基于GC-IMS技术的不同...火蚁监测诱饵的风味成分分析_刘晓彤.pdf

环境昆虫学报2022，44(6):1402 1413http:Journal of Environmental Entomologydoi:10.3969/j.issn.1674 0858.2022.06.9刘晓彤，黄俊，张娟，李晓维，夏小春，吕要斌基于 GC-IMS 技术的不同红火蚁监测诱饵的风味成分分析 J环境昆虫学报，2022，44(6):1402 1413基于 GC-IMS 技术的不同红火蚁监测诱饵的风味成分分析刘晓彤1，2，黄俊1*，张娟3，李晓维1，夏小春4，吕要斌1，2*(1.浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所，农业农村部和浙江省植保生物技术重点实验室，省部共建农产品质量安全危害因子与风险防控国家重点实验室，杭州 310021;2.南京农业大学植物保护学院，南京 210014;3.浙江省园林植物与花卉研究所，杭州 311122;4.山东海能科学仪器有限公司 G.A.S.事业部，济南 253000)摘要:探讨不同红火蚁 Solenopsis invicta Buren 监测诱饵的风味成分，以期获得优化诱饵配方的科学依据。本文采用顶空气相色谱 离子迁移谱法分析不同红火蚁监测诱饵在 60下的气味指纹图谱，并通过主成分分析法分析其风味物质的差异。结果共鉴定出 93 个信号峰和 87 种挥发性化合物，载体物质(CK)中具有较高强度峰的化合物包括 3 种苯、2 种醇、3 种酮、2 种酯、4 种醛、1 种呋喃和 1 种烯;自主配制的诱饵(J、Z、JZ)的风味组成相似，较高强度峰的化合物包括 2 种醇、1 种酸、12 种醛和 1-8 桉叶素等;市售火腿肠(HT)中的 3 种烯、10 种酮、1 种苯、5 种醛、1 种呋喃、3 种醚、7 种醇和 4 种酯是具有较高强度峰的化合物。主成分分析表明，CK、HT 与自主研发的诱饵聚集距离较远，三者均单独聚为一类，相互风味成分区别较大。综上所述，J、Z 和 JZ 诱饵中醛类物质较多，而 HT 中酮类与醇类物质较为丰富。上述诱饵的风味成分分析结果能为研发精准高效的红火蚁监测专用诱饵提供重要信息。关键词:监测诱饵;顶空气相色谱 离子迁移谱法;风味成分;气味指纹图谱;红火蚁中图分类号:Q968.1;S433文献标识码:A文章编号:1674 0858(2022)06 1402 12基金项目:国家重点研发计划项目(2021YFD1000500);浙江省公益技术应用研究计划(LGN21C140005);浙江省“三农九方”科技协作项目(2022SNJF075)作者简介:刘晓彤，1998 年生，山东潍坊人，硕士研究生，主要研究方向为农业害虫综合治理，E mail:*共同通讯作者 Author for correspondence:黄俊，男，博士，副研究员，研究方向为外来有害生物控制，E mail:junhuang1981 ;吕要斌，男，博士，研究员，研究方向为经济作物害虫绿色防控，E mail:收稿日期 eceived:2022 07 28;接受日期 Accepted:2022 10 20Analysis of flavor components of different monitoring baits for redimported fire ant(Solenopsis invicta)based on GC-IMS technologyLIU Xiao-Tong1，2，HUANG Jun1*，ZHANG Juan3，LI Xiao-Wei1，XIA Xiao-Chun4，LU Yao-Bin1，2*(1.State Key Laboratory for Managing Biotic and Chemical Threats to the Quality and Safety of Agro-products，Key Laboratory of Biotechnology in Plant Protection of MOA of China and Zhejiang Province，Institute of Plant Protection and Microbiology，Zhejiang Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou310021，China;2.College of Plant Protection，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210014，China;3.Institute of Garden Plants and Flowers，Zhejiang Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou311202，China;4.G.A.S.Department of Shandong Hanon Science Instrument Co.，Ltd.，Jinan253000，China)Abstract:In order to obtain the scientific basis for optimal bait formulation，the flavor components ofdifferent monitoring baits for red imported fire ant(Solenopsis invicta)were studied.Headspace-gas6 期刘晓彤等:基于 GC-IMS 技术的不同红火蚁监测诱饵的风味成分分析chromatography-ion mobility spectroscopy was used to analyze the odor fingerprints of different monitoringbaits at 60，and principal component analysis was used to analyze the differences of flavor substances.A total of 93 signal peaks and 87 volatile compounds were identified.The compounds with high strengthpeaks in carrier material(CK)included 3 benzenes，2 alcohols，3 ketones，2 esters，4 aldehydes，1 furan and 1 alkene.The flavor compositions of J，Z and JZ samples were similar，and thecompounds with higher intensity peaks included 2 alcohols，1 acid，12 aldehydes and 1 8 cineole，etc.3 alkenes，10 ketones，1 benzene，5 aldehydes，1 furan，3 ethers，7 alcohols and 4 esters in HT werecompounds with high strength peaks.Principal component analysis showed that CK，HT and monitoringbaits had a long clustering distance，and the three were clustered into a single category，with greatdifferences in flavor components.There were more aldehydes in J，Z and JZ bait，and more ketonesand alcohols in HT bait.The results of the above mentioned bait flavor composition analysis can provideimportant information for the development of accurate and efficient special bait for the monitoring of S.invictaKey words:Monitoring bait;headspace gas chromatography-ion migration spectrometry;flavorcomponents;odor fingerprint;Solenopsis invicta红火蚁 Solenopsis invicta Buren 原产于南美洲，是全球公认的百种最具危险性的入侵生物之一(Allen et al.，1994)，对农林业生产、人畜健康、公共安全、生物多样性等具有严重影响(Vision，2013)，2003 年、2004 年分别在我国台湾和大陆发现(曾 玲 等，2005;陆 永 跃 和 曾 玲，2015;Wang et al.，2020)。目前，红火蚁已传播至我国12 个省 579 个县(市、区)(数据截至 2022 年6 月 20 日)，防控形势非常严峻。由于红火蚁严重威胁人身健康及生命安全，受到我国政府的高度重视，日前农业农村部等九部委联合印发关于加强红火蚁阻截防控工作的通知，要求坚决打赢红火蚁疫情防控阻截战。红火蚁防控技术较为成熟(Williams et al.，2001;陆永跃等，2019;Wang et al，2020)，而对于该疫情的控制关键还是在于如何快速发现它。在红火蚁种群较小且未在地表建立成型蚁丘的情况下，通过目测踏查难以发现，而使用诱饵诱集则能早期快速发现(Lu et al.，2012;黄俊等，2018)。诱饵诱集法是指在利用诱饵释放对红火蚁具有引诱活性的气味，从而吸引红火蚁寻找食物并招募大量的同伴前来搬运(Tschinkel，2011)，最终收集觅食过程中的红火蚁以达到诱集效果。目前，火腿肠是监测红火蚁最为常用的诱饵(许益镌等，2007;黄俊等，2009;Hashimot et al.，2019;Qin et al.，2019)，即将火腿肠切成薄片与烧烤签、培养皿、锡箔纸或是专用的诱集器搭配使用。然而，市售火腿肠是根据人的食用标准来设计的，其用料、工艺和添加的防腐剂对于诱集蚂蚁来说使用成本太高。而且，火腿肠切片之后在野外的保鲜性较差，尤其是太阳直晒后表面容易风干从而影响诱集效果。因此，亟待从饵料的品质、诱性持续时间、保质期、使用成本等方面综合考虑，从而开发并创制用于红火蚁监测的专用诱饵。监测诱饵的风味物质是吸引红火蚁觅食的关键因素。通过对不同诱饵的风味成分进行分析，能够为不断优化并改进诱饵配方提供重要信息。由于顶空气相色谱 离子迁移谱法(headspace-gaschromatography-ionmobilityspectrometry，HS-GC-IMS)在挥发性有机化合物的定性和定量分析方面具有分辨率好和灵敏度极高的优点，被广泛用于食品质量鉴定与安全分析、风味鉴定等(钱鑫等，2021;陈德勇等，2022)，因此该方法也能为红火蚁监测诱饵的风味分析提供技术手段。研究表明花生酱对红火蚁具有很好的引诱效果(许益镌等，2006;钟平生等，2009)，通过前期野外试验也发现红火蚁对花生粉的取食选择明显优于麦麸、玉米粉和豆粕，而且红火蚁偏好高脂类及高蛋白类的食物(黄胜先等，2010)。鉴于此，本研究以花生粉作为载体物质，并搭配不同的肉质从而配制得到 4 种不同的监测诱饵，利用 HS-GC-IMS 技术采集这 4 种监测诱饵的气味指纹图谱，并通过成分分析对不同诱饵的风味成分进行区分，旨在为研发高效精准的红火蚁监测诱饵提供科学依据。3041环境昆虫学报 Journal of Environmental Entomology44 卷1材料与方法1.1材料