飽水古木材的防霉劑篩選研究

王亞麗

木材作為有機質材料，主要成分是纖維素、半纖維素和木質素，這些成分是微生物生長、繁殖所需要的營養料，因此極易遭受微生物的影響而發生腐朽降解。潮濕的自然環境中，霉菌侵蝕是木材腐朽降解的主要因素之一，其代表性菌種有毛殼霉、多孔菌、毛霉、喙殼霉，青霉、曲霉、木霉等等，所以木材的防霉抑菌至今仍是文物保護的難題之一。飽水古木材，是指被考古學家發掘的不論尺寸、樹種或年代，其內部飽含水分的木材等1。雖然飽水古木材由于長期埋藏于水環境中，本身的物理化學結構已經發生了一些變化，但是仍然保持著木材的主要成分，微生物侵蝕仍然是其腐蝕劣化的主要因素之一2。尤其當其被發掘出來，暴露于陸地空氣環境中后，環境因素發生劇烈變化，在高溫高濕的陸地環境中更易遭受霉菌侵蝕，因此在考古發掘現場，飽水古木材的防霉處理是首先要考慮的一項重要工作，而關于防霉劑的選用更是防霉保護的關鍵之一。

本研究通過采用不同防霉劑對考古發掘的飽水古木材開展實驗室防霉效果試驗，并結合考古現場室外環境的防霉效果試驗，篩選出防霉效果較好的防霉劑，以期為考古現場飽水古木材的防霉保護提供理論依據。

一、材料方法

（一） 實驗材料

1、飽水古木材，取自“南海Ⅰ號”古沉船現場。

2、海水樣品：從陽江海陵島海灘上取海水。

3、防霉劑：硼酸硼砂、霉敵、異噻唑啉酮、達克寧、雙乙酸鈉、二癸基二甲基氯化銨，濃度見表1。

4、試劑: 馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA）培養基配制500ml，121℃高壓滅菌后備用。

（二）實驗室試驗方法

1、取0.1g飽水古木材樣品，用1ml無菌水浸泡，渦旋混勻后，將菌液稀釋10倍，配制成10-2的菌種稀釋液，備用。

2、防霉劑實驗室抑制試驗

（1）配置馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA）培養基，高壓滅菌后，冷卻至40℃左右，分別將2ml不同的防霉劑（表1）添加至20ml培養基中（實際是防霉劑又稀釋了10倍），再加入1ml10-2菌液倒平板。涂布均勻后25℃培養，觀察培養結果。每個實驗處理二個重復。

（2）分別將表1不同的防霉劑2ml直接與1ml10-2菌液混合，至少保留時間30S，然后加入冷卻至40℃左右的PDA培養基中混合后倒入平板中，25℃培養，觀察培養結果。

表1 不同防霉劑的濃度

3、室外試驗

（1）選取一段船木，長度約1.5米，用去離子水清洗干凈表面的泥沙。用無紡布條將木段劃分區域，每隔15cm為一區域，相鄰區域間隔5cm，共劃分7個區域，從右到左編號1-7，另有兩塊碎木編號8、9（圖1）

圖1 室外試驗

表2 防霉試驗處理方法

二、結果與分析

（一）實驗室試驗結果

添加不同防霉劑的菌液在25℃條件下分別培養2天和7天后，對培養基表面的菌落計數，試驗結果見表3。

表3 不同防霉劑的抑菌實驗結果

由培養2天的結果發現，在兩種處理方式下，異噻唑啉酮和二癸基二甲基氯化銨均能抑制霉菌的生長，達克寧在處理②中也能抑菌。

培養7天后，繼續觀察培養結果顯示，在兩種處理方式下，異噻唑啉酮仍能抑制霉菌的生長，二癸基二甲基氯化銨在處理②中也仍能抑制霉菌生長。但含達克寧的處理②培養基中長出了菌落。

由以上結果可以看出，異噻唑啉酮的抑菌效果較好，在稀釋10倍的濃度下即0.05%濃度也能抑菌。二癸基二甲基氯化銨抑菌效果次之，再次為達克寧。

（二）室外試驗結果

室外試驗中，現場環境的溫度為25～30℃，相對濕度高達70%-90%，噴淋前木材表面均無類霉菌物質存在，經過1周噴淋實驗后，對各區域表面進行觀測，發現了變化，見表4。

表4 室 外試驗結果

根據觀測結果可看出，出現類霉菌物質的區域多為噴淋時較難接觸到的木塊側面，或噴淋量較少的實驗區域，且有些類霉菌物質接觸水流后就會被水沖洗掉，因此霉菌的出現與噴淋量的多少有直接關系。

一周噴淋結果顯示，僅對照（1、2號）的木材表面出現一點白色菌絲體，其他均還未有菌絲體出現，但2周后，1、2、3、6、7號區域均出現菌絲體。

從以上實驗結果看出，4、5、8、9區域的抑菌劑的抑菌效果較好，這分別是0.02%霉敵、0.5%異噻唑啉酮、0.2%雙乙酸鈉、0.2%雙乙酸鈉。

（三）分析討論

從一萬多年前新石器時代最簡單的干燥腌制食物保存，發展到現在使用各種化學防霉劑，人類已經發展出來很多種的防霉殺菌方法，但歸總起來，主要有三大類：物理方法、化學方法和生物方法。通常使用的物理方法是通過高溫、干燥、電子射線、電磁波等來滅菌防霉；化學方法為使用氧化還原性或非氧化還原性化學品破壞微生物的蛋白或核酸、電子傳遞鏈等達到殺菌的目的；生物方法為營養源的控制、抗生素類物質的使用等，這三種方法均在不同行業領域得以應用。在文物保護方面，常用對文物影響最小的方法來防霉，一般的抑菌防霉常常采用物理方法，即控制環境條件。霉菌的適宜生長溫度一般為25～30℃，適宜濕度為80～90﹪，如果溫度控制在20℃以下，相對濕度在60﹪以下，則文物發生霉害的可能性極小。但由于在室外的考古發掘現場中，環境控制比較難，此時化學抗菌防霉成為主要的手段?；瘜W防霉劑從最開始簡單的無機鹽食鹽，發展到現在的有機殺菌，主要有季銨鹽類、季、雜環類化合物、氯酚類、有機醛類、含氰類化合物、有機錫化合物、銅鹽、天然殺菌劑、其他有機殺菌劑。在文物保護工作中，選用木材防霉劑及其溶劑，首先要考慮對文物的安全性，不影響文物本身材質；其次是高效性及低毒，對人及環境的安全性。另外，雖然在實際應用中已經使用了一些常規的防霉劑，但是不同文物、不同環境中，微生物的 菌群種類也是不同的，因此，在防霉劑使用前，要針對文物及環境的特點，對防霉劑進行篩選，選擇出最佳的防霉劑濃度。

在本研究實驗中，選用了文物保護工作曾使用過的硼酸硼砂、霉敵、異噻唑啉酮、達克寧、雙乙酸鈉、二癸基二甲基氯化銨這幾種防霉劑3,4，5并針對飽水古木材的現場環境進行了篩選。幾種防霉劑的特點見表5。

表5 防 霉劑的特性

表4中的防霉劑均為常用的、廣譜滅菌、低毒的化學品，但是從培養基表面菌落形態發現，添加不同防霉劑的培養基中生長的菌落形態存在差異（圖2）。由于試驗是采用涂平板抑菌法，防霉劑能抑制的微生物菌種，培養基表面上不會生成菌落；反之，培養基上長出的菌落，就是不能抑制的菌種。圖3中不添加防霉劑的培養基中形成的菌落形態比較多樣，這說明飽水古木材表面或者內部中的微生物并不是單一的菌種，而是多種菌種組成的一個微生物群落。

添加霉敵、雙乙酸鈉以及硼酸硼砂培養基中的菌落形態比較相似，為淡黃色菌落，表面為白色菌絲體，偶有黑色霉菌落出現。說明這三種防霉劑對于這種白色菌絲體的霉菌都不能抑制。添加二癸基二甲基氯化銨的培養基中為黃色和白色菌落，黃色菌落中央出現白色。說明二癸基二甲基氯化銨能夠抑制霉敵、雙乙酸鈉、硼酸硼砂培養基中所形成的那種白色菌種，而對這種黃色的菌種則不抑制。添加達克寧的培養基中的菌落開始為黃色慢慢變為藍色，表面菌絲體由白色慢慢變為藍色，說明達克寧抑菌的類群與以上幾種存在著差異。

添加0.05%異噻唑啉酮的培養基表面未有菌落，說明異噻唑啉酮在這幾種防霉劑中抑菌效果最佳，對飽水古木材內的菌群抑菌效果明顯，即使7天甚至至14天后，仍有抑菌效果。異噻唑啉酮為非氧化性殺菌劑，透過細胞膜和細胞壁進入菌體分子并與分子內含巰基的成分發生反應從而使細胞死亡4，對黑曲霉、桔青霉、木霉、球毛殼霉、擬青霉、臘葉芽肢霉抑菌效果比較強。胡東坡5研究飽水竹簡防霉篩選試驗中也同樣發現0.5%異噻唑啉酮的抑菌效果較佳，說明異噻唑啉酮可以作為飽水古木材的防霉劑。

圖2 菌落形態圖

此外，由這幾種防霉劑的抑菌結果還可看出，當單一防霉劑針對性較強的抑制殺滅某種菌種的時候，飽水古木材中的微生物種群會發生了變化，說明長期使用此種防霉劑，有可能出現耐受菌種，重新占據群落的優勢地位。如達克寧抑菌的菌落形態與對照的菌落形態明顯存在差異，可能是這種白藍色的菌種并不是優勢菌群，當達克寧抑制了種群中的優勢菌種后，這種具有達克寧耐受性白藍色的菌種占據了優勢而顯現出來。

實驗室防霉試驗是理想條件下的結果，培養基中生長的均是能培養的菌群，而自然界中可培養的微生物不到1%6，因此實驗室培養實驗存在著一定的局限性。自然界中的環境、營養等因素均不可控，微生物的種群會因環境變化而發生變化，因此室外防霉應用中需要考慮的因素比較多。在室外試驗中，噴淋2周后，3、6、7號區域均出現菌絲體，這一方面與環境氣溫有關，現場環境溫度為25～30℃，相對濕度高達70%-90%，利于霉菌生長；另一方面這些區域長期采用單一的防霉劑進行噴淋，霉菌產生了耐受性，或者霉菌菌群中對此濃度的抑菌劑產生了耐藥性，抑菌效果開始降低。因此，為了達到最佳的防霉效果，可以考慮多種防霉劑復合使用，或者交叉使用幾種防霉劑。

此外，防霉劑的使用方式也會影響最終的效果，實驗室中的兩種處理方式，處理①僅表面接觸，處理②防霉劑與菌液混合，能夠全面接觸，也相當于提高了防霉劑的濃度，相對的防霉抑菌效果好。室外噴淋試驗中，噴淋量多的區域霉菌出現的相對比較少，因此在實際應用中，防霉劑的使用應當全面滲透到木材內部，宜采用浸泡或者盡量全面噴淋的方式。

三、結論

飽水古木材一經發掘出來，首先要做好防霉保護工作，除盡量做好環境控制外，還要應用適當的、有針對性的防霉劑。本試驗結果顯示，0.05%異噻唑啉酮的抑菌效果較好，二癸基二甲基氯化銨抑菌效果次之，在實際應用中可以使用異噻唑啉酮進行防霉。但為了避免微生物產生耐藥性，單一的防霉劑不能長期使用，可復合使用防霉劑，或者使用一段時間后交叉使用多種防霉劑，或者再重新篩選新的有效的防霉劑及抑菌濃度，這樣才能達到抑菌防霉的最佳效果。

[1] 馬菁毓譯.飽水古木材的結構和降解過程[J].東南文化，2004,(1):91-96.

[2] 王亞麗. 利用掃描電鏡研究“南澳Ⅰ號”出水古木材的降解[J].中南林業科技大學學報，2013，33(6): 48-54.

[3] 王麗琴 王蕙貞 宋迪生.新型防腐防霉劑在紡織品防腐中的應用（Ⅱ）[J].文物保護與考古科學，2001, 13(2)：26-29.

[4] 付忠葉 王慶 賈蘭妮等。異噻唑啉酮衍生物近10年的制備和應用研究進展[J]. 材料導報，2012，26(5):291-296.

[5] 胡東波 宋少華 肖靜華，長沙走馬樓出土飽水竹簡的防腐保存[J].文物保護與考古科學,2003，15(2)：14-19.

[6] Amann,Rl,W.Ludwing，K-H.Schleifer. Phylogenetic identification and in site dection of individual microbial cells without cultivation[J].Microbiol.Rev.