驱蚊植物资源及其挥发物研究进展

王海飞，高健洲

（北京林业大学，北京 100083）

蚊虫携带了大量的致病病毒，通过叮咬的方式传播给人类，导致疟疾、黄热病、西尼罗病毒病、乙型脑炎、登革热和西方马脑炎等疾病，从而威胁人类的身体健康安全[1]。近年来世界范围内虫媒疾病发病几率呈明显上升趋势，其中以蚊虫作为媒介生物引起的蚊媒传染病在虫媒传染病中的占比较大，目前已经报道的蚊媒病毒病种类达40多种，蚊媒传染疾病的流行频度不断增强[2]。病媒学家希望通过控制蚊虫数量，达到有效防治病媒生物疾病的目的。化学杀虫剂和人工合成驱避剂具有微毒性，一直以来都是控制蚊虫的重要手段，但长期使用会对环境产生不良影响，而且增加蚊虫的抗药性[3]。因此，植物源驱避剂逐渐走入研究人员和大众的视野，受到广泛关注。驱蚊植物一般指的是具有驱蚊活性成分、可以发挥驱蚊作用的植物，而这些驱蚊植物释放的驱蚊成分就称为植物源驱蚊成分。植物源驱避剂来源于植物的各个部位，如根、茎、叶、花等，其活性成分多为萜烯类、酮类、酯类、醇类等化合物，也有黄酮和生物碱等[4-5]。植物在长期进化过程中形成了可以抵抗昆虫为害的自身防御体系[6]。目前，对植物源驱避剂的研究及市面上广泛应用的植物源驱避剂集中在几种精油上，常见的有薄荷油、迷迭香油、柠檬草油、香茅油、雪松油、柠檬桉树油、丁香油和天竺葵油等[7]。植物源驱蚊产品虽然具有环境友好、低残留、保护生态环境等诸多优点，但其有效驱蚊时间显著低于一些化学合成类产品。因此，寻找环保、安全、长效的驱蚊植物资源是开发植物源驱避剂的基础和关键。

近年来，相关学者已在驱蚊植物资源研究上做了大量工作，已筛选出很多具有较好驱蚊能力的植物资源。笔者通过对学者们的驱蚊植物研究成果进行综述，将大部分已知具有驱蚊能力的植物整合在一起，并对其有效驱蚊成分进行收集整理，以期为后续研究者提供较为完整的驱蚊植物资源清单，为未来的驱蚊植物资源利用提供强有力的理论支持。

1 驱蚊植物种类

我国植物资源非常丰富，近年来越来越多的植物被学者证实具有驱蚊成分。根据文献不完全统计，有100 多种驱蚊植物挥发物成分已被检测认定具有驱蚊效果，这些驱蚊植物多数集中在菊科、松科、唇形科、柏科、芸香科、樟科、马鞭草科、楝科、桃金娘科、姜科、豆科、百合科等，少数植物分布在杜鹃花科、壳斗科、茄科、牦牛儿苗科、桃金娘科、伞形科、禾本科、冬青科、蔷薇科、木兰科、山茶科、胡椒科、银杏科、大戟科、瑞香科、红豆杉科、石蒜科等。其中菊科、柏科、唇形科、芸香科、樟科、姜科等植物多具有芳香气味，是常见的驱蚊植物。

2 驱蚊植物挥发物收集、分析方法

植物的驱蚊作用主要来源于其在自然条件下所释放的挥发物或人工提取物，如精油等。目前，植物挥发物提取方法主要有溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、超临界流体提取法等；植物挥发物收集方法主要有电子鼻采样法、动态顶空吸附法、固相微萃取法等。

2.1 收集方法

2.1.1 溶剂提取法

植物组织释放的挥发物可以溶于有机溶剂，利用这一点，将植物释放挥发物的部位浸泡在所选择的有机溶剂内进行洗脱，再用洗脱液处理后就可以得到植物组织挥发物的浓缩液。选择合适的溶剂是该方法实施的关键，目前常见的一些溶剂有甲醇、乙醇、乙醚、苯、乙酸乙酯等[8]。不同溶剂能提取出的挥发物成分也不同，因此应根据想要提取的成分来选择合适的溶剂。王毅红等曾验证用同等浓度的乙醇和甲醇作提取溶剂来提取赤胫散中的黄酮成分，结果发现乙醇作溶剂所提取的黄酮含量更高[9]。这种方法的缺点就是提取物的纯度会受到溶剂中含有的微量杂质的影响[10]。

2.1.2 水蒸气蒸馏法（HD）

将植物挥发物从其与水组成的混合物质中提取出来，经冷凝分取挥发性成分，然后把挥发物从水中萃取出来，形成一定浓度的提取物，这就叫做水蒸气蒸馏法。这种方法具有局限性，只有在蒸馏条件下不会被破坏成分、又不溶于水且与水不发生反应的成分才适用此方法[11]。水蒸气蒸馏法常用于各类植物精油的提取，如邵明辉等利用水蒸气蒸馏法从板栗花中获取精油并测试其对白纹伊蚊的驱避作用，得到具有较高驱避活性的结论[12]。但是可溶于水的物质及沸点较低的物质会存在提取不出来等问题，因此在其他领域应用不普遍。

2.1.3 超临界流体提取法（SFE）

该方法以超临界流体作为提纯的有机溶剂，将不同沸点、不同极性和不同分子量的有机物依次萃取出来，然后借助减压、升温等程序将超临界流体气化，从而得到纯度较高的被萃取物[10]，多应用于天然产物活性成分的提取中。陈其秀等对比了SFE 法、SD 法对杜香挥发油的提取率，实验证明SFE 法更为理想，其提取率达1.72%[13]。SFE 法无高温加热，并且简化了分离和提取过程，相对于溶剂提取及水蒸气蒸馏法，其对提取物成分不造成较大破坏也没有杂质影响，但对设备的要求较高，且建设成本较高，因此应用并不广泛[14]。

2.1.4 电子鼻采样法

电子鼻由具有一定选择性的电化学传感器阵列和适当的识别方法所组成，灵敏度很高，可用于检测土壤、大气、水等物质中挥发的气体[15]。它实际上就是一个小型便携的气相色谱仪，可在户外使用，采样、分析效率都很高，比传统采样的优势更大。但它更适合对已知气体成分进行监测，不适合对未知样品进行定性分析[16]。

2.1.5 动态顶空吸附法

动态顶空吸附法是活体植物挥发物采集最常用的方法。此方法是一个密闭的气路，在做样品采集时将植物枝条放入密闭容器中，抽掉容器内空气泵入干燥干净的空气进行循环通气采集。动态顶空吸附法最接近于自然状态下对活体植物挥发物进行实时采集，同时在密封空间内进行循环通气固定的时间收集挥发物气体，既可以提高一些浓度较低物质的质量使机器可以检测出来，又可以减少空气中的杂质对实验结果的影响。对于野外植物而言，除电子鼻外其余几种均不适用野外操作，电子鼻只能对样品中已知标准样的组分进行定性定量，不能对未知挥发物成分做分析，因此，尽管动态顶空吸附法有着灵敏度不高的弱点，它依旧是最适合野外植物挥发物采集的方法[16]。

2.1.6 固相微萃取（SPME）

固相微萃取由手柄和萃取头两部分构成。萃取头是一根涂有不同色谱固定液的熔融石英纤维。在萃取头相同的条件下，萃取时间和萃取温度的细微差别都会对结果产生很大影响[17]。因此，对不同萃取头进行选择是固相微萃取提取实验的第一步，选好萃取头后，再通过实验确定适合的萃取温度和萃取时间[18]。沈鑫等通过固相微萃取从花叶艳山姜叶片一年中不同季节释放的挥发性有机物中共提取鉴定出26 种化合物[19]。

2.2 分析方法

目前在植物挥发物气体分析检测方面，气相色谱-质谱联用仪是最常用且效果最好的方法，它可以对挥发物全部组分进行定性和相对质量的定量分析，是分析挥发物成分最有效也最常用的方法。

3 常见驱蚊活性成分及对应植物分析

常见驱蚊活性成分及已报道的对应植物详见表1。

表1 常见驱蚊活性成分及对应植物统计

根据对文献的整理研究（见表2）发现，植物驱蚊物质主要包括萜烯类、酚类、醛类、醇类、酮类、酯类等有效成分，其中萜烯类物质包含α-蒎烯、柠檬烯、石竹烯、丁香烯、莰烯、罗勒烯、肉桂烯、金合欢烯、松油烯、香树烯、樟脑、桉叶油素、月桂烯、蒈烯、萜品油烯、龙脑、古芸烯、水芹烯等20余种有效成分；醇类物质包含香茅醇、香叶醇、榄香醇、芳樟醇、薄荷醇、松香芹醇、松油醇等有效成分；酚类物质有丁香酚、百里香酚、香芹酚等有效成分；醛类物质包括香叶醛、香茅醛、柠檬醛、苯甲醛、反式肉桂醛、枯醛等有效成分；酮类物质包括蒿酮、薄荷酮、广藿香酮、藏茴香酮、香芹酮、黄酮、异黄酮、鱼藤酮等有效成分；酯类物质包括水杨酸甲酯、α-葑酯、假荆芥内酯、除虫菊素等有效成分；还有其他物质如α-三联噻吩是万寿菊提取物的主要成分，2α,3β-二羟基-12-烯-28-乌苏酸是蛇莓挥发物的主要成分，苦皮藤中主要包含苦皮藤素，桃叶通过游离出的氢氰酸起到驱蚊作用，而藜芦、烟草、雷公藤、石蒜、博落回这几种植物都通过自身的生物碱达到灭蚊目的。

表2 驱蚊活性成分类别及报道频次统计

可以看出，驱蚊植物有效成分多集中于萜烯类，是主要的活性成分，其次就是醇类化合物和酮类化合物，酯类、醛类、酚类化合物出现次数较少。萜烯类成分在大部分唇形科、柏科、樟科、菊科、芸香科驱蚊植物中都有出现，这些科属植物一直以来都是驱蚊植物研究的重点，它们大多可以散发出芳香气体，如薰衣草、绒柏、香樟、艾蒿、一摸香等。而活性成分又集中于萜烯类成分，由此可见，萜烯类成分或为驱蚊植物的主要活性成分。

萜烯类成分中出现最多的就是α-蒎烯，其次是柠檬烯、石竹烯、桉叶素和月桂烯，这些都是驱蚊植物中最常见的萜烯类物质。醇类物质中出现最多的是芳樟醇，芳樟醇往往来自于芳香植物，也是常见驱蚊成分之一，其余醇类物质以松油醇和香叶醇为多。酮类物质中以薄荷酮为主，其次为香芹酮。其他酚类、醛类、酯类物质中没有明显占主要比例的物质。

4 展望

植物挥发物及提取物驱蚊的应用前景较为广阔。植物驱蚊是古时人类常用的驱蚊方式之一，我国植物资源丰富，植物驱蚊的历史十分悠久，很早就有人将植物如艾蒿等摆放于室内达到驱蚊效果。通过归纳整理可以发现，现在的研究趋势开始注重植物挥发物成分中单体化合物对蚊虫的驱避效果判断，这源于学者们对植物挥发物所做的大量提取和收集工作，后续会有更多的园林植物被列入驱蚊植物的筛选范围。虽然目前化学驱避剂仍然是蚊虫防治主力军，但是植物源驱蚊物质对人类和环境都更友好，具有较大的开发潜力，应获得更多的应用机会。