世界范围内的竹材和竹制品被广泛应用于工艺品、家居及建筑工程材料。毛竹[Phyllostachys edulis (Carr.) H. de Lehaie]具有较好的生态、经济和文化价值，其栽培面积约占世界栽培竹林面积的70%。重组竹对竹材原料的利用率高(超过85%)，具有良好的尺寸稳定性、细腻的纹理图案、良好的耐候性等，与深色硬木的机械性、硬度和颜色相似，可部分替代木质结构建筑和钢-木混合结构中的结构材料，具有良好的市场前景^[1-2]。

学者们就竹材的高附加值和高效利用进行了广泛研究, 早期的研究主要集中在关键技术和设备上，例如对竹材的剖分、竹束的高温热处理以及相关设备的研发, 近年来则集中开发耐候性强、尺寸大且稳定性好的高性能重组竹，并将重组竹的应用扩展到更广阔的领域^[3-4]。毛竹以及重组竹常被用于建筑、家具、装修等材料，其颜色、光泽、质地和结构在视觉和心理感觉方面给人以自然之美和亲密感，消费者在购买其制品时首先考虑的是直接影响认知和满意度的视觉特性。但木材腐朽菌和变色菌会导致木材、竹材等生物质材料表面颜色的改变，因菌种与树种的不同导致的颜色变化也不同，如：青霉菌可导致阔叶材黄变；壳囊孢属菌导致松木褐变^[5-7]。学者们对毛竹、重组竹等竹制品对部分白腐菌、褐腐菌、软腐菌侵染的生物抗性做了研究，发现这些腐朽菌能分泌酶来降解竹材中的三大素，并最终导致竹材质量损失和机械性能的下降^[8]。也有学者探索了采用真菌、高温热处理以及化学药剂处理后毛竹表面颜色的改变。这些研究通常采用的木材腐朽菌菌种较少，试样也比较单一，往往只选用竹材或仅有重组竹作为试验材料，没有对竹材以及以竹材为原料的竹制品(重组竹)耐腐性能的系统性对比，也没有将试样的腐朽性能与颜色变化相结合，仅仅只是针对某一方面进行的试验研究。因此，尽管公认木材腐朽菌会破坏竹木等生物质材料，但是学术界还缺乏竹材与重组竹在耐腐性能与颜色变化关联性的系统研究。本研究不仅能明确毛竹和重组竹在不同白腐菌和褐腐菌作用下的颜色变化和耐腐性能的差异，还可为进一步揭示其内在的化学变化机制奠定基础，具有重要的现实指导意义。

选用产自贵州省凯里市下司镇的毛竹作为重组竹的原料，竹龄为4~6 a，竹壁厚度5.0~10.0 mm，干燥两次后的含水率≤15%。采用实验室自行研制生产的改性酚醛树脂胶，固含量为50%(用水稀释成固含量为25%后使用)，黏度为380 mPa·s，pH值为9.0。褐腐菌有绵腐卧孔菌(Poria vaporaria，PV)、密粘褶菌(Gloeophyllum trabeum，GT)；白腐菌有彩绒革盖菌(Coriolus versicolor，CV)、变色栓菌(Trametes versicolor，TV)，均由黔东南民族医药研究发展中心提供。对照试样为马尾松(Pinus massoniana Lamb.)边材。

竹材碾压机：将原竹加工成竹束，产量为0.5 t·h^-1，为实验室自行研制。平板热压硫化机：热板压力为4.4 MPa，油缸直径360 mm，辽宁省铁岭天实机械有限公司生产。高温窑：空间尺寸为300 cm × 300 cm × 600 cm(长×宽×高)，采用蒸汽散热片加热。重组竹用水煮设备：不锈钢蒸煮锅。生化培养箱：型号Herocell 180，上海润度生物科技有限公司生产。自动色差计，型号NR10QC，8°·d^-1(8°照明漫反射度接收)，深圳三恩时科技有限公司生产。扫描电镜：型号Su8010，日本HITACHI公司生产。

将毛竹去除竹青和竹黄，烘干至含水率为12%左右，然后用锯机锯切成20 mm×20 mm×5 mm (长×宽×厚)的试样。重组竹的生产工艺流程为：竹材切断→除去竹青和竹黄→剖分→疏解→水煮(100 ℃，4 h)→一次干燥(胶前干燥)→浸渍酚醛树脂(在胶槽内浸胶7 min后进行沥胶)→二次干燥(胶后干燥)→铺装(组坯)→热压→产品。一次干燥采用高温(80 ℃)快速干燥，连续升温, 分段加大热风风量的干燥基准，最终含水率达到8%，干燥周期为14 h。在一定范围内竹束含水率越高, 对热的传导作用越好, 则产品固化程度越高，其力学强度就越好。经过预试验发现, 二次干燥控制竹束的含水率为13%时其各项性能指标较好。热压压力为4.0 MPa，热压温度为145 ℃，热压时间为1.7 min·mm^-1，设计密度为1.2 g·cm^-3，施胶量为11%，公称厚度为20 mm。将制备得到的重组竹用锯机加工成20 mm×20 mm×10 mm (长×宽×厚)的试样。毛竹和重组竹试件含水率约为8%。

采用自动色差计测定含水率为10%的腐朽前后毛竹和重组竹的相关色度学指标。采用国际照明委员会L^* a^* b^*颜色系统表征颜色，其中L^*为明度，a^*和b^*分别为红绿轴色品指数和黄蓝轴色品指数。

总色差(ΔE^*)的计算公式如下：

式中：ΔL^*=L_t^*-L₀^*；Δa^*=a_t^*-a₀^*；Δb^*=b_t^*-b₀^*；L₀^*、a₀^*、b₀^*分别为耐腐测试之前试件的明度、红绿轴色品指数、黄蓝轴色品指数；L_t^*、a^* _t、b^* _t t为耐腐测试之后试件的明度、红绿轴色品指数、黄蓝轴色品指数。

色度值(C)的计算公式如下：

根据国家标准GB/T 13942.1—2009^[9]的相关要求对毛竹和重组竹试样进行耐腐测试。由真菌侵蚀引起的试件质量损失率计算公式如下：

式中：m₁为试件腐朽前的全干质量(g)；m₂为试件腐朽后的全干质量(g)。毛竹和重组竹的耐腐等级分类见表 1所示。

采用Excel 2003软件进行数据处理和制表。采用SPSS软件进行数据的方差分析。采用Origin 8.0软件对数据分析并绘制图形。

从图 1中可以明显看出，试样在绵腐卧孔菌侵染前后的表面颜色发现了变化。经绵腐卧孔菌侵染后，毛竹颜色变深，重组竹外观特征呈现红褐色，试样中纤维素和半纤维素遭到破坏^[10]。

	注：A.毛竹顺纹方向切面；B.重组竹顺纹方向切面；C.毛竹横纹方向切面；D.重组竹横纹方向切面。 Note: A.a straight grain section of bamboo; B.a straight grain section of bamboo scrimber; C.a horizontal grain section of bamboo; D.a horizontal grain section of bamboo scrimber. 图 1 毛竹和重组竹在绵腐卧孔菌侵染前后的表型变化 Fig. 1 Phenotypic changes in moso bamboo and bamboo scrimber before and after Poria vaporaria-induced decay
图选项

毛竹和重组竹各试样的颜色变化情况见表 2。受到4种木材腐朽菌侵染后，毛竹表面明度(L^*)显著降低，密粘褶菌与彩绒革盖菌侵染后毛竹的明度(L^*)差异不显著；密粘褶菌与变色栓菌侵染后毛竹的红绿轴色品指数(a^*)差异不显著；4种木材腐朽菌侵染后的毛竹，其黄蓝轴色品指数(b^*)均表现为显著增大，但差异不显著；4种木材腐朽菌对毛竹总色差(ΔE)的影响表现为绵腐卧孔菌＞密粘褶菌＞变色栓菌＞彩绒革盖菌，绵腐卧孔菌对毛竹色差的影响最大，而彩绒革盖菌的影响最小。重组竹的明度(L^*)较毛竹要低，可能是由于重组竹用到的竹材原料经过水煮后加速劣化所致；重组竹在4种木材腐朽菌侵染后，其明度(L^*)均显著降低；经绵腐卧孔菌、密粘褶菌、彩绒革盖菌侵染后，其红绿轴色品指数(a^*)显著增大，而变色栓菌侵染后的增大不显著；重组竹在4种木材腐朽菌侵染后，其黄蓝轴色品指数(b^*)显著增大，绵腐卧孔菌、密粘褶菌、彩绒革盖菌侵染后的差异不大；4种木材腐朽菌对重组竹总色差(ΔE)的影响表现为绵腐卧孔菌＞变色栓菌＞彩绒革盖菌＞密粘褶菌，绵腐卧孔菌对重组竹色差的影响最大。

竹材中存在大量碳-氧(C=O)、碳-碳(C=C)共轭双键结构和羟基(—OH)、甲氧基(—OCH₃)发色基团或助色基团，但在腐朽菌以及氧等外界作用下，极易发生化学键的断裂与重组，导致竹材色调的变化。另外，单宁含量也会影响竹木生物质材料颜色的变化，黄酮、木质素等也会对竹材变色过程有一定影响。目前，白腐菌与褐腐菌导致竹材颜色变化的机制尚未见相关报道，今后可通过转录组、代谢组、蛋白组学分析检测白腐菌与褐腐菌的降解机制^[11]，找到白腐菌和褐腐菌中引起酶变色以及竹材中显色物质的通路和相关基因，最终探明腐朽菌导致竹木生物质材料变色的机理。

经4种木材腐朽菌侵染12周后，对照试样马尾松边材质量损失率分别为46.48%、33.43%、36.52%和25.16%(图 2)。LY/T 3194—2020《结构用重组竹》^[12]中关于重组竹的白腐、褐腐指的是其细胞壁被腐朽菌分解导致的竹材组织结构的腐烂和解体。从图 2中可看出，相同耐腐试验条件下，不同种类的褐腐菌对毛竹和重组竹中纤维素和半纤维素的降解效果有较大差异，总体表现为密粘褶菌比绵腐卧孔菌的降解能力强。不同种类的白腐菌对毛竹和重组竹木质素的降解效果差异显著，变色栓菌强于彩绒革盖菌。经褐腐菌绵腐卧孔菌侵染后，毛竹表现为Ⅱ级耐腐，重组竹表现为Ⅰ级强耐腐；而在另外一种褐腐菌密粘褶菌侵染后，毛竹则表现为Ⅲ级稍耐腐，重组竹表现为Ⅱ级耐腐。经两种白腐菌耐腐试验后，彩绒革盖菌导致毛竹、重组竹质量损失率分别为43.86%、28.95%，毛竹和重组竹均表现为Ⅲ级稍耐腐；变色栓菌导致毛竹、重组竹质量损失分别为30.37%、13.37%，毛竹表现为Ⅲ级稍耐腐，重组竹则表现为Ⅱ级耐腐。

	图 2 腐朽菌侵染12周后毛竹和重组竹的质量损失率 Fig. 2 Mass loss of moso bamboo and bamboo scrimber invadedby wood rot fungi for 12 weeks
图选项

试验结果表明，毛竹对于4种木材腐朽菌的耐腐效果最弱，这主要是由于毛竹中富含淀粉和糖等对木材腐朽菌的繁殖具有促进作用的营养物质。重组竹对于木材腐朽菌的耐腐效果相比毛竹好，可能是由于重组竹在制备过程中的水煮处理则会导致其对腐朽菌有利的营养成分的流失，以及酚醛树脂在竹束细胞表面形成的胶膜层、酚醛树脂对细胞壁、纹孔等填充以及压缩密实阻隔了真菌所需的水分和营养源，从而达到了较好的耐腐效果^[13]。另外，在制备重组竹的过程中损失了大量的淀粉和糖类，因此重组竹对4种木材腐朽菌的耐腐效果比毛竹强。从图 1中可以看出，各试样在木材腐朽菌的侵染后表型均发生了不同程度的变化，尤其是图 1B中的重组竹在恒温恒湿的条件下，发生明显的膨胀，厚度变大，结构变得疏松，而毛竹在腐朽后的形态变得不完整，这些都为木材腐朽菌的侵染提供了条件。

对毛竹和重组竹腐朽前后的微观结构进行了扫描电镜的观察和分析。毛竹的基本构成是维管束和薄壁细胞，从图 3A中可看到，细胞完整，细胞壁正常，纹孔可见；从图 3B中可看到，彩绒革盖菌通过细胞壁上的纹孔进入细胞腔，并破坏细胞壁，这可能是由于彩绒革盖菌分泌木质素酶导致细胞壁降解；从图 3C、图 3D对比可看出，重组竹白腐后的结构依然保持相对完整，表面细胞上虽然能见到大量的菌丝，但是菌丝很难进入其内部结构，只能在表面降解其细胞壁。这与梁哨等^[14]在对本色及炭化色重组竹产品质量及耐腐性能差异的研究中用扫描电镜分析发现的结论类似。

注：A.毛竹(2 000×)；B.彩绒革盖菌侵染后的毛竹(2 000×)；C.重组竹(2 000×)；D.彩绒革盖菌侵染后的重组竹(2 000×)。 Note: A.Moso bamboo(2 000×); B.Moso bamboo infected by Coriolus versicolor(2 000×); C.Bamboo scrimber(2 000×); D.Bamboo scrimber infected by C. versicolor(2 000×). 图 3 彩绒革盖菌侵染前后的毛竹、重组竹试样扫描电镜图 Fig. 3 Scanning electron micrographs of moso bamboo, bamboo scrimber, moso bamboo infected by C. versicolor, and bamboo scrimber infected by C. versicolor

图选项

通过对不同木材腐朽菌侵染后的毛竹及其重组竹制品表面视觉性质和耐腐效果的差异进行研究分析，得出以下结论。竹材和重组竹中的一些发色基团或助色基团在腐朽菌以及氧等外界条件下发生了断裂和重组，导致其颜色发生了显著变化。受到4种木材腐朽菌侵染后，毛竹表面明度(L^*)显著降低，黄蓝轴色品指数(b^*)均显著增大，对总色差值(ΔE)的影响从大到小为绵腐卧孔菌＞密粘褶菌＞变色栓菌＞彩绒革盖菌。4种木材腐朽菌侵染后的重组竹明度(L^*)同样显著降低，黄蓝轴色品指数(b^*)显著增大，经绵腐卧孔菌、密粘褶菌、彩绒革盖菌菌处理后，其红绿轴色品指数(a^*)则显著增大，对重组竹总色差(ΔE)的影响从大到小为绵腐卧孔菌＞变色栓菌＞彩绒革盖菌＞密粘褶菌。经绵腐卧孔菌侵染后，毛竹和重组竹分别达到Ⅱ和Ⅰ级耐腐；密粘褶菌侵染后，毛竹和重组竹分别表现为Ⅲ和Ⅱ级耐腐；彩绒革盖菌侵染后的毛竹和重组竹均为Ⅲ级耐腐；变色栓菌侵染后的毛竹和重组竹则分别为Ⅲ和Ⅱ级耐腐。重组竹比毛竹在4种腐朽菌腐朽试验后的质量损失率更低，耐腐效果更好。扫描电镜进一步证实了试样在被彩绒革盖菌侵染后，毛竹细胞壁降解严重，而重组竹的结构依然保持相对完整，耐腐效果好。