天然除虫菊的开发及应用天然产物研究与开发-爱华网

天然除虫菊素对害虫有着击倒快、使用浓度低、杀虫广普、害虫不产生抗性、对温血动物及人蓄低毒、低残留等诸多优点，但由于其在光照及空气下不稳定（易分解）和资源的短缺，其发展逐步陷入低迷状态。自20世纪20年代Elliott.M博士合成第一个拟除虫菊酯以来，30年代就有大量拟除虫菊酯类化合物面世，成为继有机氯、有机磷、氨基甲酸酯后的另一大类新农药。　　拟除虫菊类农药（主要是杀虫剂）比起天然除虫菊素有着光稳性优点。但经长期的使用发现害虫对这类农药易产生抗性。由于在自然条件下比较稳定，对农产品、环境中的残留问题日益突出，应用拟除虫菊酯引发致畸、致癌的研究报告也不断出现。因此，自20世纪80年代以来，对生物农药的研究、开发日渐兴起，天然除虫菊的种植、加工、深加工技术与规模也空前的增长。　　1 除虫菊的种植规模与技术水平　　受拟除虫菊酯的冲击，天然除虫菊在20世纪80～90年代产量有所下降。由于人们的健康与环保意识的不断提高，对农药给农产品带来的污染问题十分关注，尤其一些“绿色食品”的兴起，天然除虫菊市场需求也随之增长，各除虫菊生产国产量也不断上升。从1995～2000年的统计数据来看，原天然除虫菊的生产大国，肯尼亚产量约10000吨，坦桑尼亚约2552吨，预计未来我国及澳大利亚很可能成为除虫菊生产、消费大国。目前，中国云南红河森菊公司产量约5000吨。　　除虫菊是一种多年生菊科植物，它的种植技术要求并不严格，日照在250～270d/a排水良好，海拔在1500～2000米地理位置，年平均气温在15℃（最高30℃，最低6℃）。近年由于市场对天然除虫菊素需求不断增长，出现了用试管培养（Invitro）除虫菊植株组织来生产除虫菊素的设想与研究[1]。美国尤他州AgriDyne technolo gies Inc用基因工程将除虫菊素在植物中的初级合成物（Precusors）转移到微生物上，按除虫菊素生物合成步骤，在生物反应器（Bioreactor）中人工控制生产。目前，还未见到这个试验结果报告。如果这些生物技术能取得实质性进展，将开辟一条除虫菊的工业化生产道路。　　2 除虫菊加工技术现状　　除虫菊是多年生草本科植物，地面以上部分均会有除虫菊素，花中含量最高，是种植、加工业注意的焦点。据报道，云南红河州泸西、弥勒等地产的除虫菊花中含除虫菊素为1.3%～1.87%，平均约为1.5%以上，秸秆中含量为0.08%～0.1%。与肯尼亚、坦桑尼亚报道的数据接近，并略高于他们，大大高于日本的0.9%～1.2%，也高于印度和澳大利亚的除虫菊花。　　除虫菊素主要在除虫菊花中，所以要根据地区所产的除虫菊花设计其加工技术。例如：云南红河州除虫菊干花产量最高150千克/mu，最低只有50千克/mu，平均值为80千克/nu（2001年数据）。适合于集中收购除虫菊干花，加工成25%、50%等高浓度菊油（萃取物）脱色、脱腊产品（pale extract）；秸秆适于加工成粉剂、可湿性粉剂或驱蚊、杀蚊的家庭用蚊香类产品。除虫菊干花加工菊油的工艺及装置，在90年代前几乎都是溶剂萃取法，选用溶剂有正己烷、石油醚等，这个工艺固定资产投资少、投产快。其主要缺点是，易引起火灾，安全性差、回收溶剂时有污水、生产周期长（每处理一批料约48h）。用密实流体二氧化碳对除虫菊花粉（粉碎物）进行工程试验萃取除虫菊花粉中的除虫菊素，是在1998年进行的，并取得了成功[2]。　　超临界二氧化碳（SC-二氧化碳）萃取除虫菊素技术，比溶剂法处理周期短，只有2.3h，加上脱腊处理，不超过12h。二氧化碳是灭火剂，所以安全有保证，也没有溶剂回收问题，无污水，二氧化碳不在产品中残留。当然，固定资产投资大也是这项技术一大关键问题。用SC-二氧化碳萃取的高浓度除虫菊油的高品质要求。中国云南红河森菊生物有限责任公司在用超临界二氧化碳高新技术萃取的除虫菊素，产品质量等各项技术经济指标完全可以达到规模生产的要求，优于溶剂法（可达到WHO级标准气雾剂）。除虫菊的秸秆、萃取后的花残渣可加工成0.1%的粉剂或可湿性粉剂（加入增效剂及稳定剂）。可应用大田、牧场、森林及果园、蔬菜害虫的防治，这类加工剂型，世界市场需求量也很大。　　3 除虫菊素对温血动物及人类的毒理、生理影响研究与评估　　随着除虫菊制品使用范围不断扩大、用量日益增加，这种化合物对人、蓄的安全，就变成了一个普遍关注的问题。联合国量农组织（FAO）与世界卫生组织（WHO）于1965～1972年，先后召集多次讨论会，对其急性、亚急性毒性、致敏性试验、蓄积性试验和三致作用进行研讨，美国劳工部职业安全与健康署（OSHA）也投入大量人力、财力，对除虫菊素对人的安全问题进行研究。结果表明，天然除虫菊素是一种高效、低毒、低残留杀虫剂。经我们对红河森菊公司产除虫菊毒性试验结果表明，90d致敏试验为阴性，动物解剖均未见异常改变，无致癌、致畸、致突变初期症状（见表1）。　　表1 毒性试验结果　　供试动物给药方式 LD50（mg/kg）单位 SD雌大白鼠经口 1050～2780 华西医大2001年6月 SD雄大白鼠经口 2710～2010 华西医大2001年6月 SD雌大白鼠经皮＞2000 华西医大2001年6月 SD雄大白鼠经皮＞2000 华西医大2001年6月　　表2列出，联合国量农组织（FAO）及世界卫生组织（WHO）用溶剂萃取法对肯尼亚（Kenya）除虫菊素混合样进行毒理试验的结果。　　表2 毒性试验结果　　供试动物给药方式 LD50（mg/kg）单位大白鼠（雄）经口 710 FAO/WHO 1971 大白鼠（雄）经口 584～900 FAO/WHO 1971 小白鼠经皮 273～796 FAO/WHO 1971 小白鼠经皮 172～452 FAO/WHO 1971 　　3.1 除虫菊素对动物妊娠及生产影响试验（FAO/WHO 1971）以每组9只兔子，共分2组，按体重给药0～16mg/kg，共8～16d,对照组与试验组无差异，未发现致畸现象。　　3.2 除虫菊素致敏试验（FAO/WHO 1971）每组9只豚猪共2组。1组以1-氯-2，4-2磷基苯作对照，1组以除虫菊素作试验，结果除虫菊组无致敏作用。　　3.3 除虫菊素摄入量的安全范围大白鼠200mg/kg以下相当于10mg/kg体重（上限）。人的摄入量0～ 0.04mg/kg体重；食物中残留限量3mg/kg；工作场所允许浓度5mg/立方米（OSHA Pel1988）。除虫菊素虽然对温血动物及人类较为安全，但对水生动物却极具危险性，对鱼类的半致死浓度LD50仅为0.032mg/kg，所以在应用时，尽量不要进入水体。对蜜蜂有拒避作用。　　4 除虫菊素常用的增效剂及稳定剂　　卫生用或农用除虫菊制剂加工时，多数厂家都要加入增效剂及稳定剂，以保证产品高效、低毒、贮存及使用后不致快速分解失效。对除虫菊素最广泛应用的增效剂为胡椒醚也叫增效醚（piperonyl butoxide PB或PBO）、芝麻素（Ses amin）、增效磷（SV1），经试验一般都增强除虫菊素杀虫效果3～10倍，这方面研究较多，都是采用大筛选的方法，机理方面知之甚少。作者以马兜铃种植物北细辛（Asarum heterotropoides Fr schmit var,mands huricum）提取物及苎烯（limoene）以除虫菊素：苎烯=100∶20配成5%除虫菊素乳油，防治仓库害虫，取得了良好的效果（比对照样高出5～6倍）。　　天然除虫菊是一种不稳定的化合物，尤其在强光及空气中。加入5%（按有效成分计）BHT或BHA，经检测，可阻止除虫菊素在室温下分解，但高温（50±4℃）还需进一步工作。现在也有人在制剂中加入对苯二酚（Hydroquinone)或单宁酸（Tannic acid）等方法，来增加除虫菊素的稳定性。本文作者曾从芦苇(phragmites communis Trin）叶，用120号油提取物以20%（以除虫菊素有效成分计）加工成5%除虫菊素乳油，发现除虫菊素的稳定性、光稳性大有改善，这是个初步的发现，还需要进一步深入工作。　　5 天然除虫菊素中毒急救法　　这方面报道及研究甚少，根据所得到的资料，轻微中毒可服用抗组胺药物，缓解症状。如过量吞食除虫菊素，出现神经中毒现象。

天然除虫菊素

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