樹木提取物在木材防腐方面的應(yīng)用

張園園，李 甲，高 蕊，王明穎

（濟(jì)寧市任城區(qū)自然資源局，山東 濟(jì)寧 272099）

自古以來，木材便一直得到應(yīng)用。結(jié)合當(dāng)前實際情況來看，樹木在房屋建設(shè)、景觀種植、家具加工等方面發(fā)揮了重要作用[1]。在經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的背景下，大眾的生活品質(zhì)不斷提高，在經(jīng)濟(jì)實力的支撐下，大眾的精神追求逐漸開始興起，紫檀木、黃花梨等木材的需求量不斷加大。在人類的大量應(yīng)用消耗下，我國木材資源大面積減少。而且木材的主要組成為天然有機(jī)材料，在運(yùn)用時可以將其作用展現(xiàn)，其在運(yùn)輸、存儲、加工等過程中，還會受到微生物及昆蟲等的侵蝕，長時間下來會出現(xiàn)腐朽狀態(tài)，此時木材的應(yīng)用價值便大打折扣[2]。此時木材防腐劑的價值便凸顯出來，應(yīng)用防腐劑可為木材營造良好的保護(hù)環(huán)境，有效延長木材使用壽命，同時木材防腐劑還可以起到增加木材產(chǎn)品功能、提高木材產(chǎn)品質(zhì)量的作用[3]。從中可知，木材防腐劑可以根據(jù)自身特性避免木材腐蝕，延長木材的使用壽命，發(fā)揮一定的作用及優(yōu)勢。

1 當(dāng)前生活中常用的木材防腐劑種類

現(xiàn)階段，廣泛應(yīng)用的木材防腐劑主要有3 類，分別是油類防腐劑、油載防腐劑和水載防腐劑。這3 類防腐劑主要組成成分為含有劇毒的化學(xué)物質(zhì)，通過毒性等避免木材受到微生物和昆蟲等侵蝕，但這些化學(xué)物質(zhì)也會對環(huán)境和人類自身安全造成影響。目前應(yīng)用范圍最廣泛的防腐劑是銅鉻砷防腐劑，其中的砷元素和鉻元素都含有劇毒，對環(huán)境有極大的破壞，甚至較為嚴(yán)重的會威脅人類的身體安全[5]。

2 木材防腐的發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)的防腐劑對環(huán)境和人類自身都存在影響，在使用中會存在難以避免的負(fù)面作用伴隨出現(xiàn)，因此研究環(huán)境友好、安全無害的木材防腐劑成為時代重點方向，當(dāng)前很多相關(guān)專家、學(xué)者等都結(jié)合相關(guān)理論進(jìn)行研究，以期獲得無毒、易降解的木材防腐劑。參照當(dāng)前的木材類及植物類研究成果和理論，植物源木材防腐劑進(jìn)入大眾視野，這也是當(dāng)前很多科研人員的研究重點。結(jié)合已有研究理論可知，部分樹木本身便具有抗生物降解的能力，此種能力便是研究植物源木材防腐劑的理論支撐[6]。

現(xiàn)階段，科研人員從具有“耐腐性”的木材中提取了多種物質(zhì)，例如精油、樹脂酸及色素等。其中精油類包含紫丁香酚、丁香油、肉桂油、天竺葵等，經(jīng)過探討，這些物質(zhì)都具備一定的木材防腐能力，比如松香季銨鹽類衍生物以及其他類型的衍生物在木材防腐中的應(yīng)用已經(jīng)得到證實[7]。

3 樹木提取物的抑菌機(jī)理

植物體內(nèi)的次生代謝產(chǎn)物相對較為復(fù)雜，根據(jù)現(xiàn)代植物學(xué)家對于植物提取成分的不斷深入研究，發(fā)現(xiàn)樹木體內(nèi)存在非常多的抑菌、殺菌活性成分，包括萜類、黃酮類、醌類、芪類、酯類、酚類、醛類、醇類、甾類、生物堿類、植物肽類、鞣質(zhì)、苯丙素、皂苷、有機(jī)酸等。根據(jù)統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)顯示，類似于這種活性物質(zhì)，還有800多種。從提取角度來看，在數(shù)目不同部位、采取不同手段所得到化合物的抑菌成分、抑菌效果普遍存在較為明顯的區(qū)別。最后，將同一種提取物與不同化合物進(jìn)行重新配置也能夠產(chǎn)生全新的效應(yīng)，從復(fù)配后功能角度講，樹木提取物的抑菌效果可以分為加和效應(yīng)、協(xié)同效應(yīng)、拮抗效應(yīng)。

樹木提取物的抑菌作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：降解、損傷細(xì)胞壁；破壞細(xì)胞質(zhì)膜改變透性；抑制酶作用；抑制核酸形成等。從現(xiàn)實角度講，不同樹種之間耐腐蝕度的差異性也與其內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的種類、含量不同存在較為明顯的關(guān)系。部分樹木提取物的抑菌成分中存在酚類、單寧等，低濃度的酚類物質(zhì)能夠使蛋白質(zhì)變性，高濃度的酚類物質(zhì)能夠使蛋白質(zhì)沉淀。根據(jù)相關(guān)學(xué)者的研究顯示，植物提取物中的多酚類物質(zhì)能夠與蛋白質(zhì)之間形成某種結(jié)合，進(jìn)而使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)產(chǎn)生凝固效應(yīng)，最終產(chǎn)生抗病毒、酶抑制效果，同時，這種效果只是針對于微生物產(chǎn)生的，并不會對動植物細(xì)胞的生長產(chǎn)生某種程度的不利影響。

4 樹木提取物在木材防腐方面應(yīng)用的研究現(xiàn)狀

最近，越來越多學(xué)者就樹木提取物在木材防腐方面應(yīng)用做了不少的研究。張玲[8]以銀杏心材和樹皮為原料展開研究，并通過融入乙醚，以試驗探究的方式探究銀杏心材氯仿提取物是否可以對白腐菌和褐腐菌起到抑制效果。Sen-Sung Cheng 等[9]證明100μg/mL 的肉桂醛對白腐菌和褐腐菌的抑菌指數(shù)達(dá)100%。Chun-Ya Lin 等[10]以肉桂醛處理Crytomeria japonica 邊材，經(jīng)褐腐和白腐腐朽三個月后，失重還不到3.2%。通過研究提取物對木材腐朽菌的抑菌性能，發(fā)現(xiàn)通過對木材腐朽菌的提取可以將其自身特性展現(xiàn)。

木材天然提取物在木材防腐方面的應(yīng)用雖然不會對動植物產(chǎn)生較為明顯的影響，但木材普遍是需要進(jìn)行加工為人們所使用的，因此，相關(guān)人員也要充分考慮到防腐劑本身對于所處理產(chǎn)品各項物理力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果顯示，浸泡過某種樹木提取物防腐成分的刨花板在抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度等機(jī)械性能指標(biāo)方面出現(xiàn)了較為明顯的降低，而在防腐能力、吸水厚度膨脹率等方面產(chǎn)生了性能上的提升。根據(jù)相關(guān)學(xué)者的進(jìn)一步研究顯示，浸泡防腐劑濃度為1%的刨花板，在機(jī)械性能方面的下降比較有限，能夠滿足我國政府規(guī)定的相關(guān)木材使用的硬性要求。

5 樹木提取物防腐能力增效

由于樹木提取物自身的物理、化學(xué)性質(zhì)，單獨(dú)使用一種樹木提取物存在易揮發(fā)、水溶性差或者是不穩(wěn)定，因此很多國內(nèi)外的學(xué)者在多種樹木提取物混合使用、樹木提取物與化學(xué)試劑復(fù)配、加入其他水溶性、抑菌性化學(xué)官能團(tuán)等方面進(jìn)行了研究。

Scalbert 等[11]用單寧與鋅、銅、鋁等金屬鹽按一定比例復(fù)配后處理木材，結(jié)果表明單寧與金屬鹽的復(fù)配能顯著增強(qiáng)被處理木材的耐腐性能。楊冬梅等[12]通過濾紙法考察了肉桂醛及其3 種行生物對木材的防腐和防霉作用，實驗結(jié)果表明肉桂醛對4 種供試菌種均表現(xiàn)出最強(qiáng)的抑菌性能。李雙月[13]以松香為原料合成了幾種松香衍生物，實驗結(jié)果表明松香基酰胺、雙N-（3-松香酰氧基-2-羥）丙基-N，N-二甲胺，對四種木材腐朽菌發(fā)現(xiàn)對4 種木腐菌均有較好的抑制效果。

6 展望

雖然現(xiàn)階段我國的樹木提取物木材防腐劑的研究已經(jīng)取得了些許成就，但仍處于探索階段，很多內(nèi)容仍待研究。為了促進(jìn)天然木材防腐劑在實踐中的應(yīng)用，結(jié)合當(dāng)前研究成果進(jìn)行思考分析。

（1）與其他化學(xué)試劑合用達(dá)到增效作用。單純依靠樹木提取物或者傳統(tǒng)防腐劑劣勢較為明顯，可嘗試將兩者混用，在保證防腐效果的同時，保護(hù)環(huán)境及人類自身安全。可在探究新型天然木材防腐劑的同時，研究樹木提取物和傳統(tǒng)防腐劑之間發(fā)揮最佳效能的混合比例，從而達(dá)到混用增效的效果。

（2）改善樹木活性成分提取技藝。加強(qiáng)對樹木成分的提取方法和相關(guān)設(shè)備的研究，傳統(tǒng)的提取方法受到技術(shù)限制，存在很多不足，極大地制約了植物源木材防腐劑開發(fā)及其應(yīng)用的進(jìn)程。因此未來應(yīng)加強(qiáng)對提取方法及工藝的探索，通過多種舉措保證探究性實驗的順利進(jìn)行，遵循實驗標(biāo)準(zhǔn)，在植物中提取高抑菌性的活性成分。

（3）加強(qiáng)活性成分合成研究力度。樹木提取物研究需要大量的數(shù)據(jù)支持，這導(dǎo)致為了獲得成果，大量的樹木被采伐，若不夠重視協(xié)調(diào)控制工作，則會對生態(tài)環(huán)境造成較為嚴(yán)重的影響，不利于保證人類與環(huán)境和諧發(fā)展。因此為了人類的長遠(yuǎn)發(fā)展，應(yīng)從活性物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)入手，研究清楚化合物結(jié)構(gòu)與防腐效果之間的關(guān)系，從而以活性物質(zhì)合成物為基礎(chǔ)開展研究。