五种超声波提取精油对 Araecerus fasciculatus (鞘翅目：长角象甲科) 的生物活性及乙酰胆碱酯酶抑制作用

《Journal of Stored Products Research》：Bioactivity and acetylcholinesterase inhibition of five ultrasonically extracted essential oils against Araecerus fasciculatus (Coleoptera: Anthribidae)

　　

摘要

Araecerus fasciculatus（扁谷盗）是一种主要的储粮害虫，通过侵袭各种商品造成重大的经济损失。精油日益被视为合成杀虫剂的环境友好型替代品。本研究评估了五种精油（Citrus limon (L.) Osbeck [柠檬]、Cymbopogon nardus (L.) Rendle [香茅]、Pogostemon cablin (Blanco) Benth [丁香罗勒]、Salvia rosmarinus Schleid. (=Rosmarinus officinalis L.) [迷迭香] 和 Syzygium aromaticum (L.) Merr. & L.M. Perry [丁香]）的生物活性和乙酰胆碱酯酶（AChE）抑制作用，这些精油使用超声辅助水蒸气蒸馏提取（UAHDE）和常规水蒸气蒸馏（HD）提取。对成年A. fasciculatus进行了熏蒸和残留生物测定，并定量测定 AChE 抑制作用，以评估 AChE 抑制作为候选神经毒性相关性指标。在这两项生物测定中，通过 UAHDE 获得的精油比 HD 衍生的油毒性更强。S. rosmarinus 表现出最高的熏蒸功效（LD₅₀?=?19.77?μL?L^?1 空气），而 S. aromaticum 表现出最高的残留接触毒性（LC₅₀?=?0.30%）。气相色谱 - 质谱联用（GC-MS）研究表明，生物活性的增强与低（<1%）相对丰度的可鉴定化合物数量的增加有关，而主要化合物的比例基本保持不变。所有 UAHDE 衍生的精油均表现出比 HD 衍生的油更高的 AChE 抑制作用（76.34?±?4.70% P. cablin UAHDE vs. 25.54?±?5.31% C. limon HD）。这些实验室规模的发现表明，超声辅助提取放大了精油的杀虫和 AChE 相关功效，支持其作为储粮害虫综合治理候选方案的潜力。

引言

储粮害虫通过造成大量的产后损失，对全球粮食安全构成重大威胁，特别是在热带和亚热带地区（Dharmaputra 等，2018；Salbiah 和 Sudarjat，2022；Thube 等，2017；Wahyuni 等，2022）。A. fasciculatus 侵袭多种储粮商品，包括咖啡豆、槟榔、肉豆蔻和木薯干，报告的损害水平分别为 40%、39.87%、54% 和 20.60-91.51，突显了其重大的经济影响。这种虫害还可能促进产毒真菌的二次污染，增加真菌毒素风险并加剧食品安全损失（Dharmaputra 等，2018）。A. fasciculatus 被认定为印度尼西亚及其他热带地区的关键储粮害虫，因此有效的管理策略具有重要的应用重要性。

对合成杀虫剂和熏蒸剂的广泛依赖，尤其是溴甲烷、磷化和除虫菊酯，用于储粮保护，导致了有据可查的局限性，包括人类健康危害、生态破坏、食品污染、抗药性发展以及对非靶标生物的伤害（Cavalier 等，2023；Nayak 等，2020；Tewari，2024）。溴甲烷暴露与北卡罗来纳州和爱荷华州农业施用者前列腺癌风险增加有强烈关联（Alavanja 等，2003；Barry 等，2012）。当前的国际监管趋势已对合成熏蒸剂的使用实施了禁令和限制：溴甲烷在欧盟被禁止，其在北美和东南亚的使用受到限制（Bateman 和 Crozier，2023）。

精油及其挥发性成分日益被视为残留最小化、生态可持续的生物农药，可作为合成农药的替代品（Annaz 等，2025；Ayilara 等，2023；Nuryanti 等，2023）。来自 Citrus limon (L.) Osbeck、Cymbopogon nardus (L.) Rendle、Pogostemon cablin (Blanco) Benth、Salvia rosmarinus Schleid. (=Rosmarinus officinalis L.) 和 Syzygium aromaticum (L.) Merr. & L.M. Perry 的精油对多种害虫物种的杀虫功效已被记录（Gharsan 等，2022；Gupta 等，2025；Ikawati 等，2021；Jie 等，2024；Krzyzowski 等，2020；Manjesh 等，2022；Myint 等，2021）。然而，这五种油针对 A. fasciculatus 的综合熏蒸、残留接触和 AChE 相关活性此前尚未在统一的双提取框架内进行研究。

任何特定精油的化学成分都不是恒定的：它受品种/基因型、收获时间和提取系统的影响（Bozova 等，2024；G?lükcü 等，2024；Huo 等，2024）。所选的提取方法对活性 EO 化合物的质量和数量有重大影响（Huo 等，2024）。超声辅助水蒸气蒸馏已作为一种环保替代方案出现，通过空化驱动的细胞壁破坏和减少热降解，增加精油产量并保留生物活性化合物（Gaikwad 等，2025；Huo 等，2024；Khalid 等，2024）。超声引起声空化，涉及液体中微气泡的形成和塌陷。该过程通过破坏细胞壁和促进精油的有效释放来增强传质（Shen 等，2023）。尽管关于精油对抗储粮害虫生物活性的报告日益增多，但大多数研究依赖于 HD 衍生的油（Kavallieratos 等，2024；Kumar 等，2022；Miri，2025）。因为精油的杀虫效率受多种作用模式的影响，包括但不限于通过 AChE 抑制引起的神经毒性，仍然存在明显的机制空白：没有研究定量比较 UAHDE 与 HD 衍生的在多种物种中提供的 A. fasciculatus 杀虫活性和 AChE 相关效应的持续改进。因此，本研究（i）首次提供了五种精油针对 A. fasciculatus 的综合双提取比较；（ii）表征了两种最具生物活性油的依赖提取方法的成分变化；以及（iii）考察 AChE 抑制是否与死亡结果相关。

章节片段

昆虫饲养

*A. fasciculatus* 种群来源于两个主要来源：（i）来自东南亚教育联盟热带生物昆虫学实验室的标本（一个长期建立的实验室种群，无近期杀虫剂暴露记录）和（ii）在印度尼西亚雅加达西区 PT. GPI 拥有的储存设施中，用吸虫器在槟榔种子上收集的田间标本。为了均质化任何既往暴露差异，田间收集种群在实验室驯化至少三代。

熏蒸毒性

针对 *A. fasciculatus* 的熏蒸测定显示精油物种和提取方法之间的毒性差异（表 3）。根据暴露 72 小时后的 LD₅₀ 和 LD₉₅ 值，排名为：*R.* officinalis?>?*C. limon*?>?*S. aromaticum*?>?*C. nardus*?>?*P. cablin*。在所有植物物种中，UAHDE 提取的油的 LD₅₀ 和 LD₉₅ 值均低于 HD（在几组中 95% 置信区间重叠，因此这些差异应解释为数值趋势而非统计学显著）。

讨论

这是第一项综合研究，在单一实验框架内跨两种提取技术；五种精油基质（*Citrus limon*、*Cymbopogon nardus*、*Pogostemon cablin*、*Salvia rosmarinus*、*Syzygium aromaticum*），和一个重要的经济目标（*A. fasciculatus*）比较了熏蒸毒性、残留接触毒性、GC-MS 化学和 AChE 相关抑制。迄今为止，跨这些终点的比较分散在单基质、单方法研究中（Moura 等）。

结论

本研究考察了 *Citrus limon* Osbeck、*Cymbopogon nardus* Rendle、*Pogostemon cablin* Benth.、*Salvia rosmarinus* (= *Rosmarinus officinalis* L.) 和 *Syzygium aromaticum* Merr. & L.M.Perry 对成年 *Araecerus fasciculatus* 的杀虫效应和 AChE 相关生化效应。对于所有物种和暴露模式，体内杀虫性能在 UAHDE 条件下普遍比 HD 有所提高，突出了提取技术的重要性。在这些物种中，*Salvia*。

CRediT 作者贡献声明

Franciskus Parasian：概念化，数据整理，调查，方法论，写作 – 原稿。Dadang：概念化，方法论，监督，验证，写作 – 审查与编辑。Idham Sakti Harahap：调查，方法论，监督，写作 – 审查与编辑。Dewi Sartiami：调查，方法论，监督，写作 – 审查与编辑。

利益冲突声明

作者声明以下财务利益/个人关系，可能被视为潜在的竞争利益：Dadang 报告设备、药物或物资由高等教育、科学与技术部研究与开发总局提供。如果有其他作者，他们声明没有已知的竞争财务利益或可能影响本文报告工作的个人关系。

致谢

本活动由 研究与开发总局 的 高等教育、科学与技术部 支持，按照 2025 财年研究计划实施 合同编号：006/C3/DT.05.00/PL/2025。

Franciskus Parasian|Dadang|Idham Sakti Harahap|Dewi Sartiami

印度尼西亚布迪里亚尔博士大学（IPB University）昆虫学博士项目，Jl. Kamper Wing 7 Level 5, Kampus Dramaga, 茂物，西爪哇，16680，印度尼西亚