短链饱和脂肪酸混合物和肉桂精油对三种储藏产品甲虫的毒性及驱避作用

《Journal of Stored Products Research》：Toxic and repellent activities of short-chain saturated fatty acids mixture and cinnamon essential oil against three stored product beetle species

本研究评估了C8910与肉桂精油（CEO）对 lesser grain borer、red flour beetle和 rice weevil的接触毒性和驱避活性。结果显示，C8910在接触毒性和谷物保护中均表现显著，LC50分别为0.115、0.213、0.047 mg/cm2，驱避率达84.2%-91.7%；CEO效果更优，LC50为0.103、0.148、0.010 mg/cm2，驱避率85%-99.2%。两者均可作为传统杀虫剂替代品。

　　

Gomaa R.M. Ramadan | Thomas W. Phillips

农药化学与技术系，亚历山大大学农学院，21545-El-Shatby，亚历山大，埃及

摘要

甲基溴的禁用、对磷基和接触性杀虫剂抗性的出现，以及公众对在食品上使用传统杀虫剂的日益关注，这些都促使人们寻找新的、有前景的替代品来保护仓库中的产品。植物精油及其关键成分是实现安全害虫控制的有希望的工具；然而，它们的高挥发性、易燃性和快速降解性导致其持久性低且效果有限。本报告评估了一种由完全饱和的辛酸、壬酸和癸酸以1:1:1比例混合而成的化合物（称为C8910）对以下害虫的杀虫效果和驱避作用：小麦象甲（Rhyzopertha dominica）、红粉甲虫（Tribolium castaneum）和稻象（Sitophilus oryzae），并与肉桂精油（CEO）进行了比较。在残效测试中，C8910对R. dominica、T. castaneum和S. oryzae表现出显著的毒性，其LC₅₀值分别为0.115、0.213和0.047 mg/cm²，而CEO的LC₅₀值分别为0.103、0.148和0.010 mg/cm²。此外，当C8910以2.0 g/kg的剂量用作小麦保护剂时，也对这些害虫表现出显著的毒性，导致死亡率分别为63.3%、11.7%和98.3%，且没有后代产生（0只成虫），同时小麦重量也没有损失（0%）。此外，在2小时后，C8910对R. dominica、T. castaneum和S. oryzae表现出明显的驱避作用，平均驱避率分别为84.2%、90.0%和91.7%（浓度为50.0 μg/cm²），属于V级驱避剂，而CEO的相应驱避率分别为85.0%、97.5%和99.2%。研究结果表明，C8910或CEO都可以成为熏蒸剂和其他传统杀虫剂的有效替代品，以确保储存产品的无害虫。

引言

耐储存的食品，特别是干粮和豆类，可以提供全年食物供应，并作为各种食品工业的原材料，从而为全球粮食安全做出贡献（Jayas, 2012）。因此，保护储存产品免受害虫侵害是当务之急，这不仅有助于减少经济损失，还能保持食品的营养价值和食品安全。储存产品的害虫包括昆虫、细菌、真菌、啮齿动物和螨虫，对全球粮食安全构成严重威胁，导致巨大的产后损失，并影响世界各地的农业经济（Kumar和Kalita, 2017；Guru等人, 2022）。在储存产品中，昆虫害虫造成的损失占比很大，在发达国家和发展中国家分别为10%和20%（Hagstrum等人, 2012）。它们通过取食造成损害并降低粮食质量，因为昆虫及其身体部分和排泄物会污染产品，还会降低种子发芽率，并引发真菌和细菌性疾病（Phillips和Throne, 2010；Ribeiro等人, 2015；Stathas等人, 2023）。

长期以来，储存产品的保护依赖于合成杀虫剂的使用，如拟除虫菊酯和有机磷化合物，因为它们能快速有效地控制害虫侵害（Athanassiou和Arthur, 2018）。然而，这些杀虫剂的持续使用引发了关于环境污染、害虫抗性产生以及对非目标生物潜在健康危害的担忧（Palermo等人, 2021）。此外，几十年来，甲基溴和磷等化学熏蒸剂一直被用作主要的储存产品消毒策略（Athanassiou等人, 2020）。虽然甲基溴曾是用于储存产品的最有效的熏蒸剂之一，但它被认定为消耗大气臭氧的物质，随后根据《蒙特利尔议定书》的规定在全球范围内被禁用（UNEP, 1995）。磷至今仍是各种储存设施中消毒害虫的主要熏蒸剂（Daglish, 2004；Wang等人, 2006）。然而，许多主要储存产品害虫对磷的抗性日益增强，使得磷的效用受到限制（Afful等人, 2018；Agrafioti等人, 2024；Sakka等人, 2025）。

迫切需要寻找、发现并开发新的有效替代品，以实现对各种储存产品的必要保护。来自不同植物物种的植物性杀虫剂因其广泛的生物活性而成为传统杀虫剂和熏蒸剂的可行替代品（Souto等人, 2021；Abdelgaleil等人, 2021；Bandara和Senevirathne, 2023；Yu, 2025）。植物精油（以下简称EO）及其关键成分，尤其是萜类化合物，已被证明对多种害虫具有显著效果。这些天然产品因其强大的生物活性、对哺乳动物的低毒性、快速分解以及对环境和非目标生物的微小或可忽略不计的影响而受到广泛研究（Wang等人, 2019；Chaudhari等人, 2021；Qu等人, 2022）。其中，肉桂精油已被证明具有多种生物活性，包括杀虫、驱避和抗摄食作用（Jumbo等人, 2014；Dzi?gelewska等人, 2025；Eesiah等人, 2022）。然而，市场上可获得的基于EO的生物杀虫剂非常有限，因为存在一些缺点。精油是高度挥发性和亲脂性的化合物，降解迅速，在水中的溶解度低（Moretti等人, 2002）。此外，与其他植物提取物一样，标准化其活性成分是一个重大挑战。EO的化学组成因植物种类或品种、生长阶段、收获季节、地理区域、提取方法和环境条件等因素而异（Thompson等人, 2003；Fabroni等人, 2012；Duarte等人, 2017；Mugao, 2024）。这些问题，加上在实际储存条件下的低持久性、长期效果有限、处理后的商品可能产生气味和风味污染，以及相对于合成杀虫剂更高的生产成本，阻碍了EO在储存产品保护中的实际应用（Rehman等人, 2014；Regnault-Roger等人, 2012）。

由辛酸、壬酸和癸酸以1:1:1比例混合而成的线性中链完全饱和脂肪酸混合物（商业上称为C8910），可能是一种有前景的替代品。与上述EO通常具有的多种物理缺点不同，C8910具有高稳定性、低挥发性、更好的一致性和易于配制的特点（Zhu等人, 2018；Dunford等人, 2014）。此外，辛酸和癸酸天然来源于棕榈仁（Elaeis guineensis）和椰子（Cocos nucifera）油，而壬酸则从牛脂中提取；所有这些原料都容易获得且价格低廉（Zhu等人, 2018；Samuel等人, 2015）。相比之下，EO的提取通常需要大量的植物材料，涉及能耗较高的蒸馏过程，并受季节和地理因素的影响，这些因素导致其生产成本较高（Regnault-Roger等人, 2012）。此外，根据美国食品药品监督管理局（FDA）的规定，C8910被归类为“一般公认安全”（GRAS），可用于食品或化妆品添加剂（Reifenrath, 2001, 2006）。除了这些优点外，C8910还被证明对多种害虫具有显著的驱避和杀虫作用，包括咬人的苍蝇、家蝇、Ham螨、蜱虫、蚂蚁和蚊子（Reifenrath, 2006；Zhu等人, 2014；Dunford等人, 2014；Abbar等人, 2017；Rogers等人, 2020；Manu等人, 2021）。此外，在我们之前的研究中，C8910还对R. dominica（鞘翅目：Bostrichidae）和Lasioderma serricorne（鞘翅目：Ptinidae）表现出显著的驱避和杀虫作用（Ramadan等人, 2020）。此外，C8910还能增强拟除虫菊酯杀虫剂溴氰菊酯对耐药性Tribolium castaneum（鞘翅目：Tenebrionidae）株系的毒性（Ramadan等人, 2022）。

上述信息表明，C8910可能是消除储存产品中害虫侵害的可行选择。据我们所知，这是第一份评估C8910对主要储存产品害虫Tribolium castaneum（鞘翅目：Tenebrionidae）和Sitophilus oryzae（鞘翅目：Curculionidae）的毒性和驱避效果的报告，而本研究中关于Rhyzopertha dominica的研究将有助于验证之前的研究结果（Ramadan等人, 2020）。然而，C8910作为残余粮食保护剂的杀虫效果尚未被研究。因此，本研究旨在调查C8910作为R. dominica、T. castaneum和S. oryzae的保护剂的接触毒性、驱避作用和杀虫效果，并与肉桂精油（CEO）进行比较。

化学物质

C8910（98%）由美国俄亥俄州的Emery Oleochemical Co.提供。CEO是通过Clevenger型装置从Cinnamomum verum的干燥树皮中通过水蒸馏技术提取的（Abdelgaleil等人, 2016）。收集到的精油经过一段时间后，使用无水硫酸钠干燥以去除残留水分，并储存在密封的小瓶中，置于4°C的冷藏条件下。

C8910和CEO的乳液制备

C8910和CEO作为小麦保护剂的毒性

C8910和CEO对玻璃培养皿中昆虫物种的接触毒性

表1报告了每种昆虫成虫在30.0°C下暴露于不同浓度C8910和CEO 24小时后的存活率分析结果。结果表明，C8910对这三种甲虫的毒性与其相似。其中，S. oryzae的成虫对C8910和CEO最为敏感，其LC₅₀值分别为0.047 mg/cm²和0.01 mg/cm²。C8910也对R. dominica的成虫表现出显著的毒性，其LC₅₀

讨论

我们的研究发现，C8910和CEO在接触毒性测试和作为小麦保护剂方面都对所有三种测试昆虫表现出显著的驱避和杀虫效果。C8910对R. dominica、T. castaneum和S. oryzae的成虫表现出明显的接触毒性，其LC₅₀值分别为0.115、0.213和0.047 mg/cm²，而CEO的LC₅₀值分别为0.103、0.148和0.010 mg/cm²。我们认为这是首次报道C8910的驱避和杀虫效果的研究。

CRediT作者贡献声明

Gomaa R.M. Ramadan：撰写——原始草案、方法学、研究、数据分析、概念化。Thomas W. Phillips：撰写——审稿与编辑。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。