樹木提取物在木材防腐方面的應(yīng)用

張園園，李 甲，高 蕊，王明穎

（濟(jì)寧市任城區(qū)自然資源局，山東 濟(jì)寧 272099）

自古以來，木材便一直得到應(yīng)用。結(jié)合當(dāng)前實(shí)際情況來看，樹木在房屋建設(shè)、景觀種植、家具加工等方面發(fā)揮了重要作用[1]。在經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的背景下，大眾的生活品質(zhì)不斷提高，在經(jīng)濟(jì)實(shí)力的支撐下，大眾的精神追求逐漸開始興起，紫檀木、黃花梨等木材的需求量不斷加大。在人類的大量應(yīng)用消耗下，我國木材資源大面積減少。而且木材的主要組成為天然有機(jī)材料，在運(yùn)用時(shí)可以將其作用展現(xiàn)，其在運(yùn)輸、存儲(chǔ)、加工等過程中，還會(huì)受到微生物及昆蟲等的侵蝕，長(zhǎng)時(shí)間下來會(huì)出現(xiàn)腐朽狀態(tài)，此時(shí)木材的應(yīng)用價(jià)值便大打折扣[2]。此時(shí)木材防腐劑的價(jià)值便凸顯出來，應(yīng)用防腐劑可為木材營(yíng)造良好的保護(hù)環(huán)境，有效延長(zhǎng)木材使用壽命，同時(shí)木材防腐劑還可以起到增加木材產(chǎn)品功能、提高木材產(chǎn)品質(zhì)量的作用[3]。從中可知，木材防腐劑可以根據(jù)自身特性避免木材腐蝕，延長(zhǎng)木材的使用壽命，發(fā)揮一定的作用及優(yōu)勢(shì)。

1 當(dāng)前生活中常用的木材防腐劑種類

現(xiàn)階段，廣泛應(yīng)用的木材防腐劑主要有3 類，分別是油類防腐劑、油載防腐劑和水載防腐劑。這3 類防腐劑主要組成成分為含有劇毒的化學(xué)物質(zhì)，通過毒性等避免木材受到微生物和昆蟲等侵蝕，但這些化學(xué)物質(zhì)也會(huì)對(duì)環(huán)境和人類自身安全造成影響。目前應(yīng)用范圍最廣泛的防腐劑是銅鉻砷防腐劑，其中的砷元素和鉻元素都含有劇毒，對(duì)環(huán)境有極大的破壞，甚至較為嚴(yán)重的會(huì)威脅人類的身體安全[5]。

2 木材防腐的發(fā)展趨勢(shì)

傳統(tǒng)的防腐劑對(duì)環(huán)境和人類自身都存在影響，在使用中會(huì)存在難以避免的負(fù)面作用伴隨出現(xiàn)，因此研究環(huán)境友好、安全無害的木材防腐劑成為時(shí)代重點(diǎn)方向，當(dāng)前很多相關(guān)專家、學(xué)者等都結(jié)合相關(guān)理論進(jìn)行研究，以期獲得無毒、易降解的木材防腐劑。參照當(dāng)前的木材類及植物類研究成果和理論，植物源木材防腐劑進(jìn)入大眾視野，這也是當(dāng)前很多科研人員的研究重點(diǎn)。結(jié)合已有研究理論可知，部分樹木本身便具有抗生物降解的能力，此種能力便是研究植物源木材防腐劑的理論支撐[6]。

現(xiàn)階段，科研人員從具有“耐腐性”的木材中提取了多種物質(zhì)，例如精油、樹脂酸及色素等。其中精油類包含紫丁香酚、丁香油、肉桂油、天竺葵等，經(jīng)過探討，這些物質(zhì)都具備一定的木材防腐能力，比如松香季銨鹽類衍生物以及其他類型的衍生物在木材防腐中的應(yīng)用已經(jīng)得到證實(shí)[7]。

3 樹木提取物的抑菌機(jī)理

植物體內(nèi)的次生代謝產(chǎn)物相對(duì)較為復(fù)雜，根據(jù)現(xiàn)代植物學(xué)家對(duì)于植物提取成分的不斷深入研究，發(fā)現(xiàn)樹木體內(nèi)存在非常多的抑菌、殺菌活性成分，包括萜類、黃酮類、醌類、芪類、酯類、酚類、醛類、醇類、甾類、生物堿類、植物肽類、鞣質(zhì)、苯丙素、皂苷、有機(jī)酸等。根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)顯示，類似于這種活性物質(zhì)，還有800多種。從提取角度來看，在數(shù)目不同部位、采取不同手段所得到化合物的抑菌成分、抑菌效果普遍存在較為明顯的區(qū)別。最后，將同一種提取物與不同化合物進(jìn)行重新配置也能夠產(chǎn)生全新的效應(yīng)，從復(fù)配后功能角度講，樹木提取物的抑菌效果可以分為加和效應(yīng)、協(xié)同效應(yīng)、拮抗效應(yīng)。

樹木提取物的抑菌作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：降解、損傷細(xì)胞壁；破壞細(xì)胞質(zhì)膜改變透性；抑制酶作用；抑制核酸形成等。從現(xiàn)實(shí)角度講，不同樹種之間耐腐蝕度的差異性也與其內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的種類、含量不同存在較為明顯的關(guān)系。部分樹木提取物的抑菌成分中存在酚類、單寧等，低濃度的酚類物質(zhì)能夠使蛋白質(zhì)變性，高濃度的酚類物質(zhì)能夠使蛋白質(zhì)沉淀。根據(jù)相關(guān)學(xué)者的研究顯示，植物提取物中的多酚類物質(zhì)能夠與蛋白質(zhì)之間形成某種結(jié)合，進(jìn)而使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)產(chǎn)生凝固效應(yīng)，最終產(chǎn)生抗病毒、酶抑制效果，同時(shí)，這種效果只是針對(duì)于微生物產(chǎn)生的，并不會(huì)對(duì)動(dòng)植物細(xì)胞的生長(zhǎng)產(chǎn)生某種程度的不利影響。

4 樹木提取物在木材防腐方面應(yīng)用的研究現(xiàn)狀

最近，越來越多學(xué)者就樹木提取物在木材防腐方面應(yīng)用做了不少的研究。張玲[8]以銀杏心材和樹皮為原料展開研究，并通過融入乙醚，以試驗(yàn)探究的方式探究銀杏心材氯仿提取物是否可以對(duì)白腐菌和褐腐菌起到抑制效果。Sen-Sung Cheng 等[9]證明100μg/mL 的肉桂醛對(duì)白腐菌和褐腐菌的抑菌指數(shù)達(dá)100%。Chun-Ya Lin 等[10]以肉桂醛處理Crytomeria japonica 邊材，經(jīng)褐腐和白腐腐朽三個(gè)月后，失重還不到3.2%。通過研究提取物對(duì)木材腐朽菌的抑菌性能，發(fā)現(xiàn)通過對(duì)木材腐朽菌的提取可以將其自身特性展現(xiàn)。

木材天然提取物在木材防腐方面的應(yīng)用雖然不會(huì)對(duì)動(dòng)植物產(chǎn)生較為明顯的影響，但木材普遍是需要進(jìn)行加工為人們所使用的，因此，相關(guān)人員也要充分考慮到防腐劑本身對(duì)于所處理產(chǎn)品各項(xiàng)物理力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果顯示，浸泡過某種樹木提取物防腐成分的刨花板在抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度等機(jī)械性能指標(biāo)方面出現(xiàn)了較為明顯的降低，而在防腐能力、吸水厚度膨脹率等方面產(chǎn)生了性能上的提升。根據(jù)相關(guān)學(xué)者的進(jìn)一步研究顯示，浸泡防腐劑濃度為1%的刨花板，在機(jī)械性能方面的下降比較有限，能夠滿足我國政府規(guī)定的相關(guān)木材使用的硬性要求。

5 樹木提取物防腐能力增效

由于樹木提取物自身的物理、化學(xué)性質(zhì)，單獨(dú)使用一種樹木提取物存在易揮發(fā)、水溶性差或者是不穩(wěn)定，因此很多國內(nèi)外的學(xué)者在多種樹木提取物混合使用、樹木提取物與化學(xué)試劑復(fù)配、加入其他水溶性、抑菌性化學(xué)官能團(tuán)等方面進(jìn)行了研究。

Scalbert 等[11]用單寧與鋅、銅、鋁等金屬鹽按一定比例復(fù)配后處理木材，結(jié)果表明單寧與金屬鹽的復(fù)配能顯著增強(qiáng)被處理木材的耐腐性能。楊冬梅等[12]通過濾紙法考察了肉桂醛及其3 種行生物對(duì)木材的防腐和防霉作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明肉桂醛對(duì)4 種供試菌種均表現(xiàn)出最強(qiáng)的抑菌性能。李雙月[13]以松香為原料合成了幾種松香衍生物，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明松香基酰胺、雙N-（3-松香酰氧基-2-羥）丙基-N，N-二甲胺，對(duì)四種木材腐朽菌發(fā)現(xiàn)對(duì)4 種木腐菌均有較好的抑制效果。

6 展望

雖然現(xiàn)階段我國的樹木提取物木材防腐劑的研究已經(jīng)取得了些許成就，但仍處于探索階段，很多內(nèi)容仍待研究。為了促進(jìn)天然木材防腐劑在實(shí)踐中的應(yīng)用，結(jié)合當(dāng)前研究成果進(jìn)行思考分析。

（1）與其他化學(xué)試劑合用達(dá)到增效作用。單純依靠樹木提取物或者傳統(tǒng)防腐劑劣勢(shì)較為明顯，可嘗試將兩者混用，在保證防腐效果的同時(shí)，保護(hù)環(huán)境及人類自身安全。可在探究新型天然木材防腐劑的同時(shí)，研究樹木提取物和傳統(tǒng)防腐劑之間發(fā)揮最佳效能的混合比例，從而達(dá)到混用增效的效果。

（2）改善樹木活性成分提取技藝。加強(qiáng)對(duì)樹木成分的提取方法和相關(guān)設(shè)備的研究，傳統(tǒng)的提取方法受到技術(shù)限制，存在很多不足，極大地制約了植物源木材防腐劑開發(fā)及其應(yīng)用的進(jìn)程。因此未來應(yīng)加強(qiáng)對(duì)提取方法及工藝的探索，通過多種舉措保證探究性實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，遵循實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，在植物中提取高抑菌性的活性成分。

（3）加強(qiáng)活性成分合成研究力度。樹木提取物研究需要大量的數(shù)據(jù)支持，這導(dǎo)致為了獲得成果，大量的樹木被采伐，若不夠重視協(xié)調(diào)控制工作，則會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成較為嚴(yán)重的影響，不利于保證人類與環(huán)境和諧發(fā)展。因此為了人類的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，應(yīng)從活性物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)入手，研究清楚化合物結(jié)構(gòu)與防腐效果之間的關(guān)系，從而以活性物質(zhì)合成物為基礎(chǔ)開展研究。