香樟提取物抑菌防腐的研究現(xiàn)狀與展望

梁哨 王亮 李權

摘要 香樟在南方分布廣泛，其提取物具有抑菌防腐的作用。本文總結了香樟提取物抑菌防腐的研究現(xiàn)狀，分析了香樟提取物對木材腐朽菌的蛋白質表達差異和信號通路等，以全面認識香樟提取物的抑菌防腐機制，滿足木材防腐保護的現(xiàn)實需要，加快相關植物源防腐劑產品的研發(fā)、應用及推廣。

關鍵詞 植物源防腐劑；耐腐效果；差異蛋白質

中圖分類號 S432.4； S782.33 文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2024）03-0082-05

香樟的樹干、根、枝和葉等部位中均含有樟油等生物活性成分，這些成分具有抗菌、消炎和驅蟲的特性。不同樹木在長期的自然演化過程中對外界刺激表現(xiàn)出自然的適應反應，這些反應會影響植物的組織結構和化學成分等，這也導致其天然抗腐能力存在一定差異。植物提取物的相關研究聚焦于食品防腐領域和抗菌藥物研發(fā)領域。Chen等、Ghaedi等、Scalbert等和Sansone等將天然植物源提取物的研究拓展到材料科學、生命科學和生物化學等交叉學科。在植物提取物作為木材防腐劑的可行性調查中，研究者發(fā)現(xiàn)一些耐腐樹種的提取物對木材腐朽菌表現(xiàn)出有毒的特性。目前相關研究多側重論證抑制木材腐朽菌的有效性，對各種植物提取物具體的抑菌防腐機制尚待深入探索，這影響了天然植物源提取物在抑菌防腐領域的應用。本文總結了香樟提取物抑菌防腐研究現(xiàn)狀，分析了香樟提取物對木材腐朽菌的蛋白質表達差異和信號通路等，以全面認識香樟提取物的抑菌防腐機制，滿足木材防腐保護的現(xiàn)實需要，加快相關植物源防腐劑產品的研發(fā)、應用及推廣。

1 香樟提取物抑菌防腐研究的重要性

木材作為環(huán)境友好型的生物質材料，易受外界因子的破壞而影響其使用價值。木材腐朽會造成較大的經濟損失和資源浪費，因此木材的防腐處理意義重大。木材的腐朽過程涉及復雜的物理和化學變化?；瘜W類防腐劑可能含有重金屬或有毒化合物，易對人體健康和自然環(huán)境造成危害。部分傳統(tǒng)的木材防腐劑在生產、使用和回收過程中可能會對環(huán)境造成一定危害，因此新型防腐劑的研發(fā)對于木材防腐具有重要意義。從香樟木材中提取高效、低毒且與環(huán)境相容性較高的殺菌或抑菌活性物質，可作為一種天然植物源防腐劑，是木材防腐領域研究開發(fā)的一個新途徑。

香樟樹分布廣泛，香樟木材作為一種強耐腐木材，具有較高的應用價值，但其提取物在抑菌防腐方面的研究與應用仍有待深化。其抑菌防腐機制尚未探明，影響了香樟提取物抑菌防腐產品的研發(fā)、應用及推廣進程。隨著生物技術以及現(xiàn)代儀器分析技術的迅速發(fā)展，研究香樟提取物對木材腐朽菌抑制的分子機制是需要重點突破的方向之一。研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質擁有多種生物學功能，如調節(jié)代謝、傳遞信號、催化和免疫保護，并參與植株生長和分化的控制等多個生物學過程，與生命體的生物學功能和生理活動等密切相關，對蛋白質組的動態(tài)變化進行研究有助于揭示木材腐朽菌生長發(fā)育或抑制相關的基因及其表達規(guī)律。因此，有必要整體、動態(tài)和網絡化地對受香樟提取物抑制的木材腐朽菌的蛋白質表達差異進行系統(tǒng)性研究。

植物源木材防腐劑須從木材中提取和分離，這就需要通過試驗確定其對木材腐朽菌的有效抗菌成分以及相關抑菌機理，并進行深入研究和分析。這些研究結果可以為香樟提取物及其人工合成的仿生型防腐劑在木材防腐劑領域的工業(yè)化生產和應用奠定基礎。因此，研究香樟提取物在木材防腐中的作用以及抑菌防腐機制對于開發(fā)仿生型植物源防腐劑具有重要意義。

2 香樟提取物抑菌防腐研究現(xiàn)狀

2.1 植物源提取物抑制木材腐朽菌

耐腐樹種心材提取物的抑菌潛力研究時間較早，其主要關注抑菌防腐和抗氧化等領域。目前越來越多的學者開始探究利用植物提取物進行木材防腐的可能性。相關研究優(yōu)先考慮本地的耐腐樹種，如Onuorah檢測了非洲熱帶雨林幾種闊葉樹心材提取物對木材腐朽菌的毒殺作用，以提升木材的耐腐能力。Wang等從土肉桂葉片中提取精油用于木材防腐，發(fā)現(xiàn)提取物中的主要成分是肉桂醛，具有強烈的抑菌防腐功效。

耐腐樹種中的化學成分直接影響腐朽菌的毒性。Tripathi等探究了馬纓丹根和莖的化學成分，發(fā)現(xiàn)其乙醇提取物對木材腐朽菌具有抑制效果，進一步分析發(fā)現(xiàn)提取物中的酚類、萜類化合物和生物堿等對木材腐朽菌具有抑制活性的功效。Voda等采用生長速率法分析了植物精油中化合物的化學結構與抑制變色栓菌（白腐菌）、粉孢革菌（褐腐菌）胞外酶活性之間的關系以及最低抑菌濃度（MIC）。Royer等發(fā)現(xiàn)圭亞那乳桑木的甲醇和蒸餾水提取物對血紅密孔菌（白腐菌）的抑菌效果良好，分離得到的單一化學物質比提取物本身的抑菌效果要差，說明提取物中化學成分對血紅密孔菌的毒性具有協(xié)同增效的作用。

植物源提取物中抑菌活性成分抑菌機制的目標是獲得新型的植物源木材防腐劑并進行應用和推廣。相關研究將5.0%肉桂葉的苯-乙醇提取物浸漬易腐朽的試材用于耐白腐和褐腐試驗，2種木材腐朽菌對試樣造成的質量損失率僅為1.2%和0.8%，而未做處理的對照樣腐朽后的質量損失率高達18.7%和31.8%，這表明該植物提取物對易腐木材的防腐保護效果顯著。李堅等、胡生輝等、蘇文強均對本地的部分耐腐樹種進行了提取，發(fā)現(xiàn)這些耐腐木材的提取物中往往含有大量的酚類、萜類化合物和生物堿等物質，推測是酚類等物質在低濃度時會導致木材腐朽菌細胞變性，在高濃度時會導致蛋白質凝固，增強了木材的防腐效果。由此可見，部分耐腐樹種的心材提取物對部分木霉菌和木材腐朽菌等真菌具有抑制活性的作用，但抑菌機理的相關研究較少。

2.2 香樟提取物抑制微生物

Li等探究了香樟木質部提取物對木材腐朽菌的毒性，開展了實驗室試驗以及對菌絲毒力試驗等，結果表明香樟木質部三氯甲烷提取物與甲醇提取物分別對木材腐朽菌中的白腐菌（彩絨革蓋菌）和褐腐菌（密粘褶菌）的抑制效果明顯。目前香樟提取物的相關研究主要集中在對人體炎癥、植物致病菌的抑制以及對昆蟲的驅除作用及抑菌機制等方面的報道，針對木材腐朽菌抑菌抑制的相關研究相對較少。Miyazawa等對香樟精油的化學成分和類型進行了鑒定和分類，鑒定結果表明芳樟醇、黃樟油素、樟腦、α-蒎烯、β-水芹烯、1，8-桉葉油素和丁香酚等具有一定生物活性的成分。段丹萍等把香樟的4種溶劑提取物用于草莓灰霉病菌，采用生長速率法和愈創(chuàng)木酚法測定了草莓灰霉病菌的毒力以及過氧化物酶（POD）活力。Roszaini等、Guo等評價了香樟精油的防蟲效果，并指出香樟提取物是一種潛在的自然熏蒸劑和殺蟲劑。Lee等探究了香樟的抗炎作用，并指出需要通過對香樟的乙酸乙酯提取物進行進一步研究來分離主要的抗炎活性成分。研究發(fā)現(xiàn)，部分具有生物活性的香樟成分還對枯草芽孢桿菌等微生物具有抑制作用。

目前各種類型的植物源提取物對木材腐朽菌的抑制效果的研究較多，但抑菌作用的本質機理的相關研究較少。在香樟提取物對各種微生物抑制功效的研究中，多為香樟提取物對人體和植物致病菌抑制機理的研究，木材腐朽菌抑制機理的相關研究較少。Schultz等認為抑菌防腐機制的探究將推動新型木材防腐劑的推廣和應用。

2.3 木材腐朽菌降解木材的多組學

代謝物檢測方法從傳統(tǒng)的靶向代謝組學和非靶向代謝組學擴展到更廣泛的靶向代謝組分析。代謝組的結果可以輔助理解分子機制，提示基因功能，并將基因與表型相結合。采用“廣靶代謝組+轉錄組”的研究方法，可以進行“基因—基因、基因—代謝物、代謝物—代謝物”的“共表達”分析，以揭示真菌對脅迫的響應機制，并識別代謝途徑、關鍵調控因子和結構基因。轉錄組測序（RNA-seq）是一種高通量的基因挖掘和表達分析方法，被廣泛應用于功能基因組學研究中。高通量測序技術可以得到基因表達、可變剪切、基因結構優(yōu)化和新基因發(fā)現(xiàn)等分析結果，是功能基因研究的有力工具。降解木材的真菌在解構木材的策略上各不相同。Presley等使用功能基因組學、轉錄組學和蛋白質組學的方法，揭示了不同木材降解真菌譜系之間具備冗余的木材腐朽機制。研究結果支持了褐腐真菌之間存在多種相互作用策略的觀點。楊芳等利用RNA-seq技術454 GS FLX Titanium對雞樅菌進行了轉錄組測序，研究結果顯示，雞樅菌具有降解木質素的能力，可與共生白蟻分泌的纖維素酶發(fā)生協(xié)同作用，可以有效地降解纖維素。實踐中，僅依靠單一組學數(shù)據(jù)難以完全揭示生物系統(tǒng)宏觀發(fā)展過程的細節(jié)。因此，在木材腐朽菌降解木材的研究中，多組學聯(lián)合分析是后續(xù)研究的重要方法之一。

3 結語

將香樟木質部提取物作為研究對象，以研究木材防腐的分子機制為目標，以綠色植物源木材防腐劑的研發(fā)為導向，從細胞生物學方面探明香樟提取物抑制木材腐朽菌的生理生化機制。采用蛋白組、代謝組和轉錄組，解析差異蛋白、差異基因等參與的生物學過程以及細胞定位等，闡明香樟提取物對木材腐朽菌不同細胞因子調控信號通路的影響，并從分子生物學層面解析香樟提取物作用于木材腐朽菌的抑菌防腐機制。新型香樟提取物的制備可以為木材防腐劑以及類似植物源提取物為原料的抑菌防腐機制研究提供參考。

本文總結了香樟提取物抑菌防腐研究現(xiàn)狀，分析了香樟提取物對木材腐朽菌的蛋白質表達差異和信號通路等，以全面認識香樟提取物的抑菌防腐機制，滿足木材防腐保護的現(xiàn)實需要，加快相關植物源防腐劑產品的研發(fā)、應用及推廣。

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（責編：王 菁）

基金項目 貴州省科技廳“千層次人才培養(yǎng)項目”（黔千層人才〔2021〕201603）；貴州省教育廳普通本科高?？茖W研究項目（黔教技〔2022〕362號）。

作者簡介 梁哨（1976—），女，貴州鎮(zhèn)遠人，教授，從事工程造價研究。

通信作者 李權（1982—），男，四川金堂人，博士，教授，從事林業(yè)工程研究。

收稿日期 2023-11-12