大果紫檀心材耐腐机理及其提取物防腐应用的研究

摘要

大果紫檀为最常见的花梨木类木材之一，其花纹美观、材质优良，是红木家具及工艺品的重要原料。大果紫檀作为红木家具材料，一般使用其心材，而制作红木家具过程产生大量的加工剩余物，因此，很有必要对大果紫檀心材耐腐性、耐腐机理以及其提取物在木材防腐方面的应用效果进行研究。本论文以大果紫檀心材为研究对象，测定分析其天然耐久性；采用生长速率法测定大果紫檀心材提取物对密粘褶菌（Gloeophyllum trabeum）和采绒革盖菌（Coriolus versicolor）生长的抑制作用；应用GC/MS分析了大果紫檀不同溶剂提取物的化学组成；系统分析了大果紫檀心材提取物抑制木材腐朽菌生长的生理生化机制；将六种溶剂提取到的大果紫檀心材提取物应用于马尾松、毛白杨木材的防腐试验，测试其耐腐性能并用FTIR进行表征分析，探明大果紫檀心材的耐腐机理，为大果紫檀心材提取物在木材防腐方面的应用提供了理论依据。论文研究的主要结论如下：
　　（1）大果紫檀心材天然耐腐性等级属于I级强耐腐。
　　（2）大果紫檀心材六种溶剂提取物对密粘褶菌的抑制强弱依次为甲醇提取物>乙酸乙酯提取物>丙酮提取物>三氯甲烷提取物>石油醚提取物>蒸馏水提取物，六种溶剂提取物中，大果紫檀提取物的EC50值最低，为0.0178g/L，针对抑制密粘褶菌，大果紫檀心材提取最适溶剂为甲醇；六种溶剂提取物除蒸馏水外对彩绒革盖菌均表现出不同程度的抑制作用，5种提取物对采绒革盖菌的抑制强弱依次为三氯甲烷提取物>甲醇提取物>乙酸乙酯提取物>丙酮提取物>石油醚提取物，在抑制采绒革盖菌方面，提取的最适溶剂为三氯甲烷。
　　（3）由GC-MS成分分析发现，大果紫檀心材甲醇和三氯甲烷提取物中含量大于1％且匹配度大于80%的共有的物质是八氢四甲基萘甲醇、a-桉叶醇、美迪紫檀素、3,9-甲氧基-6H-苯并呋喃[3,2-C][1]苯并吡喃和紫檀素。这五个主要化学成分对部分细菌和真菌具有抑制效果。大果紫檀心材的蒸馏水提取物、石油醚提取物的主要化学成分不含上述五种物质，这可能是其对木腐菌抑制作用较弱的原因。
　　（4）分别研究了大果紫檀心材甲醇提取物、三氯甲烷提取物对密粘褶菌和采绒革盖菌的生理生化机制，结果表明：大果紫檀心材甲醇提取物、三氯甲烷提取物能够破坏密粘褶菌和采绒革盖菌的细胞膜，使其通透性变大；大果紫檀心材提取物还能抑制密粘褶菌和采绒革盖菌的有氧呼吸，从而使它们的能量代谢出现异常，而导致生命活动变弱甚到停止；随着提取物处理浓度的升高，褐腐菌分泌纤维素酶的酶活呈逐渐降低的趋势，且大果紫檀心材甲醇提取物抑制褐腐菌的纤维素酶活性的能力强于三氯甲烷提取物。大果紫檀心材提取物的作用靶位较多，预示着大果紫檀心材提取物不易使木腐菌产生抗性。
　　（5）将六种溶剂的大果紫檀心材提取物应用于马尾松、毛白杨木材的防腐试验，结果表明：六种溶剂的大果紫檀心材提取物除蒸馏水提取物外均对密粘褶菌具有一定的防腐效果，其中甲醇提取物的防腐效果最好；三氯甲烷提取物对采绒革盖菌的防腐效果明显优于其他五种溶剂提取物。木腐菌侵蚀后试样的SEM观察分析可知，10%甲醇提取物处理材褐腐后试样相对10%蒸馏水提取物处理材褐腐后试样菌丝量较少，其防腐效果更好；10%三氯甲烷提取物处理材白腐后试样相对10%蒸馏水提取物处理材白腐后试样在微观结构方面更完整，试件内部菌丝较少，其防腐效果更好。运用FTIR分析方法比较分析了未受木腐菌侵蚀的马尾松、毛白杨素样以及不同防腐剂处理毛白杨、马尾松边材耐腐后主要官能团的差异，结果表明，马尾松素样以及不同防腐剂处理马尾松边材褐腐后，代表纤维素和半纤维素的特征峰出现峰值降低并逐渐消失，而表征木质素的一系列特征峰下降不明显或略有下降，说明密粘褶菌对马尾松材的纤维素和半纤维素有不同程度的降解，对木质素降解不明显；1%ACQ以及8%甲醇提取物处理的褐腐后试样I1510/I1738，I1510/I1374，I1510/I1161的比值在几种防腐处理中最小，说明褐腐菌对这两种防腐剂处理后试样的综纤维素的降解能力最弱，防腐效果较好；不同防腐剂处理毛白杨边材白腐后与对照样相比在与纤维素和半纤维素相关的谱峰1460 cm-1，1160 cm-1和895 cm-1处的相对强度变化不明显或略有降低，说明在白腐菌作用下，综纤维素被降解的绝对量不大。8%蒸馏水提取物处理材和8%石油醚提取物处理材在1650 cm-1处的吸收峰相较于其他五种防腐剂出现较大下降，说明这两种防腐剂的效果较差。

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1 引言

1.1 论文研究意义

1.2相关研究现状

1.3本项目的研究内容、研究目标和拟解决的关键问题

2 大果紫檀心材天然耐腐性的研究

2.1 试验材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 小结

3 大果紫檀心材提取物对木材腐朽菌的抑制作用

3.1 试验材料与方法

3.2 结果与分析

3.3 小结

4 大果紫檀心材提取物化学成分的GC/MS分析

4.1 GC/MS仪器配制及相关配制

4.2 GC/MS图谱及相关分析

4.3小结

5大果紫檀心材提取物对木腐菌的生理生化机制

5.1 试验材料与方法

5.2结果与分析

5.3 小结与讨论

6 大果紫檀心材提取物在木材防腐中的应用分析

6.1材料与方法

6.2 结果与分析

6.3 小结与讨论

7结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录

致谢