读说明：本技术 薯蓣皂苷以及苦豆子总碱在制备灭螺剂中的应用 (Application of dioscin and total alkaloids of herba Sophorae Alopecuroidis in preparing molluscacide ) 是由 丁陆军 刘裕红 于 2019-11-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了薯蓣皂苷在治理水域螺危害的应用,为开发得到新型高效、低毒的杀灭螺产品提供了一条成功路径。同时,本发明还提供了一种苦豆子总碱与薯蓣皂苷复配制得的灭螺制剂,其采用植物制剂复配,对环境友好,对人畜安全,不产生抗性,可达到WHO和卫生血防主管部门要求的指标,是一种新型高效、低毒的杀灭螺产品,可替代现有使用的杀灭螺化学药品氯硝柳胺,值得应用推广。(The invention discloses application of dioscin in treating snail hazards in water, and provides a successful path for developing a novel efficient and low-toxicity snail killing product. Meanwhile, the invention also provides a molluscacide preparation prepared by compounding the total alkaloids of the sophora alopecuroides and the dioscin, which is prepared by compounding a plant preparation, is environment-friendly, safe to human and livestock, does not generate resistance, can reach the index required by WHO and health and blood defense departments, is a novel high-efficiency and low-toxicity molluscacide product, can replace the existing molluscacide chemical drug niclosamide, and is worthy of application and popularization.)
技术领域
本发明涉及灭螺剂制备技术领域，特别涉及薯蓣皂苷以及苦豆子总碱在制备灭螺剂中的应用。
背景技术
药物灭螺是利用对钉螺具有一定毒性的化学物质，通过适当方式达到杀灭钉螺的方法，具有省时、省力、见效快、可反复使用的特点，是我国目前主要灭螺的方法。我国研制生产国产灭螺始于20世纪50-60年代，至今已从2000多种化合物和农药中筛选出多种有效杀螺药，如杀虫丁、溴乙酰胺、烟酰苯胺、杀虫丁、四聚乙醛、硼矿粉等，但因靶向性或环境污染或杀灭效果差等多种原因均未能得到全面推广应用。氯硝柳胺是WTO唯一推荐使用的化学杀螺药，但在实际应用中，该药易沉淀且有钉螺上爬现象，同时存在价格昂贵、对非靶向水生物(鱼类)毒性大等缺陷。近年来，由于社会、环境和气候等因素改变较大，我国钉螺面积有所扩大，血吸病疫情出现回升，血防工作非常艰巨，为此，很有必要不断地研究开发新型高效、低毒的杀灭螺产品。
WHO和卫生血防主管部门始终将灭螺药物研究列为重点攻关项目之一，期望研究出一种灭螺效率高、选择毒性强、对动植物毒性低、对环境友好且价格低廉使用方便的灭螺剂。因此，植物杀螺研究受到高度重视，目前已经发现油菜、山茶、烟梗、赤桉、黄姜、麻风树、夹竹桃、紫云英、山石榴、番茄叶、九朵云、藜芦、断肠草、泽漆、射干、无患子、山红木、香桃木等植物具备一定的杀螺效果。
但目前，依然没有一种植物药物能够进行较好的推广，如黄姜灭螺药经武汉大学生命科学学院测定灭螺率达95％(5mg/L)，且对水生动植物无害。但植物灭螺药需要达到一定的浓度，且与化学药物相比效果缓慢，有时候因有螺水域环境复杂，容易使有效成分发生变化，达不到想要的效果，尤其是我国南方水域，春季是灭螺最佳季节，而南方春季多梅雨，一旦下雨，灭螺药物浓度降低则达不到灭螺效果。因此，提高植物灭螺药的药效速度对于推广植物灭螺药物十分必要。申请号为200610027601.7的专利采用银杏酸复配氯硝柳胺的方法灭钉螺，其原料是银杏外种皮，且需要过树脂柱，无论是原料还是生产工艺都导致成本较高，不适合工业化生产。
薯蓣皂苷又称薯蓣皂甙，一般作为合成甾体激素的原料，CAS号为19057-60-4，薯蓣皂苷主要来源于薯蓣科属植物中，在薯蓣科属植物中，已用于生产的主要有盾叶薯蓣、穿龙薯蓣、黄山药、紫黄姜等，薯蓣皂苷的提取及制备方法主要有乙醇水溶液提取法和酶解法，物理性状为白色粉末，薯蓣皂苷经水解后可得到薯蓣皂苷元，薯蓣皂苷元是合成甾体激素药物重要的医药中间体，薯蓣皂苷具有抗肿瘤、抗血栓形成、抗过敏、抗病毒和抗休克作用，可用于气管炎的治疗，有杀昆虫和抗须癣毛菌等真菌的作用。
目前，对于薯蓣皂苷用于杀昆虫和抗须癣毛菌等真菌的应用鲜有报道，本发明人经过多年研究发现，薯蓣皂苷在用于治理水域螺危害时具有显著的灭螺效果，由于薯蓣皂苷由薯蓣科植物提取得到，来源绿色广泛，制备过程无污染，因此，是制备新型高效、低毒的杀灭螺产品的理想成分。
发明内容
为了解决现有使用的灭螺剂会造成水域污染的问题，发明人经过长期深入研究，发现薯蓣皂苷在用于治理水域螺危害时具有显著的灭螺效果，由此完成了本发明。
本发明的第一个发明目的在于：提供薯蓣皂苷在治理水域螺危害的应用，为灭螺剂实现无污染化提供一种可实现的发展路径。
本发明采用的技术方案如下：薯蓣皂苷在制备用于治理水域螺危害的灭螺剂中的应用。在本发明中，所述薯蓣皂苷优选采用乙醇水溶液提取法从黄姜中提取得到。即将黄姜烘干后粉碎，然后加入乙醇溶液在适宜的温度下抽提，将得到的提取液蒸发烘干，得到的粉剂即为薯蓣皂苷，当然其也可以采用生物酶制剂提取或者其他方式(如逆流萃取法、流体萃取法、自然发酵法等)，但生物酶制剂提取等方式相比于乙醇水溶液提取法，乙醇水溶液提取法具有简易无毒，得到的薯蓣皂苷含量高，杂质少，生产成本低等优点，因此本发明优选使用乙醇水溶液提取法来制备薯蓣皂苷。
进一步，在上述应用中，薯蓣皂苷优选与水混合配成灭螺剂，其中，薯蓣皂苷的质量分数不小于10mg/L。当然，其也可以考虑其他溶剂(例如乙醇)来配置成灭螺剂溶液，
作为优选，为了避免不必要的浪费，所述薯蓣皂苷与水混合配成灭螺剂时，薯蓣皂苷的质量分数为10-30mg/L。发明人通过实验得到，当薯蓣皂苷的质量分数低于10mg/L时，其灭螺效果甚微，药效低下，当薯蓣皂苷的质量分数高于30mg/L时，其药效提升不明显，因此，薯蓣皂苷的质量分数最好保持在10-30mg/L为宜，其可以选择10mg/L、15mg/L、20mg/L、25mg/L、30mg/L等。
本发明的第二个发明目的在于：提供薯蓣皂苷联合苦豆子总碱在制备灭螺剂中的应用，以进一步加强薯蓣皂苷的药效，提高其灭螺的技术效果。
本发明采用的技术方案如下：薯蓣皂苷联合苦豆子总碱在制备灭螺剂中的应用。在该应用中，虽然薯蓣皂苷具有灭螺的技术效果，但是，其药效强度还低于传统的含四聚乙醛、三苯基乙酸锡、杀螺胺或乙醇胺盐的化学灭螺剂的药效强度，因此，发明人为了提高薯蓣皂苷的药效强度，采用了诸多方式，然而，传统的例如，采用提高薯蓣皂苷的质量分数的方式，其并不能使薯蓣皂苷的药效强度大幅度增加，经过发明人多次试错试验后发现，通过采用薯蓣皂苷联合苦豆子总碱的方式，能够显著提高薯蓣皂苷的药效强度。具体地说，苦豆子味极苦、性寒有毒，具有清热解毒，抗菌消炎、止痛杀虫等作用，苦豆子中含有多种生物碱，苦豆子总碱主要有苦参碱、氧化苦参碱、槐果碱、氧化槐果碱、槐胺碱、槐定碱、莱曼碱、苦豆碱等。苦豆子总碱是一类具有极强生理活性，结构复杂的碱性化合物，大多数生物碱为含氮杂环化合物，具有旋光活性和明显的生物活性，是现代药最主要来源之一，经过发明人试验证明，苦豆子总碱本身不具有灭螺功能，或者说灭螺效果甚微，但是将薯蓣皂苷与苦豆子总碱复配后，二者产生协同作用，使复配得到的灭螺剂药效强度达到了化学灭螺剂的药效强度，药效快，低毒性，由此克服了单独使用薯蓣皂苷时其药效强度相对较低的问题。
进一步，为了更好地实施上述应用，所述薯蓣皂苷和苦豆子总碱配置成灭螺剂时，薯蓣皂苷和苦豆子总碱的质量比为20：(2-6)。使用薯蓣皂苷和苦豆子总碱复配得到的灭螺剂时，苦豆子总碱的质量比不宜过大，经过发明人实验得到，当苦豆子总碱含量较高时，其灭螺效果并没有增加，因此，经实验得到，薯蓣皂苷和苦豆子总碱的质量比为20：(2-6)时，其药效强度最好，比例最合理，药剂使用量少。进一步，苦豆子总碱可以采用现有制备方法得到，在本发明中，为了简化工艺，降低生产成本，以适用于工业生产，苦豆子总碱可采油工以下工艺制得：将苦豆子磨碎成粉，过筛，用HCl溶液完全浸泡后，过滤取滤液，减压浓缩成膏状物，然后用乙醇溶液溶解后静置取滤液，再减压浓缩成膏状，用氨水碱化至pH至9-10，加NaCl至饱和，氯仿萃取数次，收集氯仿，置于50℃下旋转蒸发后干燥成粉剂。该工艺无需进行过柱、结晶、萃取等精提工艺即可达到较好的效果，省去了精提繁琐的工艺，简化了工艺步骤，降低了生产成本，具有耗能低、效率高、省时、不破坏有效成分等优点，适用于工业化生产。
作为优选，所述薯蓣皂苷和苦豆子总碱通过和水混合配置成灭螺剂，其中，薯蓣皂苷和苦豆子总碱的总质量分数为(22-26)mg/L。
作为优选，所述薯蓣皂苷和苦豆子总碱配置成灭螺剂时，薯蓣皂苷和苦豆子总碱的质量比为5：1。
本发明的第三个发明目的在于：提供一种绿色无化学污染、对环境友好的灭螺剂，以替代现有使用的化学灭螺剂。
本发明采用的技术方案如下：一种灭螺剂，所述灭螺剂包含薯蓣皂苷，所述薯蓣皂苷和溶剂混合配置成溶液制得灭螺剂。
进一步，所述灭螺剂中包含苦豆子总碱，所述苦豆子总碱和薯蓣皂苷通过溶剂共同配置成溶液制得灭螺剂。
即是说，针对现有的灭螺药物存在的缺陷，本发明研究了一种高效灭螺复配剂，传统灭螺方法在有螺水域施药后，通常需要保持3天水量不变，春季是灭螺最佳季节，也是南方多雨季节，下雨必然会影响已经施加到水域的灭螺药浓度，药物浓度降低得不到预计灭杀效果，而灭螺不彻底，螺会迅速大量繁殖，形成新的孳生领域，不仅会增加血防工作难度更会增加螺的耐药性，本发明的灭螺药能够迅速杀灭钉螺，可以替代化学药品氯硝柳胺，且能够抑制钉螺上爬，实时观测钉螺进行查杀，并通过调整剂量彻底杀灭钉螺，本发明提供的灭螺剂药物靶向性强，对鱼类、鸟类、人畜并无毒副作用，对环境友好无污染，且生产制备工艺简单，可以达到WHO和卫生血防主管部门要求的指标。
进一步，本发明的灭螺剂的使用方法为：春季1-3月份，采用浸泡法，从岸边沿螺旋方向施药，最好是在夜间或阴天施药，不方便浸泡的水域采用喷洒法进行施药灭杀。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明提供了薯蓣皂苷在治理水域螺危害的应用，为开发得到新型高效、低毒的杀灭螺产品提供了一条成功路径；
2、本发明通过长期研究和数次试验后得到，苦豆子总碱与薯蓣皂苷具备协同作用，在苦豆子总碱作用下，薯蓣皂苷灭螺效力迅速增强，当苦豆子总碱粉剂含量为4mg/L时，实验室浸杀实验24h杀螺死亡率即可达100％，由此克服了单独使用薯蓣皂苷时其药效强度相对较低的问题，为实现得到一种新型高效、低毒的杀灭螺产品提供了可能；
3、本发明还提供了一种采用苦豆子总碱与薯蓣皂苷复配得到的灭螺剂药物，该药物靶向性强，对鱼类、鸟类、人畜并无毒副作用，对环境友好无污染，且生产制备工艺简单，可达到WHO和卫生血防主管部门要求的指标；
4、本发明提供的苦豆子总碱与薯蓣皂苷复配灭螺制剂，其采用植物制剂复配，对环境友好，对人畜安全，不产生抗性，是一种新型高效、低毒的杀灭螺产品，可替代现有使用的杀灭螺化学药品氯硝柳胺，值得应用推广。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
灭螺复配剂的制备及效果验证：
实施例1
黄姜薯蓣皂苷提取
将黄姜烘干后粉碎，加入75％乙醇溶液在80℃抽提6h，将提取液旋转蒸发烘干成粉剂，HPLC检测，薯蓣皂苷含量为72.7％。
提取黄姜中薯蓣皂苷可以醇法提取也可以采用生物酶制剂提取，本例采用简易无毒的乙醇水溶液提取法。
实施例2
苦豆子总碱提取
将苦豆子磨碎成粉，过60目筛，用质量分数为0.5氯化氢浸泡12h后，过滤取滤液，减压浓缩成膏状物，用体积分数为85％乙醇溶液溶解后静置12h取滤液，减压浓缩成膏状，用氨水碱化至pH至9-10，加NaCl至饱和，氯仿萃取数次，收集氯仿，置于50℃下旋转蒸发并干燥成粉剂，薄层检测含有苦参碱，氧化苦参碱，槐果碱，氧化槐果碱，槐胺碱，槐定碱，HPLC检测，粉剂中苦豆子总碱含量为43.75％。
实施例3
薯蓣皂苷实验室浸杀灭螺实验
实验材料：
钉螺：采集于江苏镇江丹徒钉螺滋生水域，选7-8旋、无血吸虫感染、阴性健康成螺。
实验方法：浸杀灭螺实验：
实验室：将实施例1得到的薯蓣皂苷粉剂用脱氯自来水分别配置成10、15、20、25、30mg/L质量浓度的药液各900ml，每质量浓度药液平均分成3组，分别倒入500ml烧杯，每杯300ml，每只烧杯中放入挑选好的钉螺各30只，设有脱氯自来水空白对照组。室温23±1℃，观察3h的上爬率并分别于浸杀24h，48h，72h之后，每组取一杯螺用脱氯自来水冲洗3次，放于培养皿中恢复培养72h，用水养法和敲击法鉴定螺死亡数，计算钉螺死亡率，若空白对照组钉螺死亡率＞10％，重新实验。
表1不同浓度薯蓣皂苷杀灭钉螺死亡率(％)
上述结果表明，当达到一定浓度时，黄姜提取物可以较好的抑制钉螺上爬率，当粉剂含量为20mg/L时，3d杀螺率为98％，将20mg/L选择为实验剂量。
实施例4
薯蓣皂苷联合苦豆子总碱实验室浸杀灭螺实验
实验材料：
钉螺：采集于江苏镇江丹徒钉螺滋生水域，选7-8旋、无血吸虫感染、阴性健康成螺。
实验方法：浸杀灭螺实验：
实验室：将实施例2得到的苦豆子总碱提取粉剂用20mg/L薯蓣皂苷粉剂溶液分别配置成2、4、6、8mg/L质量浓度的药液各900ml，每质量浓度药液平均分成3组，分别倒入500ml烧杯，每杯300ml，每只烧杯中放入挑选好的钉螺各30只，设有20mg/L薯蓣皂苷粉剂对照组、0.5mg/L氯硝柳胺和清水空白对照组。为检测苦豆子对钉螺的作用还设置苦豆子单独组，即50mg/L苦豆子总碱提取粉剂(实验一开始选择大剂量更容易看出效果)，室温23±1℃，观察3h的上爬率并分别于浸杀12h，24h，36h，48h之后，每组取一杯螺用脱氯自来水冲洗3次，放于培养皿中恢复培养72h，用水养法和敲击法鉴定螺死亡数，计算钉螺死亡率，若空白对照组钉螺死亡率＞10％，重新实验。
表2苦豆子总碱联合薯蓣皂苷杀灭钉螺死亡率(％)
上述结果表明，苦豆子总碱单独使用时，其对钉螺的药效甚微，但苦豆子总碱与薯蓣皂苷具备协同作用，在苦豆子总碱作用下，薯蓣皂苷灭螺效力迅速增强，当苦豆子总碱粉剂含量为4mg/L时，24h杀螺死亡率即可达100％，当苦豆子总碱粉剂含量为6mg/L时，12h杀螺率达98％，但当苦豆子总碱粉剂含量继续增加时，杀螺速率并没有增高。在实际应用中可以根据需要控制苦豆子总碱含量，调节杀螺速率。20mg/L薯蓣皂苷粉剂联合4mg/L苦豆子总碱粉剂共同作用在24小时时的杀螺率与0.5mg/L氯硝柳胺效果相当，对于钉螺上爬率的影响明显优于0.5mg/L氯硝柳胺。由于植物灭螺药低毒、环境友好性，可以完全替代氯硝柳胺。
实施例5
薯蓣皂苷联合苦豆子总碱实验室喷杀灭螺实验
实验材料：
钉螺：采集于江苏镇江丹徒钉螺滋生水域，选7-8旋、无血吸虫感染、阴性健康成螺。
泥盘：取滋生钉螺的岸滩无污染土壤，晒干粉碎，过60目筛，平铺于40×40×5干净瓷盘中制成1-2cm厚的平整泥盘，喷洒脱氯自来水，保持含水量20-30％，用于室内喷杀实验。
实验方法：喷杀灭螺实验：
每个泥盘放入挑选好的钉螺100只，过夜，使活动。配置20mg/L薯蓣皂苷粉剂+4mg/L苦豆子总碱粉剂，分别用小型喷药器均匀喷洒在放有测试钉螺的泥盘面上，然后用尼龙网盖住泥盘，防止钉螺逃逸。同时设有20mg/L薯蓣皂苷粉剂和25mg/L薯蓣皂苷粉剂和清水(脱氯自来水)对照组，平行设置3组。喷药后，观察3h的上爬率并于浸杀12h，24h，28h之后，每组取出1个实验泥盘，检出盘中所有钉螺，用脱氯自来水冲洗3次，平皿恢复培养72h，用水养法和敲击法鉴定螺死亡数，计算钉螺死亡率，若空白对照组钉螺死亡率＞10％，重新实验。
表3实验室喷杀灭螺实验验证
上述结果表明，联合组有明显的抑制上爬率优势，在杀灭钉螺的效率上明显优于单独使用薯蓣皂苷粉剂组，28h即可全部杀灭钉螺。证明本发明制备的灭螺剂同样可以用喷杀方法灭螺。
实施例6
薯蓣皂苷联合苦豆子总碱现场浸杀灭螺实验验证
实验材料：
钉螺：采集于江苏镇江丹徒钉螺滋生水域，选7-8旋、无血吸虫感染、阴性健康成螺。
实验方法：现场浸杀灭螺实验：
春季3月份傍晚5:30，选取4个相互独立、钉螺密度＞10只/框(0.11m2)、水体安全复合指标的小沟渠(钉螺自然死亡率＜10％)，测量每个小沟渠的水体体积，施药前按常规清理环境，每沟渠用尼龙网袋吊放装有50只检测过健康钉螺3袋，设有薯蓣皂苷粉剂+苦豆子总碱粉剂(质量比5:1)联合组，同时设有薯蓣皂苷粉剂、氯硝柳胺和清水(脱氯自来水)对照组，施药剂量分别是24g/m3，25g/m3，0.5g/m3和清水；施药后12h，24h，28h，每次分别从每个沟渠中取1个螺袋进行检测，用脱氯清水冲洗螺袋，经72h恢复饲养后，敲击法鉴定钉螺死亡数和存活率，计算钉螺校正死亡率。
表4现场浸杀灭螺实验验证
以上结果表明，本发明制备的灭螺剂在现场浸杀灭螺实验中效果与氯硝柳胺相当，即使在现场实验，本发明的灭螺剂也同样具有较强药效。
实施例7
薯蓣皂苷联合苦豆子总碱现场喷杀灭螺实验验证
实验材料：
采集于江苏镇江丹徒钉螺滋生水域，选7-8旋、无血吸虫感染、阴性健康成螺。
实验方法：现场喷杀灭螺实验：
实验时间为春季3月傍晚5:30，实验开始前，对准备开展现场实验的区域进行钉螺基线调查，然后选取环境相同，钉螺密度＞10只/框(0.11m2)、水体安全复合指标的小沟渠(钉螺自然死亡率＜10％)，分割成互不相连的4块实验滩面，每小区9m2(3m×3m)，设有20mg/L薯蓣皂苷粉剂+4mg/L苦豆子总碱粉剂联合组，同时设有25mg/L薯蓣皂苷粉剂、0.5mg/L氯硝柳胺和清水(脱氯自来水)对照组，按照每平方米喷洒1000ml，施药12h，24h，36h，48h之后，采用棋盘式随机抽样方法对每个试验区进行钉螺调查，以框为单位每组抽取三框(0.11m2)，带回实验室用脱氯自来水冲洗3次，平皿恢复培养72h，用水养法和敲击法鉴定螺死亡数，计算钉螺校正死亡率，若空白对照组钉螺死亡率＞10％，重新实验。
表5现场喷杀灭螺实验验证
以上结果表明，本发明制备的灭螺剂喷杀效果显著，完全可以代替化学药品氯硝柳胺的使用。
综上所述，本发明提供的苦豆子总碱与薯蓣皂苷复配灭螺制剂，其采用植物制剂复配，对环境友好，对人畜安全，不产生抗性，是一种新型高效、低毒的杀灭螺产品，可替代现有使用的杀灭螺化学药品氯硝柳胺，值得应用推广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。