辣椒素防治儲糧鼠害的效果研究

陳渠玲 吳樹會

(湖南省糧油科學(xué)研究設(shè)計院,長沙 410201)

辣椒素防治儲糧鼠害的效果研究

陳渠玲 吳樹會

(湖南省糧油科學(xué)研究設(shè)計院,長沙 410201)

以 0.1%、0.2%和 0.4%辣椒素2乙醇溶液為試驗梯度,以黃胸鼠、小家鼠和褐家鼠為驅(qū)避對象,研究辣椒素驅(qū)避儲糧鼠害的合適濃度及合適溶劑。結(jié)果表明,當(dāng)辣椒素2乙醇溶液為 0.2%時,室內(nèi)防鼠效果明顯,0.4%辣椒素2乙醇溶液的室內(nèi)防鼠效果與 0.2%辣椒素2乙醇溶液的室內(nèi)防鼠效果無顯著性差異,經(jīng)0.2%辣椒素2乙醇溶液處理的編織袋在 245 d的試驗期間內(nèi)一直完好無損。同時,在安全性、溶解性、穩(wěn)定性、可接受性以及使用成本方面,乙酸乙酯是辣椒素鼠類驅(qū)避劑的最適溶劑。因此,辣椒素是可以被開發(fā)成為儲糧鼠害驅(qū)避劑。

辣椒素 鼠類驅(qū)避劑 乙酸乙酯

鼠類,對我國儲糧,尤其是農(nóng)村儲糧危害十分嚴(yán)重。“十五”國家糧食豐產(chǎn)科技工程“減少三大平原三大作物農(nóng)戶儲糧損失技術(shù)集成與示范”課題研究成果表明:鼠害造成的農(nóng)村儲

糧損失高達(dá) 4%,居農(nóng)村儲糧“蟲霉鼠”三大損失之首[1]。同時,鼠不僅偷食糧食,其排泄物更是影響糧食衛(wèi)生品質(zhì)。

由于大量應(yīng)用化學(xué)藥劑防治鼠害,產(chǎn)生環(huán)境污染和藥劑殘留等社會與經(jīng)濟(jì)問題。天然植物因其源自大自然,對環(huán)境污染小,低毒,研究開發(fā)成本與應(yīng)用成本比較低,成為防治鼠害研究的熱點。辣椒素(Capsaicin),由天然植物辣椒中提出的一類酰胺化合物,作為生物藥劑防治鼠害,已在農(nóng)業(yè)及其他行業(yè)上廣泛應(yīng)用,但是應(yīng)用于儲糧鼠害防治的研究報道較少[2-5]。通過研究,篩選出辣椒素最適溶劑及濃度,確定辣椒素試驗室內(nèi)和農(nóng)戶儲糧中防治鼠害的效果,以期為我國農(nóng)戶儲糧鼠害防治尋找出一種切實有效的防治方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

辣椒素:浙江廣林科技有限公司,經(jīng)高效液相色譜測定,有效質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 96.2%。將 20.790 g辣椒素 (相當(dāng)于辣椒素純品 20.000 g)溶于無水乙醇,用容量瓶定容至 100 mL,配制成 20%的辣椒素2乙醇溶液。分別稀釋 20%的辣椒素2乙醇溶液制取0.1%、0.2%和 0.4%的辣椒素2乙醇溶液。

無水乙醇、乙酸乙酯、二甲苯、二甘醇、四氫呋喃、二氯甲烷、正戊烷、22丙二醇、N,N2二甲基乙酰胺、甘油、環(huán)己醇、環(huán)己酮:均為分析純,湖南匯虹試劑有限公司。

高效液相色譜 (HPLC)Agilent1100:安捷倫公司,色譜柱為 Agilent Zorbax SB2C18(250×4.6 mm×5μm);分析天平 (精度 ±0.0001 g):北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;老鼠籠:60 cm×40 cm×40 cm,自制;不銹鋼絲網(wǎng):40目,市售;編織袋:40 cm ×60 cm,市售。

試驗用鼠:黃胸鼠、小家鼠和褐家鼠,中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院。

供試稻谷:2006年產(chǎn)早秈稻,水分 12.9%。

1.2 試驗方法

1.2.1 室內(nèi)防鼠試驗方法

將編織袋剪成 20 cm×20 cm正方形,分別在0.1%、0.2%和 0.4%辣椒素2乙醇溶液中浸泡20 min,晾干 20 min,以清水作為對照。將試驗用鼠置于籠中,每籠 1只,測定不同濃度辣椒素鼠類驅(qū)避劑對湖南省農(nóng)村常見鼠害黃胸鼠、小家鼠和褐家鼠的驅(qū)避效果,試驗期間自由飲水、限制性取食。每籠放相同處理編織袋片 2件,固定在籠內(nèi)不同位置,每籠位置相同。重復(fù) 3次。每天記錄編織袋被咬損面積及鼠中毒情況。連續(xù)試驗 20 d。

1.2.2 防治農(nóng)戶編織袋儲糧中鼠類危害效果試驗

取 9個干凈編織袋,以 3個為一組,相應(yīng)在0.1%、0.2%和 0.4%辣椒素2乙醇溶液中浸泡20 min,晾干 20 min。以清水為對照。每個處理好的編織袋裝糧 7.5 kg。將每組處理糧食分別堆放在望城縣茶亭鎮(zhèn) 3戶農(nóng)民原本存放糧食的房屋內(nèi)。袋與袋之間距離均大于 4 m。每天觀察 1次,連續(xù)觀察245 d。以試驗開始日到被鼠咬嚙日稱為“防護(hù)期”,試驗開始與試驗結(jié)束分別稱重。

1.2.3 合適溶劑篩選方法

辣椒素 (Capsaicin)的穩(wěn)定性受氣溫、保存形式、采用的溶劑等環(huán)境因素影響[6-8]。由于辣椒素鼠類驅(qū)避劑作為一種農(nóng)戶儲糧防鼠劑無法對保存形式、所使用的環(huán)境情況進(jìn)行限定,因此篩選合適的溶劑作為辣椒素鼠類驅(qū)避劑的溶劑,是減緩辣椒素衰減,延長辣椒素鼠類驅(qū)避劑殘效期的重要手段。

1.2.3.1 溶劑初選

由于綠色、環(huán)保、無毒 (微毒)是辣椒素鼠類驅(qū)避劑的基本要求,因此,有毒、有害成為辣椒素鼠類驅(qū)避劑溶劑的一票否決因素。根據(jù)這一原則,對常見溶劑進(jìn)行初步篩選,確定無水乙醇、乙酸乙酯、二甲苯、二甘醇、四氫呋喃、二氯甲烷、正戊烷、22丙二醇、N,N2二甲基乙酰胺、甘油、環(huán)己醇和環(huán)己酮等 12種溶劑[9]。

1.2.3.2 溶解性和穩(wěn)定性測定

常溫下,辣椒素不溶于水。然后精確稱取 4.158 g辣椒素樣品 (相當(dāng)于 4.000 g辣椒素純品)12份,分別溶于 2 000 mL 12種溶劑,用容量瓶定容,搖勻后靜置于恒溫 25℃,濕度為 75%的環(huán)境中。360 d后移取 50 mL溶液,根據(jù)湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)《辣椒素測定及辣度表示方法》[7],測定溶液中辣椒素含量。重復(fù)3次。具體評價方法見表 1。

1.2.3.3 可接受性評價

鼠類驅(qū)避劑并不是國家藥品登記目錄名稱,其評價方法,國家并沒有明確規(guī)定。通過研究摸索,制定如下可接受評價方法:精確稱取 0.208 g辣椒素樣品 (相當(dāng)于 0.2 g辣椒素)12份,分別溶于 100 mL 12種溶劑,用容量瓶定容,搖勻。放置 7 d后用 5 cm排刷蘸溶液,對編織袋表面進(jìn)行均勻涂抹,往返不少于4次,正反、底頂均需處理。每個袋 20 mL,各處理 5個編織袋,理論使用劑量為 (85 mg/m2)。選擇年齡在 18～45歲之間,身體健康,嗅覺正常,無煙、酒、檳榔等不良嗜好的村民作為評價人員,其中 2男,3女。試驗前對人員進(jìn)行培訓(xùn)。每名評價人員進(jìn)入試驗室,首先站立在 300 cm標(biāo)志處,站直,與試樣基本平行,深呼吸一次,根據(jù)感受和評價標(biāo)準(zhǔn),為其評分,評價標(biāo)準(zhǔn)見表 2,再按此方法到 100 cm、50 cm和 20 cm標(biāo)志處進(jìn)行評價,每點時間不超過 30 s,評價完后退出試驗室,換另一名評價人員,試驗期間,評價人員不互相交流。評價綜合得分按式 (1)處理。

表 2 嗅覺可接受性評分標(biāo)準(zhǔn)表

1.2.3.4 使用成本評價

對溶劑的使用成本評價,按每種溶劑 100 mL所對應(yīng)的價格來衡量。不同溶劑的使用成本評價見表 3。

表 3 不同溶劑的使用成本評價 (以 100 mL計算)

1.2.3.5 綜合評價

式中:P綜合為綜合評價評分;P穩(wěn)定性為辣椒素在溶劑中穩(wěn)定性評分;P使用成本為不同溶劑的使用成本評分。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理方法

使用Microsoft excel和 DPS數(shù)據(jù)處理軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同濃度辣椒素對鼠害的室內(nèi)防治效果

2.1.1 不同濃度辣椒素對黃胸鼠的室內(nèi)防效試驗不同濃度辣椒素對黃胸鼠的室內(nèi)防治試驗效果見表 4。由表 4可知,空白處理極易被“鼠食害”,經(jīng)0.1%辣椒素2乙醇溶液處理的編織袋具有一定的“防鼠食害”能力,5 d后才輕度被鼠“食害”,辣椒素2乙醇溶液達(dá)到 0.2%以上時,直到試驗結(jié)束,編織袋被咬損程度仍小于 5%。經(jīng)顯著性分析可知,0.2%和0.4%的辣椒素防鼠效果無顯著性差異。這表明0.2%以上的辣椒素鼠類驅(qū)避劑“防黃胸鼠食害”效果明顯,且濃度越高,防鼠效果越好。

表 4 黃胸鼠咬損試樣面積數(shù)據(jù)/%

2.1.2 不同濃度辣椒素對小家鼠的室內(nèi)防效試驗

不同濃度辣椒素對小家鼠的室內(nèi)防治試驗效果見表 5。由表 5可知,經(jīng) 0.1%辣椒素乙醇溶液處理的編織袋防鼠效果不佳,辣椒素2乙醇溶液達(dá)到0.2%以上時,防鼠效果明顯,且濃度越高,防鼠效果越好,但無顯著性差異,這與辣椒素對黃胸鼠的室內(nèi)防治效果一致。

表 5 小家鼠咬損試樣面積數(shù)據(jù)/%

2.1.3 不同濃度辣椒素對褐家鼠的室內(nèi)防效試驗

不同濃度辣椒素對褐家鼠的室內(nèi)防治試驗效果見表 6。由表 6可知,同黃胸鼠和小家鼠的防治效果一樣,經(jīng) 0.1%辣椒素乙醇溶液處理的編織袋防鼠效果不佳,0.2%以上時,防鼠效果明顯,且濃度越高,防鼠效果越好,但無顯著性差異。

表 6 褐家鼠咬損試樣面積數(shù)據(jù)/%

從不同濃度的辣椒素對黃胸鼠、小家鼠和褐家鼠的防治效果來看,0.2%辣椒素2乙醇溶液對鼠害有明顯的驅(qū)避作用,且濃度越高,驅(qū)避時間越長,效果越好。其驅(qū)避機理,可能與辣椒素的辣度有關(guān),隨著濃度的增加,辣椒素的辣度也隨之增強。

2.1.4 實倉防鼠效果

實倉防鼠效果見表 7。由表 7可知,未經(jīng)處理的編織袋,最早在第 25天時即有老鼠咬嚙,編織袋下端出現(xiàn)鼠咬洞,并可見谷殼和鼠糞,試驗結(jié)束時,編織袋下端有大量的谷殼,重量損失均在 80%以上。經(jīng) 0.1%辣椒素2乙醇溶液處理的編織袋,在 80 d后出現(xiàn)了老鼠咬嚙,經(jīng) 0.2%、0.4%辣椒素2乙醇溶液處理的編織袋在 245 d的試驗期間內(nèi)一直完好無損,糧食沒有損失。這一試驗結(jié)果與室內(nèi)試驗相吻合。

表 7 不同濃度鼠類驅(qū)避劑實倉防鼠效果

2.2 合適的溶劑篩選

2.2.1 辣椒素在不同溶劑中穩(wěn)定性

辣椒素在 12種溶劑中的穩(wěn)定性及相應(yīng)評分見表 8。從表 8可知,經(jīng)過 360 d,辣椒素在不同溶劑中均有所衰減。在乙酸乙酯中的穩(wěn)定性最好,在甘油中穩(wěn)定性最差,這與 Kouzou Sutoh等[3]研究的結(jié)果基本吻合。通過評分發(fā)現(xiàn),四氫呋喃、乙酸乙酯和環(huán)己酮評分為最高,甘油評分最低,這與溶劑的極性有關(guān),極性越強,溶解辣椒素的穩(wěn)定性越差。

表 8 辣椒素在不同溶劑中的穩(wěn)定性

2.2.2 辣椒素在不同溶劑中可接受性評價

由表 9可知,在 12種溶劑中,甘油的可接受性最高,評分為 8.4分,正戊烷的可接受性最差,評分為6.1分。

表 9 不同溶劑的可接受性評分表

2.2.3 在不同溶劑的使用成本

由表 10可知,戊烷的成本最低,每 100 mL只需0.27元;1,22丙二醇成本最高,每 100 mL需要 1.68元。

表 10 溶劑成本評分

2.2.4 不同溶劑的綜合評分

根據(jù)不同溶劑的穩(wěn)定性評分、可接受性評分和成本評分,得出不同溶劑的綜合評分,見表 11。由表11可知,乙酸乙酯的綜合評分值最高,為 8.5,乙醇次之,為 8.3,甘油的綜合評分值最低,為 5.7。可見,乙酸乙酯是辣椒素鼠類驅(qū)避劑的最適溶劑,乙醇次之。

表 11 不同溶劑的綜合評分

3 結(jié)論

結(jié)果表明,0.1%辣椒素2乙醇溶液由于濃度偏低,防鼠效果持續(xù)性不佳,0.2%以上的辣椒素2乙醇溶液,防鼠效果明顯。同時,綜合考慮安全性、溶解性、穩(wěn)定性、可接受性以及使用成本等因素,確定乙酸乙酯作為辣椒素鼠類驅(qū)避劑的最適溶劑,乙醇為次適溶劑。因此,辣椒素具有良好的驅(qū)鼠效果,是農(nóng)戶儲糧不錯的防鼠驅(qū)避藥劑,具有開發(fā)應(yīng)用價值。

[1]朱邦雄,覃世民,陳渠玲,等.湘贛兩省農(nóng)戶儲糧現(xiàn)狀調(diào)查[J].糧食科技與經(jīng)濟(jì),2006,3:21-23

[2]戴雄澤,劉志敏.辣椒素類物質(zhì)研究進(jìn)展 [J].辣椒雜志,2005(4):13-16

[3]Kouzou Sutoh,Kenji Kobata,Tatsuo Watanabe.Stability of Capsinoid in Various Solvents[J].Journal ofAgricultural and Food Chemistry,2001,49:4026-4030

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[5]劉新,劉永.辣椒素類物質(zhì)對桃蚜的生物活性及其與幾種殺蟲劑的聯(lián)合作用[J].農(nóng)藥學(xué)學(xué)報,2003,5(2):94-96

[6]郭全寶,汪誠信,鄧址,等.中國鼠類及其防治 [M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1984

[7]DB43/T 275—2006,辣椒素測定及辣度表示方法[S]

[8]鄧址.嚙齒動物的生態(tài)與防治 [M].北京:北京師范大學(xué)出版社,1989

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Selecting Solvent and Dosage of Capsaicin for MakingA Rodent Repellent

Chen Quling Wu Shuhui
(Hunan Provincial Cereals and Oils Scientific Research and Design Institute,Changsha 410201)

Ai ming to make a rodent repellent,yellow breast rats,Nor way rats and striped fieldmicewere used as test objects,and treated with capsaicin at concentration of 0.1%,0.2%,and 0.4%respectively.Meanwhile a right solvent for the repellent was selected.Results:Capsaicin at concentration of 0.2%could effectively control stored grain rats.The effect of 0.2%capsaicin is not significantly different compared with 0.4%capsaicin.The protection ter m of 0.2%capsaicin against rodents is over 245 d in farm bin.Ethyl acetate is the selected solvent for the repel2 lent based on a comprehensive consideration of safety,dissolution,stability,acceptability and cost.

capsaicin,rodent repellent,ethyl acetate

TS209

A

1003-0174(2011)02-0079-05

國家科技支撐計劃(2006BAD02A1802)

2010-04-07

陳渠玲,女,1965年出生,高級實驗師,糧食儲藏