专利名称：杀虫植物走马芹的超声波提取方法
技术领域：
本发明设计一种提取植物有效成分的方法，特别涉及一种杀虫植物走马芹的超声波提取方法。
背景技术：
众所周知，化学农药的生产和使用毒性大，残留量高，杀伤天敌，长期使用易引起害虫的抗药性，以及污染环境和给人类健康带来威胁，全球对资源和环境问题广泛关注，实现可持续发展战略得到世界各国的认同和响应。为了提高人类的生存环境质量和食品质量，世界各国都在进行减少化学农药用量的研究。
在这个大的背景前提下，生物防治措施在世界上越来越受到人们的重视。在生物防治中虽然微生物杀虫剂比较安全，但多数因药效作用缓慢、击倒力差、杀虫范围窄，需较高浓度和适宜的气候条件，因此难以推广使用。而植物性农药的研发逐渐现出其重要性，在生物防治措施和生物药剂中有着重要的地位。
天然杀虫植物走马芹分布在东北和华北地区，在黑龙江省大部分地区均适宜生长。主要生长在山地河谷、草甸，山坡林缘、林间草地。主要化学成分为含佛手柑内酯(bergapten)、二氢山芹当归油酯(columbianadin)、二氢山芹醇(columbianetin)、二氢山芹醇乙酸酯、伞花内酯(umbelliferone)、当归醇A～H(angelolA～H)及东茛菪内酯等多种香豆精类化合物。
而目前从杀虫植物中提取其有效成分的传统方法有溶剂提取法、水蒸气蒸馏法及升华法等。后两种方法的应用范围有限，大多数情况下是采用溶剂提取法。
常用的溶剂提取方法(有浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法)有5种，详见如下1、浸渍法是将处理过的植物材料用适当的溶剂在常温或温热的情况下浸渍以溶出其中成分。该法一般是在常温下进行，对热敏性物质的提取很有利，但所需时间长，效率低，尤其是水作溶剂时易发霉变质。
2、渗漉法是往植物粗粉中不断添加溶剂使其渗过粗粉，从渗漉筒下端流出浸提液的方法。此方法浸出效果优于浸渍法，适用于有效成分含量低或贵重药材的提取。但提取时间较长，所用溶剂量比较大而且操作麻烦。
3、煎煮法是将植物粗粉加水加热煮沸，将杀虫植物成份提取出来的方法。此法简便，植物中大部分成分可被不同程度的提出，但含挥发性及有效成分遇热易破坏的杀虫植物不宜用此法。
4、回流提取法其最大的特点在于通过溶剂的蒸发与回流，使得每次与原料接触的溶剂都是纯溶剂，从而大大提高了萃取动力，达到提高萃取速度和效果的目的。但提取效率不高，受热易破坏的成分不宜使用此方法。
5、连续回流提取法是利用索氏提取器，多次提取生物碱，可以反复利用溶剂，提取效率高，且操作方便。连续提取法提取液受热时间长，因此对受热易分解的成分也不适用。
然而，能够用水蒸气蒸馏法提取的植物有效成分必须满足3个条件，即挥发性、热稳定性和水不溶性(或虽可溶于水，但经盐析后可被与水不相混溶的有机溶剂提出，如麻黄碱)。凡能满足上述3个条件的杀虫植物化学成分均可采用此法提取。如挥发油、挥发性生物碱(如麻黄碱等)、小分子的苯醌和萘醌、小分子的游离香豆素等。适用于具有升华性的成分的提取，如游离的醌类成分(大黄中的游离蒽醌)、小分子的游离香豆素等，以及属于生物碱的咖啡因，属于有机酸的水杨酸、苯甲酸，属于单萜的樟脑等。因此，从杀虫植物中提取其有效成分的方法的研究是目前科研人员所共同努力钻研的课题。
发明内容本发明的目的在于提供一种高效、简便的杀虫植物走马芹的超声波提取方法。
本发明的目的是这样实现的(1)采集成熟走马芹的完整根部，在室温下用凉水洗净阴干；(2)将阴干后的走马芹根部送入鼓风式烘干箱中烘干至恒重；(3)将走马芹根部转移至干燥箱中冷却至室温；(4)将根切成薄片，投入研磨机中进行粉碎，粉末过筛滤出大颗粒粉末；(5)将通过筛子后的走马芹根部粉末倒入容器中，低温遮光密闭处理；(6)定量秤取走马芹根部粉末投入容器中，加入体积比为1∶10的体积比浓度为80％的乙醇溶液浸泡，将容器放在摇床振荡48小时；(7)48小时后，将容器转移至超声波振荡仪中，振荡45分钟停止；(8)使用真空过滤装置将振荡后的混合液抽滤，去除走马芹植物粗纤维和残渣，收集滤液并将滤液转移至旋转蒸发仪上，减压蒸腾至原混合液呈现出浓油状为止；(9)加入体积比为1∶1000的表面活性剂和蒸馏水将减压蒸腾后的浓油状原液溶出，立即加水定容作为原药液；(10)将定容后的原药液转移至容器中，低温遮光保存。
本发明还有这样一些技术特征1、鼓风式烘干箱的烘干控制温度在50℃，烘干5小时。
2、走马芹根部在干燥箱中干燥5小时。
3、粉碎后的走马芹根部粉末过筛为60目分样筛。
4、摇床参数设置为25℃，130转/分钟。
5、超声波振荡仪参数设置为工作频率80KHz。
6、旋转蒸发仪的水域温度应控制不超过45℃。
7、表面活性剂为无毒的吐温-80。
8、定容后的原药液应在低温4℃下遮光保存。
本发明以黑龙江省内分布广泛、储藏量丰富、杀虫作用效果好的天然杀虫植物走马芹为研究对象，对杀虫活性物质的提取方法进行了细致研究。从杀虫植物走马芹的采集、加工、提取溶剂的选择、到提取方法的筛选、提取液的浓缩，到最后对杀虫植物提取物进行了杀虫作用效果生物测定。本发明为筛选优良的杀虫植物种类和完善的提取工艺提供了依据，将较好的提取方法应用到生产实践中，为研发林木用植物源杀虫剂提供了依据。
超声波是弹性波，当前主要应用在检测超声和功率超声两个方面。工作频率一般在数万赫兹，有时也高达几兆赫兹。空化效应、机械作用和热效应是超声提取、超声化学、超声粉碎以及超声清洗等功率超声应用的基础。由于功率超声的声波强度比较大，伴随声波的传播就会出现声空化、声冲流、声辐射力以及声致发光等许多非线性过程能形成局部热点，其温度可达5000k以上，温度的变化率达109k/s，压力非常高。超声能也会转化为热能，生成热能的量取决于介质对超声波的吸收，可以在瞬间使内部温度升高，加速有效成分的溶解。辐射压强和超声压强是超声波的机械作用的起因，可使蛋白质变性、细胞组织变形和溶剂与悬浮体之间的摩擦，当摩擦力足够大时可以断开碳碳键，使生物分子解聚变性。
超声波的基本作用原理简单介绍如下(1)超声波热学机理和其它形式的能一样，超声能也会转化为热能。生成热能的多少取决于介质对超声波的吸收。所吸收能量大部分或全部将转化为热能，从而导致组织温度升高。这种吸收声能而引起温度升高是稳定的，所以超声波可以在瞬间使内部温度升高，加速有效成分的溶解。
(2)超声波机械机制超声波的机械作用主要是辐射压强和超声压强引起的。辐射压强可能引起两种效应其一是简单的骚动效应；其二是在溶剂和悬浮体之间出现摩擦。这种骚动可使蛋白质变性，细胞组织变形。而辐射压将给予溶剂和悬浮体以不用的加速度，即溶剂分子的速度远大于悬浮体的速度，从而在它们之间产生摩擦，这力量足以断开两碳原子之键，使生物分子解聚。
(3)超声波空化作用由于大能量的超声波作用在液体里，当液体处于稀疏状态下时，液体会被撕裂成很多小的空穴，这些空穴一瞬间闭合，闭合时产生瞬间高压，即称为空化效应。这种空化效应可细化各种物质以及制造乳浊液，加速待测物中的有效成分进入溶剂，进一步提取可以增加有效成分提取率。
(4)超声波在植物提取中的应用目前对超声波用于从陆地植物提取药用有效成分进行了一些研究。在苏子油的超声提取研究中，利用超声法和常规提取方法得到的苏子油的收率，二者无明显差异，但提取时间极大的缩短。与冷浸法相比，超声提取时间缩短了11倍；若采用超声2次的方法，则较传统方法时间缩短17倍。用两种方法得到的苏子油的密度、碘值、折光率、皂化值等物理常数没有明显差异，说明在超声提取过程中没有破坏苏子油成分结构。采用电导率测试法研究了超声提取对药材黄柏中小檗碱成分产额的影响，同样的时间下，与煎煮法、浸泡法相比，低频超声辐射可增强从黄柏中所提取的小檗碱成分分别比前两者高11.90％、30.56％。由此可见，低频超声提取可增强药材中化学成分的提取率。超声提取之所以能高效地完成提取任务，原因是超声波的空化效应产生极大的压力造成被粉碎物细胞壁及整个生物体的破碎，而且整个破碎过程在瞬间完成；同时，超声波产生的振动作用加强了胞内物质的释放、扩散及溶解，有利于胞内有效成分的提取。
本发明选用超声波技术提取法，提取出杀虫植物走马芹内杀虫物质，按照试验设计将原药液稀释成1∶20、1∶50、1∶100(药液∶水)倍液浓度喷雾。采用常量喷雾，将试验用虫和带叶枝条一同处理；喷雾时以雾滴均匀分布在叶面并且药液不下滴为标准。最后把经过处理的试验用虫和枝条一起放进养虫笼中，为保证处理过的枝叶不发生萎蔫，采用水培法保湿。在实验室内选择阳光充足直射的地方放置处理后的虫笼。连续观察5d，记录试验数据并作处理分析。
害虫死亡率和校正死亡率按照公式(1)和(2)计算
试验结果见下表
具体实施方式
实施例11、采集成熟走马芹完整根部，在室温下用凉水洗净阴干；经过试验证明7月上旬-8月中旬期间走马芹根部的杀虫物质含量最高，因此此时采集为最好时节；2、将阴干后的走马芹根部送入鼓风式烘干箱中烘干至恒重，烘干控制温度在50℃、烘干5小时，烘干时注意控制温度，温度过高，有效成分易分解；3、将烘干后的走马芹根部转移至干燥箱中5小时，冷却至室温，以免受潮影响作用效果；4、将根切成薄片，投入研磨机中进行粉碎，研磨过程中应避免机器过热将根部有效成分分解，粉末过60目分样筛，滤出大颗粒粉末；5、将通过60目分样筛后的走马芹根部粉末倒入容器中，低温遮光密闭处理；6、定量秤取走马芹根部粉末投入容器中，加入体积比为1∶10的体积比浓度为80％的乙醇溶液浸泡，将容器放在摇床(参数设置25℃，130转/分钟)振荡48小时；7、48小时后，将容器转移至超声波振荡仪中。设置超声波振荡仪参数(参数设置工作频率80KHz)，振荡45分钟停止；8、使用真空过滤装置将振荡后的混合液抽滤，去除走马芹植物粗纤维和残渣，收集滤液并将滤液转移至旋转蒸发仪上，控制水域温度不超过45℃，调整适当转数，减压蒸腾至原混合液呈现出浓油状为止；
9、加入体积比为1∶1000的表面活性剂吐温-80(无毒)和蒸馏水将减压蒸腾后的浓油状原液溶出，立即加水定容作为原药液。
10、将定容后的原药液转移至容器中，低温(4℃)遮光保存。
实施例21、采集成熟走马芹完整根部，在室温下用凉水洗净阴干；2、将阴干后的走马芹根部送入鼓风式烘干箱中烘干至恒重，烘干控制温度在60℃，烘干4小时，烘干时注意控制温度，温度过高，有效成分易分解；3、将烘干后的走马芹根部转移至干燥箱中7小时，冷却至室温，以免受潮影响作用效果；4、将根切成薄片，投入研磨机中进行粉碎，研磨过程中应避免机器过热将根部有效成分分解，粉末过60目分样筛，滤出大颗粒粉末；5、将通过60目分样筛后的走马芹根部粉末倒入容器中，低温遮光密闭处理；6、定量秤取走马芹根部粉末投入容器中，加入体积比为1∶10的体积比浓度为80％的乙醇溶液浸泡，将容器放在摇床(参数设置25℃，260转/分钟)振荡24小时；7、48小时后，将三角瓶转移至超声波振荡仪中，设置超声波振荡仪参数(参数设置工作频率60KHz)，振荡60分钟停止；8、使用真空过滤装置将振荡后的混合液抽滤，去除走马芹植物粗纤维和残渣，收集滤液并将滤液转移至旋转蒸发仪上，控制水域温度不超过40℃，调整适当转数，减压蒸腾至原混合液呈现出浓油状为止；9、加入体积比为1∶1000的表面活性剂吐温和蒸馏水将减压蒸腾后的浓油状原液溶出，立即加水定容作为原药液。
10、将定容后的原药液转移至容器中，低温遮光保存。
权利要求
1.一种杀虫植物走马芹的超声波提取方法，其特征在于(1)采集成熟走马芹完整根部，在室温下用凉水洗净阴干；(2)将阴干后的走马芹根部放入鼓风式烘干箱中烘干至恒重；(3)将走马芹根部转移至干燥箱中冷却至室温；(4)将根切成薄片，投入研磨机中进行粉碎，粉末过筛滤出大颗粒粉末；(5)将过筛后的走马芹根部粉末倒入容器中，低温遮光密闭处理；(6)定量秤取走马芹根部粉末投入容器中，加入体积比为1∶10的体积比浓度为80％的乙醇溶液浸泡，将容器放在摇床振荡48小时；(7)48小时后，将容器转移至超声波振荡仪中，振荡45分钟停止；(8)使用真空过滤装置将振荡后的混合液抽滤，去除走马芹植物粗纤维和残渣，收集滤液并将滤液转移至旋转蒸发仪上，减压蒸腾至原混合液呈现出浓油状为止；(9)加入体积比为1∶1000的表面活性剂和蒸馏水将减压蒸腾后的浓油状原液溶出，立即加水定容作为原药液；(10)将定容后的原药液转移至容器中，低温遮光保存。
2.根据权利要求1所述的一种杀虫植物走马芹的超声波提取方法，其特征在于鼓风式烘干箱的烘干控制温度在50℃，烘干5小时。
3.根据权利要求1所述的一种杀虫植物走马芹的超声波提取方法，其特征在于走马芹根部在干燥箱中干燥5小时。
4.根据权利要求1所述的一种杀虫植物走马芹的超声波提取方法，其特征在于粉碎后的走马芹根部粉末过筛为60目分样筛。
5.根据权利要求1所述的一种杀虫植物走马芹的超声波提取方法，其特征在于摇床参数设置为25℃，130转/分钟。
6.根据权利要求1所述的一种杀虫植物走马芹的超声波提取方法，其特征在于超声波振荡仪参数设置为工作频率80KHz。
7.根据权利要求1所述的一种杀虫植物走马芹的超声波提取方法，其特征在于旋转蒸发仪的水域温度应控制不超过45℃。
8.根据权利要求1所述的一种杀虫植物走马芹的超声波提取方法，其特征在于表面活性剂为无毒的吐温一80。
9.根据权利要求1所述的一种杀虫植物走马芹的超声波提取方法，其特征在于定容后的原药液应在低温4℃下遮光保存。
全文摘要
本发明以黑龙江省分布广泛、储藏量丰富、杀虫作用效果好的天然杀虫植物走马芹为研究对象，对杀虫活性物质的提取方法进行了细致研究。从杀虫植物走马芹的采集、加工、提取溶剂的选择、到提取方法的筛选、提取液的浓缩，到最后对杀虫植物提取物的杀虫作用效果进行了生物测定。本发明为筛选优良的杀虫植物种类和完善的提取工艺提供了依据，将较好的提取方法应用到生产实践中，为研发林木用植物源杀虫剂提供了依据。
文档编号A01P7/04GK1930992SQ20061001058
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月20日 优先权日2006年9月20日
发明者张国财, 王志英, 王威, 张国珍 申请人:东北林业大学, 张国财, 王威