林 产 化 学 与 工 业
ChemistryandIndustryofForestProducts
Vo.l27No.5Oct.2007
长白落叶松提取物对木材防腐作用的研究
李坚,杨冬梅,苏文强
*
(东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室,黑龙江哈尔滨150040)
摘 要: 以长白落叶松心材、边材及树皮为原料,分别用乙醚、氯仿、丙酮、甲醇和水5种溶剂对其进行提取,采用滤纸片法研究了不同溶剂提取物分别对白腐菌和褐腐菌的抑菌性能,发现心材的甲醇提取物和丙酮提取物对白腐菌有较好的抑制效果,树皮的水提取物对2种菌都有较好的抑制效果。并研究了这两种提取物在室内对木材的防腐性能,借助扫描电子显微镜(SEM)照片观察了木材腐朽后菌丝生长的情况,与常用木材防腐剂酸性铬酸铜(ACC)进行了对比,结果显示:心材的甲
醇提取物对白腐菌的抑制效果较好;而树皮的水提取物对褐腐菌抑制效果较好。关键词: 长白落叶松;提取物;木材防腐
中图分类号:TQ91 文献标识码:A 文章编号:0253-2417(2007)05-0049-04
StudyonEffectofLarixolgensisvar.changpaiensis
ExtractivesonWoodPreservation
LIJian,YANGDong-me,iSUWen-qiang
(KeyLaboratoryofBio-basedMaterialScienceandTechnologyofMinistryofEducation,
NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)
Abstract:Heartwood,sapwoodandbarkofolgahaylarch(Larixolgensisvar.changpaiensis)wereusedasrawmaterialtoobtainextractivesbyextractingwithC2H5OC2H5,CHCl3,
(CH3)2CO,MeOHandH2O,respectively.Antibacterialactivitiesof
theseextractivesagainstCoriolusversicolorandGloeophyllumtrabeumrwereinvestigatedbyfilterpapermethod.ItwasfoundthatMeOHextractivesand(CH3)2COextractivesofheartwoodhavebetterinhibitioneffectagainstC.versicolor;H2OextractivesofbarkhasbetterinhibitioneffectbothagainstC.versicolorandG.trabeum.Woodpreservationactivitiesofthesetwokindsofextractiveswerealsostudiedinlab,thegrowthsofwood-inhabitingfungiinsampleswereobservedbyscanningelectronmicro-scope(SEM).Theeffectwascomparedwithtypicalwoodpreservativeacid-copper-chromate(ACC),theresultshowedthatMeOHextractivesofheartwoodhasbetterdecay-resistanceagainstC.versicolor,H2OextractivesofbarkhasdecayresistanceagainstG.trabeum.
Keywords:olgahaylarch(Larixolgensisvar.changpaiensis);extraction;woodpreservation
木材作为一种天然环保型材料与人工合成的材料相比以其不可替代的独特美学特性、自然优良的质感和优良亲切的手感等优点一直受到人们的喜爱,被称为会呼吸的材料
[1]
。随着全球污染的加重和
[2]
人们环保意识的增强,木材作为建筑、家居等材料更是受到人们的青睐。为了节约木材,高效利用森林资源,在使用木材之前通常要经过防腐处理,防腐处理后的木材使用寿命要比处理前提高5~6倍,有
[3]
的甚至更高。如用铜铬砷(CCA)处理过的美国南方松木椿,放置40年以上仍无任何腐朽。木材延长了使用寿命,就节约了森林,等于不植树而造林。目前,国内外常用的木材防腐剂主要有CCA、铜铬硼(CCB)、氟铬酚砷(FCAP)、氨溶砷酸铜(ACA)、酸性铬酸铜(ACC)等。这些水溶性防腐剂的使用量
[4]
约占木材防腐剂总量的3/4。这些防腐剂的组成成分中含有砷、铬等剧毒物质,其中As2O3对人的致
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收稿日期:2006-11-15
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30471364)
作者简介:李坚(1942-),男,辽宁阜新人,教授,博士生导师,从事木材科学的研究通讯作者:苏文强,博士,研究领域为造纸助剂、木材防腐剂的开发研究;E-mai:lsuwq_1@hotmai.lcom。
50林 产 化 学 与 工 业
[5]
第27卷
死量是0.1g,废水中的含量要求低于0.5mg/L,慢性砷中毒也是致癌的主要原因
[6]
,还能引起皮肤色
素沉着。用这些防腐剂处理过的木材在使用和用后处理的过程中都会给人体及环境带来不良的影响。因此,作者力图从耐腐朽木材中找出对木材有防护作用又是低毒的化学成分来处理不耐腐朽的木材,以求能够降低木材防腐剂对环境污染产生的负荷,为木材保护提供新的途径。
1 实验部分
1.1 原料
长白落叶松(Larixolgensisvar.changpaiensis),树龄22年,生长于黑龙江省尚志市帽儿山林场(东经127b17c~129b12c,北纬44b29c~45b34c),采集于2004年12月。将其心材、边材、树皮风干后进行粉碎,筛选0.245~0.350mm的作为实验原料。1.2 供试菌种和培养基
白腐菌选取彩绒革盖菌(Coriolusversicolor),为本实验室分离。褐腐菌选取密粘褶菌(Gloeophyllumtrabeum),购自广东省微生物研究所。培养基采用综合马铃薯培养基(PDA)。1.3 木材防腐的实验条件
按照中华人民共和国林业行业标准)))木材防腐剂对腐朽菌毒性实验室试验方法(LY/T1283-1998)做木材防腐实验。其中试材和饲木为15年生大青杨(PopulusussuriensisKom.)的边材。1.4 扫描电子显微镜(SEM)实验条件
所用仪器为Quanta200型扫描电子显微镜(SEM),美国FEI公司。将腐朽后和未经腐朽的试样在40e下鼓风干燥后,沿弦向切成薄片,选择不同的放大倍数拍照。1.5 提取物的制备
对原料分别用乙醚、氯仿、丙酮、甲醇和水共5种溶剂采用热回流的方式分别对其心材、边材和树皮进行提取,提取后过滤,得到的产物经过减压蒸馏回收溶剂,得到膏状物质,将其在真空干燥箱内进行恒质量,将提取物配制成一定浓度的药液,备用。
1.6 滤纸片法的抑菌
在超净工作台上,打开培养皿,迅速用1mL移液管移取孢子悬液1mL于培养基表面,并用涂布器将其涂均匀。用灼烧过的镊子取浸泡过药液的滤纸片放于培养皿。将培养皿放入培养箱,在29e下进行培养和观察,测定抑菌效果。
2 结果与分析
2.1 抑菌结果
提取物的药液质量分数为10%,抑菌性能见表1。
表1 提取物的抑菌性能1)
Table1 Antimicrobialactivityofextractives
溶剂
solvents 乙醚C2H5OC2H5氯仿CHCl3
丙酮(CH3)2CO甲醇MeOH水H2O
心材提取物extractivesofheartwood白腐菌C.versicolor))+++++++)
褐腐菌G.trabeum
)))))
树皮提取物extractivesofbark白腐菌C.versicolor
++)+++++++
褐腐菌G.trabeum
))+)++
边材提取物extractivesofsapwood白腐菌C.versicolor
++)))
褐腐菌G.trabeum
)))))
1)):无抑菌效果noeffectonfung-iinhibition;+:有抑菌效果certaineffectonfung-iinhibition;+增多代表抑菌效果增加enhancedeffecton
fung-iinhibition
2.2 防腐实验结果
防腐剂对木材的防腐性能的大小通常用试样腐朽前后质量损失来衡量,另外人们还以菌丝在木材内部的分布情况和数量来判断木材腐朽的严重程度。因此,作者在测量试样腐朽前后的失重率的基础第5期李坚,等:长白落叶松提取物对木材防腐作用的研究 51
上,又借助SEM技术对腐朽前后的试样菌丝的生长情况进行了观察,以便能够更准确地反映木材的腐朽状况。本实验防腐效果分级参照木材的天然耐腐性能等级进行,见表2。防腐剂对木腐菌的防腐性能见表3。
表2 木材的天然耐腐等级
Table2 Gradesofwooddecayresistance
等级1)grades
针叶材质量损失率/%masslossforsoftwoods
阔叶材质量损失率/%masslossforhardwoods
0~11~31~﹥3
10305050
Ñ0~10Ò11~20Ó21~30Ô﹥30
1)Ñ最耐腐best;Ò耐腐better;Ó稍耐腐good;Ô不耐腐unresistanceofdecay,表3相同sameasinTable
表3 防腐剂处理大青杨试材的防腐性能
Table3 DecayresistanceforP.ussuriensistestedblockstreatedwithwoodpreservatives
菌种strains
防腐剂
woodpreservatives对照control心材甲醇提取物methanolextractivesofheartwood
白腐菌
C.versicolor
防腐剂质量分数/%massfraction
0 2.004.006.008.0010.002.00
树皮水提取物
waterextractivesofbark
4.006.008.0010.002.00
ACC对照control
6.0010.000 2.004.006.008.0010.002.006.0010.00
载药量/(kg#m-3)
woodpreservative
dosage
0 10.5119.9531.0541.6353.25 8.0315.2824.2532.2739.3311.5037.0863.290 6.6611.7718.5525.9735.2911.7339.3859.54
腐朽后质量损失率/%massloss
39.29 5.874.154.716.676.5426.4915.8110.845.546.56 4.106.408.9035.43.40.37.34.23.33.
89
553228402530
耐腐等级gradeofdecayresistanceÓÑÑÑÑÑÒÒÒÑÑÑÑÑÓÓÓÓÓÒÓÑÑ
褐腐菌G.trabeum
树皮水提取物
waterextractivesofbark
ACC
7.006.80
从防白腐菌来看,随着药液质量分数和木材载药量的增加,心材甲醇提取物处理的试样失重率在4%的上下波动,显著地低于空白试样,药液质量分数为2%时达到了Ñ级耐腐;树皮的水提取物处理
的试样失重率随着药液质量分数的增加而降低,药液质量分数为8%时达到Ñ级耐腐;ACC处理的试样药液质量分数为2%达到了Ñ级耐腐。从防褐腐菌来看,树皮的水提取物对试材有防腐作用,但不如ACC的防腐效果明显。
从SEM照片中观察腐朽试样内部白腐菌的生长情况,见图1。从SEM照片可以看出,在空白试样的导管中生长大量的菌丝(图1(a)),表明空白试样被严重地侵蚀。经3种防腐剂处理的试样菌丝明显少于空白试样,说明这3种防腐剂对白腐菌都有不同程度的抑制。其中,ACC的抑制效果最好,心材的甲醇提取物次之,树皮的水提取物弱于前两者。
3 结论
3.1 从抑菌性能来看,心材的甲醇提取物和丙酮提取物对白腐菌抑制效果较好,对褐腐菌没有抑制效 52林 产 化 学 与 工 业第27卷
图1 试样内部白腐菌生长情况的SEM照片Fig.1 SEMimagesofC.versicolorgrowthinsample
果;树皮的水提取物对白腐菌、褐腐菌抑制效果较好,丙酮提取物对褐腐菌有抑制效果;边材提取物的抑
菌效果不明显。
3.2 从防腐剂处理的木材的失重率和SEM照片对比观察,防白腐菌,心材甲醇提取物的效果较好,树皮水提取物次之;防褐腐菌,树皮水提取物的效果较好。
参考文献:
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[6]申屠杭,王明娣,徐祥宽,等.木材防腐剂CCA用于木屑处理的环境污染调查[J].环境与健康杂志,1996,13(3):111-112.
学会园地
1.中国林产工业协会活性炭分会和中国林学会林化分会活性炭专业委员会于2007年9月11~13日在宁夏银川市召开了常务理事会议。来自全国各地约80位代表参加了会议。会议由高尚愚教授、胡勇教授和邓先伦研究员共同主持。活性炭专业委员会理事长、中国林科院林化所蒋剑春所长致开幕词,平罗县领导,中国兵工学会活性炭分会和林化分会的代表讲话。宁夏蓝白黑活性炭公司苏栓佑总经理介绍了宁夏地区煤质活性炭生产情况;顾瑞生秘书长作了一年工作回顾;戴伟娣副秘书长作了活性炭申报项目介绍;会议交流了各地活性炭生产销售情况,还讨论了2008年即将召开全国活性炭学术交流会的各项事宜。代表们参观了平罗县2个煤质活性炭厂生产工艺,得益匪浅。
2.中国林产工业协会松香行业分会、中国林学会林化分会松香松节油专业委员会和中国林产工业公司将于2007年10月25日至28日在大连联合举办第十届会国松香年会。
(中国林学会林化分会)
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