黄枝润楠木材提取物抑菌效果的研究

齐文玉，李清芸，陈孝丑，林金国*，任 凯，刘顺治

(1.福建农林大学 材料工程学院，福建 福州 350002；2.福建省林业科技试验中心，福建 南靖 363600)

木材由于独特的纹理、颜色、气味以及可降解回收利用的特点，使得市场需求量逐渐增加。对木材进行防腐处理可提高木材抑菌性，延长使用年限，是节约木材资源的重要方式[1-2]。传统的木材防腐剂虽然能保护木材，但对人和环境具有潜在的危害[3]，植物源木材防腐剂因其具有低毒性、低残留、对环境影响小的优势逐渐成为研究热点。不同树种的天然耐腐性能有所不同，这与木材的生物构造及其提取物中所含具有抗菌性的化学物质种类及其含量有关[4]。植物抽提物是形成于植物体内用于保护自身免受外界侵害的化学物质，对真菌或细菌具有抑制作用。目前对木材具有天然耐腐性的研究较多围绕木材提取物展开，测试不同溶剂的木材提取物对细菌的抑制效果，研究木材中的何种成分对细菌有抑制作用，对进一步揭示木材的防腐机制具有重要意义。迄今为止，在测试溶剂提取物对木腐菌抑制能力方面的研究涉及到许多不同树种[4-6]，探究了同一溶剂提取物对木腐菌抑制效果的最佳浓度[5]以及不同溶剂同一树种提取物对细菌抑制作用的强弱[7-9]。黄枝润楠(Machilusversicolora)为樟科(Lauraceae)润楠属(Machilus)植物，其材质优良，是上等建筑、高档家具等的良材；其树干挺拔、树冠浓郁，具有美化及绿化等诸多功效，深受林业、园林部门的青睐，是福建省阔叶材中经济价值最高的树种之一；该属多种植物均具有抗菌、消炎、抗感染等作用。目前，对于黄枝润楠这一树种的研究主要集中在种子育苗、群落特征、物种多样性等林学方面[10-11]，对黄枝润楠木材包括抑菌性能在内的木材特性的研究尚未见报道，前人研究表明，多种润楠属植物的挥发油表现出抑制细菌、真菌等的活性[12]，福建居民长期使用黄枝润楠木材制造的木屋和家具均表现出良好的耐腐性，为此，本研究采用生长速率法测定黄枝润楠木材5种溶剂提取物对褐腐菌(密黏褶菌)和白腐菌(采绒革盖菌)的生长抑制率，研究分析黄枝润楠木材的抑腐能力，探讨其抑菌机制，为黄枝润楠木材的合理利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

黄枝润楠试材取自福建省南靖县和溪镇联桥村高山自然村天然次生林，树龄为22～28 a，木材风干后，取树干离地1.3 m处以上30 cm长木段(含心边材)用粉碎机粉碎并过筛，筛选40～60目的木粉为试验原料。

密黏褶菌(Gloeophyllumtrabeum)由福建农林大学生命科学学院提供[9]；采绒革盖菌(Coriolusversicolor)由中国林业微生物菌种保藏管理中心提供[9]。培养基采用麦芽糖琼脂培养基(PDA)[9]，试验仪器设备见表1。

1.2 试验方法

1.2.1 提取物的制备 采用热回流方法在恒温水浴锅中进行提取，甲醇、乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷、蒸馏水均低于其自沸点2～3℃，使溶液微沸，温度分别为：62、75、54、59、97℃。将100 g的黄枝润楠木粉装入圆底烧瓶中，用5种溶剂分别对木粉进行抽提。抽提分2次进行，第1次料液比为1∶10(g·mL-1)，5 h后再过滤，第2次料液比为1∶5(g·mL-1)，3 h后再过滤。合并2次滤液，经旋转蒸发器回收溶剂，得到5种膏状物质，鼓风干燥箱中恒重后称量，保存在4℃冰箱内，用于下步试验。

表1 试验主要仪器设备Table 1 Main apparatus and equipments used in the experiments

1.2.2 提取物抑菌活性测定 分别以2、4、6、8、10 g·mL-15个浓度梯度作为试验研究选取对木腐菌抑菌性能最低的抑菌浓度[13]。白腐菌的最小抑菌浓度：甲醇、乙酸乙酯为2 g·mL-1，丙酮、三氯甲烷为4 g·mL-1，蒸馏水为10 g·mL-1；褐腐菌的最小抑菌浓度：甲醇、乙酸乙酯、丙酮为4 g·mL-1，三氯甲烷、蒸馏水为10 g·mL-1。

采用生长速率法测定5种溶剂的黄枝润楠木材提取物对2种木腐菌的生长抑制率。分别将不同溶剂提取物用相应的提取溶剂从最小抑菌浓度起配制5种不同质量分数，同时设溶剂和空白对照。如抑制白腐菌的甲醇含药培养基质量浓度分别为2、1、0.5、0.25、0.125 g·mL-1；抑制褐腐菌的甲醇含药培养基质量浓度分别为4、2、1、0.5、0.25 g·mL-1。设置重复试验3次，在恒温恒湿培养箱(28℃)中培养菌饼[9]。等到空白组中的菌丝长到培养皿的3/4左右时，用十字交叉法测量菌落的直径[14]，然后算出其平均值，按公式(1)算出抑菌率，并作毒力回归分析，最终计算出EC50值[15]，其值越小说明药剂的抑菌效果越好。

(1)

2 结果与分析

2.1 黄枝润楠木材各提取物的得率及膏状物颜色

由表2可以得出，不同极性的溶剂提取物得率与颜色各不相同，总得率为32.4%，黄枝润楠木材提取物溶剂极性与得率呈正相关，从大到小顺序为蒸馏水、甲醇、丙酮、三氯甲烷、乙酸乙酯，颜色相对较深，偏棕色，呈膏状固体。

表2 黄枝润楠木材提取物得率及膏状物颜色Table 2 Yield and colour of the extracts of M.versicolora wood

2.2 黄枝润楠木材提取物对木腐菌生物活性测定

由图1可见，黄枝润楠木材5种不同溶剂提取物中，除了蒸馏水提取物对采绒革盖菌没有抑制效果外，甲醇、丙酮、三氯甲烷、乙酸乙酯提取物对采绒革盖菌均产生不同程度的抑制效果，并随着含药浓度的增加，抑制作用增强，甲醇、乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷提取物对采绒革盖菌的抑菌率在浓度最高时达到最大，分别为52.41%、65.86% 、72.24%和73.22%。其中丙酮和三氯甲烷提取物对采绒革盖菌的抑制率均>70%，在抑制采绒革盖菌活性方面，最适提取溶剂为三氯甲烷。

图1 黄枝润楠木材不同提取物对采绒革盖菌的抑制活性Fig.1 Antifungal activity of different solvent extracts of M.versicolora wood against C.versicolor

由图2可见，黄枝润楠木材5种不同溶剂提取物中，除了蒸馏水提取物对密黏褶菌没有抑制作用外，甲醇、乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷提取物对密黏褶菌均有不同程度的抑制效果，且随着含药浓度的增加，抑制效果增强。甲醇、乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷提取物对密黏褶菌的抑菌率在浓度最高时达到最大，分别为96.93%、61.53% 、82.23%和25.83%。其中三氯甲烷提取物对密黏褶菌的抑制作用相对较弱，甲醇提取物对密黏褶菌的抑制作用强，明显高于同剂量乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷提取物的抑制率，在抑制密黏褶菌活性方面，最适提取溶剂为甲醇。

图2 黄枝润楠木材不同提取物对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 黄枝润楠木材提取物对木腐菌的毒力效果

黄枝润楠木材不同溶剂提取物的毒力回归方程及EC50值见表3。由表3可知，毒力回归方程的相关系数均>0.9，说明黄枝润楠木材4种溶剂提取物的浓度与抑菌作用均呈正相关，即随着黄枝润楠木提取物浓度的增加，对木腐菌的抑制作用逐渐增强，这与抑菌活性的结果相一致。黄枝润楠木材4种溶剂提取物对白腐菌的EC50值为1.480 1～2.281 9 g·mL-1；由EC50值可知，4种溶剂提取物的抑制作用强弱顺序依次为三氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇以及丙酮提取物。黄枝润楠木材4种溶剂提取物对褐腐菌的EC50值为0.475 2～87.353 0 g·mL-1；由EC50值可知，4种溶剂提取物的抑制作用强弱顺序依次为甲醇、丙酮、乙酸乙酯以及三氯甲烷提取物。

表3 黄枝润楠木材不同溶剂提取物对采绒革盖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为3次重复的平均值。

3 结论与讨论

黄枝润楠木材5种不同溶剂提取物中除蒸馏水提取物对木腐菌无抑制效果外，其余4种溶剂提取物对木腐菌的抑制作用与浓度呈正相关。黄枝润楠木材4种溶剂提取物对白腐菌的抑制效果强弱顺序依次为三氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇以及丙酮提取物，对褐腐菌的抑制效果强弱顺序依次为甲醇、丙酮、乙酸乙酯以及三氯甲烷提取物。在抑制采绒革盖菌和密黏褶菌活性方面，最适提取的有机溶剂分别是三氯甲烷和甲醇。

目前对润楠属化学特性的研究多集中在化学成分对医学领域生物活性的影响，对其在木材防腐剂方面前景尚处于研究阶段。已报道的润楠属化合成分类别主要有丁内酯类、木脂素类、生物碱类、三萜类、黄酮类等。经测定，目前有将近600种植物抽提物能够起到抑菌作用，甲醇提取液中具有抑菌活性的化学成分主要是萜类、酮类、酚类和酯类；三氯甲烷提取液中具有抑菌活性的化学成分主要是三嗪类、酰胺类、酚类、醛类、有机酸类及酯类化合物，成分种类相对较为复杂；迄今为止，溶剂提取物对木腐菌的抑制效果方面的研究涉及到许多不同树种，均得出三氯甲烷提取物对褐腐菌有较好的抑制效果、甲醇提取物则对白腐菌有较好的抑制效果的结论，说明许多木材含抑菌效果的化学成分一般溶于三氯甲烷和甲醇，也是这些木材具有良好抑菌效果的原因。通过对这些有效成分进行交叉分析，找出真正影响木材天然耐腐性的化学物质，对进一步推动植物源防腐剂的研究进程具有重大意义，能够更加深入了解木材防腐机制，为木材的合理利用提供基础依据。

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