印楝素的研究进展

印楝素的研究进展吴琼梅（福建农林大学应用生态研究所 福建 福州 350002）摘要：印楝是一种常绿乔木植物，它含有杀虫活性成分印楝素。利用印楝素可制备成无公害生物农药单剂或者复配剂应用于农业生产。本文从印楝素的提取方法，印楝素的稳定性，印楝素的测定方法以及印楝素的作用机理等方面综述了印楝素的研究进展。为深入研究印楝素的理化特性和作用效果提供理论基础。关键词：印楝素 提取 稳定性 测定 作用机理印楝提取物能制备无公害生物农药。我国现已开发出印楝素，据测定,其能杀死阿米巴、真菌、细菌、昆虫、线虫等,还可防治蝗虫、蚜虫等8目200余种农林、仓储、卫生害虫。这项成果不仅有力地促进了中国无公害生物农药的研究、开发和生产，而且通过种植印楝还将有助于生态环境恶劣和经济欠发达地区的农民脱贫致富，对区域经济的发展起到积极推动作用。本文从印楝素的提取方法，印楝素的稳定性，印楝素的测定方法以及印楝素的作用机理研究方面作了综述，旨在展望印楝素的研究趋势。1 印楝素提取方法印楝素的研究，首要的任务是从印楝植物中提取印楝素，只有获得优良的提取方法，才能达到充分利用印楝素的基本目的，才能有效地促进印楝植物的综合开发利用。段琼芬等1利用微波法、超声波法、快速萃取法和常规浸提法，考察印楝粗提物及印楝素的提取率。研究发现，粗提物的提取率依次为5.86、6.36、6.86、3.80，用高压液相法定量测定前3 种印楝素的质量分数，计算提取率依次为0.54、0.55、0.48。同时验证，快速萃取法是一种提取率与微波法相当的简单易行的方法。印楝素 A 是印楝素中含量最高的，其次是印楝素B。赵淑英等2利用超临界CO2萃取印楝素，通过考察萃取压力、萃取温度、CO2的流量、提携剂的种类以及料液比等因素对萃取产率的影响,发现较适宜的萃取条件为:萃取温度为32,萃取压力为32MPa,CO2流量为10kgh-1,较佳提携剂为甲醇,料液比为13。杨军等3应用超临界CO2萃取技术从印楝种子中萃取印楝素。当萃取温度为35、压力为15MPa、甲醇用量为CO2体积的3%时,可将印楝种子中90%以上的印楝素A萃取出来,所得产品印楝素A的质量分数为20.3%。江定心等4建立了用超临界流体从印楝种子中萃取印楝素的方法.用正交试验优化设计选择萃取条件,最佳萃取条件为:温度35,压力30MPa,夹带剂用量每克印楝种子干粉1.5mL甲醇。王秋芬等5以甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、甲基叔丁基醚为溶剂在超声波辅助条件下萃取印楝素,利用高效液相色谱法进行快速测定印楝素含量,筛选出较佳萃取溶剂为甲醇。通过正交实验找到超声波辅助条件下甲醇萃取印楝素的较佳条件:料液比12;超声波功率设定200W;超声波作用时间设定为15min,此时印楝素萃取率达0.3792%。王秋芬等6研究了用超声波强化有机溶剂提取印楝素的工艺过程。实验发现,较理想的提取条件为:13.3g印楝种仁粉,料液比12,超声波功率200W;超声波作用时间与溶剂有关,甲醇15min、乙醇20min、乙酸乙酯10min;3种溶剂较佳提取率分别为0.3786%、0.3658%、0.2462%。王秋芬等7通过比较5种大孔吸附树脂对印楝素A的吸附率和解吸率,成功地筛选出比较理想的树脂。研究结果表明:XAD-1180树脂对印楝素A有较好的吸附和解吸效果。并对其动态吸附解吸性能进行了考察,发现较佳的吸附条件为:印楝素A质量浓度2.23mg/mL,流速1BV/h,饱和吸附量4.55BV;解吸条件为:以50%、60%、70%的甲醇-水溶液梯度洗脱。一次提纯产品的纯度为85.14%,经过二次提纯的纯度可达93.18%。宗乾收等8应用经改造的家用微波炉为主要设备,对微波萃取印楝干叶中印楝素作了L9(34)正交实验.实验结果表明:每4.5g印楝干叶,微波萃取印楝素的最佳组合为辐射时间80s,微波功率365W,溶剂用量100mL,洗涤滤饼的溶剂量10mL.赵淑英等9通过考察辐射时间、溶剂、物料比以及辐射功率等因素对提取率的影响,得出结论为:预处理过的印楝种仁粉末6.65g(相当于印楝种仁10g),以甲醇做溶剂、微波功率210W、物料比13(g/mL)、辐射时间为3min3次,提取率最高。宗乾收等10研究发现，与常用的甲醇室温浸提法和丙酮45萃取法相比,微波诱导萃取法不仅萃取率高,而且萃取速度快,效率高。最终的优化条件为:辐射时间60s,微波功率280W,溶剂用量100mL。王有琼等11采用微波辐射、超声波强化和快速搅拌三种辅助方法从印楝种仁粉中提取印楝油和印楝素。研究结果表明,快速搅拌法印楝油、二氯甲烷粗提物、印楝素A和印楝素B的提取率均高于微波辐射法和超声波强化法。王中元等12研究发现，浸前是否榨油对印楝浸出速度无明显影响, 在超声波强化浸出条件下, 40min 的浸出率相当于常规 2h 的浸出率。若浸出时间都为 2 h, 应用超声波强化浸出印楝素的浸出率高达 95% , 而常规浸出印楝素的浸出率只有 84% , 超声波强化浸出的效果非常显著。宗乾收等13以家用变频微波炉改造而成的微波化学反应器为主要设备,研究了在微波诱导下萃取印楝种仁中印楝素的方法。对微波功率、辐射时间和萃取溶剂等影响微波萃取的条件进行了筛选,优化条件为以甲醇为萃取溶剂,微波功率280W,辐射时间100s,溶剂用量120ml。彭黎旭等14将印楝种子杀虫活性成分分离成油溶性和水溶性2个混合物后，再用萃取分离法分离为3个小组，含活性物质个数较多的小组用快速低压液相色谱法分离为124个极性小的产物。印楝素的提取方法研究，研究人员从提取效率，提取工艺等方面进行了深入探讨，该类研究结果有利于印楝植物活性成分的快速分离，有助于促进植物源农药印楝素的生产。2 印楝素的稳定性 从印楝植物中提取出来的印楝素生物农药，为了保证印楝素的综合开发利用，许多研究人员对它的理化特性进行了深入探讨，特别是印楝素稳定性的研究。王秋芬等15研究紫外光和太阳光对玻璃薄膜状印楝素萃取物稳定性的影响,分别考察各种表面活性剂、光稳定剂印楝素萃取物光稳定性的影响,研究结果表明:表面活性剂Tween-80、Span-80、CH100加速印楝素的光降解;而表面活性剂Tween-20、TX-10和CH400不影响或有利于印楝素的光稳定;稳定剂印楝油、亚麻油对印楝素的光稳定效果较差,而对氨基苯甲酸和水杨酸苯酯对印楝素的光稳定性有较大改善。田永清等16研究了水分对印楝素稳定性的影响.水分是促进印楝素降解的一个重要因素.当水与甲醇组成的混合溶剂中水的体积分数为1.8%、3.5%、5.2%、6.8%、8.3%时,在(541)保存14d后,印楝甲醇抽提物中的印楝素分别降解40.4%、45.4%、47.3%、50.1%、56.2%,大多高于对照(甲醇溶液)分解率(42.1%);印楝素纯品分别降解43.3%、47.2%、53.4%、51.9%、59.5%,都高于对照(甲醇溶液)分解率(42.0%).在(01)保存14d后这4种溶剂中的印楝素都基本不降解,在室温下保存14d后都只有少量降解.纯水中的印楝素在(541)下最多保存7d即全部降解.赵淑英等17对影响印楝素稳定性的因素做了较系统地研究,诸如温度、溶剂极性、酸碱度、抗氧剂和抗光剂等结果表明,在室温下,印楝素在pH46的溶液中比较稳定,而在强酸、碱、水溶液以及热甲醇溶液中分解较快.环氧化豆油有抑制印楝素热分解的作用,对氨基苯甲酸有抑制印楝素光分解作用。田永清等18用高效液相色谱法定量检测了印楝素在不同溶剂中的降解率。印楝素在甲醇、乙腈、乙醇和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中具有不同的稳定性，印楝素在这4种溶剂中的降解速度顺序为乙醇甲醇DMF乙腈。张志祥等19研究发现，印楝油对印楝素具有增效作用,印楝素A和印楝种子石油醚抽提物和印楝种子植物油分别按1:10(m/m)混用处理斜纹夜蛾3龄幼虫,共毒系数分别为150.17和226.87,印楝素B和两者混用后的共毒系数分别为166.00和242.18。印楝种子植物油对印楝素具有保护作用,在54下热贮7d,印楝油(甲醇:印楝油=9:1,v/v)对印楝素A和印楝素B的保护效果分别为56.96%和50.86%;热贮14d,保护效果分别为26.72%和38.42%。根据实验人员研究结果表明，印楝素的稳定性是影响印楝素生物活性的最大因素，有必要对印楝素稳定性进行系统和深入的研究，从而提高印楝素生物农药的使用效果和范围。3 印楝素的测定方法印楝素包含多种活性成分，为了研究印楝素的有效活性成分，必须通过实验研究测定特定的活性成分，从而保证印楝素在施用过程中拥有生物活性，提高农业生产效率，降低农业生产成本。何道航等20利用仪器HP一1100高效液相色谱仪，3D化学工作站和DeskJet 600打印机以及印糠素标准品(96%)，甲醇(分析纯)和双蒸水测定0.3%印楝乳油中的印楝素含量。张志祥等21以印楝素A为原料,采用氢化加成反应合成了22,23-二氢印楝素A,用核磁共振氢谱对其结构进行鉴定。张志祥等22研究表明，C12-水解印楝素A是将印楝素AC12位上的-COOCH3水解为-COOH而得到的印楝素衍生物。李永红等23研究表明，印楝素以及相似的柠檬苦素类物质与加入了硫酸的香兰素甲醇溶液有显色反应。以此为基础,通过选择比色波长及优化香兰素浓度、硫酸加入量、反应时间几个因素,得到一种用比色法测定印楝种仁提取物中AZRL含量的方法。并测定了3种印楝种仁提取物中的AZRL含量。王秋芬等24以反相高效液相色谱法分离测定甲醇萃取印楝中的印楝素及三萜类物质,利用质谱研究十种印楝主要萃取成分。讨论其质谱的裂解特征,利用液-质联用(HPLC-MS方法对印楝萃取物的主要成分进行定性结构分析,讨论萃取物中九种主要成分的结构。叶敏等25用二氯甲烷和水萃取悬浮剂中的印楝素，液 - 液分配去除杂质，氮吹二氯甲烷后用甲醇反萃取，最后采用hypersilC18 色谱柱，水- 乙腈(体积比为5644)作流动相，流速为1.0mL/min，检测波长为218nm的条件下对印楝素进行定量分析的方法。该方法的线性相关系数为0.9996，平均回收率为99.20%。彭黎旭等26证实，印楝种子、叶片和树皮都含有多种有机活性成分,其中杀虫活性最高的是四环三萜类化合物。分离提取这些结构和性质都很相似的化合物,必须几种方法结合。田永清等27提出了一种可同时测定印楝素阿维菌素乳油中印楝素和阿维菌素B1a的液相色谱法。该方法使用HypersilODSC18(250mm4mm,5m)色谱柱和紫外检测器(印楝素215nm,阿维菌素B1a240nm),印楝素和阿维菌素B1a的回收率分别为97.5%105.0%和98.0%107.5%,相对标准偏差分别为1.70%和1.60%,达到了简便、快速、准确的目的。武永昆等28采用高效液相色谱法对0.3%印楝素乳油中的印楝素A分析方法进行了研究。条件为:HyperODS柱;流动相为v(水)v(乙腈)=7030,流速1.0mL/min;紫外检测波长218nm;柱温30;印楝素的质量浓度为19.6313.6mg/L时,相关系数为0.9998。方法的检出限(S/N3)为0.32mg/L,相对标准偏差(RSD)为0.61%(n=6)。平均回收率为98.9%。谭卫红等29通过常压水蒸汽蒸馏法得到印楝种仁中的挥发性成分,经GC-MS分析,共鉴定出化合物15个,其中含硫化合物12个,占总挥发性成分的89.63%含量最高的丙基,烯丙基三硫化物,占总挥发性成分的55.83%经质谱碎片推断,这些含硫化合物可以分为脂肪族的二硫、三硫或四硫化物和硫代杂环化合物二大类。印楝素生物农药中活性成分的测定，可以提高印楝素生物农药的利用率，也有助于国家制定印楝素植物源农药测定方法标准。4 印楝素的作用机理印楝素对多种农业害虫，贮藏害虫具有强有利的杀灭效果，研究印楝素生物农药的活性成分，有利于拓展印楝素生物农药的应用范围。张志祥等22证实，22,23-二氢印楝素A对小菜蛾、斜纹夜蛾和棉铃虫幼虫均具有较好的拒食活性,在相同浓度下,22,23-二氢印楝素A对棉铃虫和小菜蛾3龄幼虫的拒食活性与印楝素A相当,22,23-二氢印楝素A对斜纹夜蛾3龄幼虫的拒食活性明显低于印楝素A.这表明,C2223位上的双键对印楝素A的活性有一定的影响,双键在一定程度上提高了印楝素A的拒食活性,将C2223氢化加成后,并没有使印楝素A的拒食活性发生质的变化.双键是印楝素A的主要光不稳定因素,将印楝素C2223双键氢化加成,有助于提高印楝素A的稳定性,对延长印楝素在农田系统的持效期有一定的指导意义.王秋芬等30研究表明，0.5%印楝素乳油对美洲斑潜蝇有很好的防治效果，田间药效试验表明：稀释600800倍喷雾，施药后3d 的防效达 76.04%85.94%，药后 7d的防效达到 81.32%84.05%，而且对作物安全。0.5% 印楝素乳油对美洲斑潜蝇有良好防效，而且低毒，不污染环境，对作物安全，不会使害虫产生抗性，是防治美洲斑潜蝇的理想药剂，该药剂的使用对于发展无公害蔬菜，保护生态环境，提高人类健康水平具有积极意义。生产上适宜使用浓度为600800 倍。0.5% 印楝素乳油主要以拒食、驱避作用为主，兼有调节生长发育的作用，其药效较慢，一般要 1 周左右其药效才能达到高峰，因此生产上应在虫害初期用药，以避免或减少虫害损失。彭黎旭等31研究6种印楝种仁提取物(编号为A,B,C,D,E,F)对瓜叶螟的幼虫的拒食活性。室内试验结果表明;印棘的6种提取物稀释10倍时，对瓜叶螟幼虫具有较强的拒食活性。24 h非选择性拒食率分别为D 100.0 0/u , B 96.1 0/u , A 93 .2 0/u , E 87. 5 0/u , C 76.5 0/u , F 66. 6 0/u ;在稀释100倍时，处理后24 h,提取物D对瓜叶螟幼虫具有较好的拒食作用，拒食率为96.5 %,C 61.6%，其他4种拒食活性较差。印楝素生物农药的使用效果，取决于其含有的有效成分，许多研究人员就印楝素的杀虫效果作了探讨，并且将不断延伸到众多领域。5 展望印楝生物农药的研究有3点需突破：一是目前尚未找到一种提取效率高，能工业化生产的提取分离工艺;二是生物农药助剂抗氧化剂，抗光分解剂和载体等的选择，例如:目前所用的抗氧化剂价格昂贵，应研究抗氧化性强和价格低廉的抗氧化剂，这样印楝生物农药才有生命力，才能迅速进入消费市场;三是原材料的充分利用，对原材料的“吃干榨尽”才能降低成木，开发出不同用途的产品。参考文献1段琼芬，王有琼，孙龙，等。4 种提取印楝素方法的比较。农药，2005，44（10）：455-456，4592赵淑英,王秋芬,宋湛谦。CO2超临界萃取印楝素的研究。福建林学院学报2005,25(2):1531563杨军,余德顺,莫彬彬,等。超临界CO2萃取印楝种子中印楝素的研究。精细化工，2003，20（9）：513-514，5184江定心,徐汉虹,杨晓云,等。超临界CO2流体萃取印楝种子中印楝素的研究。华南农业大学学报，2005，26（1）：70-725王秋芬,宋湛谦,赵淑英,等。超声波辅助溶剂萃取印楝素条件优化。农药，2004，43（8）：351-3536王秋芬,宋湛谦,赵淑英,等。超声波用于强化有机溶剂提取印楝素。林产化学与工业，2004，24（1）：25-287王秋芬,宋湛谦。大孔树脂对印楝素A吸附纯化的研究。林产化学与工业，2006，26（1）：53-568宗乾收,林军,严胜骄,等。微波萃取印楝叶中的印楝素研究。云南大学学报(自然科学版),2003,25(1):53569赵淑英,宋湛谦,高宏,等。微波辅助法提取印楝素的研究。林产化学与工业，2003，23（4）：47-5010宗乾收,林军,严胜骄,等。微波诱导法萃取印楝种壳中印楝素的研究。云南化工，2002，29（6）：19-2111王有琼,李晓升,孙龙,等。印楝素的快速提取法研究。林产化工通讯，2005，39（5）：13-1512王中元, 陈玉明, 袁利伟,等。印楝素强化浸提试验研究。农产品加工，2007（1）：68-69，7413宗乾收,林军,张征,等。印楝种仁中印楝素微波萃取方法研究。农药，2004，43（5）：230-23214彭黎旭，冯信平，吴莉宇，等。印楝种子中杀虫活性成分的分离提取研究。热带作物学报，2001，22（4）：55-6015王秋芬,宋湛谦,阎新华。生物农药印楝素的光稳定性研究。江苏农业科学，2004（4）：52-5316田永清,徐汉虹,张志祥。水分对印楝素稳定性的影响。华南农业大学学报(自然科学版)，2004，25（2）：41-4317赵淑英,谭卫红,宋湛谦。印楝素的稳定性研究。福建林学院学报2005,25(3):24725018田永清，徐汉虹。印楝素在不同溶剂中的稳定性。农药，2004，43（10）：453-454，45719张志祥,程