软木脂对黑曲霉的抑菌活性分析及软木板防霉特性评价

＊赵威 魏新莉* 张俊 朱愿 李旺 肖朝顺

（1.中南林业科技大学 湖南 410004 2.江苏森豪仕软木有限公司 江苏 226500）

引言

软木，采剥自栓皮楮（Quercus suber）或栓皮栎（Quercus variabilis）的栓皮组织[1]，一直被认为是具有天然防霉性能的优良材料[2]。但市场上的软木制品很多是由软木颗粒构成的胶结软木板，研究胶结软木板的防霉性，对于开发具有高防霉性能的软木制品，提高人们生活品质，具有十分重要的意义。

软木的防霉性能研究主要围绕软木脂的防霉抑菌性展开，如Correia[3]验证了软木脂对人类主要致病菌具有杀菌活性，王庆国[4]验证了软木脂对黑曲霉（Aspergillus niger）的抑菌性，也有学者如Pereira、Rocha等[5-6]发现天然软木板蒸煮后的放置阶段，有霉菌感染了软木原料。因此，对软木材料本身的防霉特性进行深入研究，具有重要的研究意义和应用价值。本研究以软木再构材料——胶结软木板上的黑曲霉感染情况为研究对象，对比天然软木板黑曲霉感染情况，来探讨软木板的防霉影响因素，以期为开发具有优异防霉性的软木制品提供重要的理论依据和参考。

1.材料与方法

(1)实验材料与设备

①实验材料

天然软木板：采剥自陕西秦岭栓皮栎，经压平、裁切后制成的板状材料，由森豪仕软木有限公司提供。加工成尺寸为50mm（长）×20mm（宽）×5mm（厚）的试件备用。

胶结软木板：由软木颗粒（粒径10～14目）与聚氨酯胶粘剂（固含量100%，pH值6）经搅拌混合、模压、热定型、出模裁切等工序制得，理论密度0.4g/cm3。加工成尺寸为50mm（长）×20mm（宽）×5mm（厚）的试件备用。

黑曲霉菌种：购自于中国普通微生物菌种保藏管理中心。

主要试剂：二氯甲烷、无水乙醇、甲醇、甲醇钠，均为分析纯，购自于上海麦克林生化科技有限公司；稀硫酸，0.1mol/L，购自于江阴市精奇化工有限公司。

②实验设备

所用实验设备如下：恒温恒湿培养箱（BSC-250），上海博讯实业有限公司医疗设备厂；净化工作台（SW-CJ-2F），上海博讯实业有限公司医疗设备厂；高压蒸汽灭菌锅（MJ-54A），上海施都凯仪器设备有限公司；扫描电子显微镜，Tescan Mira4，泰思肯有限公司。

(2)实验方法

①软木脂对黑曲霉的抑菌活性实验

参照学者Brandcod[7]的方案提取出软木脂，并准备四个直径5mm的滤纸圆片放置在黑曲霉培养基上，其中三个滤纸圆片滴入10μL，浓度54mg/mL的软木脂醇溶液作为实验组，一个滤纸圆片滴入10μL无水乙醇作为对照组。在恒温恒湿培养箱中，经过0h、48h、72h后，观察滤纸圆片上的黑曲霉生长情况，并拍照记录。

②胶结软木板和天然软木板对黑曲霉的防霉特性评价

按照GB/T 18261-2013《防霉剂对木材霉菌及变色菌防治效力的实验方法》，对胶结软木板和天然软木板进行防霉特性评价。首先，将涂有黑曲霉的培养基在温度25℃、相对湿度85%的恒温恒湿培养箱中培养7d，使培养基逐渐长满黑曲霉菌丝体；然后，将一组软木板试件放置在长满黑曲霉菌丝体的培养基上，继续在培养箱中放置28d，记录霉菌感染面积并计算比例，获得霉菌表面被害值，防霉等级评定标准如表1所示。

③增湿处理后胶结软木板和天然软木板对黑曲霉的防霉特性评价

为了模拟极端潮湿环境，将软木板试件分别浸没在20℃水中24h、48h、72h进行增湿处理，按照GB/T 18261-2013《防霉剂对木材霉菌及变色菌防治效力的实验方法》对胶结软木板和天然软木板进行防霉性能评价。

④微观形貌观察

观察防霉特性评价后的软木板试件，对比黑曲霉感染后软木板试件表面的变化，采用扫描电子显微镜（SEM）拍照观察。

2.结果与分析

(1)软木脂对黑曲霉的抑菌活性

为了观察软木细胞的主要成分软木脂的抑菌活性，提取出软木脂，进行黑曲霉抑菌活性对比，结果如图1所示，三个黑色圈区域是实验组区间，在实验的前48h表现出了优异的抑菌活性，未发现黑曲霉感染；白色圈区域是对照组区间，实验开始不久就出现并长满黑曲霉；当实验进行到72h时，透明的软木脂变得浑浊，表明菌丝体出现在实验组区间。说明软木脂对黑曲霉具有较好抑菌活性，但随着时间的推移，黑曲霉也会逐渐将软木脂覆盖。

图1 软木脂的抑菌活性实验

(2)胶结软木板和天然软木板对黑曲霉的防霉特性

胶结软木板和天然软木板对黑曲霉的防霉特性实验如图2所示，在温度25℃、相对湿度85%的环境放置28d后，两组软木板试件均没有菌丝和霉点的生长，根据防霉等级评定标准，被害值为0。说明即使长期处于高湿环境中，胶结软木板和天然软木板仍然保持了优异的防霉特性。天然软木板具有防霉性的主要原因是软木细胞结构的封闭性[8]，使得霉菌没有足够的水分满足生长要求；另外软木的成分主要是较为复杂的高级脂肪酸及少量蜡质、萜烯树脂等[9]，化学性质非常稳定，尤其是软木脂特有的抑菌作用[10]，在软木板的防霉特性上起到重要作用。胶结软木板由软木颗粒再构而成，但是其化学成分的稳定性和抑菌性保留下来，而且聚氨酯胶粘剂的添加让被破坏的胞壁重新黏合，恢复了部分细胞结构的封闭性。

图2 软木试件对黑曲霉的防霉特性评价

(3)增湿处理对胶结软木板和天然软木板防霉特性的影响

由于软木细胞自身的封闭性，软木内部很难浸入大量水分，通过对软木试件进行增湿处理，能够快速提高其内部含水量。对增湿后的胶结软木板和天然软木板防霉特性进行测试，发现增湿时间不同，胶结软木试件表面感染面积比例不变（＜1/4），被害值等级为1，如图3所示，胶结软木板增湿的时间和进入软木试件内部的水量对霉菌的感染面积没有影响。天然软木板组进行了增湿处理后，试件表面被害值仍为0，没有发现表面霉菌生长，仍表现出优异的防霉能力。

图3 增湿软木试件对黑曲霉的防霉特性评价

对增湿处理胶结软木板进行被黑曲霉感染后微观形貌观察，如图4所示。从图4（a）可以看到分生孢子分布在软木颗粒间的缝隙。产生霉变的原因是增湿处理使得水分进入颗粒之间的缝隙中，颗粒间的缝隙为霉菌提供了霉菌生长的空间和水分。图4（b）显示出黑曲霉的孢子附着在细胞腔内，未能生长成为分生孢子，推测软木酯和聚氨酯胶黏剂对软木颗粒的细胞壁具有一定固定和保护作用。

图4 增湿胶结软木板黑曲霉感染情况

3.结论

胶结软木板和天然软木板均具有优异的防霉性，近乎封闭的软木细胞结构和软木脂是软木防霉性的基础。在高湿环境下，胶结软木板再构结构的缝隙可以为霉菌的生长提供环境和水分，从而造成胶接软木板被黑曲霉感染。软木脂和聚氨酯胶粘剂对软木颗粒具有保护作用，可减弱黑曲霉对软木颗粒的感染。