大果紫檀心材耐腐机理及其提取物防腐应用的研究

发布时间：2017-10-06 08:31

  本文关键词：大果紫檀心材耐腐机理及其提取物防腐应用的研究

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【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EC5o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l0%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/I374,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1460cm-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。
【关键词】：大果紫檀 提取物 木材腐朽菌 生理生化机制 防腐应用
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S782.33
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-13
• 1 引言13-21
• 1.1 论文研究意义13-14
• 1.2 相关研究现状14-20
• 1.2.1 木材腐朽菌概述14
• 1.2.2 木材防腐剂的使用现状及其发展趋势14-16
• 1.2.2.1 木材防腐剂的使用情况14-15
• 1.2.2.2 木材防腐剂的发展趋势15-16
• 1.2.3 植物提取物对其耐腐性的影响16
• 1.2.4 植物提取物抑菌机理研究16-17
• 1.2.5 树木提取物作为木材防腐剂的研究现状17-20
• 1.2.5.1 树皮提取物木材防腐剂17-18
• 1.2.5.2 根茎叶果实的提取物提取物木材防腐剂18
• 1.2.5.3 天然耐腐性强的树种心材提取物木材防腐剂18-20
• 1.3 本项目的研究内容、研究目标和拟解决的关键问题20-21
• 1.3.1 研究内容20
• 1.3.2 研究目标和拟解决的关键问题20
• 1.3.2 研究项目的特色和创新之处20-21
• 2 大果紫檀心材天然耐腐性的研究21-24
• 2.1 试验材料与方法21
• 2.1.1 试验材料21
• 2.1.1.1 供试树种21
• 2.1.1.2 供试菌种21
• 2.1.1.3 仪器设备21
• 2.1.2 试验方法21
• 2.2 结果与分析21-23
• 2.2.1 试样质量损失率分析21-22
• 2.2.2 试样腐朽前后SEM观察22-23
• 2.3 小结23-24
• 3 大果紫檀心材提取物对木材腐朽菌的抑制作用24-31
• 3.1 试验材料与方法24-26
• 3.1.1 试验材料24
• 3.1.1.1 供试树种24
• 3.1.1.2 供试菌种24
• 3.1.1.3 溶剂及其他材料24
• 3.1.1.4 麦芽糖琼脂培养基的配制24
• 3.1.1.5 仪器设备24
• 3.1.2 试验方法24-26
• 3.1.2.1 提取物的制备24-25
• 3.1.2.2 提取物抑菌活性测定25-26
• 3.2 结果与分析26-30
• 3.2.1 大果紫檀心材提取物得率及膏状物质颜色26
• 3.2.2 大果紫檀心材提取物对木材腐朽菌生物活性的测定26-28
• 3.2.3 大果紫檀心材提取物对木材腐朽菌菌丝的毒力测定效果28-30
• 3.3 小结30-31
• 4 大果紫檀心材提取物化学成分的GC/MS分析31-39
• 4.1 GC/MS仪器配制及相关配制31
• 4.1.1 所用仪器31
• 4.1.2 试样处理31
• 4.1.3 气质联用技术上机条件及数据处理31
• 4.2 GC/MS图谱及相关分析31-38
• 4.2.1 大果紫檀甲醇提取物及三氯甲烷提取物GC/MS分析31-35
• 4.2.2 大果紫檀蒸馏水及石油醚提取物的GC/MS分析35-38
• 4.3 小结38-39
• 5 大果紫檀心材提取物对木腐菌的生理生化机制39-50
• 5.1 试验材料与方法39-43
• 5.1.1 试验材料与仪器39-40
• 5.1.1.1 供试菌种39
• 5.1.1.2 培养基的配制39
• 5.1.1.3 供试试剂39
• 5.1.1.4 试验主要仪器39-40
• 5.1.2 试验方法40-43
• 5.1.2.1 大果紫檀提取物影响密粘褶菌纤维素酶活力的试验40
• 5.1.2.2 大果紫檀提取物影响木腐菌细胞膜透性的试验40-41
• 5.1.2.3 大果紫檀心材提取物影响木腐菌胞内蛋白渗出量的试验41
• 5.1.2.4 大果紫檀心材不同溶剂提取物影响木腐菌有氧呼吸的试验41-43
• 5.2 结果与分析43-48
• 5.2.1 大果紫檀心材甲醇、三氯甲烷提取物对褐腐菌纤维素酶活力的影响43-44
• 5.2.2 大果紫檀提取物处理木腐菌后细胞内电解质的渗透变化情况44-46
• 5.2.3 大果紫檀心材甲醇、三氯甲烷提取物对木腐菌胞内蛋白渗出量的影响46-47
• 5.2.4 大果紫檀心材甲醇、三氯甲烷提取物对木腐菌菌丝有氧呼吸的影响47-48
• 5.3 小结与讨论48-50
• 6 大果紫檀心材提取物在木材防腐中的应用分析50-66
• 6.1 材料与方法50-52
• 6.1.1 材料50-51
• 6.1.1.1 提取物原料50
• 6.1.1.2 试样和饲木50
• 6.1.1.3 供试菌种50
• 6.1.1.4 试剂50
• 6.1.1.5 试验设备50-51
• 6.1.2 试验方法51-52
• 6.1.2.1 防腐剂的制备51
• 6.1.2.2 试样准备及用防腐剂浸注51-52
• 6.1.3 仪器观察与分析52
• 6.1.3.1 扫描电子显微镜(SEM)观察52
• 6.1.3.2 红外光谱(FTIR)分析52
• 6.2 结果与分析52-64
• 6.2.1 大果紫檀心材提取物处理材耐密粘褶菌的性能52-58
• 6.2.1.1 试样防腐剂保持量52-53
• 6.2.1.2 防腐剂对密粘褶菌的毒力效果53-55
• 6.2.1.3 大果果紫檀心材心材提取物处理材褐腐后的SEM分析55-56
• 6.2.1.4 大果紫檀心材提取物处理材褐腐后的FTIR分析56-58
• 6.2.2 大果紫檀心材提取物处理材耐采绒革盖菌的性能58-64
• 6.2.2.1 试样防腐剂保持量58-60
• 6.2.2.2 防腐剂对采绒革盖菌的毒力效果60-61
• 6.2.2.3 大果果紫檀心材心材提取物处理材白腐后的SEM分析61-62
• 6.2.2.4 大果果紫檀心材心材提取物处理材白腐后的FTIR分析62-64
• 6.3 小结与讨论64-66
• 7 结论与展望66-68
• 7.1 结论66-67
• 7.2 展望67-68
• 参考文献68-75
• 附录75-79
• 致谢79

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