竹醋液及竹醋液復(fù)配制劑對(duì)木材霉菌的抑菌性

沈哲紅 ，方 群 ，鮑濱福 ，張齊生 ，葉良明 ，張遐耘

（1.浙江林學(xué)院 工程學(xué)院，浙江 臨安311300；2.浙江林學(xué)院 國(guó)家木質(zhì)資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，浙江臨安 311300； 3.浙江省微生物研究所，浙江 杭州 310012）

中國(guó)是木材資源短缺的國(guó)家，解決資源緊張的途徑之一是發(fā)展竹木材防腐防霉保護(hù)工業(yè)。隨著人類對(duì)環(huán)保問(wèn)題的重視，傳統(tǒng)竹木材保護(hù)劑如鉻、砷銅系列以及五氯酚系列由于其毒性已受到禁用或限用，開(kāi)發(fā)高效低毒甚至無(wú)毒的竹木材保護(hù)劑顯得迫切［1－5］。生物木材防腐劑本身就來(lái)源于自然界，對(duì)人畜安全，在環(huán)境中能通過(guò)光解、水解和酶解等途徑降解，對(duì)環(huán)境壓力小?？缛?1世紀(jì)后，各國(guó)政府更加注重環(huán)境保護(hù)，公眾更加關(guān)注自身健康，這種形勢(shì)必將促進(jìn)生物木材防腐劑的發(fā)展。有人開(kāi)展了生物木材防腐劑研究，如對(duì)天然高分子產(chǎn)物（甲殼素、亞麻油、部分木材抽提物和木質(zhì)素等）的性能研究，探討它們用作木材防腐劑的可能性，但由于防腐防蟲(chóng)效果、防腐成本等原因，目前仍未用作商業(yè)應(yīng)用［6－7］。竹醋液是竹材在高溫?zé)峤鉄浦裉窟^(guò)程中形成的一種副產(chǎn)物，在中國(guó)年產(chǎn)量達(dá)2.5萬(wàn)t，其主要成分是水，占80%～95%。研究表明，竹醋液是一種天然抑菌劑和殺蟲(chóng)劑，在防腐、有害生物防治等方面的應(yīng)用前景廣闊。目前，相關(guān)研究和應(yīng)用主要集中在農(nóng)作物的病蟲(chóng)害防治、殺菌劑（食品、洗滌系列）、肥料、農(nóng)藥助劑以及土壤調(diào)解劑等方面［8］。對(duì)竹醋液在木材、竹材防腐防霉保護(hù)等方面研究幾乎沒(méi)有。竹醋液除了上述性能之外，它又是良好的混合溶劑，里面包含的有機(jī)酸類物質(zhì)、酮類物質(zhì)和醇類物質(zhì)等既是良好的溶劑、增溶劑和助溶劑，又是很好的滲透劑。一些有效成分能很好地溶解在其中并有效地滲透、擴(kuò)散到處理對(duì)象中去，起到提高藥效的作用［9］。作者針對(duì)木材防腐工業(yè)的現(xiàn)狀，結(jié)合竹醋液殺菌性、溶解性和高滲透作用，提出竹醋液及竹醋液復(fù)配制劑對(duì)常見(jiàn)木材霉菌抑菌性研究，以期為拓寬竹醋液用途、開(kāi)發(fā)以竹醋液為分散介質(zhì)的竹木材防腐防霉劑提供理論基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 竹醋液 購(gòu)自浙江5個(gè)竹醋液生產(chǎn)廠家。土窯燒制，存放6個(gè)月以上，具體性能見(jiàn)表1。

1.1.2 竹醋液復(fù)配制劑 浙江林學(xué)院木材學(xué)科自行研制開(kāi)發(fā)的專利產(chǎn)品。以1號(hào)竹醋液原液為分散介質(zhì)，將一定質(zhì)量的防腐防霉有效成分加入一定體積的竹醋原液中，不斷攪拌直至完全溶解。PW1：有效成分為氨基甲酸酯類，質(zhì)量濃度為為10 g·L-1；PW2：有效成分為不溶于水的硼酸鹽化合物，質(zhì)量濃度為為70 g·L-1；PW3：有效成分為硼酸和硫酸銅，質(zhì)量濃度為20 g·L-1硼酸 +20 g·L-1硫酸銅。

1.1.3 藥品與試劑 氨基甲酸酯類化合物，不溶于水，工業(yè)級(jí)，產(chǎn)品為淺棕色粉末，純度為98%；硼酸鹽：工業(yè)級(jí)，白色粉末，不溶于水；硫酸銅：藍(lán)色晶體，試劑級(jí)；硼酸：白色粉末，試劑級(jí)。

1.1.4 供試菌種 選擇3種最易引起竹木材霉變的菌種：黑曲霉Aspergillus niger，綠色木霉Trichoderma viride和橘青霉Penicillium citrinum，菌種來(lái)自中國(guó)科學(xué)院微生物菌種保藏中心。

1.1.5 培養(yǎng)基 馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA）培養(yǎng)基。去皮馬鈴薯 Solanum tuberosum 200 g，切成1 cm×1 cm小塊，加1.0 L水煮30 min，冷卻過(guò)濾，濾液添加20 g·L-1葡萄糖，pH值為自然值，分裝于試管內(nèi)，形成液體培養(yǎng)基；若添加20 g·L-1瓊脂制成固體培養(yǎng)基，121℃滅菌15 min。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法及原理

1.2.1 竹醋原液的抑菌率測(cè)定 在竹醋原液中添加一定量的待測(cè)試驗(yàn)菌液，使其孢子懸浮液最終濃度達(dá)（106個(gè)·mL-1），29～30℃恒溫培養(yǎng)，18 h后測(cè)定其活菌數(shù)。抑菌率%=（起始菌濃度－18 h后活菌濃度）/起始菌濃度 ×100。

1.2.2 竹醋液抑菌最高稀釋度測(cè)定 將供試的竹醋液做對(duì)倍系列稀釋成不同濃度，取各稀釋度受試液體5.0 mL加入到含5.0 mL雙倍濃度肽核酸（PNA）液體試管中。在無(wú)菌條件下，接種0.1 mL含菌量約106個(gè)·mL-1孢子懸浮液，置適宜溫度，培養(yǎng)一定時(shí)間后，檢查試管內(nèi)液體是否渾濁，試管內(nèi)無(wú)菌生長(zhǎng)的稀釋度即為該竹醋原液所對(duì)應(yīng)殺菌最高稀釋度。

1.2.3 濾紙抑菌圈法測(cè)定竹醋液原液及竹醋液復(fù)配制劑抑菌性 在無(wú)菌條件下，把試驗(yàn)菌種制成106個(gè)·mL-1孢子懸浮液，吸取0.1 mL孢子懸浮液均勻涂布到PDA培養(yǎng)基上。把浸漬過(guò)制劑的紙圓片（直徑為5 mm），自然風(fēng)干后，放入帶菌的PDA培養(yǎng)基上等距離放3片·皿-1，各試驗(yàn)平行6片，文中所列數(shù)據(jù)為平均值。29～30℃恒溫恒濕培養(yǎng)，每天測(cè)定抑菌圈的直徑，至抑菌圈不再變化為止，以無(wú)菌水作空白對(duì)照。以抑菌圈的直徑作為評(píng)定指標(biāo)，抑菌圈直徑越大，說(shuō)明該試劑對(duì)此種供試菌的抑制效果越好，反之則抑制效果越差。抑菌劑在7 d中對(duì)所選菌種的抑制效果以前2天最有效，由于本研究制劑的抑菌作用強(qiáng)，在第2天數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，輔以第10天數(shù)據(jù)為評(píng)定依據(jù)。

1.3 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

壓力蒸汽消毒器、超凈工作臺(tái)、人工氣候箱、磁力攪拌器、pH計(jì)、智能恒溫恒濕培養(yǎng)箱、電子天平、酒精燈和水浴鍋。

2 結(jié)果與分析

2.1 竹醋原液的抑菌率和最高稀釋倍數(shù)

竹醋原液對(duì)3種霉菌的抑菌率和最高稀釋倍數(shù)見(jiàn)表2和表3。

從表2和表3可以得出，取自5個(gè)廠家性能不同的竹醋原液對(duì)3種霉菌具有很強(qiáng)的殺菌作用，抑菌率都達(dá)到99%，最高稀釋倍數(shù)10倍。本研究選擇5個(gè)廠家的竹醋液進(jìn)行抑菌性試驗(yàn)，目的在于探明竹醋液的抑菌性是否受生產(chǎn)條件的限制。從上述結(jié)果看，竹醋液的殺菌性具有普適性，因而可以用于竹木材保護(hù)劑的研究和制備。

竹醋原液對(duì)木材霉菌具有殺菌作用，可以推斷用竹醋原液處理竹木材時(shí)，對(duì)它們含有的霉菌可以起到殺滅作用。竹木材進(jìn)行保護(hù)處理的目的除了可以殺滅其含有的病蟲(chóng)菌外，還要求處理后的竹木材憑借其有效成分具有抗拒病蟲(chóng)菌的侵害，從而達(dá)到延長(zhǎng)其使用壽命的目的?；诖耍脼V紙抑菌圈法測(cè)定了竹醋原液的抑菌性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，①～⑤號(hào)竹醋原液對(duì)3種木材霉菌沒(méi)有抑制作用，在試驗(yàn)第2天試驗(yàn)霉菌爬滿整張濾紙。原因可能是2個(gè)方面。一是2種檢測(cè)方法對(duì)霉菌作用機(jī)制不同，產(chǎn)生此現(xiàn)象。其次，竹醋原液主要成分為水分，有效成分含量低。濾紙?jiān)谥翊滓涸褐薪n1 h，滲透到濾紙上的有效成分含量更低，達(dá)不到抑制霉菌生長(zhǎng)最低濃度要求?？赏茢?，僅用竹醋原液處理木竹材時(shí)，盡管處理后的木竹材不含有霉菌，但是在后續(xù)使用過(guò)程中由于其有效成分含量低，不能抵抗霉菌的進(jìn)攻和侵害，最終產(chǎn)生霉變，必須增強(qiáng)有效成分，才能滿足要求。

表2 竹醋原液抑菌率Table 2 Inhibiting rate of bamboo raw vinegar

表3 竹醋原液最高稀釋倍數(shù)Table 3 Minimum inhibitory dilution of bamboo raw vinegar

2.2 竹醋液復(fù)配制劑抑菌性

在2.1的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以①號(hào)竹醋原液為分散介質(zhì)，復(fù)配低毒甚至無(wú)毒的有效成分，制成PW1，PW2和PW3等3種制劑，并用濾紙抑菌圈法對(duì)3種制劑進(jìn)行了木材霉菌抑菌試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下。

2.2.1 竹醋液復(fù)配制劑對(duì)黑曲霉抑制效果 從表4可見(jiàn)：①號(hào)竹醋原液對(duì)黑曲霉抑菌圈直徑為0，試驗(yàn)第2天濾紙上就布滿霉菌，而以其為分?jǐn)?shù)介質(zhì)復(fù)配而成的PW1，PW2和PW3制劑，在試驗(yàn)第2天，對(duì)黑曲霉抑菌圈直徑為18，23和19 mm。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，3種制劑對(duì)黑曲霉的抑制效果逐漸減弱，但到第10天仍具有抑制效果，直徑穩(wěn)定在5 mm左右，可見(jiàn)復(fù)配有效成分的3種制劑對(duì)黑曲霉的抑菌性能有顯著提高。在3種制劑中，PW2對(duì)黑曲霉抑制效果最好。

表4 黑曲霉抑菌圈大小和效果Table 4 Inhibitory ring size on Aspergillus niger

從表4中可以看出，經(jīng)過(guò)5倍稀釋的3種復(fù)配制劑，在試驗(yàn)第2天，對(duì)黑曲霉的抑菌圈直徑比未稀釋的制劑小，分別為15，15和17 mm。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，3種制劑對(duì)黑曲霉抑制能力逐漸減弱，到第9天抑菌圈直徑為0，喪失了抑菌能力。經(jīng)過(guò)5倍稀釋的3種制劑的抗菌能力相近。從表4中還可以看出，經(jīng)過(guò)10倍稀釋的3種復(fù)配制劑，在試驗(yàn)第2天，3種制劑的抑菌圈直徑為14，14和16 mm，小于5倍稀釋的制劑。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，3種制劑對(duì)黑曲霉抑制能力減弱，在第8天抑菌圈直徑為0，喪失了抑菌能力。從上述結(jié)果分析可得出，PW1，PW2和PW3等3種制劑，稀釋倍數(shù)越高，其抑菌能力越低，但是即使經(jīng)過(guò)10倍稀釋，3種制劑對(duì)黑曲霉的抑菌性明顯比竹醋原液強(qiáng)，在3種制劑中PW2制劑對(duì)黑曲霉抑菌效果最好。

2.2.2 竹醋液復(fù)配制劑對(duì)綠色木霉菌抑制效果 從表5可以看出，盡管①號(hào)竹醋原液對(duì)綠色木霉菌抑菌圈直徑為0，在試驗(yàn)第2天濾紙上就爬滿了霉菌，而以其為分散介質(zhì)復(fù)配而成的PW1，PW2和PW3等3種制劑，在試驗(yàn)第2天對(duì)綠色木霉抑菌圈直徑為29，32和28 mm，抑菌效果突出。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，3種制劑對(duì)綠色木霉的抑制效果變化較緩，第6天后基本不變，穩(wěn)定在25，30和26 mm左右?？梢?jiàn)，復(fù)配了有效成分的3種制劑對(duì)綠色木材霉菌抑制性能提高顯著，而且隨著時(shí)間延長(zhǎng)，抑菌性能幾乎不變。在3種制劑中，PW2對(duì)綠色木霉菌抑制效果最好。經(jīng)過(guò)5倍稀釋的3種復(fù)配制劑，在試驗(yàn)第2天，3種制劑的抑菌圈直徑為為26，31和25 mm，略小于未稀釋制劑。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，3種制劑對(duì)綠色木霉菌抑制能力減弱，但變化程度不大。第6天后抑菌圈直徑穩(wěn)定在20，28和24 mm。從表5可以看出，經(jīng)過(guò)5倍稀釋的3種制劑中，PW2抗菌能力最強(qiáng)。經(jīng)過(guò)10倍稀釋的3種復(fù)配制劑，在試驗(yàn)第2天，3種制劑的抑菌圈直徑為23，29和20 mm。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，3種制劑對(duì)綠色木霉抑制能力減弱，第7天抑菌圈直徑穩(wěn)定在15，20和15 mm。經(jīng)過(guò)10倍稀釋的3種制劑中，PW2抗菌能力最強(qiáng)。從表5可以得出，稀釋倍數(shù)越高，其抑菌能力越低，但是即使經(jīng)過(guò)10倍稀釋的3種制劑，其對(duì)綠色木霉的抑菌性比竹醋原液強(qiáng)，在3種制劑中PW2制劑對(duì)綠色木霉抑菌性最強(qiáng)。從表4和表5比較得出，3種制劑對(duì)綠色木霉抑制效果明顯比黑曲霉好。

表5 綠色木霉抑菌圈大小和效果Table 5 Inhibitory ring size and effect on Trichoderma viride

2.2.3 竹醋液復(fù)配制劑對(duì)橘青霉抑菌性影響 ①號(hào)竹醋原液對(duì)橘青霉抑菌圈直徑為0，在試驗(yàn)第2天濾紙上就爬滿霉菌。從表6可以看出，以①號(hào)竹醋原液為分?jǐn)?shù)介質(zhì)制成的PW1，PW2和PW3等3種制劑，在試驗(yàn)第2天，對(duì)橘青霉抑菌圈直徑為17，20和16 mm。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，3種制劑對(duì)橘青霉的抑制效果逐漸減弱，但到第10天仍具有明顯的抑制效果，穩(wěn)定在3～5 mm。在3種制劑中，PW2制劑對(duì)橘青霉抑制效果最好。經(jīng)過(guò)5倍稀釋的3種復(fù)配制劑，在試驗(yàn)第2天，3種制劑對(duì)橘青霉抑菌圈直徑為為15，16和15 mm。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，3種制劑對(duì)橘青霉抑制能力減弱，PW3在第9天抑菌圈直徑為0，PW1和PW2在第10天抑菌圈直徑為0 mm。經(jīng)過(guò)5倍稀釋的3種制劑，抗菌能力差別不大。經(jīng)過(guò)10倍稀釋的3種制劑，在試驗(yàn)第2天，對(duì)橘青霉抑菌圈直徑為13，16和15 mm。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，3種制劑對(duì)橘青霉抑制能力減弱，到第7天抑菌圈直徑為0 mm。從表6可以看出，經(jīng)過(guò)10倍稀釋的3種制劑，抗橘青霉能力差別不大。從表6可以看出，稀釋倍數(shù)越高，3種制劑對(duì)橘青霉抑菌能力越低，但是即使經(jīng)過(guò)10倍稀釋的3種制劑，其對(duì)橘青霉的抑菌性明顯比竹醋原液強(qiáng)。在3種制劑中PW2制劑對(duì)橘青霉的抑菌性最好。從表4、表5和表6比較可以得出：①在3種竹醋液復(fù)配制劑中，PW2對(duì)黑曲霉、綠色木霉和橘青霉抑菌性能最好，其次是PW1，但PW1和PW3差別不明顯。②在3種木材霉菌中，3種制劑對(duì)綠色木霉菌的抑制效果最好，其次是黑曲霉，最后是橘青霉。

3 結(jié)論和建議

取自5個(gè)廠家，性能不同的竹醋原液對(duì)黑曲霉、綠色木霉和橘青霉等3種常見(jiàn)的木材霉菌抑菌率為99%，經(jīng)10倍稀釋后抑菌率仍達(dá)99%。說(shuō)明竹醋原液對(duì)木材霉菌具有直接殺滅作用，可以用于竹木材的防霉研究。

表6 橘青霉抑菌圈大小和效果Table 6 Inhibitory ring size and effect on Penicillium citrinum

以竹醋原液為主要成分制得的PW1，PW2和PW3等3種制劑，對(duì)木材霉菌的抑制性能比竹醋原液提高顯著，其中PW2綜合效果最佳，其次為PW1，但PW1和PW3差別不明顯；在3種木材霉菌中，3種制劑對(duì)綠色木霉菌的抑制效果最好，其次是黑曲霉，最后是橘青霉。

PW1的有效成分為低毒的氨基甲酸酯類，PW2的有效成分是無(wú)毒的硼酸鹽，PW3的有效成分是無(wú)毒的硼酸和低毒的硫酸銅，因而對(duì)3種木材霉菌來(lái)說(shuō)，PW2，PW2和PW3制劑是高效低毒的抑菌劑，可以進(jìn)一步探索它們?cè)谥衲静姆烂怪械膽?yīng)用和研究。

［1］蔣明亮.國(guó)內(nèi)外木材防腐新技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用［J］.木材工業(yè)，2006，20（2）：23－25.JIANG Mingliang.Current status of research and development of new wood preservation technology［J］.China Wood Ind，2006，20（2）：23－25.

［2］姜卸宏，曹金珍.新型木材防腐劑的開(kāi)發(fā)和利用［J］.林產(chǎn)工業(yè)，2008，35（2）：10－12.JIANG Xiehong，CAO Jinzhen.Review on development and utilization of new wood preservatives［J］.China For Prod Ind，2008，35（2）：10－12.

［3］SCHULTZ T P，NICHOLAS D D.Development of environmentally-benign wood preservatives based on the combination of organic biocides with antioxidants and metal chelators ［J］.Phytochemistry，2002，61（5）：555－560.

［4］李堅(jiān).木材保護(hù)學(xué)［M］.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，1999.

［5］BARNES H M，AMBURGEY T L，SANDERS M G.Performance of copper naphthenate and its analogs as ground contact wood preservatives ［J］.Bioresour Technol，2005，96（10）：1131－1135.

［6］孫芳利，段新芳，文桂峰，等.CMC系列防腐劑對(duì)毛竹材防霉效果［J］.林業(yè)科學(xué)，2006，42（3）：13－16.SUN Fangli，DUAN Xinfang，WEN Guifeng，et al.Anti-mold effects of CMC wood preservatives on bamboo wood ［J］.Sci Silv Sin，2006，42（3）：13－16.

［7］蘇文強(qiáng)，楊冬梅，李堅(jiān).懷槐心材提取物的防腐性能及其急性毒性試驗(yàn)研究［J］.林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2007，27（4）：115－119.SU Wenqiang，YANG Dongmei，LI Jian.Experimental study on preservation performance and acute toxicity of Maackia amurensis Rupr.et al.Maxim.heartwood extracts ［J］.Chem Ind For Prod，2007，27（4）：115－119.

［8］鮑濱福，王品維，張齊生，等.竹醋液與農(nóng)藥助劑對(duì)表面張力的聯(lián)合效應(yīng)［J］.浙江林學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，25（5）：569－572.BAO Binfu，WANG Pinwei，ZHANG Qisheng，et al.Joint effects of bamboo vinegar and pesticide adjuvant on surface tension ［J］.J Zhejiang For Coll，2008，25（5）：569－572.

［9］張文標(biāo)，李文珠，張宏，等.竹炭和竹醋液的工業(yè)利用［M］.北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2006.