香樟木材提取物的成分及其防腐机理的研究

【摘要】香樟木材具有很强的耐腐性能,究其原因主要是由于其内部含有的各种抑菌活性成分,但迄今为止香樟材提取物对木材腐朽菌(彩绒革盖菌和密粘褶菌)的抑制作用机制还不为人知。因此,本论文将各种溶剂提取香樟木质部得到的提取物作用于木材腐朽菌并测试其抑菌及耐腐性能,再采用XRD,FTIR,TG等进行表征,系统分析了香樟木质部提取物抑制木材腐朽菌生长的生理生化机制、分子生物学以及香樟材挥发性成分的释放规律,以揭示香樟材次生代谢产物与木材腐朽菌之间的关系,为香樟木质部提取物及人工合成同类物质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及创新点如下：1.采用响应面法优化超声波-微波协同提取香樟木质部提取物,得到最佳工艺参数为：液料比60mL/g,提取时间30min,粒径大小40～50目,在此条件下的得率为4.65%。采用生长速率法分析了香樟木质部的5种溶剂提取物对木材腐朽菌的毒力,结果表明：香樟木质部三氯甲烷提取物、甲醇提取物分别对彩绒革盖菌和密粘褶菌的抑制效果最强,在8g/L浓度下的抑菌率分别为57.5%和64.87%,EC50值分别为7.8g/L和0.3g/L。对香樟木质部甲醇提取物的GC/MS分析共鉴定出27种成分,主要包括：芳樟醇(2.9%)、樟脑(14.29%)、a-松油醇(9.88%)、反式-氧化芳樟醇(7.66%)等。在香樟木质部三氯甲烷提取物中共鉴定出20种化学成分,其中含量较高有：芳樟醇(5.9%),樟脑(17.6%),a-松油醇(11.8%),肉豆蔻醛(5.6%),(-)-g-杜松烯(7.4%)等。2.通过木材防腐剂对腐朽菌毒性实验室试验方法进行耐白腐试验,结果表明：香樟木质部5种溶剂提取物在浓度为10%(w/v)时均达到Ⅰ级强耐腐水平,在浓度为1%时的耐腐效果都达到Ⅱ级。显微镜观察香樟木质部提取物处理白腐菌菌丝,发现其细胞形态皱缩扭曲变形,菌体表面出现破裂。SEM观察发现,三氯甲烷提取物处理试样白腐后在结构方面保持较完整,具有较好的耐白腐效果。XRD对比各试样结晶度大小顺序为：毛白杨素样>乙酸乙酯提取物>ACQ>三氯甲烷提取物>丙酮提取物>甲醇提取物>蒸馏水提取物>樟脑。FTIR结果分析表明：与纤维素和半纤维素相关的谱峰其相对强度变化不明显或略有降低,而表征木质素的一系列特征峰峰高出现不同程度降低。通过耐褐腐试验发现,4%ACQ、4%硼酸、4%樟脑以及10%蒸馏水提取物、10%甲醇提取物、10%乙酸乙酯提取物、10%丙酮提取物处理材的失重率分别为1.78%,5.7%,13.08%,40.85%,9.39%,18.66%和21.45%。香樟木质部甲醇提取物处理褐腐菌菌丝会导致细胞壁变粗糙,细胞扩张变形,说明甲醇提取物影响了菌丝的结构和功能。甲醇提取物处理材其结构相对其他提取物处理材在褐腐后更完整,显示了其较好的防腐效果。XRD对比发现,4种香樟木质部提取物的防腐效果与相对结晶度大小呈正相关。FTIR研究发现表征纤维素和半纤维素的特征峰值越低,则被降解的量也越大,相对应的防腐剂防腐效果越差。热重分析表明,最大失重量越大则对应试样所用的香樟提取物防腐效果越好。各试样的一级热解反应活化能大小比较反映出防腐剂防腐效果越好,则纤维素含量保留得越多,活化能也越高。3.检测分析了香樟木质部提取物对腐朽菌的生理生化机制,结果表明：香樟木质部甲醇与三氯甲烷提取物均对密粘褶菌和彩绒革盖菌菌丝的氧呼吸作用有抑制效果。乙酸乙酯提取物处理浓度越高,对褐腐菌分泌的纤维素酶的抑制越强。乙酸乙酯提取物会使密粘褶菌的菌丝电导率提高,且浓度越高其电导率越大。乙酸乙酯提取物浓度越高,其处理后的褐腐菌蛋白渗透量就越大。4.采用双向电泳技术和质谱技术分别对香樟木质部甲醇及丙酮提取物处理白腐菌,甲醇以及乙酸乙酯提取物处理褐腐菌的抑菌机制进行蛋白质组学分析。结果表明：①对香樟木质部甲醇提取物处理白腐菌鉴定出的差异蛋白进行细胞定位,生物学过程以及功能分析发现：9个在细胞质,6个在细胞内,5个在线粒体等；22%为生物合成,15%为小分子代谢,10%为细胞的氨基酸代谢等；25%与离子结合有关,15%与氧化还原酶活性有关,15%与ATP酶活性以及跨膜运输活性有关。②对香樟木质部丙酮提取物处理白腐菌的差异蛋白的细胞定位,生物学过程以及功能分析发现：11个在细胞器,8个在细胞质,8个在蛋白质络合物等；18%参与了小分子代谢过程,14%参与了细胞氮化合物代谢过程,13%参与了生物合成的过程等；30%与离子结合有关,14%与翻译因子活性,核酸结合有关,12%与ATP酶活性有关。③由香樟木质部甲醇提取物处理褐腐菌差异表达蛋白的功能分析可知：酸性核糖体蛋白出现下调表达,说明褐腐菌在蛋白质合成方面受到了抑制,生命稳定性遭到破坏；磷酸丙酮酸水合酶是经过甲醇提取物处理后的褐腐菌中出现的特异性蛋白。④对香樟木质部乙酸乙酯提取物处理褐腐菌差异蛋白进行了鉴定,eIF-5A酶、NAD-苹果酸酶、GMP合成酶、富含甘氨酸RNA结合蛋白等的上调或下调表明褐腐菌在能量代谢、核糖体合成等方面发生了变化。5.采用固相微萃取结合气质联用(SPME-GC/MS)技术检测了香樟木质部挥发性成分,比较分析了两种色谱柱对分离效果的影响。结果表明：采用弱极性DB-5MS色谱柱共分离出51个组分,解析出43种挥发性成分,其峰面积占总峰面积的97.04%,分离效果和所得的峰形比采用DB-WAXetr色谱柱更好；分析鉴定出含量较高的成分包括：左旋-α-蒎烯(4.57%)、双环[3.1.0]-4-甲基-1-异丙基-2-己烯(4.16%)、D-柠檬烯(7.49%)、桉叶油醇(13.85%)、樟脑(38.71%)等。运用顶空气相色谱(HS-GC)测试分析了香樟木质部樟脑的挥发机制,推导出在40～70℃加热范围,0～1.4h检测时间内,顶空气相色谱检测到的樟脑含量y(μg)与温度T(℃)和时间t(h)的耦合关系为：Y=-75.369+2.3786T+(41.125-1.1972T)t。
【作者】李权；
【导师】林金国；
【作者基本信息】福建农林大学，木材科学与技术，2014，博士
【关键词】香樟提取物；木材腐朽菌；生理生化机制；差异蛋白质组学；挥发性成分；

【参考文献】
[1]党龙.细化处理对铸造无铅黄铜组织和性能的影响[D].西安工业大学,材料学,2014,硕士.
[2]胡晓兰.加固滑坡的单排抗滑桩合理布置形式研究[D].西南交通大学,岩土工程,2013,硕士.
[3]深圳商报记者傅盛宁.石墨烯概念逆市上涨引关注[N].深圳商报,2014-06-19B03.
[4]袁静.人情往来：一种社会关系再生产的运作方式[D].华中师范大学,社会学,2014,硕士.
[5]周幸,杨春节,李平.基于Multi-Agent制药企业销售管理系统的设计与实现[J].江南大学学报,2005,01:1-4.
[6]谷会苗.破产管理人法律问题研究[D].河北大学,法律,2014,硕士.
[7]周宁.21世纪信息组织与检索的可视化、智能化发展方向[J].现代图书情报技术,2002,04:4-6.
[8]贾朔珣.POSS-PDIs的浓溶液自组装及其高效荧光发射聚合物微球的构筑[D].东华大学,材料学,2013,硕士.
[9]许可.纺织品贸易自由化与我国纺织品国际竞争力分析[D].吉林大学,国际贸易学,2004,硕士.
[10]高丽琴.社会排斥视角下农民工子女社会偏离问题的养成教育对策研究[D].浙江工业大学,思想政治教育,2012,硕士.
[11]林志毅1,王玲玲2.一种基于-支配的多目标自组织迁移算法[J].控制与决策.
[12]李玉彬.西藏改则县多龙铜金矿集区斑岩铜金矿床勘查模型[D].成都理工大学,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[13]王洪杰.长江口缺氧区耗氧有机物的来源[D].厦门大学,海洋化学,2014,硕士.
[14]赵志红.Ghrelin对小鼠海马齿状回神经再生及海马功能性记忆环路形成的影响[D].青岛大学,神经病学,2013,硕士.
[15]高琪.我国中小学校训研究[D].首都师范大学,教育经济与管理,2013,硕士.
[16]王智昊.基于粒子群优化的自适应Memetic算法研究[D].山东师范大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[17]裴莉琳.镀碳化铬不锈钢双极板的表面改性研究[D].大连海事大学,交通运输工程,2012,硕士.
[18]宋军风.唐代商人家庭状况初探[D].曲阜师范大学,专门史,2004,硕士.
[19]雷卫红.铒镱共掺杂芯包异质型单模光纤放大器的研究[D].大连工业大学,材料学,2012,硕士.
[20]马帅.燕赵非物质文化信息系统设计及景观分析[D].河北师范大学,地图学与地理信息系统,2012,硕士.
[21]马依热·努尔麦麦提.社会排斥视角下的女农民工利益表达研究[D].华中师范大学,应用社会学,2013,硕士.
[22]贾秀龙.民族文化交融对元杂剧爱情婚姻剧的影响[D].内蒙古大学,比较文学与世界文学,2014,硕士.
[23]贾海娜.协同供应链的稳定性研究[D].燕山大学,运筹与管理,2014,硕士.
[24]曾小牛,李夕海,牛超,刘代志.一种改进的最优步长积分迭代法[J].石油地球物理勘探,2014,02:382-387+223.
[25]邹妙婷.城市交通节点空间设计[D].湖北工业大学,艺术设计（专业学位）,2013,硕士.
[26]唐锡海.校本课程中的学校特色的研究[D].广西师范大学,教育,2003,硕士.
[27]郝兴东.CFRP系杆拱桥的受力性能研究[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[28]王冬.基于自决策的分布式代理缓存技术研究[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[29]李婷.中国企业海外并购中的企业文化价值观对比研究[D].华中科技大学,英语语言文学,2013,硕士.
[30]魏健.中小企业组织变迁的动因及趋势[D].河北农业大学,农业经济管理,2004,硕士.
[31]田琳.GXWL公司竞争战略研究[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[32]黄燕群.研究生科研协同能力现状调查与对策研究[D].西南大学,高等教育学,2014,硕士.
[33]闵昆龙.基于Stolt偏移的林木根系探地雷达SAR成像算法研究[D].东北林业大学,林业工程自动化,2014,博士.
[34]李礼.英语专业本科生口译自主学习现状调查研究[D].吉林大学,翻译,2014,硕士.
[35]于跃海,张道农,胡永辉,杨国庆,胡炯,邓志刚,张立培,李刚.电力系统时间同步方案[J].电力系统自动化,2008,07:82-86.
[36]赵建勋.反Q滤波的应用[J].石油地球物理勘探,1986,04:410-421+447.
[37]禹杰倩.基于随机存储论和排队论的第三方物流F公司的补货策略研究[D].南京大学,物流工程（专业学位）,2013,硕士.
[38]张存.广场东沟防洪与生态治理工程研究[D].山东大学,环境工程（专业学位）,2013,硕士.
[39]俞德育.省区卫星数字电视及其地面接收天线尺寸[J].中国新闻科技.1997(01)
[40]段雪.高氨废水高效短程硝化启动及特性试验研究[D].西安建筑科技大学,环境工程,2013,硕士.
[41]王绿平.工业化学品中PBT物质的危害评估和分类的方法学研究[D].华东师范大学,动物学,2013,硕士.
[42]杨启航.生态工业园企业环境行为及影响因素研究[D].大连理工大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[43]令玉林.重金属螯合剂RDTC的研制及处理重金属废水性能研究[D].湘潭大学,化学工程,2011,硕士.
[44]石洪刚.基于压缩感知的脉冲超宽带测距研究[D].哈尔滨工业大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[45]关琼.治理视角下政府购买公共服务的主体间关系研究[D].吉林大学,行政管理,2014,硕士.
[46]师海.三维激光扫描技术在施工隧道监测中的应用研究[D].北京交通大学,2013.
[47]丘丝雨.亲属拒证权问题研究[D].大连海事大学,法律,2014,硕士.
[48]陶群.从听说训练到口语交际[D].华东师范大学,教育,2003,硕士.
[49]阳云云.新农村建设背景下的项目制实践机制[D].华中科技大学,社会学,2013,硕士.
[50]戴培山,王博亮,鞠颖.视网膜血管图像分割及眼底血管三维重建[J].自动化学报,2009,09:1168-1176.