药用植物挥发油驱蚊作用的研究进展[摘要]蚊虫吸食人血、传播疾病, 严重危害人类的健康长期以来,化学 合成杀虫剂一直占据主要地位,但长期 使用此类杀虫剂,不仅会使蚊虫产生抗 药性,而且还会造成环境污染,因此环 境友好型的蚊虫防治手段日益受到人们 的关注药用植物应用于驱蚊、灭蚊的 防治由来已久,因其植物资源较为丰富、 且毒副作用小,具有开发成为新型驱蚊 剂和灭蚊剂的潜力该文综述了近年来 药用植物挥发油应用于驱蚊的研究现状, 总结了植物挥发油应用于相关研究中存 在的问题,并阐述了挥发油应用于驱蚊 研究的局限性,为其进一步开发和深入 研究提供参考[关键词]药用植物;挥发油;驱蚊作 用;研究进展蚊子的种类很多,全世界有3000余 种,其中我国有300余种蚊子,其分布 广泛,常见的有按蚊、库蚊、伊蚊三大 类蚊虫虽小,但造成的伤害却不小, 是夏秋季节常见的一种有害昆虫蚊虫 不但会叮咬吸血出现瘙痒,而且会传播 许多疾病,如疟疾、流行性乙型脑炎、 丝虫病、革登热和黄热病等作为疾病 的传播媒介,人类已经认识到了蚊虫防 治的重要性,从20世纪40年代起,一 些高效的杀虫剂如六氯环已烷(六六六) 双对氯苯基三氯乙烷(滴滴涕)等广泛 应用,消灭了疟疾的发生。
然而,随着 这些杀虫剂的长期、广泛的使用,不断 出现了蚊虫抗药性、杀虫剂污染环境等 问题,如“三R”问题,即残留(residue)、 抗性(resistance)及虫害的再猖獗(resurgence )□更重要的是其化学成分 可以通过皮肤被人体再吸收,严重危害 了人类的身体健康近年来,随着社会 的发展和人类生活品质的日益提高,寻 求毒副作用小安全环保易于降解的防虫 灭虫的“天然”驱蚊产品显得尤为重要 目前,部分药用植物挥发油作为一类天 然驱蚊剂逐渐替代了化学杀虫剂,对蚊 虫具有一定的毒杀及驱避作用,具有将 其开发为新一代灭蚊剂和驱蚊剂的潜力O 挥发油(volatile oil)又称精油(essential oil),是存在于植物的一类具 有芳香气味、可随水蒸气蒸憾出来而又 与水不相混溶的挥发性油状成分的总称, 广泛分布于中药材中,主要含有小分子 菇类化合物,有着多方面的功效,因此 挥发油的应用越来越受到重视,尤其在 驱蚊方面药用植物应用于驱蚊灭蚊的 防治由来已久,为了防止蚊虫的侵害, 古人通常会在家里养一些防蚊的植物, 常见的有驱蚊草、蕾香、紫罗兰薰衣草 等,这些花不仅能驱蚊,而且可以净化 空气。
据记载我国早在公元前就有夏季 晚上燃烧艾蒿 Artemisia argyi Levl.et Vant. 熏杀、驱避蚊虫的经验挂香囊也是古 人的生活习惯之一,许多香囊中的药材 也具有驱蚊的功效,比如蕾香、薄荷、 八角、茴香等西南地区民间通过涂抹 桜叶 Euca-lyptus globulus Labill 的汁来防 止蚊虫叮咬在南非的西部地区,驱蚊、 灭蚊植物主要有楝科Meliaceae、漆树科 Anacardi-aceae的植物,如伯尔硬胡桃 Sclerocarya birrea L、苦楝 Melia azedarach L.、纳塔尔桃花心木Trichilia emetica L.等 这些驱蚊方式都是基于具有驱蚊活性的 药用植物挥发油的趋避作用而防止蚊虫 的叮咬,从而减少虫媒疾病的传播近年来,药用植物挥发油作为天然 驱蚊剂的研究显著增多并取得了一定的 进展,已逐渐用于抑制蚊虫领域本文 对具有驱蚊、灭蚊作用的药用植物进行 了归纳,并总结了具有驱蚊灭蚊药用植 物挥发油的主要化学成分以及对蚊虫的 作用方式,提出了药用植物挥发油应用 于驱蚊方面存在的问题,进而展望了药 用植物挥发油驱蚊的发展,以期为挥发 油在驱蚊领域的研究提供参考。
1驱蚊、灭蚊作用的植物筛选我国地大物博,芳香植物资源丰富, 共有500余种,广泛分布于20多个省市, 资源优势非常显著,但长期以来,驱蚊 灭蚊植物种类的筛选研究仅局限于少数 传统科属,如唇形科、芸香科、姜科、 樟科、木兰科、伞形科、菊科等科属 近几年来研究人员加大了对植物源杀虫 剂的全面研究,越来越多的天然活性物 质被发现和应用其中药用植物挥发油 生物活性较高,对蚊虫的作用方式多种 多样,能散发出芬芳的气味以驱赶靠近 自己的昆虫,达到驱蚊的目的据资料统计,能防治害虫的精油种 类很多,主要有檢树油、薄荷油、香茅 油、菖蒲油、檀香醇、大茴香、脑芸香 精油、八角茴香精油等,其生物活性成 分大多较为复杂,往往以多种类似物和 异构体共同起作用,被称为天然的混配 复剂这些活性成分的主要来源是植物 本身所具有的生化物质和次生代谢产物, 主要集中于植物的储存组织器官中但 在不同植物中分布部位不同,有的全株 植物中都含有,有的则在花、果、叶、 根及根茎、籽部分器官中含量较多同 一植物的药用部位不同,其所含的挥发 油的组成成分也有差异,如香茅属很多 植物全草都含有挥发油;唇形科以茎杆 中挥发油含量最高:迷迭香、望春花以 花中含量最高:而肉豆蔻和山苍子以果 实中含量最高;檢叶则以叶中含量高; 肉桂则以树皮含量最高。
因此,笔者根 据挥发油的提取部位对一些具有驱蚊效 果的药用植物进行了归纳总结(表1)2药用植物挥发油驱蚊、灭蚊成分药用植物挥发油作为天然药物成分, 来源广泛,对人体毒副作用小植物在 长期与蚊虫协同进化过程中,利用自身 挥发出的物质防御昆虫取食,抵御病虫 害的侵袭基于该原理,发现了很多药 用植物的挥发油都具有天然的杀虫活性 成分,多为菇类、酯类、酮类、醇类等, 也常含有生物碱类和黄酮类等物质目 前,国内外的研究者们已从天然药用植 物挥发油或提取液中分离、提纯出许多 单体成分胡美英等研究了黄杜鹃花提 取物对蚊虫具有显著的触杀、胃毒等作 用,其发挥主要作用的成分为四环二菇 类化合物闹羊花毒素鱼藤酮类化合物 是从鱼藤的根部提取的一种天然脂溶性 杀虫剂,体外和体内实验结果都表明鱼 藤酮可诱导多巴胺能神经细胞的退变和 死亡,从而杀灭蚊虫另外,菇类化合 物占有较大的比例,并且具有较好的驱 避作用,有效成分为单菇烯和倍半菇烯 类化合物,含氧衍生物的含量虽低但多 为活性成分且香气优异,如香茅醇、柠 檬醛、芳樟醇等(表2),易于被人接受 丁德生首次从云南野薄荷精油中分离得 到一种白色含氧单菇晶体化合物,加入 适当溶剂涂于人体皮肤,对蚊虫具有良 好的趋避作用,并且毒性低,对皮肤无 刺激性。
Park B S等从百里香精油中分离 出5种单菇化合物(香芹酚、对■聚伞花 素、芳樟醇、Q ■伞松油烯、麝香香酚), 同时通过驱避实验发现,香芹酚和Q ■松 油烯相对其他成分具有更强的驱蚊活性 3药用植物挥发油驱蚊、灭蚊作用3.1驱避作用驱避作用是指驱赶避开,是探究植 物挥发油发挥驱蚊灭蚊功效的最核心内 容之一驱避作用效果常常受到多种因 素的影响,直接因素如吸血蚊虫种类、 虫龄、生理状态、个人差异、使用环境 等;间接因素如驱避剂的种类、使用剂 量、剂型等3.1.1不同挥发油驱蚊效果比较 张 书锋等研究了白豆蔻、望春花和高良姜 纯挥发油在实验室条件下对白纹伊蚊的 驱避活性,其有效保护时间分别为0.5〜 1.0, 1.0—1.5, 2.0—2.5 ho 王越等分析 了蒙古蒿、香叶天竺葵、西红柿和蚊净 香草4种驱蚊植物的提取物精油浸膏对 白纹伊蚊均具有较好的驱避效果,结果 显示,蒙古蒿精油浸膏的驱蚊有效保护 时间最长,至120min其有效保护率为 84.21%;而香叶天竺葵蚊净香草和西红 柿精油浸膏至120inin时浸膏中所含的 有效驱蚊成分已不能起到驱蚊作用 Raikumar比较研究了小冠薰叶和黄果茄 叶的挥发油对热带家蚊的驱避效果,结 果表明,4%的小冠薰叶的挥发油驱避蚊 子叮咬的保护时间长达332min,而相同 浓度下,黄果茄叶挥发油的保护时间较 小冠薰叶短得多。
不同药用植物挥发油 的驱避作用专一性强,驱避效果好,这 些研究为将植物提取物或挥发油合成环 保型驱避剂奠定重要的基础3.1.2挥发油对蚊虫驱避作用的选择 性目前,已证实部分药用植物对蚊虫的 种类具有一定的选择性oAnsari等研究了 薄荷精油对致乏库蚊、浅色按蚊、库态 按蚊和环纹按蚊成虫的驱避活性,结果 发现薄荷精油对4种蚊虫的驱避选择性 差异明显,薄荷精油对环纹按蚊的驱避 效果最好,相对其他3种蚊虫的有效保 护时间分别为6.7, 7.3, 9.6 h,其保护时 间长达11.0 ho Kweka等对罗勒属植物的 驱蚊活性测试发现,毛叶丁香罗勒精油 和非洲罗勒精油对阿拉伯按蚊均具有较 好的驱避作用,其有效保护率分别为 91.98%, 89.75%,对致倦库蚊的保护率 分别为88.65%, 91.30%,表明毛叶丁香 罗勒精油对阿拉伯按蚊的驱避效果较好, 而非洲罗勒精油对致倦库蚊的保护效果 较好Mehlhorn等则发现僧侣胡椒种子 的挥发油对史帝芬疟蚊和库蚊的驱避时 间均为6・7h,但对埃及伊蚊的驱避时间 只有3〜4h,进一步的表明了植物对不 同种类蚊虫的驱避效果的选择性3.1.3不同浓度挥发油的驱避效果比 较药用植物精油浓度对蚊虫驱避效果 的影响也一直是研究者们探讨的问题经 过研究者们的不断努力试验发现精油浓 度不同时驱避效果大有不同,并且浓度 与驱蚊效果不成正比。
Trongtokit等研究 了不同浓度的38种植物精油的有效保护 时间,未稀释的精油的完全保护时间均 在2h以上,而精油经稀释低于50%时的 保护时间均低于2 ho Raikumar报道小冠 薰叶的粗提取物中的活性物质在浓度为 1.0, 2.5 mg?cm-2条件下的保护时间有明 显差异,分别为85.2, 54.6 min,体现了 小冠薰叶的粗提物在小剂量下即能发挥 较强的驱避作用,同时也证明了小冠薰 叶粗提物具有开发成为高效环保驱避剂 的潜力3.1.4单体和复配挥发油的驱避效果 比较 植物精油是由多种单体化合物组 成的混合物,单体化合物各组分之间可 能存在协同或拮抗作用,其生物活性可 能是某一种单体化合物起主要作用,也 可能只是多个单体化合物之间的协同增 效作用目前,国内外大量文献报道了 植物精油中单体化合物之间的相互作用, Kang等通过对比发现涂抹含5%香草醛 的0.005 mg?cm-2 丁香花营油4 h后对淡 色库蚊的驱避率为41.9%,高于单一使用 丁香花蕾油的13.0%,表明加入香草醛能 显著提高驱蚊活性Liu等分离香樟精油 的各组分后分别进行杀虫实验,结果发 现各单体的杀虫效果均低于精油混合体 的杀虫效果,表明该精油不同成分间存 在协同作用。
许春晖等研究了薰衣草、 香茅、核叶及三者间复配的驱蚊效果, 薰衣草油、香茅油、核叶精油的驱避率 分别为82.2%, 79.6%, 75.4%,两两复配 的驱避率为95.4%, 76.2%, 77.6%,三者 复配的驱避率为72.4%,明显显示了薰衣 草油与香茅油复配具有优异的协同增效 作用,然而在总质量相同的情况下,复 方植物精油的驱蚊率与植物种类无关, 只与浓度有关3.1.5植物源与化学合成驱避剂的驱 避效果比较 驱蚊剂是指能挥发出物质 驱赶昆虫的负向性农药,按来源可分为 植物源驱避剂和化学合成驱避剂尽管 化学驱避剂具有处理方法简单方便,作 用效果迅速等优点,且在驱蚊活性的高 效性和持久性方面优于植物源驱避剂, 但是植物源驱避剂具有易降解、低残留、 低毒性、安全环保等化学合成驱避剂不 可企及的许多优点为了验证植物源驱 避剂的应用前景,近年来部分学者研究 并比较了植物源驱避剂与经典化学合成 驱避剂的驱蚊效果假荆芥内酯是从猫 薄荷中提取、分离得到的一种驱蚊活性 成分且驱避效果显著强于避蚊胺 (DF-ET),通过对比试验发现,避蚊胺 的浓度达468 mg?cm-2可获得6 h的保护 时间,而假荆芥内酯只需23 mg?cm-2, 表明假荆芥内酯具有良好的驱避作用。
Tuetun等将正己烷提取伞形科植。