黃枝潤(rùn)楠木材提取物抑菌效果的研究

齊文玉，李清蕓，陳孝丑，林金國(guó)*，任 凱，劉順治

(1.福建農(nóng)林大學(xué) 材料工程學(xué)院，福建 福州 350002；2.福建省林業(yè)科技試驗(yàn)中心，福建 南靖 363600)

木材由于獨(dú)特的紋理、顏色、氣味以及可降解回收利用的特點(diǎn)，使得市場(chǎng)需求量逐漸增加。對(duì)木材進(jìn)行防腐處理可提高木材抑菌性，延長(zhǎng)使用年限，是節(jié)約木材資源的重要方式[1-2]。傳統(tǒng)的木材防腐劑雖然能保護(hù)木材，但對(duì)人和環(huán)境具有潛在的危害[3]，植物源木材防腐劑因其具有低毒性、低殘留、對(duì)環(huán)境影響小的優(yōu)勢(shì)逐漸成為研究熱點(diǎn)。不同樹(shù)種的天然耐腐性能有所不同，這與木材的生物構(gòu)造及其提取物中所含具有抗菌性的化學(xué)物質(zhì)種類(lèi)及其含量有關(guān)[4]。植物抽提物是形成于植物體內(nèi)用于保護(hù)自身免受外界侵害的化學(xué)物質(zhì)，對(duì)真菌或細(xì)菌具有抑制作用。目前對(duì)木材具有天然耐腐性的研究較多圍繞木材提取物展開(kāi)，測(cè)試不同溶劑的木材提取物對(duì)細(xì)菌的抑制效果，研究木材中的何種成分對(duì)細(xì)菌有抑制作用，對(duì)進(jìn)一步揭示木材的防腐機(jī)制具有重要意義。迄今為止，在測(cè)試溶劑提取物對(duì)木腐菌抑制能力方面的研究涉及到許多不同樹(shù)種[4-6]，探究了同一溶劑提取物對(duì)木腐菌抑制效果的最佳濃度[5]以及不同溶劑同一樹(shù)種提取物對(duì)細(xì)菌抑制作用的強(qiáng)弱[7-9]。黃枝潤(rùn)楠(Machilusversicolora)為樟科(Lauraceae)潤(rùn)楠屬(Machilus)植物，其材質(zhì)優(yōu)良，是上等建筑、高檔家具等的良材；其樹(shù)干挺拔、樹(shù)冠濃郁，具有美化及綠化等諸多功效，深受林業(yè)、園林部門(mén)的青睞，是福建省闊葉材中經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高的樹(shù)種之一；該屬多種植物均具有抗菌、消炎、抗感染等作用。目前，對(duì)于黃枝潤(rùn)楠這一樹(shù)種的研究主要集中在種子育苗、群落特征、物種多樣性等林學(xué)方面[10-11]，對(duì)黃枝潤(rùn)楠木材包括抑菌性能在內(nèi)的木材特性的研究尚未見(jiàn)報(bào)道，前人研究表明，多種潤(rùn)楠屬植物的揮發(fā)油表現(xiàn)出抑制細(xì)菌、真菌等的活性[12]，福建居民長(zhǎng)期使用黃枝潤(rùn)楠木材制造的木屋和家具均表現(xiàn)出良好的耐腐性，為此，本研究采用生長(zhǎng)速率法測(cè)定黃枝潤(rùn)楠木材5種溶劑提取物對(duì)褐腐菌(密黏褶菌)和白腐菌(采絨革蓋菌)的生長(zhǎng)抑制率，研究分析黃枝潤(rùn)楠木材的抑腐能力，探討其抑菌機(jī)制，為黃枝潤(rùn)楠木材的合理利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

黃枝潤(rùn)楠試材取自福建省南靖縣和溪鎮(zhèn)聯(lián)橋村高山自然村天然次生林，樹(shù)齡為22～28 a，木材風(fēng)干后，取樹(shù)干離地1.3 m處以上30 cm長(zhǎng)木段(含心邊材)用粉碎機(jī)粉碎并過(guò)篩，篩選40～60目的木粉為試驗(yàn)原料。

密黏褶菌(Gloeophyllumtrabeum)由福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院提供[9]；采絨革蓋菌(Coriolusversicolor)由中國(guó)林業(yè)微生物菌種保藏管理中心提供[9]。培養(yǎng)基采用麥芽糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA)[9]，試驗(yàn)儀器設(shè)備見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 提取物的制備 采用熱回流方法在恒溫水浴鍋中進(jìn)行提取，甲醇、乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷、蒸餾水均低于其自沸點(diǎn)2～3℃，使溶液微沸，溫度分別為：62、75、54、59、97℃。將100 g的黃枝潤(rùn)楠木粉裝入圓底燒瓶中，用5種溶劑分別對(duì)木粉進(jìn)行抽提。抽提分2次進(jìn)行，第1次料液比為1∶10(g·mL-1)，5 h后再過(guò)濾，第2次料液比為1∶5(g·mL-1)，3 h后再過(guò)濾。合并2次濾液，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器回收溶劑，得到5種膏狀物質(zhì)，鼓風(fēng)干燥箱中恒重后稱(chēng)量，保存在4℃冰箱內(nèi)，用于下步試驗(yàn)。

表1 試驗(yàn)主要儀器設(shè)備Table 1 Main apparatus and equipments used in the experiments

1.2.2 提取物抑菌活性測(cè)定 分別以2、4、6、8、10 g·mL-15個(gè)濃度梯度作為試驗(yàn)研究選取對(duì)木腐菌抑菌性能最低的抑菌濃度[13]。白腐菌的最小抑菌濃度：甲醇、乙酸乙酯為2 g·mL-1，丙酮、三氯甲烷為4 g·mL-1，蒸餾水為10 g·mL-1；褐腐菌的最小抑菌濃度：甲醇、乙酸乙酯、丙酮為4 g·mL-1，三氯甲烷、蒸餾水為10 g·mL-1。

采用生長(zhǎng)速率法測(cè)定5種溶劑的黃枝潤(rùn)楠木材提取物對(duì)2種木腐菌的生長(zhǎng)抑制率。分別將不同溶劑提取物用相應(yīng)的提取溶劑從最小抑菌濃度起配制5種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)，同時(shí)設(shè)溶劑和空白對(duì)照。如抑制白腐菌的甲醇含藥培養(yǎng)基質(zhì)量濃度分別為2、1、0.5、0.25、0.125 g·mL-1；抑制褐腐菌的甲醇含藥培養(yǎng)基質(zhì)量濃度分別為4、2、1、0.5、0.25 g·mL-1。設(shè)置重復(fù)試驗(yàn)3次，在恒溫恒濕培養(yǎng)箱(28℃)中培養(yǎng)菌餅[9]。等到空白組中的菌絲長(zhǎng)到培養(yǎng)皿的3/4左右時(shí)，用十字交叉法測(cè)量菌落的直徑[14]，然后算出其平均值，按公式(1)算出抑菌率，并作毒力回歸分析，最終計(jì)算出EC50值[15]，其值越小說(shuō)明藥劑的抑菌效果越好。

(1)

2 結(jié)果與分析

2.1 黃枝潤(rùn)楠木材各提取物的得率及膏狀物顏色

由表2可以得出，不同極性的溶劑提取物得率與顏色各不相同，總得率為32.4%，黃枝潤(rùn)楠木材提取物溶劑極性與得率呈正相關(guān)，從大到小順序?yàn)檎麴s水、甲醇、丙酮、三氯甲烷、乙酸乙酯，顏色相對(duì)較深，偏棕色，呈膏狀固體。

表2 黃枝潤(rùn)楠木材提取物得率及膏狀物顏色Table 2 Yield and colour of the extracts of M.versicolora wood

2.2 黃枝潤(rùn)楠木材提取物對(duì)木腐菌生物活性測(cè)定

由圖1可見(jiàn)，黃枝潤(rùn)楠木材5種不同溶劑提取物中，除了蒸餾水提取物對(duì)采絨革蓋菌沒(méi)有抑制效果外，甲醇、丙酮、三氯甲烷、乙酸乙酯提取物對(duì)采絨革蓋菌均產(chǎn)生不同程度的抑制效果，并隨著含藥濃度的增加，抑制作用增強(qiáng)，甲醇、乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷提取物對(duì)采絨革蓋菌的抑菌率在濃度最高時(shí)達(dá)到最大，分別為52.41%、65.86% 、72.24%和73.22%。其中丙酮和三氯甲烷提取物對(duì)采絨革蓋菌的抑制率均>70%，在抑制采絨革蓋菌活性方面，最適提取溶劑為三氯甲烷。

圖1 黃枝潤(rùn)楠木材不同提取物對(duì)采絨革蓋菌的抑制活性Fig.1 Antifungal activity of different solvent extracts of M.versicolora wood against C.versicolor

由圖2可見(jiàn)，黃枝潤(rùn)楠木材5種不同溶劑提取物中，除了蒸餾水提取物對(duì)密黏褶菌沒(méi)有抑制作用外，甲醇、乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷提取物對(duì)密黏褶菌均有不同程度的抑制效果，且隨著含藥濃度的增加，抑制效果增強(qiáng)。甲醇、乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷提取物對(duì)密黏褶菌的抑菌率在濃度最高時(shí)達(dá)到最大，分別為96.93%、61.53% 、82.23%和25.83%。其中三氯甲烷提取物對(duì)密黏褶菌的抑制作用相對(duì)較弱，甲醇提取物對(duì)密黏褶菌的抑制作用強(qiáng)，明顯高于同劑量乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷提取物的抑制率，在抑制密黏褶菌活性方面，最適提取溶劑為甲醇。

圖2 黃枝潤(rùn)楠木材不同提取物對(duì)密黏褶菌的抑制活性Fig.2 Antifungal activity of different solvent extracts of M.versicolora wood against G.trabeum

2.3 黃枝潤(rùn)楠木材提取物對(duì)木腐菌的毒力效果

黃枝潤(rùn)楠木材不同溶劑提取物的毒力回歸方程及EC50值見(jiàn)表3。由表3可知，毒力回歸方程的相關(guān)系數(shù)均>0.9，說(shuō)明黃枝潤(rùn)楠木材4種溶劑提取物的濃度與抑菌作用均呈正相關(guān)，即隨著黃枝潤(rùn)楠木提取物濃度的增加，對(duì)木腐菌的抑制作用逐漸增強(qiáng)，這與抑菌活性的結(jié)果相一致。黃枝潤(rùn)楠木材4種溶劑提取物對(duì)白腐菌的EC50值為1.480 1～2.281 9 g·mL-1；由EC50值可知，4種溶劑提取物的抑制作用強(qiáng)弱順序依次為三氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇以及丙酮提取物。黃枝潤(rùn)楠木材4種溶劑提取物對(duì)褐腐菌的EC50值為0.475 2～87.353 0 g·mL-1；由EC50值可知，4種溶劑提取物的抑制作用強(qiáng)弱順序依次為甲醇、丙酮、乙酸乙酯以及三氯甲烷提取物。

表3 黃枝潤(rùn)楠木材不同溶劑提取物對(duì)采絨革蓋菌和密粘褶菌的毒力Table 3 Toxicity of extractives from M. versicolora wood on C.versicolor and G. trabeum

注：a為3次重復(fù)的平均值。

3 結(jié)論與討論

黃枝潤(rùn)楠木材5種不同溶劑提取物中除蒸餾水提取物對(duì)木腐菌無(wú)抑制效果外，其余4種溶劑提取物對(duì)木腐菌的抑制作用與濃度呈正相關(guān)。黃枝潤(rùn)楠木材4種溶劑提取物對(duì)白腐菌的抑制效果強(qiáng)弱順序依次為三氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇以及丙酮提取物，對(duì)褐腐菌的抑制效果強(qiáng)弱順序依次為甲醇、丙酮、乙酸乙酯以及三氯甲烷提取物。在抑制采絨革蓋菌和密黏褶菌活性方面，最適提取的有機(jī)溶劑分別是三氯甲烷和甲醇。

目前對(duì)潤(rùn)楠屬化學(xué)特性的研究多集中在化學(xué)成分對(duì)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域生物活性的影響，對(duì)其在木材防腐劑方面前景尚處于研究階段。已報(bào)道的潤(rùn)楠屬化合成分類(lèi)別主要有丁內(nèi)酯類(lèi)、木脂素類(lèi)、生物堿類(lèi)、三萜類(lèi)、黃酮類(lèi)等。經(jīng)測(cè)定，目前有將近600種植物抽提物能夠起到抑菌作用，甲醇提取液中具有抑菌活性的化學(xué)成分主要是萜類(lèi)、酮類(lèi)、酚類(lèi)和酯類(lèi)；三氯甲烷提取液中具有抑菌活性的化學(xué)成分主要是三嗪類(lèi)、酰胺類(lèi)、酚類(lèi)、醛類(lèi)、有機(jī)酸類(lèi)及酯類(lèi)化合物，成分種類(lèi)相對(duì)較為復(fù)雜；迄今為止，溶劑提取物對(duì)木腐菌的抑制效果方面的研究涉及到許多不同樹(shù)種，均得出三氯甲烷提取物對(duì)褐腐菌有較好的抑制效果、甲醇提取物則對(duì)白腐菌有較好的抑制效果的結(jié)論，說(shuō)明許多木材含抑菌效果的化學(xué)成分一般溶于三氯甲烷和甲醇，也是這些木材具有良好抑菌效果的原因。通過(guò)對(duì)這些有效成分進(jìn)行交叉分析，找出真正影響木材天然耐腐性的化學(xué)物質(zhì)，對(duì)進(jìn)一步推動(dòng)植物源防腐劑的研究進(jìn)程具有重大意義，能夠更加深入了解木材防腐機(jī)制，為木材的合理利用提供基礎(chǔ)依據(jù)。

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