竹醋液及竹醋液復配制劑對木材霉菌的抑菌性

沈哲紅 ，方 群 ，鮑濱福 ，張齊生 ，葉良明 ，張遐耘

（1.浙江林學院 工程學院，浙江 臨安311300；2.浙江林學院 國家木質資源綜合利用工程技術研究中心，浙江臨安 311300； 3.浙江省微生物研究所，浙江 杭州 310012）

中國是木材資源短缺的國家，解決資源緊張的途徑之一是發展竹木材防腐防霉保護工業。隨著人類對環保問題的重視，傳統竹木材保護劑如鉻、砷銅系列以及五氯酚系列由于其毒性已受到禁用或限用，開發高效低毒甚至無毒的竹木材保護劑顯得迫切［1－5］。生物木材防腐劑本身就來源于自然界，對人畜安全，在環境中能通過光解、水解和酶解等途徑降解，對環境壓力小。跨入21世紀后，各國政府更加注重環境保護，公眾更加關注自身健康，這種形勢必將促進生物木材防腐劑的發展。有人開展了生物木材防腐劑研究，如對天然高分子產物（甲殼素、亞麻油、部分木材抽提物和木質素等）的性能研究，探討它們用作木材防腐劑的可能性，但由于防腐防蟲效果、防腐成本等原因，目前仍未用作商業應用［6－7］。竹醋液是竹材在高溫熱解燒制竹炭過程中形成的一種副產物，在中國年產量達2.5萬t，其主要成分是水，占80%～95%。研究表明，竹醋液是一種天然抑菌劑和殺蟲劑，在防腐、有害生物防治等方面的應用前景廣闊。目前，相關研究和應用主要集中在農作物的病蟲害防治、殺菌劑（食品、洗滌系列）、肥料、農藥助劑以及土壤調解劑等方面［8］。對竹醋液在木材、竹材防腐防霉保護等方面研究幾乎沒有。竹醋液除了上述性能之外，它又是良好的混合溶劑，里面包含的有機酸類物質、酮類物質和醇類物質等既是良好的溶劑、增溶劑和助溶劑，又是很好的滲透劑。一些有效成分能很好地溶解在其中并有效地滲透、擴散到處理對象中去，起到提高藥效的作用［9］。作者針對木材防腐工業的現狀，結合竹醋液殺菌性、溶解性和高滲透作用，提出竹醋液及竹醋液復配制劑對常見木材霉菌抑菌性研究，以期為拓寬竹醋液用途、開發以竹醋液為分散介質的竹木材防腐防霉劑提供理論基礎。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 竹醋液 購自浙江5個竹醋液生產廠家。土窯燒制，存放6個月以上，具體性能見表1。

1.1.2 竹醋液復配制劑 浙江林學院木材學科自行研制開發的專利產品。以1號竹醋液原液為分散介質，將一定質量的防腐防霉有效成分加入一定體積的竹醋原液中，不斷攪拌直至完全溶解。PW1：有效成分為氨基甲酸酯類，質量濃度為為10 g·L-1；PW2：有效成分為不溶于水的硼酸鹽化合物，質量濃度為為70 g·L-1；PW3：有效成分為硼酸和硫酸銅，質量濃度為20 g·L-1硼酸 +20 g·L-1硫酸銅。

1.1.3 藥品與試劑 氨基甲酸酯類化合物，不溶于水，工業級，產品為淺棕色粉末，純度為98%；硼酸鹽：工業級，白色粉末，不溶于水；硫酸銅：藍色晶體，試劑級；硼酸：白色粉末，試劑級。

1.1.4 供試菌種 選擇3種最易引起竹木材霉變的菌種：黑曲霉Aspergillus niger，綠色木霉Trichoderma viride和橘青霉Penicillium citrinum，菌種來自中國科學院微生物菌種保藏中心。

1.1.5 培養基 馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA）培養基。去皮馬鈴薯 Solanum tuberosum 200 g，切成1 cm×1 cm小塊，加1.0 L水煮30 min，冷卻過濾，濾液添加20 g·L-1葡萄糖，pH值為自然值，分裝于試管內，形成液體培養基；若添加20 g·L-1瓊脂制成固體培養基，121℃滅菌15 min。

1.2 實驗方法及原理

1.2.1 竹醋原液的抑菌率測定 在竹醋原液中添加一定量的待測試驗菌液，使其孢子懸浮液最終濃度達（106個·mL-1），29～30℃恒溫培養，18 h后測定其活菌數。抑菌率%=（起始菌濃度－18 h后活菌濃度）/起始菌濃度 ×100。

1.2.2 竹醋液抑菌最高稀釋度測定 將供試的竹醋液做對倍系列稀釋成不同濃度，取各稀釋度受試液體5.0 mL加入到含5.0 mL雙倍濃度肽核酸（PNA）液體試管中。在無菌條件下，接種0.1 mL含菌量約106個·mL-1孢子懸浮液，置適宜溫度，培養一定時間后，檢查試管內液體是否渾濁，試管內無菌生長的稀釋度即為該竹醋原液所對應殺菌最高稀釋度。

1.2.3 濾紙抑菌圈法測定竹醋液原液及竹醋液復配制劑抑菌性 在無菌條件下，把試驗菌種制成106個·mL-1孢子懸浮液，吸取0.1 mL孢子懸浮液均勻涂布到PDA培養基上。把浸漬過制劑的紙圓片（直徑為5 mm），自然風干后，放入帶菌的PDA培養基上等距離放3片·皿-1，各試驗平行6片，文中所列數據為平均值。29～30℃恒溫恒濕培養，每天測定抑菌圈的直徑，至抑菌圈不再變化為止，以無菌水作空白對照。以抑菌圈的直徑作為評定指標，抑菌圈直徑越大，說明該試劑對此種供試菌的抑制效果越好，反之則抑制效果越差。抑菌劑在7 d中對所選菌種的抑制效果以前2天最有效，由于本研究制劑的抑菌作用強，在第2天數據基礎上，輔以第10天數據為評定依據。

1.3 試驗儀器與設備

壓力蒸汽消毒器、超凈工作臺、人工氣候箱、磁力攪拌器、pH計、智能恒溫恒濕培養箱、電子天平、酒精燈和水浴鍋。

2 結果與分析

2.1 竹醋原液的抑菌率和最高稀釋倍數

竹醋原液對3種霉菌的抑菌率和最高稀釋倍數見表2和表3。

從表2和表3可以得出，取自5個廠家性能不同的竹醋原液對3種霉菌具有很強的殺菌作用，抑菌率都達到99%，最高稀釋倍數10倍。本研究選擇5個廠家的竹醋液進行抑菌性試驗，目的在于探明竹醋液的抑菌性是否受生產條件的限制。從上述結果看，竹醋液的殺菌性具有普適性，因而可以用于竹木材保護劑的研究和制備。

竹醋原液對木材霉菌具有殺菌作用，可以推斷用竹醋原液處理竹木材時，對它們含有的霉菌可以起到殺滅作用。竹木材進行保護處理的目的除了可以殺滅其含有的病蟲菌外，還要求處理后的竹木材憑借其有效成分具有抗拒病蟲菌的侵害，從而達到延長其使用壽命的目的。基于此，用濾紙抑菌圈法測定了竹醋原液的抑菌性。結果發現，①～⑤號竹醋原液對3種木材霉菌沒有抑制作用，在試驗第2天試驗霉菌爬滿整張濾紙。原因可能是2個方面。一是2種檢測方法對霉菌作用機制不同，產生此現象。其次，竹醋原液主要成分為水分，有效成分含量低。濾紙在竹醋液原液中浸漬1 h，滲透到濾紙上的有效成分含量更低，達不到抑制霉菌生長最低濃度要求。可推斷，僅用竹醋原液處理木竹材時，盡管處理后的木竹材不含有霉菌，但是在后續使用過程中由于其有效成分含量低，不能抵抗霉菌的進攻和侵害，最終產生霉變，必須增強有效成分，才能滿足要求。

表2 竹醋原液抑菌率Table 2 Inhibiting rate of bamboo raw vinegar

表3 竹醋原液最高稀釋倍數Table 3 Minimum inhibitory dilution of bamboo raw vinegar

2.2 竹醋液復配制劑抑菌性

在2.1的試驗基礎上，以①號竹醋原液為分散介質，復配低毒甚至無毒的有效成分，制成PW1，PW2和PW3等3種制劑，并用濾紙抑菌圈法對3種制劑進行了木材霉菌抑菌試驗，試驗結果如下。

2.2.1 竹醋液復配制劑對黑曲霉抑制效果 從表4可見：①號竹醋原液對黑曲霉抑菌圈直徑為0，試驗第2天濾紙上就布滿霉菌，而以其為分數介質復配而成的PW1，PW2和PW3制劑，在試驗第2天，對黑曲霉抑菌圈直徑為18，23和19 mm。隨著培養時間的延長，3種制劑對黑曲霉的抑制效果逐漸減弱，但到第10天仍具有抑制效果，直徑穩定在5 mm左右，可見復配有效成分的3種制劑對黑曲霉的抑菌性能有顯著提高。在3種制劑中，PW2對黑曲霉抑制效果最好。

表4 黑曲霉抑菌圈大小和效果Table 4 Inhibitory ring size on Aspergillus niger

從表4中可以看出，經過5倍稀釋的3種復配制劑，在試驗第2天，對黑曲霉的抑菌圈直徑比未稀釋的制劑小，分別為15，15和17 mm。隨著培養時間的延長，3種制劑對黑曲霉抑制能力逐漸減弱，到第9天抑菌圈直徑為0，喪失了抑菌能力。經過5倍稀釋的3種制劑的抗菌能力相近。從表4中還可以看出，經過10倍稀釋的3種復配制劑，在試驗第2天，3種制劑的抑菌圈直徑為14，14和16 mm，小于5倍稀釋的制劑。隨著培養時間的延長，3種制劑對黑曲霉抑制能力減弱，在第8天抑菌圈直徑為0，喪失了抑菌能力。從上述結果分析可得出，PW1，PW2和PW3等3種制劑，稀釋倍數越高，其抑菌能力越低，但是即使經過10倍稀釋，3種制劑對黑曲霉的抑菌性明顯比竹醋原液強，在3種制劑中PW2制劑對黑曲霉抑菌效果最好。

2.2.2 竹醋液復配制劑對綠色木霉菌抑制效果 從表5可以看出，盡管①號竹醋原液對綠色木霉菌抑菌圈直徑為0，在試驗第2天濾紙上就爬滿了霉菌，而以其為分散介質復配而成的PW1，PW2和PW3等3種制劑，在試驗第2天對綠色木霉抑菌圈直徑為29，32和28 mm，抑菌效果突出。隨著培養時間的延長，3種制劑對綠色木霉的抑制效果變化較緩，第6天后基本不變，穩定在25，30和26 mm左右。可見，復配了有效成分的3種制劑對綠色木材霉菌抑制性能提高顯著，而且隨著時間延長，抑菌性能幾乎不變。在3種制劑中，PW2對綠色木霉菌抑制效果最好。經過5倍稀釋的3種復配制劑，在試驗第2天，3種制劑的抑菌圈直徑為為26，31和25 mm，略小于未稀釋制劑。隨著培養時間的延長，3種制劑對綠色木霉菌抑制能力減弱，但變化程度不大。第6天后抑菌圈直徑穩定在20，28和24 mm。從表5可以看出，經過5倍稀釋的3種制劑中，PW2抗菌能力最強。經過10倍稀釋的3種復配制劑，在試驗第2天，3種制劑的抑菌圈直徑為23，29和20 mm。隨著培養時間的延長，3種制劑對綠色木霉抑制能力減弱，第7天抑菌圈直徑穩定在15，20和15 mm。經過10倍稀釋的3種制劑中，PW2抗菌能力最強。從表5可以得出，稀釋倍數越高，其抑菌能力越低，但是即使經過10倍稀釋的3種制劑，其對綠色木霉的抑菌性比竹醋原液強，在3種制劑中PW2制劑對綠色木霉抑菌性最強。從表4和表5比較得出，3種制劑對綠色木霉抑制效果明顯比黑曲霉好。

表5 綠色木霉抑菌圈大小和效果Table 5 Inhibitory ring size and effect on Trichoderma viride

2.2.3 竹醋液復配制劑對橘青霉抑菌性影響 ①號竹醋原液對橘青霉抑菌圈直徑為0，在試驗第2天濾紙上就爬滿霉菌。從表6可以看出，以①號竹醋原液為分數介質制成的PW1，PW2和PW3等3種制劑，在試驗第2天，對橘青霉抑菌圈直徑為17，20和16 mm。隨著培養時間的延長，3種制劑對橘青霉的抑制效果逐漸減弱，但到第10天仍具有明顯的抑制效果，穩定在3～5 mm。在3種制劑中，PW2制劑對橘青霉抑制效果最好。經過5倍稀釋的3種復配制劑，在試驗第2天，3種制劑對橘青霉抑菌圈直徑為為15，16和15 mm。隨著培養時間的延長，3種制劑對橘青霉抑制能力減弱，PW3在第9天抑菌圈直徑為0，PW1和PW2在第10天抑菌圈直徑為0 mm。經過5倍稀釋的3種制劑，抗菌能力差別不大。經過10倍稀釋的3種制劑，在試驗第2天，對橘青霉抑菌圈直徑為13，16和15 mm。隨著培養時間的延長，3種制劑對橘青霉抑制能力減弱，到第7天抑菌圈直徑為0 mm。從表6可以看出，經過10倍稀釋的3種制劑，抗橘青霉能力差別不大。從表6可以看出，稀釋倍數越高，3種制劑對橘青霉抑菌能力越低，但是即使經過10倍稀釋的3種制劑，其對橘青霉的抑菌性明顯比竹醋原液強。在3種制劑中PW2制劑對橘青霉的抑菌性最好。從表4、表5和表6比較可以得出：①在3種竹醋液復配制劑中，PW2對黑曲霉、綠色木霉和橘青霉抑菌性能最好，其次是PW1，但PW1和PW3差別不明顯。②在3種木材霉菌中，3種制劑對綠色木霉菌的抑制效果最好，其次是黑曲霉，最后是橘青霉。

3 結論和建議

取自5個廠家，性能不同的竹醋原液對黑曲霉、綠色木霉和橘青霉等3種常見的木材霉菌抑菌率為99%，經10倍稀釋后抑菌率仍達99%。說明竹醋原液對木材霉菌具有直接殺滅作用，可以用于竹木材的防霉研究。

表6 橘青霉抑菌圈大小和效果Table 6 Inhibitory ring size and effect on Penicillium citrinum

以竹醋原液為主要成分制得的PW1，PW2和PW3等3種制劑，對木材霉菌的抑制性能比竹醋原液提高顯著，其中PW2綜合效果最佳，其次為PW1，但PW1和PW3差別不明顯；在3種木材霉菌中，3種制劑對綠色木霉菌的抑制效果最好，其次是黑曲霉，最后是橘青霉。

PW1的有效成分為低毒的氨基甲酸酯類，PW2的有效成分是無毒的硼酸鹽，PW3的有效成分是無毒的硼酸和低毒的硫酸銅，因而對3種木材霉菌來說，PW2，PW2和PW3制劑是高效低毒的抑菌劑，可以進一步探索它們在竹木材防霉中的應用和研究。

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