一种天然的蜗牛驱杀剂

一种天然的蜗牛驱杀剂
佛山市顺德区李兆基中学高二4班程名峻
（本实验已申请发明专利，未经作者本人允许，禁止使用和转发）
摘要：
目的：用茶籽粉的提取物茶皂素和柚子提取物和酶转化技术制作一种有效的、对环境无破坏的天然蜗牛驱杀剂。

方法：制作四种成分含量不同的蜗牛驱杀剂进行实验并进行效果对比，并依据实验对照原则设立阳性对照组（撒有500g 6%四聚乙醛的白菜地）和阴性对照组（无作处理的白菜地）。

结果：发现以3g茶籽粉、10g柚片、70℃温水40g、固定化蜗牛酶0.009g和磷酸盐缓冲液为原料制得的pH为的蜗牛驱杀剂效果最好。

一、背景及目的：
我家楼顶种着一片蔬菜，常常受到蜗牛的侵害，严重时食光叶片造成死苗。

曾经尝试使用化学合成杀虫剂，如四聚乙醛，来驱杀蜗牛，有一定的效果，但效果并不理想。

且化学合成杀虫剂在土壤中过量残留或者在动植物体内富集会破坏土壤品质、甚至威胁人类健康。

茶籽粉是油茶籽经过机械压榨提取油脂之后剩余的工业废弃物。

一次用浸泡过茶籽粕的水溶液洗头，不小心让溶液弄到眼睛，眼睛刺痛，却灵感一来，尝试用这些溶液喷杀蜗牛，发现效果显著。

探其原因，发现茶籽粉中富含茶皂素（茶皂苷）、蛋白、多糖等植物成分，其中茶皂素是一类五环三萜皂苷类物质，化学结构式由糖配基和三萜皂苷元配基组成。

通过前人研究得，茶皂素具有溶血毒性，能破坏红细胞的细胞膜而使细胞质外渗，导致红细胞解体，可推测浸泡过茶籽粕的水溶液对蜗牛的驱杀作用主要是通过茶皂素的溶血毒型实现的。

关于茶皂素具有驱杀蜗牛的特性未见报道，而人们对绿色蔬菜较为重视。

在得到以上启发后，便设计了以“制作一种天然的蜗牛驱杀剂”为目的的实验，然后在他人的指导下在我校校外科研合作基地中科院南海生物医药产业中心制作和改进这种含有茶皂素的蜗牛驱杀剂。

二、实验材料与方法
1、简单验证茶籽粕浸出溶液的效果
方法：对照法
实验: 于白菜定植后在蜗牛发生期将500g 农药（6%的四聚乙醛）撒入一定面积的白菜地中，将2.5L用5L水、250g茶籽粕经煮沸得到的茶籽粕浸出溶液喷洒在同等面积的白菜地上，且两块白菜地中的蜗牛都为在原菜地中随意选择的25只。

作物栽培10天后统计蜗牛剩余数。

（这两片白菜地已经多次撒下四聚乙醛）
药剂
6%四聚乙醛茶籽粕浸出溶液
项目
蜗牛总数25 25
蜗牛死亡数 6 7
蜗牛逃逸数8 10 由表可得，茶籽粕浸出溶液对蜗牛的驱杀效果比6%四聚乙醛稍微好一点，但效果不明显。

2、制作含茶皂素的蜗牛驱杀剂
得到上述结果后，上网查找有关资料并向老师请教其原因，后又向老师推荐的专家请教，得知茶籽粕浸出溶液对蜗牛具有驱杀作用的主要成分为茶皂素，且它的水溶性很高。

然后在专家的指导下进行了对茶皂素的提取并对药剂改良以制作一种天然的、便于使用的蜗牛驱杀剂的实验。

详细制作如下：
（1）实验仪器设备和材料：
高效液相色谱仪（HPLC，安捷伦Agilent 1200）、万分之一天平（梅特勒Mettler）、百分之一天平（梅特勒Mettler）、茶籽粉、固定化蜗牛酶（Sigma-Aldirich）、海南柚片、Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O、实验用水、量筒、烧杯、刻度吸管、胶头滴管、圆底烧瓶、恒温加热磁力搅拌器、旋转蒸发仪、抽滤装置、滤纸、pH试纸、玻璃棒、高压蒸汽灭菌锅。

（2）药物作用原理与实验原理：
茶皂素由糖配基和苷元配基构成，对白细胞无害，但能破坏红血球，具有溶血性，但只有直接接触血液时才起作用，因此对冷血动物就有致命毒性，而对高等动物无毒性○1，因此我们推测茶皂素能驱杀蜗牛的机理就是它的血溶性。

且茶
皂素的水溶性很高，因此本实验用水作溶剂进行提取。

蜗牛酶具有很强的水解能力。

研究发现，茶皂素的溶血毒性，主要是通过皂甙元来实现的，糖基的水解切除将提高其溶血毒性。

因此，用酶催化技术将蜗牛酶和茶皂素混合反应后，会使茶皂素的糖配基和苷元配基分离，而实验表明，分离后的茶皂素对蜗牛的驱杀效果更明显。

柚片（柚子皮）中的类黄酮物质具有杀菌、抗病毒作用，且柚片中含有柠檬烯类的挥发性精油，因此具有芳香气味。

药剂中加入柚片可以减少蔬菜发病率，且我们推测这些芳香气味能对蜗牛进行气味引诱，并通过类黄酮增强对蜗牛的驱杀效果。

（3）制作过程○2~○4：
根据文献和前人的经验制定实验方案，并以此设置四个实验组；
配料
实验组茶籽粉柚片温水固定化蜗牛酶
磷酸盐缓冲液调
节的溶液pH
实验组1 1g 3.6g 50℃
50mL
0.0012g
实验组2 2g 8g 70℃
50mL
0.004g
实验组3 3g 10g 70℃
40mL
0.009g
实验组4 3g 10g 70℃
40mL
无
实验组1
用天平称取茶籽粉1g，柚片3.6g，并将柚片剪碎至指甲大小。

将茶籽粉与剪碎后的柚片用50mL实验用水60℃加热回流提取5h，提取完后放冷后过滤。

在滤液中加入磷酸缓冲液调节酸碱度至，并加入0.0012g蜗牛酶，然后60℃水浴
1h。

过滤后浓缩。

最后将浓缩液在120℃条件下灭菌5min,，制得第一种蜗牛驱杀剂。

实验组2
用天平称取茶籽粉2g，柚片8g, 并将柚片剪碎至指甲大小。

将茶籽粉与剪碎后的柚片用50mL实验用水70℃加热回流提取4h，提取完后放冷后过滤。

在滤液中加入磷酸缓冲液调节酸碱度至，并加入0.004g蜗牛酶，然后60℃反应1小时。

过滤后浓缩。

最后将浓缩液在120℃条件下灭菌5min,，制得第二种蜗牛驱杀剂。

实验组3
用天平称取茶籽粉3g，柚片8g，并将柚片剪碎至指甲大小。

将茶籽粉与剪碎后的柚片用40mL实验用水70℃加热回流提取4h，提取完后放冷后过滤。

在滤液中加入磷酸缓冲液调节酸碱度至，并加入0.009g蜗牛酶，然后60℃反应1小时。

过滤后浓缩。

最后将浓缩液在120℃条件下灭菌5min,，制得第三种蜗牛驱杀剂。

实验组4
用天平称取茶籽粉3g，柚片10g，并将柚片剪碎至指甲大小。

将茶籽粉与剪碎后的柚片用40mL实验用水70℃加热回流提取4h，提取完后放冷后过滤。

在滤液中加入磷酸缓冲液调节酸碱度至，不加蜗牛酶。

直接浓缩。

最后将浓缩液在120℃条件下灭菌5min,，制得第四种蜗牛驱杀剂。

（4）主要药物含量检测
用HPLC检测得各实验组中的茶皂素和黄酮含量：
实验组1 实验组2 实验组3 实验组4
茶皂素% % % %
黄酮% % % %
附图
Caption
此照片是在本课题组在进行浓缩时拍的一张照片。

图中所示物有旋转蒸发仪、抽滤装置。

3、药剂效果的对比与验证○3
方法：对照法
实验：将实验组1~4获得的驱杀水剂稀释成100倍液，按大约50kg/亩，于定植后蜗牛发生期撒入地表，作物栽培10天后，进行蜗牛驱杀效果和作物病害情况观察，并与阳性对照组（撒有500g 6%的四聚乙醛的白菜地）和阴性对照组（只有蜗牛的空白白菜地）对比。

（实验组1~4分别对应实施例1~4，实施例5为阳性对照组，实施例6为阴性对照组）试验效果如下：
实验组项目1 2 3 4 6%四聚乙
醛颗粒
白菜地
蜗牛总数25 25 25 25 25 25
蜗牛死亡数 6 7 9 5 10 3 蜗牛逃逸数14 15 15 10 12 2 软腐发病率% 13 12 干烧心发病率%
附图
Caption
这组照片是本课题组按正文方法按一定比例将一定量的四种不同的蜗牛驱杀剂和6%四聚乙醛撒在生菜地上进行实验时的照片。

4、对茶籽粉进行成分检测
目的：鉴定茶籽粕的安全性。

过程：将茶籽粕交给研究机构进行成分鉴定，得出以下报告：
检验报告
Certificate of Analysis
Product Name 产品名称Tea Saponin 茶皂素提取物
拉丁名Camellia seed
Source of Extract 提取来源Camellia seed 籽
Analysis Date 检验日期
Date 报告日期
分析项目检测标准检测结果Control 理化项
Appearance性状Fine powder 精细粉末Complies合格Color颜色Light brown-yellow 浅棕黄色Complies合格Odor＆Taste气味Characteristic 特有气味Complies合格Loss on Drying干燥失重≤% %
Water insoluble 水不溶物≤% %
炽灼残渣≤% %
Assay (Tea Saponin, HPLC)含量≥35%%
Sieve Analysis 目数100% pass 80 mesh Complies合格Density堆积密度-0.7gml 0.67 g/ml Heavy Metals 重金属≤20ppm Complies合格As 砷≤2ppm Complies合格Pb 铅≤2ppm Complies合格Hg 汞≤Complies合格Pesticides农药残留≤20ppm Complies合格Organochlorine有机氯类≤5ppm Complies合格Organophosphates有机磷类≤2ppm Complies合格Pyrethroids拟除虫菊酯类≤2ppm Complies合格Microbiological Control 微生物
Total Plate细菌总数＜1000CFU/g Complies合格Yeast & Mold霉菌及酵母菌＜100 CFU /g Complies合格E. Coli大肠杆菌Negative 不得检出Complies合格Salmonella沙门氏菌Negative不得检出Complies合格
附图
三、分析与结论：
1、由于实施例1~3中的茶皂素和柚片内的成分含量提高，药剂对蜗牛的驱杀效果逐渐增强，且白菜的软腐发病率和干烧心发病率逐步降低，可看出此类蜗牛驱杀剂能降低白菜的软腐发病率和干烧心发病率。

因此实验组3制得的药剂效果最好。

2、对比实施例3和4得，由于缺少蜗牛酶的催化，试验效果比实施例1~3的差。

3、将实施例3与阳性对照组对比，发现实施例3的蜗牛存活数（不计逃逸数）比阳性对照组的少，且实施例3中白菜的发病率比阳性对照组的低。

可见按照方案所用量，实施例3的药剂比6%的四聚乙醛效果好。

4、通过对茶籽粕的的成分分析与将成分含量和国家安全标准对比可得，茶
籽粕内重金属含量很低且合格，农药残留也很低且合格，且其中的细菌含量合格。

因此茶籽粉对环境和人体无害。

综上所述，可得以3g茶籽粉、10g柚片、70℃温水40g、固定化蜗牛酶0.009g 和磷酸盐缓冲液为原料制得的pH为的蜗牛驱杀剂效果最好。

四、参考文献
○1、《茶皂素的鱼毒活性及其应用的研究》朱全芳夏春华出版社《茶叶科学》○2、《茶籽粕中茶皂素提取的工艺研究》刘锐出版社《湖南工业大学》
○3、《茶枯液防止蜗牛、蛞蝓效果好》覃启平出版社《湖南农业》
○4、《微球固定化蜗牛酶转化人参皂苷Rb1制备人参稀有皂苷Compound K研究》出版社《中草药》。