天然植物精油在驅蚊產品中的研究進展*

羅 婷，靳文靜，朱陳盼，戈振凱，2

(1 湖北醫藥學院藥學院，湖北 十堰 442000；2 湖北省藥用植物綜合利用工程技術研究中心，湖北 十堰 442000)

蚊蟲是夏秋季最為常見的一種有害昆蟲，它叮咬吸食人血，皮膚會出現瘙癢，而且它能傳播多種疾病，如瘧疾、絲蟲病、流行性乙型腦炎、登革熱[1-2]等，嚴重危害人們的健康。在與蚊蟲的長期“斗爭”過程中，多種具有驅蚊、滅蚊效果的物質被發現，新的驅蚊、滅蚊產品也不斷面市。目前市場上驅蚊產品多種多樣，各種固體盤式蚊香、溶液型電蚊香、驅避噴霧劑、驅蚊貼、驅蚊膏、驅蚊手環等形形色色。現主流驅蚊產品大多含有驅蚊酯、避蚊胺、苯等化學成分，有些亦含有酒精、色素、香精等成分。有些化學物質如避蚊胺、苯等含量雖低，但日積月累在體內造成蓄積，對人體會產生毒副作用，尤其是嬰幼兒及孕婦是不能長期使用的[3-4]。有些噴霧產品含乙醇，大量使用一方面會刺激呼吸道黏膜，另一方面對破損的體表皮膚也會產生刺痛感。驅蚊效果較好的風油精因其氣味濃烈，通常也不易被小孩和部分群體所接受。隨著人們安全意識的不斷提高，對生活品質和健康有了更高追求，市場調研發現標有“植物驅蚊劑”、“天然驅蚊劑”等字樣的驅蚊產品深受消費者青睞，具有潛在的廣闊市場價值。

我國天然植物資源庫頗為豐富，藥用植物毒副作用小，被應用于驅蚊、滅蚊的防治由來已久，許多古籍均有記載，公元前1200年，我國老百姓就在晚上燃燒艾葉熏殺蚊蟲。盡管化學驅避劑具有處理簡單方便，作用迅速等優點，且在驅蚊活性的高效性和持久性方面優于植物源驅避劑，但植物源驅避劑具有易降解、低殘留、低毒性、安全環保等化學合成驅避劑不可企及的許多優點[5-6]。因此呵護敏感人群和兒童健康成長，尋求毒副作用小、安全、環保、易降解的天然驅蚊產品顯得尤為重要。研究發現，多數植物精油都帶有驅避蚊蠅、殺蟲、抗菌活性等功效，廣泛應用于化妝品、食品、醫藥、日化等行業。植物精油對蚊蟲的驅避機理大多是蚊蟲會選擇性的避開含有植物精油的信號源；有一部分精油物質還可直接破壞覆蓋昆蟲體表的蠟質防水保護層，使昆蟲呈現快速昏倒、呼吸困難、呈明顯的失水狀態而減少對人類的侵襲[7]，起到保護人類的作用。因此，植物精油具有開發為新型滅蚊劑和驅蚊劑的潛力，被認為是驅避蚊蟲的重要天然資源[8]。近年來，對于植物性蚊蟲驅避劑的研究主要集中在篩選具有較強驅避活性的天然植物，從植物體的不同部位提取分離植物精油并開發出新劑型。

1 天然植物精油來源及成分

植物精油又稱揮發油(volatile oils)或精油(essential oil)，是植物體內復雜的次生代謝物，可通過一定的提取技術獲得的具有芳香氣味的揮發性油狀液體物質。植物精油主要是由植物的根、花、果實、種子、葉、枝等不同部位提取所得[9]，化學組成極其復雜，主要包含有四大類：萜烯類、芳香族、脂肪族以及含硫含氮類化合物，其中萜烯類化合物是植物精油的主要成分，由異戊二烯為基本單元構成，且萜類化合物被認為是芳香植物中最重要的活性成分，與疾病治療密切相關。這些化合物通常以萜、酯、酮、醇、醛等小分子形式存在[10]，因此，植物精油大多分子量相對較小，脂溶性高，這也有助于藥物的擴散；室溫下易氣化揮發，并具有獨特的芳香性氣味。

具有芳香性植物的使用伴隨著人類文明的起源和發展，并在不斷的實踐應用中積累了大量的相關知識。在我國，芳香類中藥的使用尤為久遠，現存較早的專著《神農本草經》載藥365種，其中芳香溫通類藥物就有53種，占14.5%[10]。查閱相關文獻發現，具有驅蚊作用能防治害蟲的精油種類有很多，大多從草本植物中提取，如香茅、薄荷、薰衣草、天竺葵、迷迭香、檸檬、依蘭花等，提取的精油如薄荷油、香茅油、桉樹油、菖蒲油、檀香醇、大茴香腦、蕓香精油等，被廣泛應用于醫療、保健、美容等領域。這些植物精油往往以多種類似物或異構體的形式組成，共同發揮其獨特的療效，對蚊蟲的驅避作用主要是通過散發芳香氣味來驅趕靠近的昆蟲，進而達到減少蟲媒疾病傳播的目的。現驅蚊產品使用較多的天然植物精油來源如檸檬草，又名香茅，禾本科多年生草本植物，在我國香茅屬植物有9種，其中有8種葉片含芳香油，是一種藥食兩用的芳香植物，傳統多用于烹飪調味，藥用有通絡驅風之效。研究表明，檸檬草提取得到的檸檬香精油富含檸檬酸、檸檬醛、月桂烯等多種成分，具有一定的防腐、抑菌、抗氧化能力，其特殊的芳香氣味對蚊蟲有一定的驅趕作用，現已用于多種驅蚊產品[11-12]。薄荷，唇形科多年生草本薄荷MenthahaplocalyxBriq.的干燥地上部分，具有清香發散作用。現代藥理學研究證實，薄荷中含有的薄荷油、薄荷酮和薄荷醇等揮發油是薄荷中最重要的活性物質，具有發汗解熱、驅蟲、鎮靜催眠、促透皮吸收等作用，并且對人體無害[13-14]。野菊花，菊科植物野菊GhrysanthemumindicumL.的干燥頭狀花序，氣芳香，味苦，具有疏風散熱、瀉火平肝、清熱解毒的功效，有較高的食用和藥用價值；現代藥理學研究表明野菊花具有抗抑郁、抗炎、抗菌等活性，其生物活性物質以精油、黃酮類、二萜類為主[15-16]。艾葉，菊科植物艾ArtemisiaargyiLevL.etVant.的干燥葉，氣清香，味苦，具有祛濕止癢功效，其化學成分復雜多樣，主要包括揮發油、黃酮類、鞣質類等多種成分，艾葉揮發油是其主要有效成分，可用于殺蟲止癢[17-18]。桉樹，又稱尤加利樹，是桃金娘科桉屬植物的統稱，它是全球擁有最多品種的樹種之一，桉樹的根、葉、花都可供藥用且具有獨特的藥理活性，其中桉葉素是經一定工藝得到的存在于藍桉、油樟、迷迭香鼠尾草等植物揮發油中的桉樹活性物質，目前也被廣泛運用于各類驅蚊產品中[19]。李昱昊等[7]發現天然柑橘屬植物作為原材料提取復方植物精油不但綠色健康無刺激性，而且有著良好的蚊蟲驅避效果。

近年來越來越多的植物精油被發現具有一定的驅蚊功效，天然、環保、綠色的植物精油來源廣泛，作為驅避劑更易被人們所接受，具有很好的應用前景。如何將有驅避活性的植物精油做成驅避類產品并應用在實際中，仍有待進一步深入研究。

2 植物精油提取技術研究

植物精油提取方法有很多，不同的提取方法條件差異也較大，精油提取率也有所不同，且研究發現，精油的提取方法對其香氣、組成和活性均會產生一定的影響。傳統的植物精油提取方法主要為水蒸氣蒸餾法，其裝置簡單、成本低廉，應用較為廣泛，適用于提取揮發性強、不易被高溫破壞、不與水發生反應的成分，但不適用于熱不穩定成分的提取。水蒸氣蒸餾法具有提取時間長、熱能耗多，易造成精油中揮發性組分和熱敏性成分以及極性分子損失的缺點[20]，從而降低了精油質量，造成提取率較低的現象。溶劑提取法也常用于植物精油的提取，其操作簡單、無需加熱、提取率高，但精油純度較低，且受容器影響較大，只適用于實驗室小劑量提取，限制了工業批量生產的應用。為了克服傳統方法的缺點，提高植物利用率，改善精油品質，多種新型綠色提取工藝不斷涌現，新的提取技術的開發也成為精油的研究熱點之一。現階段使用較多的超聲輔助萃取是一種高效、節能的提取新技術。超聲輔助萃取的原理主要是利用超聲波產生強烈的空化效應和攪拌作用，破壞植物組織細胞，使溶劑快速滲入細胞內，同時超聲波的多次級作用會加速細胞內有效成分的釋放、擴散和溶解，從而加速精油溶出，縮短了提取時間，提高了精油的提取效率[21]。超聲輔助萃取法操作簡單、提取時間短，特別適用于一些遇熱不穩定的成分的提取。微波輔助萃取法是利用微波輻射加熱來提高植物精油提取率的一種快速、有效的提取新方法。該方法主要是利用微波輻射產生的電磁場作用，使排列有序的極性分子產生劇烈振動，生成大量的摩擦熱。溫度的快速升高會引起植物細胞內外側的壓差，導致細胞破裂，使得精油可以更快的向介質中擴散[22]，進而縮短提取時間。超臨界CO2流體是一種處于臨界溫度和臨界壓力狀態下的流體[23]。利用精油在超臨界CO2流體中的高溶解度，能夠從植物原料中被高效地萃取出來，隨后通過改變操作壓力和溫度，使精油與萃取流體分離，實現在溫和條件下快速高效地提取精油，提取過程也更加綠色環保。超臨界CO2萃取技術具有防止精油氧化、熱解及保持其生物活性，無毒、無殘留和節省有機溶劑等優點，已成為目前研究較多的新方法，但由于儀器設備投資較大，工藝技術要求高，其應用仍有待普及。亞臨界水萃取法(subcritical water extraction)是近年來出現的另一種新型提取方法，亞臨界水類似于有機溶劑，隨著溫度的升高，水中的氫鍵減弱，介電常數降低，有利于溶解各種中低極性化合物[22]。亞臨界水萃取法克服了傳統有機溶劑萃取法的缺點，保留了超臨界流體萃取法的優點，具有提取速度快、提取率高、無毒無害、環保節能、成本低等優點，可工業化大規模生產，因此獲得了很多研究學者的關注。

3 驅蚊產品給藥途徑和新劑型研究

植物精油可有效透過皮膚的外層屏障而被人體吸收，具有良好的促透性能和較低毒副作用，因此，目前大多驅蚊產品如貼劑、膜劑等仍以經皮給藥途徑為主，驅蚊產品劑型相對較為單一。植物精油大多由揮發性成分組成，室溫下也極易揮發，這些物質的穩定性還會受到外界環境中的光、熱、濕度及空氣中氧的影響，造成精油物質的氧化分解及異構化，甚至降解產生對人體有害的毒副產物，影響精油的生物活性。隨著現代藥物制劑技術的發展和對具有芳香類中藥研究的深入，植物精油成分在疾病領域、食物、化妝品及蚊蟲驅避等方面的應用越來越受到人們的重視，為保護精油活性成分，對植物精油的給藥途徑和劑型也進行了更多的研究和嘗試，以期通過中藥制劑新技術來解決植物精油穩定性差的問題，因而精油劑型的種類也變得越來越多樣化。

3.1 納米制劑

納米制劑通常是由具有生物相容性、可生物降解的聚合物制備而成的大小為10～100 nm的固體膠體顆粒[24]。應用納米技術將中藥精油吸附或封裝于載體材料中，可減少精油的氧化降解，改善精油的穩定性[25]。此外，納米技術還可延緩精油的揮發，延長其有效時間。周杰等[26]利用納米分子篩吸附法制備出了花椒精油固體抑菌制劑，魏唯倩等[27]采用離子乳化交聯法，利用殼聚糖和三聚磷酸鈉對發酵番石榴葉精油進行包埋制備出了具有較高精油包封率和載藥量的殼聚糖-精油納米粒，使精油的穩定性和水溶性都得以改善，提高了精油的體外生物活性。

納米乳是由油相、水相、表面活性劑等組分按照一定配比制備而成的一種新型給藥系統，由大小均一的乳滴分散在另一分散介質中形成的熱力學穩定膠體分散體系。納米乳可通過油相和表面活性劑的烴鏈部分增加難溶性物質的溶解性，提高生物利用度[28]。目前已報道的大多為單一成分的植物精油納米乳，岳治光等[29]制備出7種單一植物精油微乳液，并從中篩選出三種對雞皮刺螨成螨有良好殺滅效果的丁香精油、藿香精油和百部精油微乳液，錢雪等[30]采用相轉變法制備出具有較強體外抑菌活性的薰衣草精油納米乳，邵楚瑤等[31]采用超聲法制備出具有延緩作用的能抑制微生物繁殖的檸檬精油納米乳。這些研究結果均顯示納米乳劑型增加了植物精油的溶解度，可延緩精油的釋放，起到緩釋作用。

3.2 微膠囊

微膠囊是一種具有殼核結構的藥物新劑型，利用化學、物理或物理化學的方法采用高分子材料來包裹和固定有效成分，阻隔外界環境對其影響從而達到保護芯材、緩慢釋放的目的。張玲玲[32]將三種不同有機酸和百里香酚、肉桂醛、香蘭素三種植物精油制成復合微囊緩釋制劑，考察了其體外抑菌效果以及對斷奶仔豬生長及腸道健康的影響。宋秀明等[33]為提高薄荷精油的穩定性和利用率，以薄荷精油為芯材，天然高分子材料阿拉伯膠、明膠為壁材，采用復合凝聚法制備出了具有熱穩定性的薄荷精油微膠囊。徐俊等[34]以驅蚊劑避蚊胺作為芯材，篩選了三聚磷酸鈉、殼聚糖作為微膠囊壁材，采用離子凝膠制備法研制出了具有良好緩釋性能和熱穩定性的驅蚊納米膠囊。鑒于此可將植物精油作為膠囊芯材，制備成具有良好緩釋性能的驅蚊納米膠囊，對精油起到長時間的保護作用，進而延長植物精油的釋放時間。

3.3 環糊精包合物

環糊精包合物的分子主體通常具有環狀、籠狀的特定空間結構，被包合物可借助外力進入其內部，形成穩定的包合物制劑，起到保護和控制藥物釋放的目的。通過包合技術被包合物的物理性質如溶解性、揮發性、穩定性、顏色、氣味等可因此而發生改變，提高被包合物穩定性的同時延長了作用時間，并降低了化合物的毒副作用。王磊[35]通過X射線衍射法、TLC和GC-MS聯用技術等一系列分析方法研究了當歸精油制備成環糊精包合物的穩定性。結果顯示環糊精包合技術可使當歸精油固態化，增強了當歸精油的穩定性和持續釋放時間，使當歸精粙的利用率達到最大化。選用合適的環糊精包合材料將提取所得植物精油包裹在內，制備成具有驅蚊作用的環糊精包合物有著極為廣泛的應用前景。

3.4 其他劑型

何守魁等[36]將丁香精油運載到微乳液中，制備出具有一定保鮮作用的殼聚糖-丁香精油微乳液復合膜，譚乾[37]為延長黃桃的保鮮期，亦將丁香精油添加到殼聚糖-聚乙烯醇共混膜中，制備出對黃桃腐敗菌具有較好抑制效果的丁香精油復合抗菌膜。由此可見，可將植物精油作為新型蚊蟲驅避劑的先導產物，進而再合成高效的新型驅蚊新制劑。

4 結 語

利用植物精油防制蚊蟲具有安全環保、高效低毒、資源豐富、綠色無污染等特點，因此，天然植物驅蚊產物的提取與開發一直是蚊蟲防治的研究熱點。雖然國內外對植物精油進行驅蚊、防蚊的研究有很多的報道，但仍缺少系統的應用研究和測試方法，新型植物源驅避劑的開發和探索應注重驅避效果的廣譜性、高效性、穩定性等因素，同時天然驅蚊產物分離提取技術的創新性與實用性開發也是重要的研究方向。