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樟树叶提取物复配及其处理毛竹抗菌性研究

徐国祺  
【摘要】:与传统的化学防腐剂相比植物源防腐剂作为一种环境友好的新型防腐剂将会成为今后研究的重要方向。开发出适用于毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)H.de Lehaie)防腐的植物源防腐剂可以扩大毛竹应用范围,这一研究具有重要理论意义和应用价值。 本文通过对几种植物提取物抑菌性能的筛选确定樟树叶提取物为本研究的主要物质。通过对提取工艺的优化,以及与固着剂(三聚氰胺改性脲醛树脂预聚物(MFU))进行复配,将其制备成耐腐性、热稳定性好的试剂。并对其抑菌性能、耐腐性能,以及固着、腐朽机理进行研究,为植物源防腐剂的研发、应用提供科学依据。主要结果如下: (1)对樟树叶、巨尾桉叶、杉木叶、红松松针4种植物叶的水提物、苯-醇提取物的性状观察,由于溶剂的差异导致提取的活性成分差异,使同一种植物提取物随溶剂的不同,性状有明显差异。樟树叶水提取物的抑菌性能最好,确定为本文用以研究植物源防腐剂的原材料。 (2)分析超临界CO_2提取和微波提取两种方法提取的樟树叶活性物质,以及两种提取方法对樟树叶中木质素、纤维素等成分影响的X射线光电子能谱(XPS)表征,确定最优提取方法为微波提取法。提取物中含有D-樟脑、石竹素、桉树醇、芳樟醇、α-松油醇、4-萜烯醇等物质。确定提取工艺为:提取温度70℃,提取时间15min,液料比12:1,提取功率500w。樟树叶提取物的提取率平均为2.514%。 (3)樟树叶提取物与固着剂复配(含10%樟树叶提取物、10%MFU)。添加固着剂对于试剂的抑菌能力无显著影响,随着培养时间的延长,复配试剂的抑菌效力更持久,固着剂对樟树叶提取物的活性成分起到包覆作用,延长防治效力。复配制剂和固着剂的红外谱图整体趋势一致,没有新的特征峰出现。樟树叶提取物与固着剂复配是物理混合,没有生成新的物质。热稳定性的顺序依次为:固着剂复配试剂樟树叶提取物。复配后的试剂的热稳定性远远优于樟树叶提取物。采用Doyle Ozawa法计算了各试剂在各热解阶段的热解活化能,建立热解动力学模型,樟树叶提取物为197 KJ·mol~(-1),复配试剂分别为210 KJ·mol~(-1),468 KJ·mol~(-1),固着剂分别为241 KJ·mol~(-1),494 KJ·mol~(-1)。 (4)用“满细胞法”处理竹材,前真空-0.08MPa,时间30min,加压压力为0.8MPa,保压时间2小时。复配试剂处理后的竹材内部维管束周围的薄壁细胞中有球状颗粒物质。未处理的竹材内部未发现物质存在。竹材内部的颗粒状物质是试剂经低温固化后,固着剂MFU受热缩聚形成微囊结构,将活性成分包覆于内部,有利于活性成分的缓慢释放。 复配试剂处理竹材的防霉、耐腐、野外耐腐性能最好,质量损失率平均为6.07%;樟树叶提取物处理的竹材抑菌性能次之,质量损失率平均为16.39%,但是远远优于对照试材;对照试材的质量损失率平均为37.28%。复配试剂处理的竹材达到强耐腐等级,樟树叶提取物处理的竹材达到耐腐标准,对照试材为稍耐腐等级。复配试剂完全可以作为植物源防腐剂加以开发和使用。 (5)维管束中后生木质部的导管是腐朽菌侵袭的主要通道,靠近维管束的薄壁细胞最容易受到侵袭,靠近竹黄的部分受腐朽菌侵袭较靠近竹青部分更严重。 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、XPS分析推断褐腐菌对半纤维素的分解能力强于白腐菌,白腐菌对木质素的分解能力强于对半纤维素的分解能力。复配试剂处理的竹材抵御腐朽能力更强。气相色谱/质谱联用(GC/MS)分析处理材中含有4种樟树叶提取物所具有的化合物,包括:芳樟醇、D-樟脑、α-松油醇、石竹素。推断处理材的抑菌能力可能为这几种化合物共同作用的结果。


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