《Journal of Stored Products Research》：Valorization of mandarin orange (
Citrus reticulata) peel waste as a bioactive insecticidal agent against the pulse beetle (
Callosobruchus chinensis
L.)
編輯推薦：
柑橘皮提取物經乙酸甲酯-甲醇溶劑組合處理可有效抑制脈沖象鼻蟲產卵且不影響種子發芽，GC-MS鑒定出檸檬烯（16.2%）、α-蒎烯（11.2%）等活性成分，為可持續倉儲害蟲防控提供新方案。
Krishnaiah Hullukere Eraiah | Chikkarasanahalli Shivegowda Vivek Babu | Yallappa Rajashekar
印度卡納塔克邦邁索爾中央食品技術研究所（CSIR - Central Food Technological Research Institute），食品保護劑與蟲害控制部門，郵編570 020
摘要
柑橘（Citrus reticulata）是一種具有全球重要商業價值的園藝作物，因其營養價值和藥用特性而受到重視。然而，其富含生物活性化合物的外皮通常被作為廢棄物丟棄。在本研究中，從邁索爾當地市場收集的新鮮橙皮經過清洗、陰干、粉碎后，在室溫下儲存以供進一步分析。研究人員評估了橙皮提取物對豆類儲藏害蟲Callosobruchus chinensis的殺蟲潛力。測試了四種溶劑組分及其組合的抗產卵活性。其中，丙酮：甲醇組合在150 μL/100克豆料的劑量下完全抑制了產卵行為，并且觀察到明顯的劑量依賴性效果。通過對粗提物及各組分進行氣相色譜-質譜（GC–MS）分析，發現了多種植物化學物質，包括桉葉油醇（16.2%）、β-蒎烯（11.2%）、2-萘甲醇（10.3%）、o-芹烯（5.0%）和D-檸檬烯（4.18%）。重要的是，這些處理方法未影響種子的活力。這些發現表明，來自園藝產業的橙皮廢棄物可以作為有效的、環保的預防措施，用于管理和控制Callosobruchus chinensis，在小規模和大規模豆類儲藏系統中同時實現害蟲控制和廢棄物資源化。
引言
豆類（包括鷹嘴豆、扁豆、干豌豆等）由于其豐富的蛋白質、膳食纖維和重要微量營養素，對全球糧食安全至關重要（Langyan等人，2022年）。特別是在資源有限的地區，豆類是最經濟且可持續的膳食蛋白質來源。此外，豆類的農業副產品廣泛用作動物飼料，使得這種作物成為食品和畜牧業系統的重要組成部分。截至2024-2025年度，全球豆類產量保持穩定，總產量約為4660萬噸，比上一年增長了4%。全球市場對豆類的需求也強勁，2024年的進口量達到約2140萬噸（Davis等人，2024年）。然而，各國的糧食產量每年都有波動，因此需要有效的儲藏策略來緩解季節性供應缺口，確保糧食供應。
然而，豆類儲藏受到收獲后損失的影響，尤其是來自昆蟲害蟲的損害。平均而言，10-15%的儲藏豆類因害蟲、變質和其他因素而損失（Hajam和Kumar，2022年；Kumar和Kalita，2017年）。在印度，昆蟲造成的作物損失占10-30%，對豆類影響尤為嚴重（Hajam和Kumar，2022年）。在全球范圍內，Callosobruchus chinensis（Linnaeus，1758年）（鞘翅目：葉甲科）是危害最大的儲藏害蟲之一，在嚴重侵害情況下可導致高達60%的重量損失（Singh等人，2024年）。
最近的實證數據顯示了豆類儲藏期間蟲害的嚴重性。2019-2020年的一項關于綠豆儲藏的研究表明，種子損傷率在9%到98%之間，重量損失在6%到69%之間，發芽率損失在18%到97%之間（Chauhan等人，2022年）。在埃塞俄比亞，儲藏的鷹嘴豆樣本顯示種子損傷率為4.6%到14.5%，重量損失平均為1.1%到4.6%，這對糧食安全和農民生計構成威脅（Berhe等人，2023年）。印度的豆類產業因蟲害損失估計約為30%，每年損失約8.15億美元（Bhowmik和Yadav，2025年）。
長期以來，化學殺蟲劑一直是應對此類威脅的傳統方法，但其廣泛使用引發了環境污染、人類健康問題以及抗性昆蟲株的出現（Ansari等人，2013年；Thompson等人，2020年）。因此，人們對植物性、環保的控制方法產生了濃厚興趣。各種植物基材料——從粗溶劑提取物和粉末到精油和熏蒸劑——都表現出對儲藏害蟲的殺蟲或驅蟲作用（Devi等人，2020年；Yu，2025年）。例如，使用0.3-0.4%的印楝葉粉處理能有效減少Callosobruchus chinensis對豆類的損害，有時甚至優于未經處理的對照組（Ashok等人，2020年）。丁香、羅勒、檸檬草和姜黃粉對Callosobruchus chinensis具有顯著的熏蒸效果，可導致 adzuki 豌豆象100%的死亡率（Mario等人，2021年和2023年）。
多項研究表明，柑橘皮粉末和提取物是有效的儲藏糧食和農業害蟲的植物保護劑。據報道，Citrus reticulata的橙皮提取物可以減少Sitophilus oryzae對儲藏玉米的侵害和重量損失，體現了其收獲后的保護作用（Sharma和Gupta，2026年）。同樣，從C. reticulata果皮中提取的精油對Tribolium castaneum具有強烈的熏蒸毒性和驅蟲效果（Safavi和Mobki，2016年），而橙皮油對Sitophilus zeamais的生物活性與檸檬烯等生物活性成分相關（Zhang等人，2026年）。盡管有這些證據，但關于C. reticulata的研究主要集中在粗提取物和精油上，對標準化配方、作用機制或可擴展的施用策略的關注不足，這造成了重要的轉化障礙。本研究通過系統評估C. reticulata的溶劑特異性提取物對Callosobruchus chinensis的殺蟲效果，并結合GC–MS化學分析，將殺蟲生物活性與特定的植物化學成分直接關聯起來，填補了這一空白。本研究的新穎之處在于它整合了柑橘廢棄物資源化、溶劑引導的生物活性篩選和化合物水平化學表征的方法，確立了C. reticulata橙皮作為一種經過化學驗證且功能驗證的生物殺蟲劑，用于可持續的豆類儲藏和綜合害蟲管理。
實驗部分
昆蟲培養的制備
Callosobruchus chinensis在28 ± 2°C和50-60%相對濕度條件下在綠豆上飼養。干凈的干燥培養瓶中填充三分之一的預處理種子，然后放入約100-200只成蟲，并用橡皮筋密封瓶口。記錄培養起始日期，隨后在受控實驗室條件下進行培養。監測F1代后代，收集后讓它們生長1-2天再進行實驗。這種標準化方案確保了實驗的準確性。
溶劑提取物的GC–MS分析
對Citrus reticulata橙皮提取物進行了總離子色譜分析（圖1），發現其中含有近39種不同的化合物，總濃度為99.84%（表1）。主要成分中，桉葉油醇含量最高，占提取物的16.2%。其他顯著成分包括β-蒎烯（11.2%）、2-萘甲醇（10.3%）、o-芹烯（5.0%）和D-檸檬烯（4.18%）（表1）。這些發現揭示了橙皮提取物的化學組成。
討論
GC–MS分析顯示，D-檸檬烯是Citrus reticulata橙皮提取物中的主要成分之一。D-檸檬烯是一種天然存在的單萜類化合物，具有廣為人知的殺蟲、熏蒸和驅蟲作用（Karr和Coats，1988年）。類似地，氧代單萜類化合物linalool也對多種儲藏產品害蟲具有接觸性和熏蒸毒性（Lee等人，2003年）。其他化合物如香葉醇乙酸酯和醛類也表現出相應的效果。
結論
研究表明，Citrus reticulata橙皮提取物的丙酮：甲醇組合在每100克種子添加150-200 μL的劑量下，能夠完全阻止Callosobruchus chinensis的產卵，并抑制其后代的生長，同時不影響種子發芽。GC–MS分析確認了主要的生物活性成分，包括D-檸檬烯、linalool、香葉醇乙酸酯、癸醛和脂肪酸，這些成分的共同作用可能產生了協同的殺蟲效果。
作者貢獻聲明
Krishnaiah Hullukere Eraiah：撰寫初稿、監督研究。
Chikkarasanahalli Shivegowda Vivek Babu：撰寫、審稿和編輯。
Yallappa Rajashekar：撰寫、審稿和編輯，提出研究概念。
資金情況
本研究未獲得任何資助。
利益沖突聲明
Krishnaiah HE報告稱得到了中央食品技術研究所（CSIR - Central Food Technological Research Institute）的財務支持，并在該機構任職。如果還有其他作者，他們聲明沒有已知的可能影響本文工作的財務利益或個人關系。
致謝
作者感謝邁索爾中央食品技術研究所的所長提供了進行這項研究的設施。
