中華民國第51屆中小學科學展覽會

中華民國第 53 屆中小學科學展覽會作品說明書國中組化學科 030217 精油如解液, 飛蚊莫摧殘 - 真薰傳學校名稱 : 臺中市立居仁國民中學作者 : 指導老師 : 國二許哲睿國二黃冠綸王翠妃陳惠如國二黃靖惟關鍵詞 : 精油白線斑蚊

壹摘要台灣年均溫為 23.6, 溼度約 75%, 非常適合蚊子繁殖本組期望採用廢棄的柑橘類果皮, 及容易栽種的辛香類植物, 在家中能自行調配安全無毒的防蚊液在以冷壓法所得的大蒜洋蔥橘子柳丁柚子精油中, 我們發現將柚子精油 80% 與混合溶劑 20% 嬰兒油與甜杏仁油 3:1 調配, 其對白線斑蚊的忌避率為 68~92%, 高於市售的天然防蚊液 60~81% 也優於市售防蚊液中所常見的茶樹精油與香茅精油自製精油忌避率高於兩者 28~34% 由所蒐集的資料可以發現柚子精油含高含量的檸檬烯環狀萜烯類, 其分子結構的穩定性勝於天然防蚊液的成分多為鏈狀萜烯類若能將屬於農業廢棄物的柚子果皮其餘柑橘類果皮精油也有不錯的驅蚊效果再製成精油, 可使廢棄物得到更有效的再利用貳研究動機 : 七月時, 我們這組恰好被分配到地下室打掃, 哪知一小時打掃完, 穿長褲的我腳踝就被蚊子叮了 10 幾個包, 真是奇癢無比為了我這易被蚊子相中的體質, 我決心利用這一年研究可行的驅蚊方法趁著暑假, 夥同我的好友們展開了研究的旅程我們在這段時間雖然蒐集及閱讀許多資料, 但對於研究方向仍不知從何處著手, 所以我們決定厚著臉皮打電話給中興大學昆蟲系教授, 非常幸運地教授邀請我們參觀他的實驗室並和我們分享他的研究過程在同一天, 在我們尋找可使用的驅蚊植物時, 巧遇園藝系教授, 在聊天中, 教授和我們分享他提煉精油的過程, 透過教授們的協助與引導, 我們逐漸進入佳境也找到研究的方向參研究目的 : 1 尋找合適的方法萃取白千層澳洲茶樹落羽松檸檬香茅左手香烏心石六種植物葉柄的精油與萃取橘子柚子柳丁洋蔥蒜頭九層塔等精油 2 養殖白線斑蚊並完成防蚊測試之裝置 3 以酒精稀釋植物葉片之精油並進行防蚊測試, 以了解不同精油不同濃度下對白線斑蚊的驅敵效果 4 改以家中可自製的精油橘子柚子柳丁洋蔥蒜頭九層塔改變不同溶劑種類狀態並採不同比例混合溶劑測試白線斑蚊的驅敵效果 5 將上述的結果進行實驗分析, 分析其成分的差異對驅蚊的影響 1

肆研究器材和設備一精油種類及藥品 : 精油種類及藥品用途數量圖片酒精 1. 稀釋精油濃度 2. 洗滌量筒等規格 :95% 白千層精油 3kg 澳洲茶樹精油 1kg 落羽松精油 7kg 檸檬香茅精油 1kg 左手香精油 4kg 2

烏心石精油 1kg 橘子精油 500g 柚子精油 300g 柳丁精油 500g 洋蔥精油 830g 蒜頭精油 100g 甜杏仁油溶劑凡士林溶劑 3

嬰兒油溶劑甘油溶劑二使用器材 : 器材名稱用途數量及規格圖片水銀溫度計量取溫度額溫槍量取測試者手溫離心機將柑橘類的液體離心分層規格 : 最高 14000 轉 / 分離心管裝取榨取出柑橘類的液體數量 :100 規格 :1.5 毫升壓克力吸管吸取及移動蚊子數量 :2 4

自製吸管數量 :2 針筒數量 :4 規格 :3 毫升酵母粉餵食孑孓用數量 :1 試樣瓶保存精油數量 :40 塑膠杯盛裝精油數量 :14 羽化瓶數量 :4 成蟲飼養箱飼養雌蚊數量 :4 規格 :15 cm 15 cm 15 cm 5

成蟲餵食器置於成蟲飼養上數量 :4 量筒 10 毫升滴管 30 毫升壓榨機榨取柑橘類精油數量 :1 6

伍研究步驟 : ㄧ尋找合適的方法萃取白千層澳洲茶樹落羽松檸檬香茅左手香烏心石六種植物葉及部分柄的精油與萃取橘子柚子柳丁洋蔥蒜頭精油一我們選擇氣味較明顯的六種植物, 這些植物如圖一精油量不足以採用冷壓法, 所以選擇產率較高無溶劑殘餘問題的水蒸餾萃取法進行萃取 1 採剪約 5~6 公斤植物, 取 1 公斤的植物葉與柄放置於蒸餾瓶中, 將水裝於蒸餾瓶中約 2/3 滿, 並將蒸餾瓶置放於電磁加熱器上如圖二三圖一 : 各類植物白千層澳洲茶樹落羽松檸檬香茅左手香烏心石圖二 : 裁剪葉片及秤重圖三 : 加熱蒸餾瓶 2 將冷凝管裝置於蒸餾瓶上方, 下端的連接口以橡膠管接上水龍頭, 當作進水口較熱的水因密度降低會自動往上流, 有助於冷卻水的循環, 故上端作為出水口如右圖四以電磁加熱器開始進行加熱, 水沸騰後, 約再 1 小時, 精油開始在冷凝管旁的似分液漏斗處開始冷凝如圖五, 因精油密度小於水且不溶於水, 7 熱水出冷水進圖四

所以精油浮在水的上方, 待精油油面高度不再升降時, 即可關掉電磁加熱器, 以針筒抽出上方純粹的精油精油水圖五 : 精油收集與取得 4 重複 3. 步驟以增加精油產率第一次萃取精油的產率較低, 之後的產率皆會提升, 主因第一次進行蒸餾時會有部分精油凝結於冷凝管壁上, 待第二次進行蒸餾時, 管壁上已有附著的精油, 所以精油得以順利在似分液漏斗中冷凝 5 取得精油後, 將漏斗打開, 使水流出後進行清洗後才可進行下一種植物三家用精油如 : 橘子柚子柳丁洋蔥蒜頭九層塔的萃取 1 收集橘子柚子柳丁 300g~500g 感謝同學們努力在午餐時間貢獻果皮給我們使用九層塔 1kg, 以壓榨機進行壓榨, 再使用離心機離心 10 分鐘 14000 轉 / 分, 離心後, 我們以針筒吸取上方精油和果臘, 置於試樣瓶後再以保鮮膜封住後蓋緊 2 取洋蔥 830g 蒜頭 100g 九層塔 190g, 直接以壓榨機進行壓榨, 將壓榨出的汁液放入燒杯中靜置 2~3 天, 再以針筒取出上方精油二養殖白線斑蚊並完成防蚊測試之裝置台灣的蚊蟲種類有 135 種, 但真正會造成疾病傳染的有熱帶家蚊三斑家蚊環紋家蚊矮小瘧蚊埃及斑蚊白線斑蚊, 為配合實驗時間所以選擇易於白天出現的種類如 : 埃及斑蚊白線斑蚊, 且在中部地區比例較大的, 所以白線斑蚊就成為我們的測試種類一培育蚊子卵孑孓蛹羽化成蚊的過程 1 為避免病媒蚊的傳播, 所以商請中興大學教授給予我們實驗室中所培養的卵條, 開始進行白線斑蚊的培育過程 2 將自來水進行曝氣三天以除去水中的氯氣, 剪取約兩公分長的卵條, 置於餐巾紙上藉由白色紙巾的反射以了解幼卵的孵育情形, 再放入水槽中利用燈泡照光使得以維持水溫 25, 並在水槽中放置溫度計得以隨時檢測如圖一 8

3 孑孓有避光性, 故在水槽上方加以黑布遮掩, 定期加入酵母粉, 提供所需之營養如圖二 4 在裁切 1/2 的 1500mL 寶特瓶中放置採剪為 1/2 的 750mL 的寶特瓶, 並在其上方以絲襪套住, 作為避免成蟲飛出與吸取成蟲的通道, 此為蛹瓶如圖三在大保特瓶的側邊放置一段以棉花塞住的吸管, 作為羽化後成蚊的餵食器如圖四 5 以剪掉前端的塑膠滴管吸取水槽內的蚊蛹置於蛹瓶內羽化如圖五 6 每日以壓克力吸管吸取蛹瓶中的成蚊進行分類將雌蟲移入成蟲飼養箱餵食 10% 糖水如圖六七八 ; 將雄蟲放置於以絲襪封住上方的透明保特瓶內, 不進行餵食, 使其自然死亡圖一 : 卵條圖二 : 孑孓圖三 : 蛹瓶圖四 : 蛹瓶的餵食器圖五 : 蛹圖六 : 雌蚊飼養箱圖七 : 雄蚊圖八 : 雌蚊二實驗結束後蚊子的處理 : 雄蚊 : 將雄蟲置於空寶特瓶內, 不進行任何餵食, 使其自然死亡, 包裹後丟棄雌蚊 : 不進行餵食, 待其脫水自然死亡, 以壓克力管將死亡的雌蚊吸出, 包裹後丟 9

棄孑孓與卵 : 將水槽中的水倒置塑膠桶內, 並投入數枚壹圓銅板, 再加以沸水澆入, 最後在正午時刻將其倒入於柏油路面上至乾燥死亡三以酒精稀釋植物葉片之精油並進行防蚊測試, 以了解不同精油不同濃度下對白線斑蚊的驅敵效果一精油的配置 1 依塩屋紹子 2005 資料顯示可以擦在人皮膚上的濃度為 5%, 濃度太高的精油是會對人體造成灼傷現象的所以我們以酒精稀釋並配置體積百分濃度為 10% 的白千層落羽松烏心石左手香檸檬香茅澳洲茶樹約 20 毫升, 進行驅蚊測試, 以了解這六種常見的植物中, 何者的驅蚊效果最好 2 選取驅蚊效果最好的前四種精油白千層左手香檸檬香茅澳洲茶樹, 配製體積百分濃度為 5%, 以了解這四種常見的植物中, 當濃度降低至人體可塗抹的程度時, 其驅蚊效果的變化 3 選取驅蚊效果最好且產率最佳的代表經濟效益較高的白千層, 依序以酒精稀釋成 4% 3% 2% 1%, 以了解濃度降低後, 其驅蚊效果的變化二實驗裝置及測試說明 1 驅蚊測試箱 A 左端的壓克力盒子 15cm 15cm 15cm 為置放雌白線斑蚊, 具有孔洞, 可保持空氣流通, 箱子右側設有擋板, 可控制雌蚊進出圓形壓克力與測試區 B 右端的壓克力盒子 15cm 15cm 15cm 為置放精油及伸入手掌, 具有孔洞可保持空氣流通 C 圓形壓克力管為連接左右二個壓力克力箱的管道壓克力管的目的因蚊子極有可能只是因為亂飛好奇心或因氣流影響而經過, 不一定是被人體的氣味吸引著, 所以我們在其中架了一條給蚊子緩衝期的通道即壓克力管, 蚊子必須碰到壓克力管終點上的絲襪才算是蚊子被人體的氣味吸引而靠近, 為避免受到雌蚊叮咬, 我們必須在右端壓克力箱交接之壓克力管口處套上兩層絲襪, 阻擋及避免雌蚊叮咬 D 若雌蚊受到人體手掌氣味吸引, 則會從左端壓克力箱進入壓克力管, 最終停在壓克力管右側的絲襪上如圖七八圖七 : 中間壓克力管通道圖八 : 測試裝置圖 10

三驅蚊測試 : 1 在測試前一天撤除糖水, 使其 24 小時內不得進食, 將雌蚊 20 隻移入左端壓克力箱每次測試前記錄當時人體溫度即手掌溫度室內氣溫測試者記錄者精油種類及濃度等測試時間為 30 分鐘, 測試前僅留桌上一盞檯燈供照明記數與提供收熱源, 並開著電扇, 使風向與測試裝置垂直, 保持空氣流通, 防止精油因蒸發而使空氣飽和, 降低雌蚊的感觀 2 實驗組 : 將放入 5mL 精油的小塑膠杯置於右端壓克力盒子並靠近絲襪, 再放入測試人的手於壓克力盒中伸入手掌後, 拔出左端壓克力箱的擋板, 同時按下碼表計時當雌蚊接觸到絲襪, 即記錄一次, 紀錄事項包括當時絲襪上雌蚊隻數及時間幾分幾秒每次測試皆為 30 分鐘同種精油同種濃度測試三次 ~ 五次, 由所記錄的數據算出 30 分鐘內在壓克力管絲襪上平均停留的蚊子隻數, 依此原則測試各種類不同濃度的精油對照組 : 將放入 5mL 酒精的小塑膠杯置於右端壓克力盒子, 並放入測試人的手於壓克力盒中伸入手掌後, 拔出左端壓克力箱的擋板, 同時按下碼表計時每次測試皆為 30 分鐘測試三次 ~ 五次, 由所記錄的數據算出 30 分鐘內在壓克力管絲襪上平均停留的蚊子隻數四實驗數據分析每次驅蚊測試不同精油及濃度, 測試至少三個人, 共三次若測試有數據與其他數據差距太大需進行捨棄, 再重新測試, 測試時間為 30 鐘, 計算 30 分鐘內停留在絲襪的蚊子的平均隻數, 再採忌避率 Repellency, % 公式鄭森松張上鎮,2010 以進行計算, 評估其忌避效果其計算公式如下所示 : 忌避率 %={1- 試驗組之蚊蟲數 / 試驗組之蚊蟲數 + 對照組之蚊蟲數 } 100% 四改以家中可自製的精油橘子柚子柳丁洋蔥蒜頭改變不同溶劑種類狀態或比例, 採貼布或防蚊液體方式, 測試白線斑蚊的驅敵效果 1 家用精油橘子柚子柳丁洋蔥蒜頭, 取純精油 5mL 放置於試樣瓶準備驅蚊測試, 選取出驅蚊效果最好的精油 2 將驅蚊效果最好的精油柚子, 將精油先以嬰兒油調製, 依坊間精油調製的方式先以 1:1: 方式調配 5 毫升, 以進行 30 分鐘的驅蚊測試若驅蚊效果未能到近純柚子精油的驅蚊效果再提高濃度進行 30 分鐘的驅蚊測試每次測試次數至少 3 次 3 承 2, 將較好的驅蚊精油濃度, 以此濃度將精油與嬰兒油凡士林或坊間常用的基底油杏仁油進行配製, 取 5mL 後進行 30 分鐘的驅蚊測試, 並將純精油 5mL 滴至化妝棉片上以分辨接觸面積的改變是否影響精油揮發的效果, 並同時測量不同溶劑在 30 分鐘內, 其隨時間的驅蚊效果, 以了解不同溶劑對於精油揮發的時間有何影響 4 以上述的實驗結果, 合成可自製的精油貼片或溶劑混合液, 以維持長時間的驅蚊效果 11

陸研究結果與討論 : ㄧ白千層澳洲茶樹落羽松檸檬香茅左手香烏心石六種植物以水蒸餾萃取法之精油產率精油種類採集數量及部位精油產量精油產率製造方式白千層 3kg 葉 13.2g 4.4g/kg 水蒸餾法澳洲茶樹 1kg 葉 9.92g 9.92g/kg 水蒸餾法檸檬香茅 0.9kg 葉 4.12g 4.58g/kg 水蒸餾法烏心石 1kg 葉 0.81g 0.81g/kg 水蒸餾法左手香 4kg 葉 1.84g 0.46g/kg 水蒸餾法落羽松 7kg 葉 1.89g 0.27g/kg 水蒸餾法實驗結果 : 由上圖得知, 以水蒸餾法獲得植物精油的產率為澳洲茶樹 > 檸檬香茅 > 白千層 > 烏心石 > 左手香 > 落羽松二橘子柚子柳丁洋蔥大蒜九層塔六種家用辛香植物以冷壓法之精油產率精油種類採集數量及部位精油產量精油產率製造方式柚子 0.3kg 果皮 25.48g 84.93g/kg 冷壓法柳丁 0.5kg 果皮 37.82g 75.84g/kg 冷壓法橘子 0.5kg 果皮 38.67g 77.34g/kg 冷壓法洋蔥 0.83kg 整體 11.48g 14g/kg 壓榨法大蒜 0.10kg 整體 10.08g 20g/kg 壓榨法 12

實驗結果 : 由上圖得知, 以冷壓法萃取的精油產率為柚子 > 橘子 > 柳丁 > 大蒜 > 洋蔥實驗討論 : 以產率來看柚子果皮所含得精油最多, 橘子柳丁果皮所萃取的精油約是柚子果皮的 0.91 及 0.89 倍, 而大蒜與洋蔥因其成分大多溶於水, 所以精油產率最低, 只有柚子果皮的 0.24 0.16 倍三精油濃度 10% 時之白千層澳洲茶樹落羽松檸檬香茅左手香烏心石 5 毫升驅蚊白線斑蚊效果比較忌避率 % 對照組 : 酒精 5 毫升酒精蚊子平均停留隻數對照組 3 分鐘 6 分鐘 10 分鐘 15 分鐘 20 分鐘 25 分鐘 30 分鐘測試一 2.45 4.9 4.5 4.33 6.25 6.6 6.89 測試二 2.45 4 3.8 3.8 5 5.2 5.8 測試三 2.5 3 3.29 3.09 3 3.72 4.33 平均 2.44 3.78 3.63 3.92 5.03 5.94 6.27 白千層 10 % 測試一 0 1 1 1.29 2.43 2.42 1.5 測試二 1 1.5 1.27 1 1 1 1 測試三 0 1 0 1.5 2 1.67 1.7 平均 0.33 1.17 0.76 1.26 1.81 1.7 1.17 忌避率 88.08% 76.38% 82.70% 75.69% 73.55% 77.75% 84.28% 澳洲茶樹 10 % 測試一 1.89 2.17 2.67 2.22 2.5 2 2 測試二 1.89 2.2 2.67 2.22 2.5 2 2 測試三 0 1 0 1.5 2 1.67 1 平均 1.26 1.79 1.78 1.98 2.33 1.89 1.67 忌避率 65.92% 67.88% 67.11% 66.45% 68.32% 75.86% 79% 落羽松 10 % 測試一 3 3.57 3.8 3.2 2 4.74 3.76 測試二 1 1 1.3 1.5 1.4 3 1.94 測試三 2 2 2.5 2.5 2.3 4.1 2.5 平均 2 2.19 2.53 2.4 1.9 3.95 2.73 忌避率 54.93% 63.33% 58.91% 62.04% 72.60% 60.08% 69.65% 檸檬香茅 10 % 測試一 0 1.4 1.71 2 2.11 3.33 2.27 測試二 1.5 1.44 1.33 2 2.33 0.5 0.5 測試三 1 1.2 1.4 2 2.2 1 1.2 平均 0.83 1.35 1.48 2 2.21 1.61 1.23 忌避率 74.52% 73.74% 71.05% 66.23% 69.45% 78.68% 82.58% 左手香 10 % 測試一 2 2.5 2.29 2.33 2.33 2 2.5 測試二 1.5 2 2 2 2.2 1.5 2 測試三 1.5 1.44 1.33 2 2.33 1 1 13

平均 1.67 1.98 1.87 2.11 2.29 1.5 1.83 忌避率 59.39% 65.64% 65.98% 65.02% 68.76% 79.84% 77.38% 烏心石 10 % 測試一 3.5 5.5 9.09 10.25 9 6.14 6.33 測試二 6.38 6 6 4.4 4.63 3 2.33 測試三 2.67 4.5 2.8 2.25 5 4 2.33 平均 4.18 5.33 5.96 5.63 6.21 4.38 3.97 忌避率 36.82% 41.49% 37.85% 43.04% 44.76% 57.56% 61.24% 白千層澳洲茶樹檸檬香茅烏心石左手香落羽松標準差 5.62 5.01 5.52 8.97 6.73 10.94 實驗結果 :1 測量時間 0~15 分鐘來看, 驅蚊效果為白千層 > 檸檬香茅 > 澳洲茶樹 > 左手香 > 落羽松 > 烏心石 2 測量時間 15~30 分鐘, 驅蚊效果為白千層 > 檸檬香茅 > 左手香 > 澳洲茶樹 > 落羽松 > 烏心石 3 以 30 分鐘的平均忌避率與標準差直條圖來看, 可以發現白千層的忌避效果最好, 且 30 分鐘內的驅蚊效果也較一致實驗討論 : 1 雖然白千層檸檬香茅澳洲茶樹標準差較小, 代表三者在 30 分鐘內的驅蚊效果較為穩定但以忌避率來看, 白千層 72%~88% 在 30 分鐘內的驅蚊效果較佳, 並考量產率情形下, 白千層為我們驅蚊的首選 2 澳洲茶樹產率高成本低, 但驅蚊效果相對於白千層的忌避率少了 10% 3 左手香落羽松烏心石皆是需一段時間後才有較好的驅蚊效果, 其所含成份多為倍半萜類化合物為三個異戊二烯所連接起的化合物分子量較大約 204, 與酒精的互溶效果略差於含 -OH 的物質如 : 白千層中含 57% 1,8 桉油醇與 13% α- 松油醇 ; 檸檬香茅含 21% 香葉醇, 所以揮發效果也較差 14

四白千層澳洲茶樹檸檬香茅左手香各個精油濃度 10% 及 5% 5 毫升時之驅蚊白線斑蚊效果比較忌避率 % 對照組 : 酒精 5 毫升白千層蚊子平均停留隻數 5 % 3 分鐘 6 分鐘 10 分鐘 15 分鐘 20 分鐘 25 分鐘 30 分鐘測試一 2 1.25 1.25 1.08 1 2.42 1.5 測試二 1 0.5 0 1.25 2 1 1 測試三 1.5 1 1 1.1 1.5 1.67 1 平均 1.5 0.92 0.75 1.14 1.5 1.7 1.17 忌避率 61.90% 80.49% 82.89% 77.43% 77.38% 77.75% 84.28% 澳洲茶樹 5 % 測試一 1.5 4 5.3 5.4 4.53 4.2 3.67 測試二 2.67 5.5 5 5.5 5 5 5 測試三 1.8 4 4 5 5 5 4.5 平均 1.99 4.5 4.77 5.3 4.84 4.73 4.39 忌避率 55.05% 45.67% 43.25% 42.53% 50.96% 55.65% 58.83% 檸檬香茅 5 % 測試一 1.5 3 3.75 5.75 5.18 5.5 5.13 測試二 1.18 3.24 4 5.8 5.2 5.6 5.3 測試三 1.3 3 3.8 6 5.28 5.5 5.3 平均 1.33 3.08 3.85 5.85 5.22 5.53 5.24 忌避率 64.76% 55.12% 48.55% 40.14% 49.09% 51.77% 54.47% 左手香 5 % 測試一 4.25 2.54 3.08 4.06 4.75 4 4.62 測試二 2.8 3.47 4.37 2 2.42 2.7 3.36 測試三 3.3 3 3.5 3 3.5 3 4 平均 3.45 3 3.65 3.02 3.56 3.23 3.99 忌避率 41.40% 55.74% 49.88% 56.50% 58.59% 64.75% 61.10% 15

實驗結果 : 為了可以將植物精油塗抹至身上, 故降低濃度至人體可接受的 5%, 可以發現澳洲茶樹檸檬香茅左手香當濃度降低至 5% 時, 驅蚊效果都降低許多忌避率降 5~20%, 唯有白千層在降低濃度後忌避率改變不大, 也因此將白千層作為之後改變濃度的主要精油五白千層精油濃度 5% 4% 3% 2% 1% 5 毫升時之驅蚊白線斑蚊效果比較忌避率 % 對照組 : 酒精 5 毫升白千層蚊子平均停留隻數 4 % 3 分鐘 6 分鐘 10 分鐘 15 分鐘 20 分鐘 25 分鐘 30 分鐘測試一 1 1.5 1.9 2.07 2 3.27 3 測試二 1.3 1.4 1.7 2.4 2.5 3 3 測試三 1.6 1.33 1.5 2.71 3 2.5 3 平均 1.3 1.41 1.7 2.39 2.5 2.92 3 忌避率 65.22% 72.85% 68.12% 62.11% 66.81% 67.02% 67.65% 白千層 3 % 測試一 2.8 2.44 2 3 2 2 2 測試二 2.6 2.6 2 2.5 3 3 3 測試三 2.38 2.67 2 2 2 2 2 平均 2.59 2.57 2 2.5 2.33 2.33 2.33 忌避率 48.45% 59.54% 64.49% 61.07% 68.32% 71.80% 72.89% 白千層 2 % 測試一 4.2 3.73 5 3.7 4.92 5.5 4.2 測試二 3 4.5 4.5 5 4.2 4 4.3 測試三 3 3 4 2.44 3.54 2.45 2.01 平均 3.4 3.74 4.5 3.71 4.22 3.98 3.5 忌避率 41.76% 50.26% 44.67% 51.37% 54.39% 59.86% 64.16% 16

白千層 1 % 測試一 1 4 3.4 3.6 3.5 4 3 測試二 2 3.75 3.68 4 4 4 4.34 測試三 3 3.76 4 3.8 3.8 4 3.7 平均 2 4 3.69 3.8 3.77 4 3.68 忌避率 54.93% 50.66% 49.58% 50.79% 57.19% 59.76% 63.02% 實驗結果 : 白千層濃度降至 3%, 仍維持 70% 的忌避率倘若降至 2% 以下, 忌避率就會下降至 40%~50% 實驗討論 :1 白千層濃度在 3%~5% 間, 忌避率的差距約 5~15% 之間, 兩者的差距不大, 此說明當濃度下降至 3% 時, 將精油溶液塗抹至皮膚上, 仍可維持約 70% 的忌避效果 3 由上圖的可顯示, 因白千層所含主要物質大多含 -OH 基醇類, 所以和乙醇溶劑互溶效果好, 也易隨著酒精揮發而揮發, 故 30 分鐘內皆維持較趨平行時間軸的直線, 代表其忌避率的穩定性六大蒜柳丁橘子柚子洋蔥精油與市售天然防蚊液 5 毫升時之驅蚊白線斑蚊效果比較忌避率 % 對照組 : 酒精 5 毫升大蒜蚊子平均停留隻數 3 分鐘 6 分鐘 10 分鐘 15 分鐘 20 分鐘 25 分鐘 30 分鐘測試一 3.75 3.8 5.5 5.59 2.93 2.75 2.69 測試二 3.5 3.3 4.3 4.25 2.6 2.14 2.2 測試三 2.4 3.85 4.88 3.67 3 2.1 2.8 平均 3.22 3.65 4.89 4.5 2.84 2.33 2.56 忌避率 43.10% 50.89% 42.61% 46.55% 63.90% 71.83% 70.99% 17

柳丁測試一 3.29 3.75 3.89 2.75 2 4.2 3.33 測試二 2 4.25 4.25 2.83 3.44 3.17 3.88 測試三 2.5 4 4 2.78 2 3.5 3.55 平均 2.6 4 4.05 2.79 2.48 3.62 3.59 忌避率 48.42% 48.60% 47.30% 58.46% 66.99% 62.11% 63.63% 橘子測試一 2.8 2.88 2.85 3.2 3.14 3.4 4.17 測試二 2 2.3 1.85 2 2.25 2.2 2 測試三 2.4 2.5 2.5 2.58 2.75 2.75 3.5 平均 2.4 2.55 2.4 2.59 2.71 2.78 3.22 忌避率 50.39% 59.65% 60.22% 60.20% 64.97% 68.09% 66.06% 柚子測試一 1.67 2.6 3.3 3.4 2.43 2.5 1 測試二 1 3.86 2.8 2.5 3.17 2.83 3.14 測試三 1.33 3 3 2.75 2.88 2.7 2 平均 1.33 3.15 3.03 2.88 2.83 2.68 2.05 忌避率 64.64% 54.54% 54.49% 57.63% 64.03% 68.94% 75.40% 洋蔥測試一 4 6 4.6 2.4 1.75 2.4 2.67 測試二 4.57 6.86 5.36 2.5 2.14 1.67 1.6 測試三 4.2 6.3 5 2.45 2 2 2.2 平均 4.26 6.39 4.97 2.45 1.96 2.02 2.16 忌避率 36.41% 37.20% 42.14% 61.55% 71.94% 74.59% 74.41% 市售防蚊液測試一 1 1.5 1.2 1.43 3 1.33 1.57 測試二 2 3.67 2.17 2.62 2.125 2.18 1.33 測試三 2 2.5 2 2 2.5 1.7 1.45 平均 1.67 2.56 1.79 2.00 2.54 1.52 1.45 忌避率 59.39% 59.67% 66.99% 66.15% 66.44% 79.68% 81.22% 市售防蚊液大蒜柳丁橘子柚子洋蔥標準差 8.98 12.30 8.07 7.63 8.48 16.45 18

芳香植物精油對蚊子的忌避率實驗結果 :1 由直條圖形可以看出,30 分鐘內忌避效果分別為市售天然防蚊液 > 柚子 > 橘子 > 洋蔥 > 柳丁 > 大蒜 2 將辛香料精油與果皮精油做比較, 以忌避率圖形及標準差來看, 柑橘類果皮精油驅蚊效果 30 分鐘內較為一致且穩定, 辛香料精油驅蚊效果較無一致性, 皆須 15 分鐘後驅蚊效果才能提升實驗討論 :1 在圖中柚子精油的忌避率最平行於時間軸, 這說明柚子精油在長時間 0~30 分皆可維持較穩定的忌避率, 忌避率最高可達到 75% 只差坊間所賣的天然防蚊液 6%, 且產率為最高, 因此選定為之後我們自製防蚊液的主要精油 2 洋蔥大蒜雖在 15~20 分鐘後忌避率逐漸上升, 且可達 70% 以上的忌避率, 但在實驗過程, 這兩種精油氣味過度濃郁, 的確會讓人產生噁心的不適感, 所以不列入自製防蚊液的考量 3 橘子精油在忌避率來看, 雖略差餘柚子精油, 但只有 4~9% 的差距, 且以產率約為柚子的 0.9 倍 ; 以家用自製考量, 無柚子果皮時, 仍可採用橘子精油 4 以柚子柳丁橘子 30 分鐘內的忌避率來看, 其忌避率的效果較為恆定, 可能因三者皆為柑橘類的果皮, 其成分皆含如檸檬烯的萜類結構如右圖檸檬烯 19

七以嬰兒油作溶劑配置柚子精油 50% 80% 5 毫升時之驅蚊白線斑蚊效果比較忌避率 % 對照組 : 酒精 5 毫升柚子 50% 蚊子平均停留隻數溶劑 - 嬰兒油 1 分鐘 3 分鐘 6 分鐘 10 分鐘 15 分鐘 20 分鐘 25 分鐘 30 分鐘測試一 1 2 2.82 2.71 4.4 4.8 5.11 5.44 測試二 1.5 2.5 2 4.8 3 3.83 2.4 2.67 測試三 1.2 2.2 2 3 3.2 4 3.5 3.5 平均 1.23 2.23 2.27 3.5 3.53 4.21 3.67 3.87 忌避率 51.07% 52.19% 62.46% 50.91% 52.61% 54.45% 61.81% 61.84% 柚子 80% 溶劑 - 嬰兒油測試一 1.96 3.82 1.7 1.72 2.79 2.91 2.67 2.12 測試二 0.59 0.25 2.16 1.57 1.18 1.18 1.41 1.18 測試三 1.5 3 2 1.6 1.5 2 2 2 平均 1.35 3.11 1.95 1.63 1.82 2.03 2.03 1.77 忌避率 48.82% 43.97% 65.95% 69.03% 68.27% 71.26% 74.56% 78.02% 實驗結果 :1 柚子精油濃度若由純精油下降至 50%, 忌避率就會下降約 10% 左右 2 柚子精油濃度若由純精油下降至 80%, 忌避率除了前 3 分鐘較差於純精油外, 3 分鐘後甚至優於純精油 20

八以嬰兒油凡士林甜杏仁油配製精油常見的基底油作溶劑配置柚子精油 80% 5 毫升及將純柚子精油 5 毫升滴至化妝棉時之驅蚊白線斑蚊效果比較忌避率 % 對照組 : 酒精 5 毫升柚子 80% 柚子 80% 純柚子蚊子平均停留隻數溶劑 - 凡士林溶劑 - 甜杏仁油化妝棉 1 分鐘 3 分鐘 6 分鐘 10 分鐘 15 分鐘 20 分鐘 25 分鐘 30 分鐘測試一 2 4.44 4 3.15 3 3.5 3.33 4.5 測試二 0.5 5 6.7 4.6 3.62 2.4 2.44 3.35 測試三 1.85 4.5 5 3.85 3.4 3 2.88 3.85 平均 1.45 4.65 5.23 3.87 3.34 2.97 2.88 3.9 忌避率 47.03% 34.41% 41.95% 48.44% 54.01% 62.91% 67.32% 61.66% 測試一 1 1.75 2.67 2.5 2.83 3 2.17 2.4 測試二 0 0.5 1 1.5 2 2.5 2.25 2 測試三 1 1.25 1.5 2 2.4 2.75 2.19 2.2 平均 0.67 1.17 1.72 2 2.41 2.75 2.2 2.2 忌避率 65.88% 67.63% 68.70% 64.49% 61.94% 64.66% 72.94% 74.03% 測試一 0.5 0 2.5 3.6 3.42 2.25 3.25 2.9 測試二 1 1.33 3.85 3.38 3.56 2.57 2.56 3.25 測試三 0.5 0.5 3.1 3.4 3.5 2.4 3 3 平均 0.67 0.61 3.15 3.46 3.49 2.41 2.94 3.05 忌避率 65.88% 79.98% 54.56% 51.22% 52.89% 67.65% 66.92% 67.28% 溶劑種類與材質甜杏仁油嬰兒油凡士林化妝棉柚子 100% 標準差 4.21 12.14 11.33 9.74 8.48 實驗結果 : 1 以標準差來看以甜杏仁油做為柚子精油的溶劑標準差值最小, 說明以此做溶劑對蚊子的忌避率可維持長時間較穩的的效果但嬰兒油至 6 分鐘後忌避率就可明顯上升,10 分鐘後為忌避率最佳之溶劑甜杏仁油嬰兒油做為溶劑時 21

其對蚊子的忌避效果皆優於純柚子精油 2 以凡士林作溶劑會使柚子精油與純柚子精油比較, 其忌避率會降 10~20% 3 將純柚子精油滴至化妝棉上, 一開始忌避率可得到 80%, 但 6 分鐘後忌避率就降至 50~60% 4 以 30 分鐘內忌避效果比較依次為 : 甜杏仁油嬰兒油 > 化妝棉 > 純柚子 > 凡士林實驗討論 : 1 甜杏仁油主要為脂肪酸, 嬰兒油為礦物油皆對精油萜烯類萜品醇有不錯的溶解效果, 故可維持不錯的忌避率 2 凡士林一開始就為固態, 為和精油均勻混合, 需以隔水加熱至 50~60 才可加入精油混合凡士林為原油分餾所得的半固體狀, 含碳數達 16~32 個, 雖然一開始選定凡士林為溶劑的主要原因其穩定性甚高, 也常作為油性基劑但為使與精油互溶, 加熱的結果卻造成精油中的分子被破壞精油最佳保存溫度為 20~25, 而降低了驅蚊效果 3 將精油滴至化妝棉, 的確因化妝棉的表面積大, 揮發性快, 使前 3 分鐘忌避率達到 80%, 但也因揮發速度過快, 使精油在很短時間就揮發大部分,6 分鐘後精油忌避率就急速降低九以嬰兒油與甜杏仁油作混合溶劑, 並嘗試將嬰兒由與甜杏仁油以 1:1 均勻塗抹於貼布與填裝於試樣杯中柚子精油占 80%, 皆取精油與溶劑混合液 5 毫升作驅蚊白線斑蚊效果比較忌避率 % 蚊子平均停留隻數 1 分鐘 3 分鐘 6 分鐘 10 分鐘 15 分鐘 20 分鐘 25 分鐘 30 分鐘測試一 1 2.9 4 4.5 2.9 3.56 2.67 2.13 嬰兒油與甜測試二 1 2 3.5 4 3 4.1 3 2.5 杏仁油 1:1 測試三 1 3.2 3.7 1 2.6 2.9 2.1 1.67 貼布平均 1 2.7 3.73 3.17 2.83 3.52 2.59 2.1 忌避率 56.28% 47.45% 50.33% 53.43% 58.06% 58.84% 69.64% 74.93% 嬰兒油與甜杏仁油 1:1 試樣杯測試一 0 1.67 1 1 2.4 2.6 2.83 2.67 測試二 0 1 1.33 1 2 2 2.83 2.5 測試三 1 1.33 0.67 1 2.8 2.8 2.83 2.8 平均 0.33 1.33 1 1 2.4 2.47 2.83 2.66 忌避率 79.43% 64.64% 79.09% 78.41% 62.04% 67.11% 67.73% 70.25% 22

實驗結果 : 將嬰兒油與杏仁油以 1:1 比例做混合做為柚子精油溶劑, 直接置放於試樣杯比直接塗抹於一般貼布上的忌避效果好約 20~30% 實驗討論 : 膠布上的膠大部分為矽氧樹脂, 因矽氧樹脂多具透氣, 對氧氣和陽光有很好的抗氧化能力, 不易沾黏, 也因如此多做為膠布材料當天實驗結束後, 貼布撕開有濃稠的白色物質, 主因膠布中的矽氧樹脂為聚合物, 分子中的空隙較大, 所以很有可能精油分子會鑽入聚合物的空隙中, 不只產生濃稠的白色膠狀物質, 也使精油揮發速度變低但以貼布型態防蚊仍是可未來進行研究的方向, 但須避免精油滲透到黏膠處而降低精油驅蚊能力 23

十以嬰兒油與甜杏仁油作混合溶劑, 並嘗試將嬰兒由與甜杏仁油以 1:1 1:3 3:1 不同比例混合填裝於試樣杯中柚子精油占 80%, 皆取精油與溶劑混合液 5 毫升作驅蚊白線斑蚊效果比較忌避率 % 蚊子平均停留隻數 1 分鐘 3 分鐘 6 分鐘 10 分鐘 15 分鐘 20 分鐘 25 分鐘 30 分鐘測試一 1.67 2 1.67 1.33 2.4 2.2 2.8 3 嬰兒油與甜測試二 1.67 1.67 1.67 1.33 2.2 2.3 2.9 3 杏仁油 1:3 測試三 1 2 1.33 1 2.5 2 2.67 2.89 試樣杯平均 1.45 1.89 1.56 1.22 2.37 2.17 2.79 2.96 忌避率 47.09% 56.33% 70.84% 74.86% 62.37% 69.9% 68.04% 67.91% 嬰兒油與甜杏仁油 3:1 試樣杯測試一 0 1 1 0 1.33 2 2.67 3 測試二 1 1 0 1 1 2 2.67 3 測試三 0 0 1 0 1.33 1.89 2.5 2.67 平均 0.33 0.67 0.67 0.33 1.22 1.96 2.61 2.89 忌避率 79.43% 78.52% 85.01% 91.59% 76.28% 71.94% 69.45% 68.46% 實驗結果 :1 以混合溶劑來看, 在前 20 分鐘其忌蔽率的效果, 依次為嬰兒油與甜杏仁油比例為 3:1>1:1>1:3, 說明嬰兒油比例較大時, 在前 20 分鐘的驅蚊效果較佳 2 由直條圖也可發現, 溶劑中嬰兒油與甜杏仁油 3:1 時, 其平均忌避率最佳, 實驗討論 : 嬰兒油的成分主要為輕質礦物油, 由原油分餾所得到的無色無味液狀飽和性碳氫化合物類混合物, 且輕質礦物油比重與黏稠度較低甜杏仁油主要成分為不飽和脂肪酸含碳數 12~16 以兩種溶劑的結構來看, 柚子精油成分多為單萜烯類, 為非極性物質, 與嬰兒油的飽和碳鏈互溶效果較好, 再藉由甜杏仁油的不飽和脂肪酸結構雖也可與柚子精油作不錯的互溶, 但也因極性的差異, 造就柚子精油與甜杏仁油的凡得瓦力略小於與嬰兒油, 所以當嬰兒油中混合甜杏仁油做為溶劑時, 會使精油較早開始揮發進行驅蚊效果 24

柒結論 1 以水蒸餾法萃取 10% 的精油濃度, 以忌避率的數值來看 : 白千層 72~88%> 檸檬香茅 66~82%> 澳洲茶樹 66~79%> 左手香 59~80%> 落羽松 36~72% > 烏心石 37~61%, 白千層的忌避率較高且 30 分鐘得測量時間皆可維持較一致的忌避效果在白千層檸檬香茅澳洲茶樹含高比例的單萜類, 例如白千層含 α- 松油醇檸檬香茅則含如檸檬醛茶樹含 α- 蒎烯, 其分子量較小, 揮發的較快, 且單萜烯類多具有抗菌的功能 α- 松油醇 α- 蒎烯 2 當植物精油濃度降至可塗抹於皮膚的 5% 時以前三名的植物來看, 白千層的忌蔽率由最高值來看由 88% 84%, 而檸檬香茅與澳洲茶樹忌避率降 18% 且白千層濃度由 10% 降至 3%, 仍維持 70% 的忌避率主因白千層中有一半以上為萜品醇如 :1,8 桉油醇 α- 松油醇和酒精互溶效果好, 隨著酒精的高揮發性, 精油也得最佳的揮發和驅蚊效果 1,8 桉油醇 α- 松油醇 4 在家用精油上, 其忌避率的數值為 : 柚子 50~75%> 洋蔥 36~75%> 大蒜 42~71 %> 橘子 46~68%> 柳丁 47~67% 與市售的防蚊液忌避率 60~81% 做比較, 柚子最高與最低數值只差防蚊液 6~10%, 且在 30 分鐘的測量時間內皆維持不錯的忌避效果 5 柚子的成分主要為檸檬烯 limonene 約 71.61%,β- 蒎烯次之, 依下方的結構分析可知, 兩者皆為萜類, 且為單萜類, 分子量較小也較易揮發林琳 2008 研究所示, 檸檬烯有驅蚊的效果, 此萜類結構因成環狀就更穩定, 不易在空氣中氧化, 所以較能長時間的維持不錯的驅蚊效果檸檬烯 β- 蒎烯 6 為使柚子精油能作為家中自製的驅蚊劑, 一開始我們選取甘油凡士林嬰兒油甜杏仁油做為溶劑, 目的使精油能塗抹於皮膚, 其特性與成分如下 : 25

甘油丙三醇 : 甘油天然保溼效果很好但因為甘油為醇類, 極性較大, 不易與精油互溶, 多次實驗也是相同結果嬰兒油 : 為石油分餾所得到的無色無味液狀飽和性碳氫化合物類混合物, 屬輕質礦物油含碳數約 18~23, 可滋潤皮膚, 阻隔皮膚的水分蒸發的作用甜杏仁油 : 不飽和脂肪酸含碳數 12~16 為主, 含碳數不多, 雖為油脂卻不黏膩, 多作為精油稀釋的基底油凡士林 : 凡士林為原油分餾所得的半固體狀, 含碳數達 25~32 個, 為飽和碳氫化合物所以穩定性甚高, 多作為油性基劑塗抹於皮膚以防止水分散失但為與精油互溶, 加熱的卻造成精油中的分子被破壞, 而降低了驅蚊效果此四種常見的物質中, 嬰兒油與甜杏仁油的含碳數與柚子精油內的主要成分檸檬烯 β- 蒎烯含碳數 10 含碳數較接近在溶劑的選擇上皆優於凡士林 7 以柚子精油的混合溶劑來看, 嬰兒油與甜杏仁油 1:1 1:3 3:1 忌避率分別是 62~79% 47~74%,68~92%, 依此可了解嬰兒油的比例較高忌避率效果較好, 主要因嬰兒油為碳氫飽和碳鍊屬非極性, 與柚子精油的主要成分檸檬烯 β- 蒎烯皆屬非極性, 互溶效果更佳, 再加入一些甜杏仁油脂肪酸, 略降低溶液中分子間的吸引力, 使部分精油得以較快揮發, 以能長時間維持驅蚊效果自製精油優於市售驅蚊精油的原因, 若比較市售防蚊液主要成分香茅來看, 香茅主要成分為檸檬醛, 次要為香葉烯, 分子結構皆為萜類, 但不如柚子精油成分中的檸檬烯的環狀結構穩定, 似乎因此驅蚊效果較差些 9 如右圖, 防蚊液白千層 5% 自行調配的柚子精油標準差分別為 8.75 6.70 8.51, 說明市售天然防蚊液 30 分鐘內驅蚊效果的一致性較低, 較不易長時間維持驅蚊能力而白千層與調配之柚子精油皆有不錯的忌避效果若能將農業廢棄物的柚子果皮, 製成精油並以嬰兒油與杏仁油進行調配, 可減少農業廢棄物所造成的污染, 也可以研究所得的方法, 在家中自行製造安全無毒的防蚊液而驅蚊效果很好的白千層精油則可以少量精油加水或酒精稀釋, 放置於白色容器中, 將此容器放置於家中庭院, 利用太陽光加熱揮發, 以達到驅蚊效果並可避免蚊蟲在庭院中繁殖玖參考資料一國中自然與生活科技第四冊第五章有機化合物南一出版社二台灣林業 2010 年八月號 P14~19 天然防蚊樹種柳杉鄭森松張上鎮 2010 三孔雀草等五種園林植物對蚊子的驅避影響及揮發物成分的鑑定林琳 2008 四萜類化合物楊峻山 2005 五棕帶蜚蠊聚集行為與植物精油對棕帶蜚蠊的忌避效果蔡佩珍 1998 26

評語 030217 該團隊嘗試從天然植物中提煉精油以達驅蚊效果, 並找出有效植物如白千層柚子等, 但在驅蚊統計研究數據上未有足夠說服力若再加努力鑽研, 應有佳績 030217- 評語