马尾松、橡胶木等人工林木材在储存、运输和使用过程中易受到变色菌的侵害而发生变色。木材变色对木材的密度和力学性能影响不明显^[1]，但会显著改变木材表面的颜色，影响装饰效果，降低木材使用价值，其防治处理是符合木材高效利用发展趋势的重要举措。利用具有抑菌特性的化学药剂对木材进行浸渍或涂刷处理来达到防止变色的目的，是木材变色防治中应用最为广泛、效果最为理想的方法^[2]。近年来，环境保护压力日益增加，安全环保的天然木材保护试剂成为研究的热点^[3]。已有报道表明，部分植物抽提物^[4]、植物精油^[5]以及木材心材抽提物^[6]等天然产物均表现出良好的防霉抑菌特性。其中植物精油来源广泛，种类繁多，在木材变色防治领域具有较大的应用潜力。

植物精油在木材保护领域的应用研究取得了一定进展。台湾土肉桂树叶精油^[7]、桉树叶精油^[8]和地中海柏木精油^[9]对部分木腐菌表现出较好的抑制效果。天竺葵、肉桂及丁香油酚精油产品可以有效地抑制粉孢革菌(Coniophora puteana)等3种木材褐腐菌以及球壳孢菌(Sphaeropsis sapinea)等4种边材变色菌的生长^[10]。肉桂精油、俄勒冈香桃木精油和壮丽冷杉木精油对黑曲霉(Aspergillus)、木霉菌(Trichoderma)和长喙壳菌(Ophiostoma perfectum)的生长具有显著抑制作用^[11]。可可球二孢(Botryodiplodia theobromae)和串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme)是我国常见的引起木材蓝变和褐变的变色菌，但目前鲜有关于植物精油对其抑菌特性的报道。本文依据植物精油的挥发速率及其对变色菌的抑菌效力，从19种植物精油中筛选出性能较优的产品，为开发新型木材变色防治试剂提供依据。

天然植物精油，购于广州市帛丝琳香料有限公司，具体信息见表 1。可可球二孢(Botryodiplodia theobromae)和串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme) 2种变色菌，由中国林业微生物菌种保藏管理中心提供。马铃薯葡萄糖琼脂(PDA，BR级)，购于青岛高科技工业园海博生物技术有限公司。无菌水，实验室自制。

净化工作台(SW-CJ-IFD，苏州净化设备有限公司)，压力蒸汽灭菌器(LDZM-80KCS，上海申安医疗器械厂)，移液枪(德国EPPENDORF公司)，智能人工气候箱(RXZ，宁波江南仪器厂)，电热恒温鼓风干燥箱(黄石市恒丰医疗器械有限公司，SFG-02.400)，恒温水浴锅(HH-S，上海江星仪器有限公司)，旋涡混匀仪(MX-S，美国SCILOGEX公司)，接种针、高精度电子天平、离心管、培养皿(直径90 mm)等。

用移液枪吸取2 mL植物精油加入5 mL离心管内，称重后敞口置于60 ℃鼓风干燥箱内，加热3 h后再次称重，依据公式(1)计算挥发速率。以超纯水作为对照，每组试验重复3次。

式中：V为挥发速率(g·m^-2·h^-1)；m₁为初始质量(g)；m₂为挥发后质量(g)；S为液面面积(m²)；t为挥发时间(h)。

取1 000 mL无菌水和46.0 g PDA加入锥形瓶，用封口膜密封后置于灭菌器内，115 ℃处理30 min，获得培养基溶液。在净化工作台内，将溶液倒入灭菌后的培养皿，冷却后制得固体平板培养基。用接种针挑取变色菌的菌丝接种于平板培养基中央，在气候箱(温度27 ℃，相对湿度65%)内培养1周至菌落成熟。

配制培养基溶液，在65 ℃恒温水浴条件下存放待用。用移液枪定量吸取培养基溶液和植物精油加入50 mL离心管，设定精油体积分数为0.01%和0.05%，置于旋涡混匀仪内混合均匀，倒入灭菌后的培养皿，冷却后制得精油修正的固体平板培养基。用接种针从成熟菌落的外缘取直径5 mm的菌块，接种于精油修正的培养基中央，有菌落的一面朝下，置于气候箱(温度27 ℃，相对湿度65%)中培养。每个处理设置3个重复，以不添加植物精油的培养基作为对照。每天观测菌种的生长情况，当对照组菌落长满培养基时结束试验，利用十字交叉法测量菌落直径。精油的抑菌效力计算方法如公式(2)所示。

式中：A为抑菌效力；D₁为对照组菌落直径(mm)；D₂为精油处理组菌落直径(mm)。

利用SPSS软件对精油的挥发速率和抑菌效力进行方差分析，利用LSD多重比较法分析精油之间的差异显著性。以抑菌效力为指标，利用SPSS软件对精油进行聚类分析，分类方法选用系统聚类法，采用组间联接法(平方Euclidean距离)定义类间距离。

试验选取的19种植物精油的挥发速率为7.9~550.8 g·m^-2·h^-1 (图 1)，均低于超纯水的挥发速率(898.9 g·m^-2·h^-1)。不同精油种类之间挥发性差异较大，其中迷迭香(14)和丝柏(4)精油挥发较快，而雪松(2)、肉桂(3)和安息香(18)精油挥发较慢，迷迭香精油的挥发速率约为雪松精油的70倍。植物精油的挥发性大小主要取决于其化学组分，挥发速率越小，其在使用过程中作用时效越长，可发挥的抑菌效力也将更为持久。

	注：相同字母表示在0.05水平差异不显著。 Note: the same letter indicates no significant difference at 0.05 level. 图 1 植物精油的挥发速率 Fig. 1 Volatilization rate of plant essential oils
图选项

不同添加量条件下，植物精油对可可球二孢的抑菌效力如图 2所示。尤加利(5)和甜橙(11)精油对可可球二孢的生长未表现出抑制效果，松树(13)精油的抑菌效力仅为0%~3%。随着植物精油的体积分数由0.01%提高至0.05%，其对可可球二孢的抑菌效力由19%增加至50%。精油体积分数为0.01%时，丁香花(6)和百里香(16)精油表现出较好的抑菌效果，抑菌效力均为73%。精油体积分数为0.05%时，肉桂(3)、丁香花(6)、柠檬草(9)、百里香(16)和冬青(19)精油的抑菌效力均达到100%，抑菌性能优异。

	注：相同字母表示在0.05水平差异不显著。 Note: the same letter indicates no significant difference at 0.05 level. 图 2 植物精油对可可球二孢的抑菌效力 Fig. 2 Antifungal efficacy of plant essential oils to Botryodiplodia theobromae
图选项

不同植物精油对串珠镰刀菌的抑菌效力如图 3所示。精油体积分数为0.01%时，百里香(16)和丁香花(6)精油表现出较好的抑菌效果，抑菌效力均超过70%；尤加利(5)、茶树(17)、丝柏(4)、甜橙(11)以及迷迭香(14)精油的抑菌性能较差，抑菌效力小于5%。精油体积分数增加至0.05%时，其平均抑菌效力由21%增加至59%，其中肉桂(3)、丁香花(6)、柠檬草(9)和百里香(16)精油的抑菌效力均达到100%，表现出较优的抑菌效果；甜橙(11)、尤加利(5)和松树(13)精油抑菌性能较差，抑菌效力低于20%。

	注：相同字母表示在0.05水平差异不显著。 Note: the same letter indicates no significant difference at 0.05 level. 图 3 植物精油对串珠镰刀菌的抑菌效力 Fig. 3 Antifungal efficacy of plant essential oils to Fusarium moniliforme
图选项

以抑菌效力为变量，利用SPSS软件进行系统聚类分析，所得树状图如图 4所示。总体而言，3、6、9、16和18精油表现出较高的抑菌效力，1、2、7、12、15和19精油的抑菌效力中等，而其余8种精油的抑菌效力较低。抑菌性能较优的5种精油又可以分为3组：丁香花(6)和百里香(16)精油在4组条件下均具有较高的抑菌效力；肉桂(3)和柠檬草(9)精油在体积分数0.05%时抑菌效力达到100%，然而在体积分数0.01%时抑菌效力较低；安息香(18)精油在4组条件下均具有相对较高的抑菌效力，但最高值仅为75%，抑菌效力有综合分析，肉桂、丁香花、柠檬草和百里香4种植物精油对试验用变色菌表现出较优的抑菌特性。

	图 4 植物精油抑菌效力聚类分析的树状图 Fig. 4 Dendrogram in cluster analysis of the antifungal efficacy of plant essential oils
图选项

植物精油来源于芳香植物或药用植物的次生代谢物，主要由萜类、萜烯类以及苯丙烯类化合物等活性物质组成，其抑菌作用机制较为复杂^[12]。本研究选取的精油来源于树木、花和草等多类植物，化学成分差异大，其对可可球二孢和串珠镰刀菌的抑菌效力也表现出较大的差别。丁香花和百里香精油的抑菌性能最优，而尤加利、甜橙和松树精油的抑菌效力很低。同时，植物精油对两种变色菌的抑菌效力也存在一定差异。可见，针对特定的变色菌进行大范围精油品种的筛选，对于开发具有高效抑菌特性的精油产品是非常必要的。

随着植物精油的体积分数由0.01%提高至0.05%，其对可可球二孢和串珠镰刀菌的平均抑菌效力分别由19%和21%增加至50%和59%，抑菌性能有显著提升。这证实了精油浓度是影响其抑菌性能的重要因素之一^[10-11]。在体积分数0.05%的条件下，肉桂、丁香花、柠檬草和百里香精油可以完全抑制两种变色菌在培养基中的生长，抑菌效果与丁香酚、肉桂和天竺葵精油对长喙壳菌(Ophiostoma floccosum, Ophiostoma piceae)、球壳孢菌(Sphaeropsis sapinea)等边材变色菌的抑菌效果接近^[10]，优于黄荆、马尾松和飞龙掌血等植物的乙醇提取物对可可球二孢的抑菌效果^[13]。

聚类分析表明，在试验选用的19种植物精油中，肉桂、丁香花、柠檬草和百里香等4种精油对可可球二孢和串珠镰刀菌表现出较优的抑菌特性。在60 ℃条件下，百里香精油的挥发速率为192.7 g·m^-2·h^-1，明显高于其他3种精油(9.3~41.1 g·m^-2·h^-1)，抑菌作用时效相对较短。综合考虑抑菌效力及作用持久性，肉桂、丁香花和柠檬草精油是防治可可球二孢和串珠镰刀菌的较优品种。从生产成本考虑，肉桂精油的价格明显低于丁香花、柠檬草和百里香精油，具有较好的应用潜力。植物精油在马尾松、橡胶木等易变色木材中的实际应用效果以及精油中各化学组分的抑菌机理，尚有待进一步的研究。