Flugrepellenter ur extrakt frin Mentha spicata x crispata -studier med Protophormia terraenovae

Walborg Thorsell, Ailo Mikiver, Elisabeth Malm & Maarja Mikiver

Thorsell, W., Mikiver, A., Malm, E. & Mikiver, M.: Flugrepellenter ur extrakt tti.x. Menthaspicalo x ctispota - studier med Prolophormia terraenovae. IFly repellents from extracts ofMentha spicato x crispols - studies on Protophormio lerraenovae.l - Ent. Tidskr.110:109-112. Umea, Sweden 1989. ISSN 0013-886x.

ln order to prevent flies from transmission of disease causing agenls to humans and animalsrepellents might be used. Such repellents can be found in various plants. This study describesthe finding of fly repellents it Mentha spicola x crispqta.

The plant material was extracted with toluene. The extract was analyzed by gaschromato-graphy/masspectrometry. Several components were found which were tested for their abilityto repel the f1y, Protophormia terroenovae. The test was performed in a net cage with about100 starved flies. A piece of meat treated with the identified compound in concentratiols be-tween 0.1 and 10.0 per cent was placed in the cage and the repelling effect was observed,Amongsr the substances tested dihydrocarvone and carvone repelled on a distance at concen-trations of about 2-ll lmolzcm2, whereas eucalyp!hol, limonene, p - cymene, t-terpinene'dihydrocarvyl-acetate, B-pinene, B-myrcene, eugenol and o-humulene seemed to have a deter-rent effect mainly by cortact of the fly with the treated bait and at concentrations of 17-25rmol/cm2.

|Y. Thorsell, Karlskronavtigen 45, S-l2l 52 Johanneshov, Sweden.A. Mikiver, E. Mulm & M, Mikiver, Swedish Defence Research Establishment, De-portment 5, 5-102 54 Stockholm, Sweden.

Flugor kan bara olika smitt,imnen med sinakroppsh{r, fotter och mundelar. Overfdring kanske direkt eller indirekt till miinniskor och djur,som di kan drabbas av sjukdom. Den pigienderesistensuivecklingen hos flugor mot nyttjade in-sektsgifter accentuerar behovet av nya medel ochargerder.

I tidigare studier har ett stort antal vaixtextraktstuderats betr. flugavvisande effekt. Bland dessaiir siirskilt extrakt fran krusmynta och kamomillverksamma (Thorsell et al. 1986). Sedana extraktkan innehAlla minga amnen, varav troligen endastnagra ar verksamma. Syftet med ftiljande studiehar varit att soka identifiera amnen i extrakt frinkrusmynta samt att testa dessa amnen, friimst de

kvantitativt dominerande, pii flugawisande egen-skaper.

Material och metoder

Ext rakt och kemiskt analysfarfarande

Ovanjordiska delar av krusmynta, Menlha spicalax crispota finfcirdelades och ex(raherades med to-luen vid + 20'C. Extraktet indunstades till torrhetvid + 30-r l' C och 1,3-2,0 kPa. Diirigenom eli-minerades de flyktigaste amnena. Aterstoden an-vindes fdr att framstalla ldsningar for analys.Analyserna utfdrdes gaskromatografiskt medkvartskapilliirkolonn 30 mx0,32 mm bondedFSOT med RLSo -150 som fas. Barargasen ut-gjordes av helium och flddeshastigheten var 2mllmin. Splitinstalningen var 1,8/100. Startlem-peraturen + 80" C hrtlls konstant i 2 min. vareftertemperaturen rikades l6olmin upp till + 200" C.ErhAllna fraktioner analyserades med masspek-

ll0 Walborg Thorsell m .fl

-_'- r

fi'

t.-

Fi8. 1. Caskromatogram av toluenextrakt frAn krusmynta, Menlho spicata x crispqto. Srffro:Il,a anger referenssub-stanser, som ger samma masspektra som besiffrade fraktioner; (ll), (13) och (14) enl. masspektra i Iitteraturen: l. Pi-nen; 2. Myrcen; 3. 1,8-Cineol;4. Limonen; 5. p-Cymen; 6. y-'Ibryinen; 7. Dihydrokarvon; 8. Karvon; 9. Dihydro-karyylacetat; 10. Eugenol; (ll). Bourbonen; 12. Caryophyllen; (13). Caryophyllen oxid; (14). Copaen. Infallt armasspektra av karvon och dihydrokarvon.

Caschromatogram from toluene extract ol Menths spicota x crispots.The r,nmbers refer to substances giving identical masspectra with the numbered fractions; (ll), (13) and (14) agree with the masspectra from the literature. Inset isthe masspectra of carvone and dihydrocarvone.

Flugrepellenter frdn Mentha lll

Tab. l. Flugavvisande effekt hos f0reningar, kommersiellt tillgangliga (numrerade enl. Fig. l), som enl. GCIMSkan fdrekomma i toluenextrakt ftar, Menths spicata x crispsta. Medelviirde (i) och standardavvikelse (SD) anges for5 replikat per emne och koncentration. A anger antal flugor som vidrort/landat pi provet och flugit bort fdre kon-trolltidens utgeng. B anger antal flugor som vidrort/landat pA provet och stannat kvar till konrrolltidens utgeng.

Flyrepelling effec of compounds, commersially available, (numbered, as in Fig. l) \r'hich according to CC,/MS mayoccur in toluene exlracts of Mentho spicota x crispato. Average value (x) and standard delialion (SD) are given of 5

replicates per substance and concentralion. A gives the number of flies which touched/landed on the bait and Ieft itbefore the end of the time of the control. B gives the number of flies which touched/landed on the bait and stayed tilthe end of the time of the control.

Substanser/Substances

Koncentration/Concentration

10,090 5,0Q0 l,0mo 0,t90

__--:--.-_----_--_---_--_-_i SD i SD i SD i SD x SD x SD x SD x SD

Stora toppar/ Mojor peoks3. 1.8-Cineol (Eucalypthol)4. (+) Limonen

(-) Limonen5. p-Cymen (p-Cymol)6. y- Terpinen7. (+) Dihydrokarvon8. (+) Karvon

(-) Karvon9. (-) Dihydrokarvylacetat

Smd toppar/ Minor peaksl. 0- Pinen2. 0- Myrcen

10. Eugenol12. a- Caryophyllen (o- Humulen)Kontroll/Control

0 t5 I 0 0 15

0 15 I 0 0 15

0 t5 I 0 0 15

0 13 3 0 0 l50 15 0 0 0 15

5

9

t0l5l0000

000000000

0000

l5

tt2 4 0 0150 15 I 0 0 15

I t2 2 0 0 15

0 l5 I 0 0 15

0t2 3 0 0132 0 0 12 6 03009501004400 t5 I 0 0 15

15 I I

00000115 t 000000200400300000000000000015 0 0

0000 l5 I

0 ll 3

0000 15 r

0000000000 15 2

16 614313 3

t42oo

ol2 5

0 15 20 15 I0 14 4000

trometer LKB 9000. De erhillna masspektra jam-fdrdes darpa med masspektra i litteraturen. Hiir-igenom erhcills fOrslag pi emnen. En del av dessaemnen var kommersiellt tillgangliga. Dessa refe-rensamnen analyserades pa motsvarande satt somextraktet. Erhillna resultat jamfdrdes. En sam-manstallning gjordes diirpi av de iimnen som visa-de overensstammelse betr. gaskromatografi ochmasspektrometri 0fr Fig. l).

Kommersiellt tillgdngliga relerenssubstanser

1,8 cineol = eucalypthol, Merck DAB6; R ( + ) limonen,Fluka ) 9890 (GC), S G) limonen, Fluka ca 9790 (GC);p-cymen = p-cymol, ICN; I-terpinen, Sarsynthise ca9790 (GC); (+) dihydrokarvon, Sarsynthbse; (+) resp(-) karvon, Fluka )9990 (CC); C) dihydrokarvylacetat,Sarsynthdse; B-pinen, Fluka )9590 (GC); R-myrcen, Sig-ma, approx 9090; eugenol, Fluka )9990 (CC); o-caryo-phyllen = a-humelen, SarsynthEse.

B io l<t gis kt t estfd rfaran de

F6rsciken utfdrdes i insektarium vid +20+1" Coch en relativ fuktighet av 50+5q0. Flugorna ut-gjordes av Protophormia terraenovoe (Robineau-

Desvoidy, 1830), (Calliphoridae, spyflugor), vilkabl a livniir sig pa animaliska iimnen och som ar re-lativt lAtta att odla. Ett 100-tal flugor mer en 4 d.gamla fick sv,ilta 3 till 5 timmar varpa de placera-

des inatbur. Kontrollforsciken utfordes enligt fol-jande: 0,8 g finfdrdelat kdtt med en yta av 4,5i0,5 cm2 insattes iburen. Ktlttet var i fcirviig blan-dat med 0,15 ml etanol och lufttorkat. Vid tiden 0de k,ottet inftirdes i buren fanns inte nAgon flugape k6ttet. Tiden noterades di 15 flugor satt sig pe

kottet. Denna tid, kontrolltiden, varierade mellan2,0 och 5,0 min i de utfdrda kontrollerna (n=260). Bakgrunden till valet av kontrolltid fOr 15

flugor var baserat pa orienterande forsok, 5 repli-

I 12 Walborg T horscll rn fl

kat i samma bur, utfdrda med l5 minuters inter-vall. Under 2,00t0,04 min blev kortet helt rackt avflugor (15+l). Inte nAgon fluga fl6g bort underdenna tid. Vid prov av de definierade amnena ut-formades experimenten enligt ovan, men kdttethade blandats med en etanolldsning/suspensionav studerat iimne iolika koncentralioner. Prov ut-fdrdes alltid i samma bur, dar kontrolltiden mattsl5 min tidigare. I provfdrsoken noterades darpaantalet flugor, som vidrdrt kottet och flugit bortfcire konrrolltidens utgeng resp stannat kontrollti-den ut fifr Thb. l). Samtliga prov med tillhdrandekontroller har ut fdrts 5 ginger.

Resultat

De gaskromatografiska och masspektrometriskaresultaten ,ir sammanfattade i Fig. l. De storstakoncentrationerna fdrekommer bland amnen sommotsvarar: 1.8-cincol. limonen, p-cymen. y-terpi-nen, dihydrokarvon (patentsdkt), karvon och di-hydrokarvylacetat. Amnen i lagre koncentrationmotsvarar bl a: pinen, myrcen, eugenol, bourbo-nen, a-caryophyllen, caryophyllen oxid och copa-en. En del iimnen i lig koncentration har ej identi-fierats.

Flugexperimenten 6r redovisade i Tab. l. Blandde testade amnena ar dihydrokarvon och karvonavvisande pi avstAnd och iliga koncentrationer.1.S-cineol, limonen, p-cymen, y-terpinen, dihyd-rokarvylacetat, 0-pinen, R-myrcen, eugenol och a-caryophyllen fdrefaller att avvisa vid kontakt ochvid hiiga koncentrationer.

Diskussion

Effektivt skydd mot flugor kriiver ofta att fleraolika ergarder vidtas, eventuellt samtidigt. Onsk-van ar att dessa inte stor den biologiska balansenalltfor mycket. I sammanhanget kan repellentervara av intresse. Dessa piverkar insekten se attden rrir sig bort frin iimnena i frd.ga.

Den utfdrda studien visar, att en av vera in-hemska vdxter, krusmynta, som traditionellt an-v?ints inom folkmedicinen, innehiller minst tvAextraherbara fl ugrepellenter. Dihydrokarvon ochkarvon verkar p{ avstind och i koncentrationermellan I och 590 eller 2 till ll pmol/cm2. Detta in-nebar att smittat material,/materiel, som behand-las med sAdana iimnen kan, under en viss tid,hindra flugor att komma i kontakt med smittem-

nen, som de annars skulle kunna overfora tillmiinniskor och djur.

NAgra iimnen iextraktet ftrelaller att verka vidkonlakt och i koncentrationer mellan 5 och l09oeller l7 till 25 i.rmol/cm:. Dessa amnen hindrar inteflugorna art fa kontakt med nedsmittat och be-handlat material/materiel. De kan dock ha bety-delse i repellentsammanhang ifall de iir verksam-ma som synergister.

De bAda repellenterna med avstAndsverkan iirstrukturellt likartade. De iir ketoner av terpenna-tur. Amnena, som visade tendens att avvisa flu-gorna vid kontakl tillhdr andra typer av strukturerav varierande slag. Limonen, y-terpinen, B-pinen,B-myrcen och a-caryophyllen Ar terpenoida kolvii-ten, eucalypthol ar en epoxifdrening med terpen-karaktar och dihydrokarvylacetat air en ester avterpennatur. Aven aromatiska frireningar sAsomkolvatet p-cymen och lenoletern eugenol iterfinnsbland dessa iimnen.

Karvon beskrivs ocksi ha avskrlckande effektpd husfluga (Sharma & Saxena 1974), som tillhdren annan familj iin Protophormia terraenovoe.Karvon har ockse rapporterats ha repellerande ef-fekt pi tysk kackerlacka (Inazuka 1982) och mal(Sugimoto et al. 1980), vilka tillh<ir helt andraordningar. Oberoende av om dessa effekter kanhiinfdras till en eller flera mekanismer iir resulta-ten intressanta, dA de antyder en bredbandseffekthos en ivixtriket ej helr ovanlig terpen.

Thck framf<rres till STU fctr ekonomiskt stdd -projektnummer 85-03330P -, rill SrockholmsUniversitet, Zoologiska Institutionen, som bidra-git med laboratoriemdjligheter, till prof. B. Kul-lenberg och dr A.-K. Borg Karlson, bida vid Upp-sala Universitets Ekologiska Forskningsstation,till prof. E. Sylv6n, Narurhistoriska riksmuseer,laborator U. Bergh och institutionschef L. Wenn-berg, FOA 5, Stockholm, vilka bidragit med ver-delulla synpun k ter pi manuskriptet.

Litteratur

Inazuka,S.l982. Cockroach repellents contained in oilsof japanese mint and scotch spearmint. - J, Pesi.Sci.7:145-154.

Sharma, R.N. & Saxena, K.N. 1974. Orientation and de-velopmental inhibition in the housefly by certainterpenoids. J. Med. Ent. ll:617-62t.

Sugimoto, M., Sato, H., Hayashi, H. 1980. R€pulsifparfumi pour insectes - Franskt patent 243329E.

Thorsell, W., Malm, E., Mikiver, A. & Mikiver, M.1986. Flugkontroll med vAxtextrakt. Srudier medPhormia terraenovae. - DA-rapport C500,10*Hl.