專利名稱：殺蟲植物走馬芹的超聲波提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計一種提取植物有效成分的方法，特別涉及一種殺蟲植物走馬芹的超聲波提取方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，化學(xué)農(nóng)藥的生產(chǎn)和使用毒性大，殘留量高，殺傷天敵，長期使用易引起害蟲的抗藥性，以及污染環(huán)境和給人類健康帶來威脅，全球?qū)Y源和環(huán)境問題廣泛關(guān)注，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略得到世界各國的認同和響應(yīng)。為了提高人類的生存環(huán)境質(zhì)量和食品質(zhì)量，世界各國都在進行減少化學(xué)農(nóng)藥用量的研究。
在這個大的背景前提下，生物防治措施在世界上越來越受到人們的重視。在生物防治中雖然微生物殺蟲劑比較安全，但多數(shù)因藥效作用緩慢、擊倒力差、殺蟲范圍窄，需較高濃度和適宜的氣候條件，因此難以推廣使用。而植物性農(nóng)藥的研發(fā)逐漸現(xiàn)出其重要性，在生物防治措施和生物藥劑中有著重要的地位。
天然殺蟲植物走馬芹分布在東北和華北地區(qū)，在黑龍江省大部分地區(qū)均適宜生長。主要生長在山地河谷、草甸，山坡林緣、林間草地。主要化學(xué)成分為含佛手柑內(nèi)酯(bergapten)、二氫山芹當歸油酯(columbianadin)、二氫山芹醇(columbianetin)、二氫山芹醇乙酸酯、傘花內(nèi)酯(umbelliferone)、當歸醇A～H(angelolA～H)及東茛菪內(nèi)酯等多種香豆精類化合物。
而目前從殺蟲植物中提取其有效成分的傳統(tǒng)方法有溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法及升華法等。后兩種方法的應(yīng)用范圍有限，大多數(shù)情況下是采用溶劑提取法。
常用的溶劑提取方法(有浸漬法、滲漉法、煎煮法、回流提取法、連續(xù)回流提取法)有5種，詳見如下1、浸漬法是將處理過的植物材料用適當?shù)娜軇┰诔鼗驕責岬那闆r下浸漬以溶出其中成分。該法一般是在常溫下進行，對熱敏性物質(zhì)的提取很有利，但所需時間長，效率低，尤其是水作溶劑時易發(fā)霉變質(zhì)。
2、滲漉法是往植物粗粉中不斷添加溶劑使其滲過粗粉，從滲漉筒下端流出浸提液的方法。此方法浸出效果優(yōu)于浸漬法，適用于有效成分含量低或貴重藥材的提取。但提取時間較長，所用溶劑量比較大而且操作麻煩。
3、煎煮法是將植物粗粉加水加熱煮沸，將殺蟲植物成份提取出來的方法。此法簡便，植物中大部分成分可被不同程度的提出，但含揮發(fā)性及有效成分遇熱易破壞的殺蟲植物不宜用此法。
4、回流提取法其最大的特點在于通過溶劑的蒸發(fā)與回流，使得每次與原料接觸的溶劑都是純?nèi)軇?，從而大大提高了萃取動力，達到提高萃取速度和效果的目的。但提取效率不高，受熱易破壞的成分不宜使用此方法。
5、連續(xù)回流提取法是利用索氏提取器，多次提取生物堿，可以反復(fù)利用溶劑，提取效率高，且操作方便。連續(xù)提取法提取液受熱時間長，因此對受熱易分解的成分也不適用。
然而，能夠用水蒸氣蒸餾法提取的植物有效成分必須滿足3個條件，即揮發(fā)性、熱穩(wěn)定性和水不溶性(或雖可溶于水，但經(jīng)鹽析后可被與水不相混溶的有機溶劑提出，如麻黃堿)。凡能滿足上述3個條件的殺蟲植物化學(xué)成分均可采用此法提取。如揮發(fā)油、揮發(fā)性生物堿(如麻黃堿等)、小分子的苯醌和萘醌、小分子的游離香豆素等。適用于具有升華性的成分的提取，如游離的醌類成分(大黃中的游離蒽醌)、小分子的游離香豆素等，以及屬于生物堿的咖啡因，屬于有機酸的水楊酸、苯甲酸，屬于單萜的樟腦等。因此，從殺蟲植物中提取其有效成分的方法的研究是目前科研人員所共同努力鉆研的課題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種高效、簡便的殺蟲植物走馬芹的超聲波提取方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的(1)采集成熟走馬芹的完整根部，在室溫下用涼水洗凈陰干；(2)將陰干后的走馬芹根部送入鼓風式烘干箱中烘干至恒重；(3)將走馬芹根部轉(zhuǎn)移至干燥箱中冷卻至室溫；(4)將根切成薄片，投入研磨機中進行粉碎，粉末過篩濾出大顆粒粉末；(5)將通過篩子后的走馬芹根部粉末倒入容器中，低溫遮光密閉處理；(6)定量秤取走馬芹根部粉末投入容器中，加入體積比為1∶10的體積比濃度為80％的乙醇溶液浸泡，將容器放在搖床振蕩48小時；(7)48小時后，將容器轉(zhuǎn)移至超聲波振蕩儀中，振蕩45分鐘停止；(8)使用真空過濾裝置將振蕩后的混合液抽濾，去除走馬芹植物粗纖維和殘渣，收集濾液并將濾液轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上，減壓蒸騰至原混合液呈現(xiàn)出濃油狀為止；(9)加入體積比為1∶1000的表面活性劑和蒸餾水將減壓蒸騰后的濃油狀原液溶出，立即加水定容作為原藥液；(10)將定容后的原藥液轉(zhuǎn)移至容器中，低溫遮光保存。
本發(fā)明還有這樣一些技術(shù)特征1、鼓風式烘干箱的烘干控制溫度在50℃，烘干5小時。
2、走馬芹根部在干燥箱中干燥5小時。
3、粉碎后的走馬芹根部粉末過篩為60目分樣篩。
4、搖床參數(shù)設(shè)置為25℃，130轉(zhuǎn)/分鐘。
5、超聲波振蕩儀參數(shù)設(shè)置為工作頻率80KHz。
6、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的水域溫度應(yīng)控制不超過45℃。
7、表面活性劑為無毒的吐溫-80。
8、定容后的原藥液應(yīng)在低溫4℃下遮光保存。
本發(fā)明以黑龍江省內(nèi)分布廣泛、儲藏量豐富、殺蟲作用效果好的天然殺蟲植物走馬芹為研究對象，對殺蟲活性物質(zhì)的提取方法進行了細致研究。從殺蟲植物走馬芹的采集、加工、提取溶劑的選擇、到提取方法的篩選、提取液的濃縮，到最后對殺蟲植物提取物進行了殺蟲作用效果生物測定。本發(fā)明為篩選優(yōu)良的殺蟲植物種類和完善的提取工藝提供了依據(jù)，將較好的提取方法應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中，為研發(fā)林木用植物源殺蟲劑提供了依據(jù)。
超聲波是彈性波，當前主要應(yīng)用在檢測超聲和功率超聲兩個方面。工作頻率一般在數(shù)萬赫茲，有時也高達幾兆赫茲。空化效應(yīng)、機械作用和熱效應(yīng)是超聲提取、超聲化學(xué)、超聲粉碎以及超聲清洗等功率超聲應(yīng)用的基礎(chǔ)。由于功率超聲的聲波強度比較大，伴隨聲波的傳播就會出現(xiàn)聲空化、聲沖流、聲輻射力以及聲致發(fā)光等許多非線性過程能形成局部熱點，其溫度可達5000k以上，溫度的變化率達109k/s，壓力非常高。超聲能也會轉(zhuǎn)化為熱能，生成熱能的量取決于介質(zhì)對超聲波的吸收，可以在瞬間使內(nèi)部溫度升高，加速有效成分的溶解。輻射壓強和超聲壓強是超聲波的機械作用的起因，可使蛋白質(zhì)變性、細胞組織變形和溶劑與懸浮體之間的摩擦，當摩擦力足夠大時可以斷開碳碳鍵，使生物分子解聚變性。
超聲波的基本作用原理簡單介紹如下(1)超聲波熱學(xué)機理和其它形式的能一樣，超聲能也會轉(zhuǎn)化為熱能。生成熱能的多少取決于介質(zhì)對超聲波的吸收。所吸收能量大部分或全部將轉(zhuǎn)化為熱能，從而導(dǎo)致組織溫度升高。這種吸收聲能而引起溫度升高是穩(wěn)定的，所以超聲波可以在瞬間使內(nèi)部溫度升高，加速有效成分的溶解。
(2)超聲波機械機制超聲波的機械作用主要是輻射壓強和超聲壓強引起的。輻射壓強可能引起兩種效應(yīng)其一是簡單的騷動效應(yīng)；其二是在溶劑和懸浮體之間出現(xiàn)摩擦。這種騷動可使蛋白質(zhì)變性，細胞組織變形。而輻射壓將給予溶劑和懸浮體以不用的加速度，即溶劑分子的速度遠大于懸浮體的速度，從而在它們之間產(chǎn)生摩擦，這力量足以斷開兩碳原子之鍵，使生物分子解聚。
(3)超聲波空化作用由于大能量的超聲波作用在液體里，當液體處于稀疏狀態(tài)下時，液體會被撕裂成很多小的空穴，這些空穴一瞬間閉合，閉合時產(chǎn)生瞬間高壓，即稱為空化效應(yīng)。這種空化效應(yīng)可細化各種物質(zhì)以及制造乳濁液，加速待測物中的有效成分進入溶劑，進一步提取可以增加有效成分提取率。
(4)超聲波在植物提取中的應(yīng)用目前對超聲波用于從陸地植物提取藥用有效成分進行了一些研究。在蘇子油的超聲提取研究中，利用超聲法和常規(guī)提取方法得到的蘇子油的收率，二者無明顯差異，但提取時間極大的縮短。與冷浸法相比，超聲提取時間縮短了11倍；若采用超聲2次的方法，則較傳統(tǒng)方法時間縮短17倍。用兩種方法得到的蘇子油的密度、碘值、折光率、皂化值等物理常數(shù)沒有明顯差異，說明在超聲提取過程中沒有破壞蘇子油成分結(jié)構(gòu)。采用電導(dǎo)率測試法研究了超聲提取對藥材黃柏中小檗堿成分產(chǎn)額的影響，同樣的時間下，與煎煮法、浸泡法相比，低頻超聲輻射可增強從黃柏中所提取的小檗堿成分分別比前兩者高11.90％、30.56％。由此可見，低頻超聲提取可增強藥材中化學(xué)成分的提取率。超聲提取之所以能高效地完成提取任務(wù)，原因是超聲波的空化效應(yīng)產(chǎn)生極大的壓力造成被粉碎物細胞壁及整個生物體的破碎，而且整個破碎過程在瞬間完成；同時，超聲波產(chǎn)生的振動作用加強了胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴散及溶解，有利于胞內(nèi)有效成分的提取。
本發(fā)明選用超聲波技術(shù)提取法，提取出殺蟲植物走馬芹內(nèi)殺蟲物質(zhì)，按照試驗設(shè)計將原藥液稀釋成1∶20、1∶50、1∶100(藥液∶水)倍液濃度噴霧。采用常量噴霧，將試驗用蟲和帶葉枝條一同處理；噴霧時以霧滴均勻分布在葉面并且藥液不下滴為標準。最后把經(jīng)過處理的試驗用蟲和枝條一起放進養(yǎng)蟲籠中，為保證處理過的枝葉不發(fā)生萎蔫，采用水培法保濕。在實驗室內(nèi)選擇陽光充足直射的地方放置處理后的蟲籠。連續(xù)觀察5d，記錄試驗數(shù)據(jù)并作處理分析。
害蟲死亡率和校正死亡率按照公式(1)和(2)計算
試驗結(jié)果見下表
具體實施方式
實施例11、采集成熟走馬芹完整根部，在室溫下用涼水洗凈陰干；經(jīng)過試驗證明7月上旬-8月中旬期間走馬芹根部的殺蟲物質(zhì)含量最高，因此此時采集為最好時節(jié)；2、將陰干后的走馬芹根部送入鼓風式烘干箱中烘干至恒重，烘干控制溫度在50℃、烘干5小時，烘干時注意控制溫度，溫度過高，有效成分易分解；3、將烘干后的走馬芹根部轉(zhuǎn)移至干燥箱中5小時，冷卻至室溫，以免受潮影響作用效果；4、將根切成薄片，投入研磨機中進行粉碎，研磨過程中應(yīng)避免機器過熱將根部有效成分分解，粉末過60目分樣篩，濾出大顆粒粉末；5、將通過60目分樣篩后的走馬芹根部粉末倒入容器中，低溫遮光密閉處理；6、定量秤取走馬芹根部粉末投入容器中，加入體積比為1∶10的體積比濃度為80％的乙醇溶液浸泡，將容器放在搖床(參數(shù)設(shè)置25℃，130轉(zhuǎn)/分鐘)振蕩48小時；7、48小時后，將容器轉(zhuǎn)移至超聲波振蕩儀中。設(shè)置超聲波振蕩儀參數(shù)(參數(shù)設(shè)置工作頻率80KHz)，振蕩45分鐘停止；8、使用真空過濾裝置將振蕩后的混合液抽濾，去除走馬芹植物粗纖維和殘渣，收集濾液并將濾液轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上，控制水域溫度不超過45℃，調(diào)整適當轉(zhuǎn)數(shù)，減壓蒸騰至原混合液呈現(xiàn)出濃油狀為止；
9、加入體積比為1∶1000的表面活性劑吐溫-80(無毒)和蒸餾水將減壓蒸騰后的濃油狀原液溶出，立即加水定容作為原藥液。
10、將定容后的原藥液轉(zhuǎn)移至容器中，低溫(4℃)遮光保存。
實施例21、采集成熟走馬芹完整根部，在室溫下用涼水洗凈陰干；2、將陰干后的走馬芹根部送入鼓風式烘干箱中烘干至恒重，烘干控制溫度在60℃，烘干4小時，烘干時注意控制溫度，溫度過高，有效成分易分解；3、將烘干后的走馬芹根部轉(zhuǎn)移至干燥箱中7小時，冷卻至室溫，以免受潮影響作用效果；4、將根切成薄片，投入研磨機中進行粉碎，研磨過程中應(yīng)避免機器過熱將根部有效成分分解，粉末過60目分樣篩，濾出大顆粒粉末；5、將通過60目分樣篩后的走馬芹根部粉末倒入容器中，低溫遮光密閉處理；6、定量秤取走馬芹根部粉末投入容器中，加入體積比為1∶10的體積比濃度為80％的乙醇溶液浸泡，將容器放在搖床(參數(shù)設(shè)置25℃，260轉(zhuǎn)/分鐘)振蕩24小時；7、48小時后，將三角瓶轉(zhuǎn)移至超聲波振蕩儀中，設(shè)置超聲波振蕩儀參數(shù)(參數(shù)設(shè)置工作頻率60KHz)，振蕩60分鐘停止；8、使用真空過濾裝置將振蕩后的混合液抽濾，去除走馬芹植物粗纖維和殘渣，收集濾液并將濾液轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上，控制水域溫度不超過40℃，調(diào)整適當轉(zhuǎn)數(shù)，減壓蒸騰至原混合液呈現(xiàn)出濃油狀為止；9、加入體積比為1∶1000的表面活性劑吐溫和蒸餾水將減壓蒸騰后的濃油狀原液溶出，立即加水定容作為原藥液。
10、將定容后的原藥液轉(zhuǎn)移至容器中，低溫遮光保存。
權(quán)利要求
1.一種殺蟲植物走馬芹的超聲波提取方法，其特征在于(1)采集成熟走馬芹完整根部，在室溫下用涼水洗凈陰干；(2)將陰干后的走馬芹根部放入鼓風式烘干箱中烘干至恒重；(3)將走馬芹根部轉(zhuǎn)移至干燥箱中冷卻至室溫；(4)將根切成薄片，投入研磨機中進行粉碎，粉末過篩濾出大顆粒粉末；(5)將過篩后的走馬芹根部粉末倒入容器中，低溫遮光密閉處理；(6)定量秤取走馬芹根部粉末投入容器中，加入體積比為1∶10的體積比濃度為80％的乙醇溶液浸泡，將容器放在搖床振蕩48小時；(7)48小時后，將容器轉(zhuǎn)移至超聲波振蕩儀中，振蕩45分鐘停止；(8)使用真空過濾裝置將振蕩后的混合液抽濾，去除走馬芹植物粗纖維和殘渣，收集濾液并將濾液轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上，減壓蒸騰至原混合液呈現(xiàn)出濃油狀為止；(9)加入體積比為1∶1000的表面活性劑和蒸餾水將減壓蒸騰后的濃油狀原液溶出，立即加水定容作為原藥液；(10)將定容后的原藥液轉(zhuǎn)移至容器中，低溫遮光保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種殺蟲植物走馬芹的超聲波提取方法，其特征在于鼓風式烘干箱的烘干控制溫度在50℃，烘干5小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種殺蟲植物走馬芹的超聲波提取方法，其特征在于走馬芹根部在干燥箱中干燥5小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種殺蟲植物走馬芹的超聲波提取方法，其特征在于粉碎后的走馬芹根部粉末過篩為60目分樣篩。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種殺蟲植物走馬芹的超聲波提取方法，其特征在于搖床參數(shù)設(shè)置為25℃，130轉(zhuǎn)/分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種殺蟲植物走馬芹的超聲波提取方法，其特征在于超聲波振蕩儀參數(shù)設(shè)置為工作頻率80KHz。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種殺蟲植物走馬芹的超聲波提取方法，其特征在于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的水域溫度應(yīng)控制不超過45℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種殺蟲植物走馬芹的超聲波提取方法，其特征在于表面活性劑為無毒的吐溫一80。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種殺蟲植物走馬芹的超聲波提取方法，其特征在于定容后的原藥液應(yīng)在低溫4℃下遮光保存。
全文摘要
本發(fā)明以黑龍江省分布廣泛、儲藏量豐富、殺蟲作用效果好的天然殺蟲植物走馬芹為研究對象，對殺蟲活性物質(zhì)的提取方法進行了細致研究。從殺蟲植物走馬芹的采集、加工、提取溶劑的選擇、到提取方法的篩選、提取液的濃縮，到最后對殺蟲植物提取物的殺蟲作用效果進行了生物測定。本發(fā)明為篩選優(yōu)良的殺蟲植物種類和完善的提取工藝提供了依據(jù)，將較好的提取方法應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中，為研發(fā)林木用植物源殺蟲劑提供了依據(jù)。
文檔編號A01P7/04GK1930992SQ20061001058
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者張國財, 王志英, 王威, 張國珍 申請人:東北林業(yè)大學(xué), 張國財, 王威