木材防腐处理可以延长木材的使用寿命,减少木材由于腐朽、虫蛀引起的降等、降级、废弃而造成的浪费,对节省森林资源、降低经济损失和保护自然环境起着重要的作用。然而,很多传统的化学木材防腐剂在防止木材被微生物降解的同时,对人类身体健康和自然环境造成了很大的危害。因此,木材防腐工业急需低毒、高效、环境友好型的木材防腐剂,而植物源木材防腐剂的开发是其中的一条重要途径。杉木(Cunninghamia lanceolata)为我国南方林区重要的造林树种,具有生长快、纹理顺直、结构细致、材质轻软、加工容易、不翘不裂、耐磨性强等优点,特别是优异的耐腐防虫性能使杉木得到广泛应用。树木提取物是木材具有天然耐腐能力的主要来源。目前对杉木的研究主要集中在精油成分及抑菌活性,并认为柏木脑是赋予杉木耐腐能力的主要物质,而对其它组分的抑菌性能研究较少。
本文以杉木心材木屑为原料,依次经正己烷、乙酸乙酯和甲醇浸泡提取,得到3种不同的提取物。前期采用气相色谱—质谱联机方法对这几种提取物进行了分析,结果表明,正己烷提取物的易挥发组分中含量最高的3种成分是柏木脑、α-柏木烯和萘类物质,乙酸乙酯提取物易挥发组分中同样是这3种成分含量最高。为此,本研究以4种木材腐朽菌为供试菌,对这3种提取物以及柏木脑、α-柏木烯和萘的抑制木腐菌性能进行了分析,以探讨杉木心材提取物与其耐腐性能的关系,为研发相似植物源木材防腐剂奠定理论基础。
1材料与方法
1.1材料和仪器
人工林杉木心材产自中国福建省。提取所用试剂为正己烷、乙酸乙酯、甲醇,均为分析纯,试剂经蒸馏后使用。柏木脑和萘为分析纯试剂,杉木烯为工业级,其中α-柏木烯的质量分数为63.77%(主要杂质为β-柏木烯和罗汉烯)。分析仪器LC2000为上海天美公司生产。
1.2提取
常用提取方法有常温浸泡法和索氏提取法。索氏提取法虽然提取效率高,但是长时间的加热会使提取物发生改变。因此,本文采用常温浸泡法提取。取20~40目杉木心材木屑依次用正己烷、乙酸乙酯、甲醇经过浸泡、过滤、减压蒸馏,依次获得黄色、橙红色和暗红色的3种提取物,产率分别为0.8%、1.0%和2.8%。
1.3液相色谱分析
采用天美公司LC2000系统和T2000P软件用于色谱分析,色谱柱为Phenomenex C18柱,流动相为V(甲醇)∶V(乙酸0.067 mol·L-1)=2∶3,流速为0.3 mL·min-1,进样量10μL,柱温30℃,检测波长254 nm。
1.4抑菌性能测定
供试菌包括两种白腐菌和两种褐腐菌。白腐菌为彩绒革盖菌(Trametes versicolor)和乳白耙菌(Irpex lacteus)。褐腐菌为密粘褶菌(Gloeophyllum trabeum)和绵腐卧孔菌(Postia placenta)。
将上述提取物分别用其相应溶剂稀释至5种不同质量浓度,分别加入到熔融状态的无菌PDA培养基中,最终培养基中样品的质量浓度分别为0.125、0.250、0.500、1.250、2.500 g·L-1。柏木脑、杉木烯和萘由于纯度较高,在最终培养基中样品的质量浓度分别配制为0.050、0.125、0.250、0.500、1.250 g·L-1。
将培养基定量倒入培养皿中,取生长旺盛的相应供试菌菌落放到培养皿中心处,在暗处28℃、相对湿度70%条件下培养。当含有空白样品的培养基表面布满菌丝时,以直尺测量含有样品的培养基表面的菌落直径,测量精确到1 mm。试验中发现,甲醇提取物对乳白耙菌的生长有刺激作用,特别是含有2.5 g·L-1甲醇提取物的培养基,其表面乳白耙菌菌丝直径大于含有其他质量浓度甲醇提取物培养基表面乳白耙菌菌丝的直径。因此,在对乳白耙菌进行抑菌试验中,当含有2.5 g·L-1甲醇提取物的培养基表面布满乳白耙菌菌丝时,测量含有其他质量浓度甲醇提取物培养基表面乳白耙菌菌丝的直径。样品抑菌指数由公式(1)计算得出:
式中:D1为含有样品的培养基表面菌落直径;D2为含有空白样品培养基表面菌落直径。