小麥黃矮病毒的性質（小麥氣味中誘集赤擬谷盜的有效成分）

2023-05-05 15:00:49 1

中國糧油學報3

作者：李豫強、張紅建、鄭聯合、張威、畢潔、戴煌、肖安紅

關鍵詞： 赤擬谷盜；氣味誘集；氣相離子遷移譜；誘集鹹分

摘要： 本研究通過採用獨立陷阱氣味誘集方法對8種小麥類物料的氣味誘集赤擬谷盜的效果進行測定,氣相離子遷移譜(GC—IMS)對這8種物料的氣味鹹分進行測試，對有效誘集赤擬谷盜的氣味成分進行了研究。結果顯示：小麥細麩皮誘集效果最好,誘集率為(56.65士4. 82)%。通過分析、驗證，篩選出2—庚酮、已酸、辛酸、已醇是具有良好誘集赤擬谷盜效果的有效成分；這些成分的一種或兩種與小麥細麩皮複合後，即適量增加小麥麩皮中這些成分的含量,例如2—庚酮(0.4 μL/g) 小麥細麩皮(10 g)、2—庚酮(0.2 μLg) 已酸(0.2 μL/g) 小麥細鼓皮(10g)2—庚酮(0.2 μL/g) 辛酸(0.4 pL/g) 小麥細麩皮(10g)、2—庚酮(0.4 μL/g) 已醇(0.2 μL/g) 小麥細麩皮和2-庚酮(0.4 μL/g) 小麥細麩皮(10 g)，可提高小麥細麩皮誘集赤擬谷盜的效果，誘集率分別為(60.80士5.33)9% .(62.50士4.78)%、(60.83士3. 43)%和(60. 83士4.83)% ,不僅高於這些成分單獨的誘集效果，而且較其具有顯著或十分顯著或極其顯著的差異性。

赤擬谷盜( Tribolium castaneum Herbst )為鞘翅目，擬步甲科的昆蟲，分布在中國大部分省區，世界熱帶與較溫暖地區。它食性很雜，可危害玉米、稻穀、大米、小麥、高粱、豆類、油料、乾果、藥材、酒麴以及麵粉、麩皮、米糠、豆餅和乾魚、幹肉、皮革、蠶繭、昆蟲標本等。它既危害原糧，亦危害小麥粉、谷粉,主要危害麵粉,其蟲有臭腺分泌臭液,使麵粉發生黴腥味，不堪食用，其分泌物還含有致癌物苯醌。

儲糧害蟲在尋找寄主植物的識別過程中，植物氣味起著關鍵作用，主要是傳遞有關取食、產卵及其他行為的可行性信息。因而，根據害蟲的趨味性特性，叮巧妙地利用植物氣味來防治害蟲。不少學者也就此進行了大量研究。首先研究不同儲糧害蟲對食物的喜好。例如李興奎等研究表明，不同品種的碎麥中提取物對玉米象、鋸谷盜、赤擬谷盜等儲糧害蟲均有引誘作用，魯玉傑等研究也表明碎麥、麥胚的氣味對赤擬谷盜、鏽赤扁谷盜、玉米象、谷蠹、書蝨5種害蟲有顯著的引誘作用。進而對這些物料的氣味成分進行分析，發現不同儲糧害蟲種類會受到食物中不同特殊氣味成分的引誘。例如汪中明等研究發現，香草醛、二氯甲烷、亞油酸、二十烷等物質的組合氣味對米象有較好的誘集效果。Stubbs 等研究表明槐豆蒸餾物中酸性成分如醋酸、異丁酸、丁酸、a—甲基丁酸和己酸等對鋸谷盜、谷象和赤擬谷盜等儲糧害蟲有吸引作用。蔣中柱研究發現辛醛對鋸谷盜擬谷盜成蟲、谷斑皮蠹具有很好的引誘作用。Willis等研究證明小麥中含有大量亞油酸和油酸，亞油酸和油酸自動氧化可生成揮發性較高的戊醛，而高劑量戊醛能引起雜擬谷盜聚集。蔣興川等研究表明，玉米植物揮發物中的癸酸對玉米螟幼蟲取食具有引誘活性。大米和穀物中的已酸是玉米象的主要引誘物。付強:、孫培培等研究顯示小麥粉、燕麥片的揮發物中都含E—2辛烯醛；Nara報導了從小麥胚油提取的揮發性成分辛酸對谷斑皮蠹有聚集作用。說明糧食中存在吸引害蟲的特殊氣味。

對於赤擬谷盜進行氣味誘集，也有研究者進行了研究與分析。沈兆鵬研究發現,槐豆、槐豆粉、小麥胚中的己酸成分是誘集赤擬谷盜的原因之一。Xie等等鑑定出小麥植株中已醇對赤擬谷盜有誘集作用。曾姝靜的研究結果也顯示已醇對亦擬谷盜具有誘集效果。李興奎等研究顯示，1 —辛烯—3—醇對赤擬谷盜誘集效果良好。Pierce 等發現從啤酒酵母裡提取出的苯甲醛可誘集辦擬谷盜等害蟲。董震等也發現苯甲醛表現出對赤擬谷盜具有一定的引誘作用。汪中明等發現，辛酸對赤擬谷盜等多種儲糧害蟲具有誘集作用。禹海鑫研究發現赤擬谷盜取食水稻後揮發物庚醇的含量顯著上升。

本研究以赤擬谷盜作為誘集對象，首先採用來源於小麥類的8種物料的氣味對其進行誘集,並用FlavourSpee頂空氣相色譜—離子遷移譜對這8種物料的氣味成分進行測試，分析篩選出可能具有誘集作用的氣味成分，並對其進行誘集效果進行驗證，冉進一步研究具有較好誘集效果的氣味成分的複合誘集效果，從而確定可較好誘集赤擬谷盜的有效氣味成分，為開發誘集赤擬谷盜的誘集劑提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

赤擬谷盜( Tribolium castaneum Herbst )，本實驗室在溫度28 °C、溼度75%恆溫恆溼培養箱中以全麥粉與酵母比例為95：5的飼料培養。取羽化3周有活力的成蟲，飢餓處理(禁食12 h)作為實驗試蟲。

小麥細麩皮、小麥粗麩皮、麵粉、小麥胚、整粒小麥全麥粉。苯甲醛、辛酸、已酸、己醇、2—庚酮、1 —辛烯—3—醇、E—2辛烯醛、苯甲醛等，均為分析純。

獨立陷阱誘集裝置，FlavourSpec頂空氣相色譜—離子遷移譜聯用儀，配CTC CombiPAL自動頂空進樣裝置。

1.2 實驗方法

1.2.1 氣味誘集赤擬谷盜效果的測定方法

採用獨立陷井裝置測定氣味誘集赤擬谷盜的誘集效果,如圖1所示。該裝置在直徑9cm、深1.5cm的一次性培養皿中間開1個直徑為1 cm、深4 cm的圓洞陷阱，培養皿側壁和陷阱內壁塗有避免試蟲逃出的聚四氟乙烯。

將物料(固體0.5 g，液體2 mL)放入陷阱，將20頭禁食12 h即飢餓處理的儲糧害蟲在圓盤邊緣釋放,蓋上有孔的蓋子。8 h時記錄被誘集進入陷阱的儲糧害蟲的頭數。每種物料做6~8次平行，去其中6次平均值。同時做一組無物料的作為空白對照。按照公式(1)式計算誘集誘率。

1.2.2 食物揮發性氣味物質成分分析檢測方法

採用FlavourSpec頂空氣相色譜—離子遷移譜聯用儀測試。

CTC CombiPAL 自動項空進樣條件：將樣品放於20 mL進樣瓶中，放入孵化裝置中，在60 °C 200 r/ min震蕩10 min孵化；在進樣針溫度80 °C、進樣量500μL條件下，採用不分流模式進樣，正離子模式條件下進行自動進樣檢測。

測試與分析：採用30 mx0.25 mmx0.5 μum石英毛細管柱色譜柱、氨氣(99.999% )為載氣、5 cm漂移管;在色譜柱、漂移管、IMS探測器的溫度均為45 °C條件下，以載氣流速為:初始5 mL/min、3 min；然10 min內升至100 mL/min；最後4 min內升至150mL/min後，保持1 min進行檢測。檢測完畢，在LAV分析軟體中Reporter 插件程序製作3D的GC—IMS圖譜，見圖2，並以氣相色譜的保留時間(S)為縱坐標、以離子遷移時間(S)為橫坐標將三維圖譜投影為二維平面圖譜，見圖3。圖3中RIP峰兩側的每一個點代表一種揮發性有機物，顏色代表物質的濃度，顏色越深表示濃度越大，並將其放人在GC x IMS Li—brary Search資料庫進行對比，顯示英文名稱和CAS編號含量；再將編號通過LAV ( Laboratory Analytical Viewer )軟體產生每種成分的指紋圖譜，見圖4，並確定其相對成分含量。還可採用Dynamic PCA插件對樣品聚類分析。

2 結果與分析

2.1 小麥類物料氣味誘集赤擬谷盜效果的實驗結果與分析

8種小麥類的物料的氣味都具有誘集赤擬谷盜的作用。從表1可見，其誘集效果順序為：小麥細麩皮>全麥小麥粉>小麥粉(普) >小麥粗麩皮>小麥麵粉(精) >小麥胚(生) >整粒小麥>小麥胚(熟)。

2.2 小麥類物料氣味成分的測定與分析

通過測定及相應查找，小麥類物質的氣味成分共有74種，有醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、醚類、呋喃類胺類、噻唑類、烯類、吡嗪類和酚類等十二類物質，見表2。

8種物料的氣味中含有8種相同的氣味有機化合物成分，苯甲醛、2—庚酮、已醇、辛酸、已酸、反—2辛烯醛、苯乙烯、2—甲基丁酸。與文獻[11—20]的研究結果對比可見，文獻中所提到苯甲醛、已醇、己酸、辛酸、1—辛烯—3—醇等氣味成分均在表2中出現,其中苯甲醛、已醇、己酸、辛酸在8種物料相同的有機化合物成分氣味中有，1—辛烯—3—醇存在於小麥胚以外的物料氣味中。庚醇不存在於小麥類物質的氣味成分中。

對8種物料均含有的8種氣味成分進行樣品的聚類分析，即特徵成分對主成分的重要性分析，見圖5。橫坐標為主成分1，縱坐標為主成分2。#[1]、#[2]、 #[3]、 #[4]、#[5]、#[6]、 #[7]、#[8]分別代表苯甲酸、2—庚酮、己醇；辛酸、已酸、反—2辛烯醛、笨乙烯、2—甲基J酸分別為特徵成分載荷向量。不同形狀點分別代表8種樣品。被圈在一起的樣品，表示這些樣品的聚類。小麥細麩皮、小麥粗麩皮與小麥胚(熟)聚類，小麥麵粉(精)與小麥麵粉(普)聚類、全麥小麥粉與整粒小麥聚類，而小麥胚(生)沒有與其他樣品聚類。

特徵成分載荷向量與樣品的接近程度，說明該特徵成分在建立主成分模型中的重要程度，越接近樣品則越具重要性。從圖5可以看出，待徵成分#[4]與全麥小麥粉利整粒小麥樣品接近;特徵成分#[7]與小麥麵粉(普)和小麥麵粉(精)樣品接近,特徵成分#[6]、#[7]、#[3]與小麥細麩皮、小麥粗裁皮和小麥胚(熟)樣品接遷;特徵成分#[1]與小麥胚(生)樣品接近;特徵成分#[2]把小麥胚(生)類同小麥胚(熟)樣品區分開。特徵成分#[3]和與#[5]載荷向量方向與樣品最接近，說明它們對建立主成分模型最具有重要性。

特徵成分載荷向量在主要成分坐標軸上的投影越大，則該特徵成分對主成分越具價值。相對於主成分1而言，特徵成分載荷向量在坐標軸上的投影大小，即特徵成分具有的價值重要性順序為：#[8] >#[6] >#[7]> #[5] >#[4] >#[3]，#[1]、#[2]的價值較小；對於主成分2面言：#[2]> #[1]> #[3]> #[7]> #[4] ，#[5]、#[6]、#[7]的價值較小。對主成分1和2均具有價值的特徵成分為：#[3]、#[4]、#[5] 、#[7]。由此可知，對主成分模型具有重要價值的特徵成分為#[3]、#[4]、#[5]、#[7]。

綜合特徵成分對建立主成分的重要性和貢獻價值來看,同時具有二者的是#[3]、#[5]，即己醇和己酸。

2.3 對可能具有誘集效果的成分進行驗證實驗的結果與分析

將通過氣味成分分析可能具有誘集效果的己醇和已酸，以及文獻中所提到的可能誘集赤擬谷盜及其他儲糧害蟲的氣味成分,進行誘集赤擬谷盜的實驗驗證，結果見表3。對赤擬谷盜具有一定的誘集效果依次為：2—庚酮、已酸、辛酸、己醇、E—2辛烯醛、苯甲醛、1—辛烯—3—醇。這七種氣味成分在文獻「11—19]中有報導。 誘集效果最高的為已酸，但未能超過小麥細麩皮的誘集率，為(56.65士8.50)%。

2.4 具有較好效誘集效果的氣味成分進行協同誘集赤擬谷盜效果的實驗結果與分析

將誘集率超過45%的2—庚酮、己酸、辛酸、己醇單獨及兩種分別與誘集效果最好的小麥細麩皮進行複合協同誘集赤擬谷盜，實驗結果見表4、表5、表6和表7。

從表4可見，2—庚酮、己酸、辛酸、己醇與小麥細麩皮複合後，較單獨成分誘集效果提高，但只有2—庚酮與小麥細麩皮協同後的誘集率((60.80士5.33)% )超過了小麥細麩皮誘集率((56.65士4. 82)%)，效果順序為：2—庚酮>己酸>辛酸>己醇,其中2—庚酮、辛酸、已醇與小麥細麩皮複合後的誘集率較單獨成分的誘集率具有顯著或十分顯著的差異，見表7。說明小麥細麩皮是利用多種氣味成分共同作用誘集赤擬谷盜的；這些成分是誘集赤擬谷盜的有效成分；2—庚酮是誘集赤擬谷盜重要的有效成分。

從兩種成分與小麥細麩皮複合效果來看，見表5和表6，最佳方案的誘集率均高出小麥細麩皮的誘集率，具有協同增效作用，較單獨成分的誘集率均具有的顯著性、或十分顯著或極其顯著差異(見表7)，而且較一種成分與小麥細麩皮複合效果有提高，尤其是已酸、辛酸、已醇;但含有2—庚酮的兩種成分與小麥細麩皮協同，接近或略大與2—庚酮單獨與小麥細麩皮的協同誘集率，增效作用提高不大，對己酸、辛酸、己醇的增效作用則提高明顯。也再次說明小麥細麩皮是利用多種氣味成分共同作用誘集赤擬谷盜的，通過一種和多種有效成分在小麥細麩皮中適當增加，可以提高誘集效果。也再次說明2—庚酮是誘集赤擬谷盜重要的有效成分。

3 結論

小麥類物質氣味可以誘集赤擬谷盜，其中小麥細麩皮誘集效果最好，誘集率為(56.65士4. 82)%。通過對小麥類物質氣味成分的分析與驗證，2—庚酮、已酸、辛酸、己醇具有較好誘集赤擬谷盜效果的的氣味成分。這些成分一種或兩種與小麥細麩皮複合後，即適量在小麥麩皮中增加這些成分的含量，例如2—庚酮(0.4 μL/g) 小麥細麩皮(10 g)、2—庚酮(0.2 μL/g) 已酸(0.2 pμL/g) 小麥細麩皮(10g) 2—庚酮(0.2 pμL/g) 辛酸(0.4 pμL/g) 小麥細麩皮(10g)、2—庚酮(0.4 pμlL/g) 己醇(0.2μL/g) 小麥細麩皮和2—庚酮(0.4 μL/g) 小麥細麩皮(10 g)，誘集率分別為(60.80士5. 33)%、(62.50士4.78)%、(60.83士3.43)% 和(60.83士4.83)% ,可提高小麥細麩皮誘集赤擬谷盜的效果，並高於這些成分單獨的誘集效果，而且較成分單獨具有顯著或十分顯著或極其顯著的差異性。