印楝素的发展与应用分析

崔 晨，贺素姣

（河南化工职业学院，河南 郑州 450042）

印楝素的发展与应用分析

崔 晨，贺素姣

（河南化工职业学院，河南 郑州 450042）

介绍了印楝素的杀虫机理和在我国的发展概况，并对其产业化前景和市场潜力进行了分析。对印楝素未来的发展方向进行了展望。

印楝素；杀虫机理 ；全合成；安全性

印楝(Azadirachta indica)是原产于印度、缅甸的一种楝科(Meliaceae)乔木， 是一种适生于干热河谷地区、喜温耐旱的经济树种。1968 年联合国在一份报告中称印楝是“本世纪对当地居民的最大恩赐”， 印楝也被美国农业部誉为“可解决全球问题的树”[1]。它的种子、叶片和树皮中均含有以印楝素为主的多种杀虫活性成分，可用于制造生物农药。印楝素是一种四环三萜类化合物，是最有潜力的昆虫拒食剂和生长干扰剂[2]。自Butterworth等[3]于1968年首次分离和鉴定出印楝素的结构以来，大量的方法用来提取分离和纯化这些三萜化合物。早期萃取分离的目的是为了得到印楝素以便研究其结构和性能，近期则主要是为了提高萃取物的收率和印楝素的含量，以降低印楝生物农药的生产成本[4]。

1 杀虫机理

印楝素具有其他植物杀虫剂无法比拟的高生物活性，对昆虫主要有以下几个方面：(1)强烈的拒食作用。直接拒食或因印楝素处理使取食量减少或不食导致昆虫死亡[9]；(2)有效地扰乱昆虫的胚后发育。通过扰乱昆虫的内分泌，使得幼虫蜕皮、化蛹不正常，导致死亡；(3)有效的绝育作用。有相当一些昆虫经处理后出现很高的绝育率，被处理后的雌虫生命期延长，食量低，产卵力下降；(4)在不干扰昆虫蜕皮的剂量下处理昆虫，昆虫的适应性会降低。如大马利筋长蜷雄虫不能交配，地中海实蝇雌虫不能识别雄性激素等等。

众多的研究表明，印楝素的杀虫作用最主要是由于其能够扰乱昆虫的内分泌活动，从而干扰昆虫的正常发育进程，最终死亡。这种扰乱作用， 是建立在整个相互协调、相互作用的内分泌系统基础上的一种综合作用，而非单就某一靶标而言。但其作用的靶标器官主要集中在脑、心侧体、前胸腺等[10]。

从化学结构上看，印楝素类化合物与昆虫体内的类固醇和甾类化合物等激素类物质非常相似，因而害虫不易区分它们是体内固有的还是外界强加的，它们既能够进入害虫体内干扰害虫的生命过程，从而杀死害虫，又不易引起害虫对其产生抗药性。这类化合物与脊椎动物的激素类的结构差异很大，所以它们对人畜几乎是无毒的。

2 提取方法

随着印楝产业在我国的大规模发展，传统的浸提技术已被淘汰，取而代之的是微波、超声波和超临界流体技术，有的已实现了工业化生产。快速萃取技术是目前国内外正在研究开发的一种新的萃取技术，目前尚未投入生产，还停留在实验室阶段。

王中元等[5]用超声波法萃取机进行了印楝素强化浸提试验研究，在超声波强化浸出条件下，40min的萃取率相当于传统溶剂萃取法2h的萃取率，若萃取时间都为2h的话，则应用超声波强化萃取印楝素的萃取率可高达95%，而传统溶剂萃取法只有84%，表明用超声波法萃取效果显著。宗乾收等[6]以家用变频微波炉改造而成的微波化学反应器为主要设备，研究了在微波诱导下萃取印楝种仁中印楝素的方法，对微波功率、辐射时间和萃取溶剂等影响微波萃取的条件进行了筛选和优化。江定心等[7]建立了用超临界流体从印楝种子中萃取印楝素的方法，用正交试验优化设计选择萃取条件。中国林科院资源昆虫研究所段琼芬研究组引进的创新技术——快速萃取法，是指用快速萃取器使物料在适当的溶剂中通过外来能量的作用，被充分分散成微粒，与溶剂充分接触使组分进入溶液而达到提取目的。段琼芬等[8]进行了国产和缅甸产印楝种子中印楝素的提取试验，并与其他方法比较，结果微波辐射法、超声波强化法、快速萃取法提取印楝素的得率分别为0.237%、0.268%、0.438%。

3 全合成研究现状

印楝素(A zadirachtin)是1968年从印楝Azadirach ta indica中分离得到的对200多种昆虫具有很好拒食活性和生长破坏作用的化合物，对高等动物无毒。由于其结构独特而又复杂，引起了世界许多合成化学家和农药化学家的兴趣。其中，自印楝素的分离直至其化学结构的确定，历时18年。在经过22年不懈努力以后， Ley 及其合作者[11]终于报道了印楝素的全合成过程，这标志着对印楝素这一复杂分子的人工全合成取得了成功。在整个印楝素的全合成过程中，一共包括了71个步骤(其中最长的连续步骤达到48个之多)，总收率为0.00015%。印楝素成功实现全合成，是合成化学家们22年不懈努力的结果，这是在人工合成具有昆虫拒食作用的印楝素方面取得的标志性成果之一[12]。

4 安全性

印楝素具有不易使害虫产生抗药性、药效时间长、在环境中很容易被降解及对高等动物无害的特点[13]，是当前世界各国研究最多、公认的广谱、高效、低毒、低残留的环境友好新型杀虫剂[14]。尽管如此，按农药管理的要求，在办理登记注册过程中，仍需完成毒理学医学资料及生态资料的整理。印楝本身十分安全，但对于生产企业，从收购印楝果实到干燥、贮藏、提取、加工成剂的过程中，对可能影响产品毒性的几种易变因素必须严加控制。如提取物的自然类别，种核提取中三萜类、柠檬素类的比例，污染的提取物可能产生的黄曲霉素，以及溶剂的毒性等。

5 产业化前景

世界上大约有1600多种有杀虫作用的植物，而杀虫广，杀虫效率高的植物却很少。印楝对环境无污染，是害虫的天敌，且害虫不易对它产生抗性，完全符合综合防治的要求，因而它具有广泛的应用前景，是未来许多合成农药的理想替代品。印楝素集经济、生态、社会效益为一体，其产业化前景十分广阔。

由于印楝素良好的杀虫性能和选择性，一直受到人们重视。自1985年第一个商品化的印楝素制剂在美国获准登记后，日前许多国家都成功开发出了商品化的印楝素制剂，使印楝素生物农药在世界范围内得到了应用。美国印楝农药生产发展最快，产品最多，获利最大。我国也在1997年由华南农业大学开发出了商品化的0.3%的印楝素乳油制剂，申报了相关的专利， 并于2004年由云南中科生物产业有限公司获得该制剂的农药登记及生产许可。目前，已经获得农药登记的印楝素类杀虫剂有美国、英国、加拿大、印度、德国等十几个国家的几十个品种，这些制剂中有乳油、可湿性粉剂、悬浮剂、颗粒剂等，应用领域包括粮食、蔬菜、水果、经济作物、饲料草等众多领域。现今其化学合成虽然产率比较低，但已经可以实现了。

长期以来对于菜青虫主要采用各种化学农药进行防治，而化学农药的长期、大量使用导致菜青虫对多种化学农药产生抗药性，使菜青虫更猖獗发生。用印楝素与高效氯氰菊酯混配，能使2种药剂的优势互补，减少用药量，有效降低成本，扩大杀虫谱，延缓害虫抗药性。高志强等[15]进行的室内毒力测定结果表明，在印楝素中加入适量高效氯氰菊酯可以增强印楝素对菜青虫的防治效果。印谏素也可以和比较著名的生物源农药除虫菊素复配，二者结合，不仅药效提高，而且可以杀死对除虫菊素有抗性的害虫。此外，二者的有效结合不仅可以杀死植食性害虫，还可以用来防治动物体外寄生虫。印楝素和其它农药的复配是提高印楝素类杀虫剂药效的有效途径[16]。此外，印楝可提供医药、农药、肥料、土壤改良物、化工原料多种用途，它的叶子和种子除具有杀虫杀菌功用外，还有抗皮炎、牙周炎、利尿等作用，可用于制备治癌、抗炎、驱虫药物。在印度几个世纪以来，印楝枯饼一直被用作土壤增肥剂，由于含氮量高，可部分代替氮肥，且含硫量高，有熏蒸消毒作用，对一些土壤害虫有杀虫驱虫效果。将它施于花圃、菜地，植株生长健壮，抗病虫害能力增强。

6 展望

印楝素是目前世界上公认的活性最强的植物源拒食剂，而且对昆虫生长调节方面的活性最稳定，表现出很好的剂量-反应关系，因而印楝被认为是最适合于商品化开发的植物性杀虫剂。印楝素和其它农药的复配是提高印楝杀虫剂药效的有效途径，今后植物源农药与其它类农药包括化学农药的复配将会越来越受到重视。现在存在的问题还有很多，如其提取效率不高，有机全合成虽然已经实现，但其产率较低。

今后对印楝素的研究， 除继续对其有效成分提取及提高全合成的产率降低生产成本外，还要对其杀虫机理进行进一步研究。在应用领域，提高印楝素在水中的分散性，保证有较长的保存期以及印楝素与其它农药的复配也是近几年研究的热门。由于植物源农药和化学农药都有各自的优缺点，随着绿色农业的发展，植物源农药与其它类农药包括化学农药的复配将受到越来越多的重视。

[1] Zhang,Z X, Cheng D M, Xu H H. Plant Protect, 2007(33):80.

[2] 荣晓东，徐汉虹，等.植物杀虫剂印楝的研究进展[J].农药学学报，2000(2)：9-14.

[3] BUTTERWORTH J H, MORGAN E D. Isolation of a Substance that Suppresses Feeding in Locusts [J] J Chem Cormmun, 1968(1):23-24.

[4] 段琼芬，姚春才，等.我国印楝素萃取技术的研究现状与应用前景[J].农药，2008，47(7)：483-486.

[5] 王中元，陈玉明，等.印楝素强化浸提试验研究[J].农产品化学加工学刊，2007(1): 68.

[6] 宗乾收，林军，等.印楝种仁中印楝素微波萃取方法研究[J].农药，2004，43(5)：230-232.

[7] 安鑫南.林产化学工艺学[M].北京：中国林业出版社，2002：250-251.

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[9] Govidachari T R, Narasimhan N S, Suresh G J. Chem.Ecol., 1995(21):1585.

[10] 李晓东，赵善欢.印谏素对昆虫的毒理作用机制[J].华南农业大学学报，1995，17(1):118-122.

[11] Veitch G E, Beckmann E, Burke B J, Boyer A, Maslen S L, Ley S V. Angew. Chem.,2007(46): 7629.

[12] 樊会丹， 张从海，等.印楝素的合成、结构修饰及生物活性研究进展[J].有机化学，2009，29(1): 20-33.

[13] Mordue A J, Blackwell A J.Insect Physiol., 1993(40):4387.

[14] Kalinowski H O, Ermel K, Schmutterer H. Liebigs Ann. Chem., 1993:1033.

[15] 高志强，宋仲容，等.印楝素与高效氯氰菊酯混剂对菜青虫毒力最佳配比的筛选[J].安徽农业科学，2008，36(1)：117-118.

[16] 王丽琴.天然植物杀虫剂印棣素的研究进展[J].哈尔滨师范大学自然科学学报，2005，21(5)：51-53.

Application and Development of Azadirachtin

CUI Chen， HE Su-jiao
(Henan Vocational College of Chemical Technology， Zhengzhou 450042， China)

The insecticidal mechanism of azadirachtin and its development situation in China were introduced. The industrialization prospects and market potentials were also analyzed in detail. Finally， the developing direction of azadirachtin in the future was prospected.

azadirachtin; insecticidal mechanism; total synthesis; security

TQ 453.3

A

1671-9905(2014)05-0040-03

2014-02-27