全 文 ：赵雪娜等 东北青花椒精油对赤拟谷盗幼虫的熏蒸毒力研究
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收稿日期:2012-08-20
基金项目:国家十二五科技支撑计划项目(2011BAD24B01)
作者简介:赵雪娜(1988 －) ，女，山东东营人，天津科技大学硕士生，主攻植物精油防虫包装。
通讯作者:王建清(1953 －) ，男，湖南人，天津科技大学教授，主要研究方向为包装材料与技术。
东北青花椒精油对赤拟谷盗幼虫的熏蒸毒力研究
赵雪娜，王建清
(天津科技大学，天津 300222)
摘要:采用水蒸气蒸馏法从东北青花椒中提取精油，研究了不同熏蒸时间和不同浓度下东北青花椒精油对赤
拟谷盗幼虫的熏蒸毒力效果。结果表明，东北青花椒精油的提取率为 7． 2%，出油率相对较高;延长熏蒸时间、
增大精油浓度可以提高东北青花椒精油对赤拟谷盗幼虫的熏蒸致死效果，熏蒸 24，48，72 h的致死中浓度 LC50
分别为 7． 78，6． 18，5． 75 μL /L，精油浓度 6，8，10 μL /L的致死中时间 LT50分别为 49． 65，23． 26，15． 78 h。为选
择合适的精油浓度来抑制赤拟谷盗的繁育与生长提供了依据。
关键词:花椒; 提取; 熏蒸; 赤拟谷盗; 幼虫
中图分类号:TB487;TS206 文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2012)23-0009-05
Research on Suffocating Virulence of Northeast Green Pepper Essential
Oil on Tribolium Castaneum Larva
ZHAO Xue-na，WANG Jian-qing
(Tianjin University of Science ＆ Technology，Tianjin 300222，China)
Abstract:The northeast green pepper essential oil was extracted by steam distillation． The suffocating virulence effect
of different exposure time and different concentrations of the northeast green pepper oil to Tribolium castaneum larvae
was studied． The results showed that the extraction rate of the northeast green pepper oil is 7． 2%，which is relatively
higher;the suffocating lethal effect of essential oil can be increased by extending the exposure time and increasing the
concentration;the LC50 of 24，48，and 72 h suffocating are 7． 78，6． 18，and 5． 75 μL /L respectively;the LT50 of 6，
8，and 10 μL /L are 49． 65，23． 26，and 15． 78 h respectively． The purpose was to provide basis for better selection of
pepper oil concentration to control breeding and growth of Tribolium castaneum．
Key words:pepper essential oil;extract;suffocating;Tribolium castaneum;larva
夏季高温、高湿条件下，大米等粮食储物极易受
到侵蚀而发生虫蛀［1］，尤其包装后的成品粮储藏运输
销售过程称为粮食体系的薄弱环节。赤拟谷盗(Tri-
bolium castaneum)隶属鞘翅目拟步甲科，是危害粮食
的主要害虫，而且成虫体上有臭腺，当大量发生时被
害物产生一种极难闻的霉臭味。目前，主要采用磷化
氢和溴甲烷熏蒸防治，但长期过度使用使其产生了不
同程度的抗药性，溴甲烷对臭氧层也存在破坏作
用［2］，而且也无法避免在之后的运输贮藏过程中的虫
害发生。近年来，植物精油对赤拟谷盗的生物活性研
究在国内外已有报道，具有忌避、熏蒸、触杀等作
用［3 － 9］，它的低毒、绿色和独特的作用机理，使得害虫
不易产生抗性。这种特性满足消费者对于储粮及干
制品包装的要求，符合绿色包装的发展趋势，既能拓
宽精油的用途，又能开创防虫包装的新途径，因此具
有广阔的应用前景。
目前的研究主要涉及不同种植物提取物对赤拟古
盗成虫的熏蒸作用，但是很少有研究涉及到植物提取
物包括花椒精油对赤拟古盗低龄幼虫的熏蒸效果，而
在实际包装应用中，必须从赤拟谷盗未成熟的发育阶
段就开始采取抑制控制措施，以提高储物的质量品质。
因此本研究采用水蒸气蒸馏法提取东北青花椒(North-
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east green pepper)精油，研究其对赤拟谷盗幼虫的杀虫
效果，为开发新型无公害的杀虫剂，应用于防虫包装中
减少损失，提高产品质量提供一定的理论依据。
1 试验
1． 1 供试材料
1． 1． 1 供试幼虫
赤拟谷盗，取自北京粮食科学研究院，实验室饲
养，即将赤拟谷盗成虫接种于以全麦粉和酵母粉按质
量比为 20∶ 1 混合而成的饲料中，在(30 ± 1)℃、相对
湿度 75% ± 5%，24 h 黑暗条件下进行种群培养［10］，
待成虫大量出现时，每日筛出供试 1 日的虫卵。
幼虫筛选方法:将小麦和酵母粉粉碎，过 100 目
分选筛，配制比例为 20∶ 1、粒径小于 0． 15 mm 的饲
料，调整水分至 13%(质量分数)左右;将成虫接入饲
料中，产卵 24 h后，先过尼龙纱网，将成虫筛去;取混
有卵的饲料过 80 目筛，筛上留下的是卵和少量的饲
料，筛下的饲料中无卵遗留，可重新饲养成虫;将载有
卵的少量饲料再过 60 目筛，分选筛上留下的即是 1
日龄卵(筛下的饲料去除，不再回收入成虫饲料中)。
经过长期观察，赤拟谷盗 4 日卵开始孵化，孵化率约
为 10% ～20%，第 5 日卵孵化率达到最大，孵化率约
为 75% ～ 85%。因此筛出 1 日卵后，卵发育至 4 日
卵，将其中的幼虫筛去，第 2 天，也就是从第 5 日卵中
将幼虫筛出，此时的幼虫即为 1 日龄幼虫，继续饲养
至 5 日龄幼虫供试。
1． 1． 2 供试药剂
东北青花椒由安国市祁奥中药饮品有限公司提
供。
1． 2 方法
1． 2． 1 东北青花椒精油的提取
将东北青花椒粉碎过筛，粒径 30 目左右，裁出适
当大小的双层纱布置于 1000 mL的加料瓶底部，然后
将 100 g花椒粉末用漏斗装于纱布上。1000 mL的三
口烧瓶中装入约为 2 /3 容积的蒸馏水，加入适量的沸
石，三口瓶的一侧装入安全管，另一侧装入传感器(测
温度)。用加热套加热，铁架台固定，然后按图 1 将水
蒸气蒸馏装置组装完成［11］。加热套的温度设定为
110 ℃，蒸馏水沸腾后，挥发油测定器里开始有挥发
油的油水混合物滴出，适时补充三口烧瓶中的蒸馏
水，当蒸馏出的精油不再增加时停止蒸馏。
图 1 新型的水蒸气蒸馏装置
Fig． 1 The new steam distillation device
将蒸馏液取出，用无水硫酸钠去掉水分，即得花
椒精油。前 30 min 每分钟记录提取率，30 ～ 120 min
每 10 min记录提取率，120 ～ 300 min 每 30 min 记录
提取率。
1． 2． 2 精油处理时间对幼虫熏蒸毒力的影响
将幼虫用毛笔拨入 10 mL小烧杯中，每个烧杯放
入 40 头幼虫，加入少量饲料，然后置于 350 mL 锥形
瓶中，每瓶 3 个对照组。将不同量的精油滴于尺寸为
1 cm ×4 cm的滤纸片上，使得锥形瓶内的浓度(体积
浓度，后同)达到 2，4，6，8，10，12 μL /L。然后将滤纸
片一端固定在 7 层共挤薄膜内表面，使之悬空于三角
瓶内，用透明胶带封合薄膜和三角瓶，保持熏蒸环境
密闭，熏蒸装置见图 2。置于 30 ℃温度下分别熏蒸
图 2 赤拟谷盗幼虫熏蒸装置
Fig． 2 Suffocating equipment
on the larvae of Tribolium castaneum
24，48，72 h，按处理时间定时散气，检查各瓶熏蒸情
况，记录死亡虫数。死亡标准为以小毛笔拨动虫体，
不动者为死亡。计算出死亡率和校正死亡率。
1． 2． 3 精油对幼虫熏蒸致死中浓度 LC50的影响
东北青花椒精油浓度设定为 6． 5，7． 0，7． 5，8，
8． 5，9． 0 μL /L，熏蒸时间为 24，48，72 h，熏蒸方法同
1． 2． 2 节，记录幼虫的最终死亡率。
1． 2． 4 精油浓度对幼虫熏蒸毒力的影响
用 4，6，8，10 μL /L 的精油浓度对幼虫进行 12，
赵雪娜等 东北青花椒精油对赤拟谷盗幼虫的熏蒸毒力研究
11
18，24，36，42，48，60，72 h 的熏蒸，熏蒸方法同 1． 2． 2
节，记录幼虫的最终死亡率。
1． 2． 5 精油对幼虫的熏蒸致死中时间 LT50的影响
不同浓度的东北青花椒精油的熏蒸实验设计如
下:浓度 6 μL /L的精油中熏蒸 40，42，44，46，48，50，
52，54，56，58 h;浓度 8 μL /L 的精油中熏蒸 18，20，
22，24，26，28，30，32，34，36 h;浓度 10 μL /L的精油中
熏蒸 1，3，5，7，9，11，13，15，17，19 h，熏蒸方法同 1． 2． 2
节，记录幼虫的最终死亡率。
1． 2． 6 数据处理
死亡率 = 死亡虫数 /供试虫数 × 100%
采用 Abbott 公式对死亡率进行校正:
校正死亡率 = (处理死亡率 －对照死亡率) /(1
－对照死亡率)× 100%
用概率值法求出不同熏蒸处理时间和处理浓度
下花椒精油的毒力回归方程和 LC50值
［11］。
2 结果与分析
2． 1 东北青花椒精油的提取
萜烯类和萜烯醇类化合物是具有杀虫效果精油
中的主要成分。水蒸气蒸馏法对无极性和弱极性的
这两类化合物提取效果较好，而且精油纯度较高，无
溶剂残留和食品安全问题，因此采用水蒸气蒸馏法提
取精油做后续试验。
从水开始沸腾后计时，东北青花椒精油的提取率
随时间的变化见图 3。从图 3 可以看出，30 min 内精
图 3 东北青花椒精油的提取率变化曲线
Fig． 3 Extraction rate curve of
northeast green pepper essential oil
油的提取率升高较快，30 min时东北青花椒精油提取
率达到 5%，过后提取率增加趋于平缓，120 min 后精
油提取率基本不再增加。180 min时提取率达到最高
值 7． 2%。据水蒸气蒸馏法提取花椒精油的文献记
载，武陵青花椒、四川凉山花椒、四川广元花椒、陕西
韩城和凤县大红袍花椒精油的提取率分别为6． 4%，
3． 8%，8． 33%，5． 52%和 1． 2%，东北青花椒精油的提
取率达到 7． 2%，得率较高。为了节约成本，实验中
采用 120 min 来提取花椒精油，也可应用于工厂生产
中。
2． 2 精油处理时间对幼虫熏蒸毒力的影响
东北青花椒精油对幼虫熏蒸 24，48，72 h 的毒力
效果见图 4，随着熏蒸时间的增加，达到一定校正死
图 4 东北青花椒精油处理时间对赤拟谷盗幼虫毒力的影响
Fig． 4 Influence of processing time of northeast pepper
essential oil on virulence to Tribolium larva
亡率需要的精油浓度降低。12 μL /L 的精油浓度熏
蒸 24 h后幼虫的校正死亡率为 95． 80%，48 h后校正
死亡率达到 97． 96%，当熏蒸时间延长至 72 h 后，幼
虫全部死亡。其余每个相同浓度情况下，幼虫的校正
死亡率依次是 72 h ＞ 48 h ＞ 24 h。因此适当延长熏蒸
的时间，减少精油的用量就可以达到较佳的杀虫效
果。
对照组与处理组幼虫的显微镜对比照片(放大
100 倍)见图 5，可以看出，对照组幼虫身体呈半透明
图 5 对照组和处理组幼虫对比照片
Fig． 5 Larvas of control and treatment groups
状，幼虫体长 1 mm左右，而经过精油熏蒸致死的幼虫
体表皱缩至正常幼虫的 2 /3 左右，并且发黄，体内有
结块现象。
赤拟谷盗幼虫对东北青花椒精油具有较高的敏
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感性，刚孵化出的幼虫体表脆弱，容易受到精油的影
响，因此，低浓度的精油就能达到很高的致死率。
2． 3 精油对幼虫熏蒸致死中浓度 LC50的影响
减小浓度间隔，测定东北青花椒精油不同熏蒸时
间及不同处理浓度的幼虫的校正死亡率，见表 1。精
油的熏蒸毒力回归方程和致死中浓度 LC50见表 2。
从浓度梯度以及幼虫的校正死亡率来看，0． 5 μL /L
的浓度差别对幼虫的致死率产生了极大的影响，幼虫
死亡率较高，精油杀虫效果显著。随着熏蒸时间的延
长，LC50值逐渐减小，熏蒸 24 h 的 LC50为 7． 78 μL /L，
熏蒸 48 h的 LC50为 6． 18 μL /L，也就是达到 50%的校
正死亡率需要的值(精油浓度降低了 20%) ，而熏蒸
72 h的 LC50为 5． 75 μL /L，仅降低了 7%。这说明延
长熏蒸时间至 48 h后，对幼虫的毒力效果增强明显，
但是继续延长至 72 h 后，毒力效果没有明显的增强。
可能是因为随着熏蒸时间的延长，精油不断挥发，熏
蒸瓶内精油浓度增强，熏蒸时间和精油浓度的双重作
用使得杀虫效果增加比较明显。但是熏蒸 48 ～ 72 h
期间，只是熏蒸时间的延长，略微可以降低用药量来
达到一定的致死效果。
表 1 东北青花椒精油处理时间对幼虫致死率的影响
Tab． 1 The lethality rate of northeast pepper essential oil against Tribolium larva with exposure time
24 h
精油浓度
/(μL·L －1)
校正死亡率
/%
48 h
精油浓度
/(μL·L －1)
校正死亡率
/%
72 h
精油浓度
/(μL·L －1)
校正死亡率
/%
6． 5 30． 00 5 33． 33 5 35． 00
7 35． 83 5． 5 43． 33 5． 5 48． 33
7． 5 40． 83 6 51． 67 6 60． 83
8 53． 33 6． 5 53． 33 6． 5 63． 33
8． 5 60． 00 7 57． 50 7 65． 00
9 71． 67 8 61． 67 8 69． 17
表 2 东北青花椒精油处理时间对幼虫的毒力
Tab． 2 Virulence of northeast pepper essential oil
processing time to Tribolium larva
熏蒸时间
/h
毒力回归方程 R2
LC50
/(μL·L －1)
24 y = 7． 674x － 1． 8374 0． 9659 7． 78
48 y = 4． 0419x + 1． 8031 0． 9543 6． 18
72 y = 4． 8605x + 1． 3083 0． 9516 5． 75
2． 4 精油浓度对幼虫熏蒸毒力的影响
用 4，6，8，10 μL /L的精油对幼虫进行 12，18，24，
36，42，48，60，72 h 的熏蒸，确定其校正死亡率达到
50%的时间段。如图 6，在浓度为 4 μL /L时，熏蒸 72
h后的校正死亡率为 43． 33%，未达到 50%的致死率，
去除此浓度。6 μL /L 的精油熏蒸 48h 时，校正死亡
率为 50． 83%;浓度为 8 μL /L 时，在 18 ～ 36 h 中，校
正死亡率由 41． 67%升至 55． 00%;浓度为 10 μL /L
时，熏蒸 18 h 后，校正死亡率达到 60． 83%。从图 6
中可以看出，随着精油浓度的提高，达到一定的致死
率所需的熏蒸时间极大地减少。尤其当精油浓度提
高到 10 μL /L时，曲线有明显的上升，相同时间熏蒸
条件下，幼虫的校正死亡率增幅明显，杀虫效果更强。
因此精油浓度为 6，8，10 μL /L，选定熏蒸时间段分别
为 40 ～ 58 h，18 ～ 36 h，1 ～ 19 h 进行致死中时间 LT50
的测定。
图 6 东北青花椒精油浓度对赤拟谷盗幼虫毒力的影响
Fig． 6 Influence of northeast pepper essential oil
concentration on virulence to Tribolium larva
2． 5 精油对幼虫熏蒸致死中时间 LT50的测定
减小时间间隔，测定东北青花椒精油不同熏蒸浓
度及不同熏蒸时间对幼虫杀虫效果，见表 3。通过对
不同浓度的东北青花椒精油的熏蒸毒力进行回归分
析，结果见表 4。熏蒸时间对精油的杀虫效果影响不
太大，2 h的时间间隔并没有导致幼虫死亡率的显著
提高。10 μL /L浓度的精油熏蒸开始时，幼虫的死亡
率上升较快，这可能是因为熏蒸瓶内精油浓度不断提
高，从而提高了精油的杀虫效果。
赵雪娜等 东北青花椒精油对赤拟谷盗幼虫的熏蒸毒力研究
13
表 3 东北青花椒精油浓度对赤拟谷盗幼虫的致死率的影响
Tab． 3 The lethality rate of different northeast pepper
essential oil concentration against Tribolium larva
6 μL /L
熏蒸时间
/ h
校正死亡率
/%
8 μL /L
熏蒸时间
/ h
校正死亡率
/%
10 μL /L
熏蒸时间
/ h
校正死亡率
/%
40 37． 50 18 41． 67 1 5． 83
42 42． 50 20 46． 67 3 10． 83
44 45． 00 22 50． 83 5 17． 50
46 47． 50 24 52． 50 7 24． 17
48 50． 83 26 53． 33 9 31． 67
50 51． 67 28 54． 17 11 38． 33
52 52． 50 30 55． 00 13 40． 83
54 53． 55 32 55． 83 15 54． 17
56 54． 17 34 56． 67 17 59． 17
58 55． 83 36 57． 50 19 61． 67
表 4 东北青花椒精油浓度对赤拟谷盗幼虫的毒力
Tab． 4 The virulence of different northeast pepper
essential oil concentration to Tribolium larva
熏蒸浓度
/(μL·L －2)
毒力回归方程 R2
LT50
/h
6 y = 2． 6143x + 0． 5663 0． 9261 49． 65
8 y = 1． 1768x + 3． 3917 0． 9212 23． 26
10 y = 1． 5098x + 3． 1910 0． 9264 15． 78
熏蒸浓度为 6 μL /L 的 LT50为 49． 65 h;8 μL /L
的 LT50为 23． 26 h;10 μL /L的 LT50为 15． 78 h。精油
浓度提高 2 μL /L，达到一定的致死率所需的熏蒸时
间减少 32% ～53%，熏蒸毒力得到极大提高。浓度对
精油的杀虫效果影响很大。
可见东北青花椒精油浓度和赤拟谷盗虫卵的熏
蒸活性有密切的关系。根据实际需要，选择合适的熏
蒸浓度和熏蒸时间，可以达到较好的熏蒸效果。
3 讨论
探讨了水蒸气蒸馏法对东北青花椒精油的提取
规律，120 min左右的提取时间既能达到较高的提取
率，又能节约成本，为精油的实验室和工厂生产提取
提供依据，精油提取率可达到 7． 2%，产油率较高。
东北青花椒精油对赤拟谷盗幼虫具有很高的熏蒸致
死效果，随着熏蒸时间的延长以及熏蒸浓度的提高，
毒力效果得到了明显提高。熏蒸 24，48，72 h 的致死
中浓度分别为 7． 78，6． 18，5． 75 μL /L，极低浓度的精油
对幼虫就可以达到较高的致死效果，6，8，10 μL /L 浓
度的精油对幼虫的致死中时间分别为 49． 65，23． 26，
15． 78 h，精油浓度的提高对熏杀效果的影响较大。
今后需要继续深入研究的问题主要有实仓中精
油的渗透力、应用对象对精油的吸附、温度等的影响
对花椒精油熏蒸浓度和熏蒸时间的影响，并探索制成
防虫剂应用于防虫包装中，代替目前的化学熏蒸剂，
提高植物杀虫剂的应用实践价值。
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