文章信息
- 李吉庆, 庄雪峰, 林金国, 关鑫, 刘学莘, 赵鹤
- LI Jiqing, ZHUANG Xuefeng, LIN Jinguo, GUAN Xin, LIU Xueshen, ZHAO He
- 楠木心材提取物的抑菌活性
- Antibacterial activity of heartwood extractives of Phoebe zhennan
- 森林与环境学报,2017, 37(3): 272-276.
- Journal of Forest and Environment,2017, 37(3): 272-276.
- http://dx.doi.org/10.13324/j.cnki.jfcf.2017.03.003
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文章历史
- 收稿日期: 2017-03-16
- 修回日期: 2017-05-21
2. 福州新兴家居用品有限公司, 福建 福州 350500
2. New Developing Home Products Limited Company, Fuzhou, Fujian 350500, China
很多萜烯类、酚类、多糖等化学物质存在于植物中[1-4],其中绝大部分化学物质具有抑菌能力。近年来,国内外的专家学者们都对一些植物提取物在防腐、抑菌方面进行了研究,发现超过800种化学物质存在于木材中[5-6]。用丁香[Syzygium aromaticum(L.)Merr. et Perry]、甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)、花椒(Zanthoxylum bungeanum Maxim.)等植物提取物对龙眼主要致腐真菌进行抑菌试验,其中,丁香提取物的抑菌效果最好[7]。艾蒿(Artemisia argyi H. Lév. & Vaniot)、黄花蒿(Artemisia annua Linn.)的乙醇提取物对马铃薯环腐病菌(Clavibacter michiganense)有较强的抑制作用[8]。油松(Pinus tabulaeformis Carr.)的乙醇提取物对一些细菌性病害和真菌性病害均有较强的抑菌作用[9]。通过对植物提取物成分的探究,很多具有抗菌活性的物质被发现,比如酯类、苯丙素、植物肽类等[10]。楠木(Phoebe zhennan S. Lee)是樟科(Lauraceae)楠属(Phoebe)的常绿大乔木,也可以称为雅楠、桢楠、紫楠,是一种驰名中外的珍贵用材树种[11],为中国所特有,属国家二级保护树种,材质坚实,纹理细密,花纹美观,抗腐朽性强[12]。楠木多产于川南地区、雅安及都江堰一带。楠木材质优良,历史上曾被过度砍伐利用,现今存量已极度匮乏。因此,将楠木木质部加工过程中产生的锯块锯屑的提取物用作木材防腐剂,研究楠木木质部心材提取物对木腐菌的抑制效果,有助于楠木的综合利用。迄今为止,关于楠木不同极性大小的试剂提取物的抑菌效果尚未见报道。目前国内大多使用化学防腐剂,不但污染环境,亦对人体有害,而关于木材防腐方面的研究才刚起步,比较落后。因此,研究开发木材防腐剂逐渐引起了人们的重视。本课题组就楠木提取物对木腐菌的毒力进行研究,以探究楠木心材的耐腐机理并从中提取心材提取物作为木材防腐剂的可行性。
1 材料与方法 1.1 试验材料 1.1.1 供试树种楠木心材取自四川省雅安市,将楠木心材烘干后粉碎并筛选40~60目的粉末装入密封袋,并置于4 ℃冰箱中保存,备用。
1.1.2 供试菌种云芝[Trametes versicolor (L.) Lloyd],是一种白腐菌,来源于福建农林大学生命科学学院;密粘褶菌[Gloeophyllum trabeum (Pers.) Murrill],是一种褐腐菌,来源于福建农林大学生命科学学院。
1.1.3 试剂及其他材料甲醇、乙酸乙酯、三氯甲烷、丙酮、石油醚均为分析纯,天津市富宇精细化工有限公司;蒸馏水自制;麦芽糖、琼脂及马铃薯等,从市场购得。
1.1.4 麦芽糖琼脂培养基的配制将土豆去皮并切成小块后,用蒸馏水浸泡5~10 min。随后,将200 g浸泡好的土豆块与20 g麦芽糖、15 g琼脂、1 000 mL蒸馏水混合,加热溶解后过滤,并将滤液定容至1 000 mL,待滤液稍微冷却后,将滤液装到多个锥形瓶中,再把盛有滤液的锥形瓶放入蒸汽灭菌锅中灭菌,灭菌条件:温度121 ℃,时间30 min。
1.2 试验方法 1.2.1 提取物的制备依次将40~60目的100 g楠木心材粉末倒入烧瓶中,分别用6种试剂进行热回流提取。为了进一步利用资源,节约心材原材料,分两次进行提取,第二次提取的原料为第一次提取过滤后剩余的心材残渣。第一次的液料比为7:1(g·mL-1),5 h后过滤,第二次的液料比为5:1(g·mL-1),3 h后过滤,随后混合这两次的滤液,通过减压蒸发获得膏状物。将得到的膏状物存入4 ℃冰箱中备用。
1.2.2 提取物抑菌活性测定运用含毒介质培养法[13],分析楠木心材6种化学试剂提取物对供试真菌菌丝生长的抑制情况。首先将供试真菌分别放在马铃薯葡萄糖琼脂培养基上培养7 d,获得生长良好的木腐菌菌丝,再将培养基加热熔化,温度50 ℃,吸取一定量的6种供试样品至灭好菌的装有相应比例培养基的培养皿中,混合摇匀。抑制供试真菌的6种含药培养基浓度(a、b、c、d、e)如表 1、表 2所示,同时均设置有空白对照。在灭菌后的超净工作台内进行接菌操作,用直径为7.0 mm的打孔器在长有菌落的培养皿中获取菌丝块,并用接种环将菌丝块放入上述6个培养皿的中央(另外,设置一组有6个培养皿的空白对照,以免试剂本身对供试真菌产生抑制作用,并在6个培养皿中加入1 mL的对应试剂。试验得出,极微量的甲醇试剂就会对供试真菌产生强烈的抑制力,所以在放入7.0 mm菌丝块之前,需将甲醇试剂挥发掉),此试验需要重复做3次,之后将各组的培养皿放入28 ℃恒温恒湿培养箱。当观察到对照组培养皿中的菌落长到培养皿直径的2/3左右,即可用十字交叉法测量菌落的生长直径,算出平均值。
溶剂Solvent | 浓度Concentration/(g·L-1) | ||||
a | b | c | d | e | |
甲醇Methanol | 0.125 | 0.250 | 0.500 | 1.000 | 2.000 |
乙酸乙酯Ethyl acetate | 0.125 | 0.250 | 0.500 | 1.000 | 2.000 |
丙酮Acetone | 0.125 | 0.250 | 0.500 | 1.000 | 2.000 |
三氯甲烷Chloroform | 0.250 | 0.500 | 1.000 | 2.000 | 4.000 |
石油醚Mineral ether | 0.500 | 1.000 | 2.000 | 4.000 | 6.000 |
蒸馏水Distilled water | 2.000 | 4.000 | 6.000 | 8.000 | 10.000 |
溶剂Solvent | 浓度Concentration/(g·L-1) | ||||
a | b | c | d | e | |
甲醇Methanol | 0.125 | 0.250 | 0.500 | 1.000 | 2.000 |
乙酸乙酯Ethyl acetate | 0.250 | 0.500 | 1.000 | 2.000 | 4.000 |
丙酮Acetone | 0.125 | 0.250 | 0.500 | 1.000 | 2.000 |
三氯甲烷Chloroform | 0.250 | 0.500 | 1.000 | 2.000 | 4.000 |
石油醚Mineral ether | 0.500 | 1.000 | 2.000 | 4.000 | 6.000 |
蒸馏水Distilled water | 2.000 | 4.000 | 6.000 | 8.000 | 10.000 |
菌丝生长抑制率/%=(对照菌落生长直径-处理菌落生长直径)/对照菌落生长直径×100
半径最大效应浓度(concentration for 50% of maximal effect, EC50)值指在一段时间内,有一半试验物体产生伤害时的毒物浓度,而在本文中是指对50%菌丝的生长起抑制作用时所对应的含药试剂浓度,EC50值越小,说明这种含药试剂的抑菌能力越好。毒力EC50值的计算方法:由几率值与抑菌率的对应关系得到几率值,用对数值表示浓度,将各种试剂提取物的相应浓度的对数值(x)减几率值(Y),求得毒力回归方程:Y=a+bx,并算出抑制菌丝生长的EC50值[14]。
2 结果与分析 2.1 楠木心材提取物的得率及膏状物颜色楠木心材6种试剂提取物的膏状物颜色及得率如表 3所示。在6种试剂中,除了蒸馏水外,提取物的得率与溶剂的极性均呈正比,从高到低依次为甲醇、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷、石油醚。石油醚的得率最低,因其是非极性试剂。
溶剂Solvent | 得率Yield/% | 颜色Colour |
甲醇Methanol | 5.9 | 暗红色Kermesinus |
丙酮Acetone | 5.2 | 暗红色Kermesinus |
乙酸乙酯Ethyl acetate | 5.1 | 暗红色Kermesinus |
三氯甲烷Chloroform | 4.3 | 暗红色Kermesinus |
石油醚Mineral ether | 2.8 | 桔红色Nacarat |
蒸馏水Distilled water | 3.5 | 暗红色Kermesinus |
楠木心材提取物对云芝的抑制率如图 1所示,不同试剂提取物对白腐菌有不同程度的抑制作用。从总体趋势来看,6种试剂提取物的抑制强度随试剂浓度的升高而增大,并呈正相关。当浓度为2.000 g·L-1时,甲醇、丙酮、三氯甲烷、乙酸乙酯、石油醚、蒸馏水的提取物对云芝的抑制率分别为72.59%、67.78%、55.53%、53.96%、53.81%、39.20%。其中,甲醇、丙酮提取物对云芝的抑制率在70%左右,相较于其余4种试剂提取物在同剂量时的抑制率更高。
从图 2可知,楠木心材6种化学试剂提取物均对密粘褶菌的生长具有抑制作用。甲醇、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷、石油醚、蒸馏水的提取物在试剂浓度为2.000 g·L-1时对密粘褶菌的抑制率分别为89.97%、82.23%、78.91%、62.00%、43.35%、28.22%。其中甲醇提取物的抑制率最高,为89.97%。整体上看,楠木心材6种试剂提取物的抑菌能力与试剂浓度呈正比。
2.3 楠木心材提取物对木腐菌菌丝的毒力测定从表 4可知,楠木心材6种试剂提取物的抑菌能力与浓度呈正相关,相关系数值都高于0.9,当提取物的浓度不断升高时,其对云芝的抑制能力逐步增强。楠木心材6种试剂提取物对云芝的EC50值在0.935 2~4.567 2 g·L-1范围内。由EC50值可知,楠木心材6种试剂提取物对云芝的抑制作用,从大到小依次为甲醇、丙酮、三氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、蒸馏水的提取物,甲醇是楠木心材提取物的最佳化学试剂。而甲醇提取物的EC50与氨溶铜季铵盐(alkaline copper quaternary,ACQ)的EC50相比,仍然存在一定差距[15]。
溶剂 Solvent |
毒力回归方程 Toxicity regression equation |
相关系数 Correlation coefficient |
EC50/(g·L-1) |
ACQ | y=1.229 0x + 7.293 1 | 0.961 2 | 0.013 8 |
甲醇Methanol | y=1.264 9x + 5.036 8 | 0.942 3 | 0.935 2 |
丙酮Acetone | y=1.103 1x + 5.004 4 | 0.915 3 | 0.990 9 |
三氯甲烷Chloroform | y=1.529 4x + 4.890 6 | 0.922 9 | 1.179 1 |
石油醚Mineral ether | y=1.705 7x + 4.671 2 | 0.974 0 | 1.558 7 |
乙酸乙酯Ethyl acetate | y=0.743 3x + 4.700 6 | 0.970 7 | 2.528 1 |
蒸馏水Distilled water | y=0.992 5x + 4.345 3 | 0.908 7 | 4.567 2 |
1)“a”为平均值;ACQ数据引用文献[15]。Note:"a" is the average of three replicates,and ACQ data are cited from the literature [15]. |
由表 5可以看出,楠木心材6种试剂的相关系数值均高于0.9,抑菌能力与浓度呈正相关。6种试剂提取物对密粘褶菌的EC50值在0.403 0~6.531 6 g·L-1区间。根据EC50值,楠木心材6种试剂提取物对密粘褶菌抑制的强弱顺序为:甲醇、丙酮、三氯甲烷、乙酸乙酯、石油醚、蒸馏水的提取物。由密粘褶菌的毒力测定效果,可知甲醇为最佳试剂,但与ACQ相比,甲醇提取物的EC50值较大,其抑菌能力相对较弱[15]。
溶剂 Solvent |
毒力回归方程 Toxicity regression equation |
相关系数 Correlation coefficient |
EC50/(g·L-1) |
ACQ | y=0.711 7x + 5.728 6 | 0.937 8 | 0.095 0 |
甲醇Methanol | y=1.507 6x + 5.595 0 | 0.926 7 | 0.403 0 |
丙酮Acetone | y=1.477 9x + 5.307 7 | 0.948 5 | 0.619 2 |
三氯甲烷Chloroform | y=1.570 2x + 4.894 2 | 0.935 0 | 1.167 8 |
石油醚Mineral ether | y=1.796 7x + 4.569 3 | 0.922 7 | 1.736 7 |
乙酸乙酯Ethyl acetate | y=1.371 0x + 4.749 6 | 0.927 6 | 1.522 8 |
蒸馏水Distilled water | y=1.293 1x + 3.946 1 | 0.930 7 | 6.531 6 |
1)“a”为平均值;ACQ数据引用文献[15]。Note:"a" is the average of three replicates,and ACQ data are cited from the literature [15]. |
总体趋势上看,楠木心材6种试剂提取物对云芝(白腐菌)的EC50在0.935 2~4.567 2 g·L-1区间,抑制效果与浓度呈正相关。其中甲醇提取物的毒性最强,EC50值是0.935 2 g·L-1。当甲醇提取物的甲醇浓度为2.000 g·L-1时,其抑菌率接近80%。6种试剂提取物对云芝的抑制强弱依次为甲醇提取物>丙酮提取物>三氯甲烷提取物>石油醚提取物>乙酸乙酯提取物>蒸馏水提取物。可知,对于耐云芝来说,甲醇是最佳的楠木心材提取试剂,但与ACQ相比,仍有一定差距。
楠木心材6种试剂提取物对密粘褶菌(褐腐菌)均有一定的抑菌能力,且与浓度呈正相关。6种试剂提取物对密粘褶菌的EC50值在0.403 0~6.531 6 g·L-1区间,其中甲醇提取物的毒性最强,EC50值是0.403 0 g·L-1。而当甲醇提取物的甲醇浓度为2.000 g·L-1时,其抑菌率接近90%。楠木心材6种试剂提取物对密粘褶菌的抑制效果次序为:甲醇提取物>丙酮提取物>三氯甲烷提取物>乙酸乙酯提取物>石油醚提取物>蒸馏水提取物,则甲醇提取物对密粘褶菌的抑制作用最强,但与ACQ相比仍有一定差距。
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