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1、香樟木材具有很強(qiáng)的耐腐性能,究其原因主要是由于其內(nèi)部含有的各種抑菌活性成分,但迄今為止香樟材提取物對(duì)木材腐朽菌(彩絨革蓋菌和密粘褶菌)的抑制作用機(jī)制還不為人知。因此,本論文將各種溶劑提取香樟木質(zhì)部得到的提取物作用于木材腐朽菌并測(cè)試其抑菌及耐腐性能,再采用XRD,F(xiàn)TIR,TG等進(jìn)行表征,系統(tǒng)分析了香樟木質(zhì)部提取物抑制木材腐朽菌生長(zhǎng)的生理生化機(jī)制、分子生物學(xué)以及香樟材揮發(fā)性成分的釋放規(guī)律,以揭示香樟材次生代謝產(chǎn)物與木材腐朽菌之間的關(guān)系,為
2、香樟木質(zhì)部提取物及人工合成同類(lèi)物質(zhì)在木材防腐方面的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。論文研究的主要結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
1.采用響應(yīng)面法優(yōu)化超聲波-微波協(xié)同提取香樟木質(zhì)部提取物,得到最佳工藝參數(shù)為:液料比60 mL/g,提取時(shí)間30 min,粒徑大小40~50目,在此條件下的得率為4.65%。采用生長(zhǎng)速率法分析了香樟木質(zhì)部的5種溶劑提取物對(duì)木材腐朽菌的毒力,結(jié)果表明:香樟木質(zhì)部三氯甲烷提取物、甲醇提取物分別對(duì)彩絨革蓋菌和密粘褶菌的抑制效果最強(qiáng)
3、,在8 g/L濃度下的抑菌率分別為57.5%和64.87%,EC50值分別為7.8 g/L和0.3 g/L。對(duì)香樟木質(zhì)部甲醇提取物的GC/MS分析共鑒定出27種成分,主要包括:芳樟醇(2.9%)、樟腦(14.29%)、α-松油醇(9.88%)、反式-氧化芳樟醇(7.66%)等。在香樟木質(zhì)部三氯甲烷提取物中共鑒定出20種化學(xué)成分,其中含量較高有:芳樟醇(5.9%),樟腦(17.6%),α-松油醇(11.8%),肉豆蔻醛(5.6%),(-)
4、-g-杜松烯(7.4%)等。
2.通過(guò)木材防腐劑對(duì)腐朽菌毒性實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法進(jìn)行耐白腐試驗(yàn),結(jié)果表明:香樟木質(zhì)部5種溶劑提取物在濃度為10%(w/v)時(shí)均達(dá)到I級(jí)強(qiáng)耐腐水平,在濃度為1%時(shí)的耐腐效果都達(dá)到Ⅱ級(jí)。顯微鏡觀察香樟木質(zhì)部提取物處理白腐菌菌絲,發(fā)現(xiàn)其細(xì)胞形態(tài)皺縮扭曲變形,菌體表面出現(xiàn)破裂。SEM觀察發(fā)現(xiàn),三氯甲烷提取物處理試樣白腐后在結(jié)構(gòu)方面保持較完整,具有較好的耐白腐效果。XRD對(duì)比各試樣結(jié)晶度大小順序?yàn)椋好讞钏貥樱?/p>
5、乙酸乙酯提取物>AC Q>三氯甲烷提取物>丙酮提取物>甲醇提取物>蒸餾水提取物>樟腦。FTIR結(jié)果分析表明:與纖維素和半纖維素相關(guān)的譜峰其相對(duì)強(qiáng)度變化不明顯或略有降低,而表征木質(zhì)素的一系列特征峰峰高出現(xiàn)不同程度降低。通過(guò)耐褐腐試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),4%ACQ、4%硼酸、4%樟腦以及10%蒸餾水提取物、10%甲醇提取物、10%乙酸乙酯提取物、10%丙酮提取物處理材的失重率分別為1.78%,5.7%,13.08%,40.85%,9.39%,18.66%
6、和21.45%。香樟木質(zhì)部甲醇提取物處理褐腐菌菌絲會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞壁變粗糙,細(xì)胞擴(kuò)張變形,說(shuō)明甲醇提取物影響了菌絲的結(jié)構(gòu)和功能。甲醇提取物處理材其結(jié)構(gòu)相對(duì)其他提取物處理材在褐腐后更完整,顯示了其較好的防腐效果。XRD對(duì)比發(fā)現(xiàn),4種香樟木質(zhì)部提取物的防腐效果與相對(duì)結(jié)晶度大小呈正相關(guān)。FTIR研究發(fā)現(xiàn)表征纖維素和半纖維素的特征峰值越低,則被降解的量也越大,相對(duì)應(yīng)的防腐劑防腐效果越差。熱重分析表明,最大失重量越大則對(duì)應(yīng)試樣所用的香樟提取物防腐效果越
7、好。各試樣的一級(jí)熱解反應(yīng)活化能大小比較反映出防腐劑防腐效果越好,則纖維素含量保留得越多,活化能也越高。
3.檢測(cè)分析了香樟木質(zhì)部提取物對(duì)腐朽菌的生理生化機(jī)制,結(jié)果表明:香樟木質(zhì)部甲醇與三氯甲烷提取物均對(duì)密粘褶菌和彩絨革蓋菌菌絲的氧呼吸作用有抑制效果。乙酸乙酯提取物處理濃度越高,對(duì)褐腐菌分泌的纖維素酶的抑制越強(qiáng)。乙酸乙酯提取物會(huì)使密粘褶菌的菌絲電導(dǎo)率提高,且濃度越高其電導(dǎo)率越大。乙酸乙酯提取物濃度越高,其處理后的褐腐菌蛋白滲透量
8、就越大。
4.采用雙向電泳技術(shù)和質(zhì)譜技術(shù)分別對(duì)香樟木質(zhì)部甲醇及丙酮提取物處理白腐菌,甲醇以及乙酸乙酯提取物處理褐腐菌的抑菌機(jī)制進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析。結(jié)果表明:①對(duì)香樟木質(zhì)部甲醇提取物處理白腐菌鑒定出的差異蛋白進(jìn)行細(xì)胞定位,生物學(xué)過(guò)程以及功能分析發(fā)現(xiàn):9個(gè)在細(xì)胞質(zhì),6個(gè)在細(xì)胞內(nèi),5個(gè)在線(xiàn)粒體等;22%為生物合成,15%為小分子代謝,10%為細(xì)胞的氨基酸代謝等;25%與離子結(jié)合有關(guān),15%與氧化還原酶活性有關(guān),15%與ATP酶活性以
9、及跨膜運(yùn)輸活性有關(guān)。②對(duì)香樟木質(zhì)部丙酮提取物處理白腐菌的差異蛋白的細(xì)胞定位,生物學(xué)過(guò)程以及功能分析發(fā)現(xiàn):11個(gè)在細(xì)胞器,8個(gè)在細(xì)胞質(zhì),8個(gè)在蛋白質(zhì)絡(luò)合物等;18%參與了小分子代謝過(guò)程,14%參與了細(xì)胞氮化合物代謝過(guò)程,13%參與了生物合成的過(guò)程等;30%與離子結(jié)合有關(guān),14%與翻譯因子活性,核酸結(jié)合有關(guān),12%與ATP酶活性有關(guān)。③由香樟木質(zhì)部甲醇提取物處理褐腐菌差異表達(dá)蛋白的功能分析可知:酸性核糖體蛋白出現(xiàn)下調(diào)表達(dá),說(shuō)明褐腐菌在蛋白質(zhì)
10、合成方面受到了抑制,生命穩(wěn)定性遭到破壞;磷酸丙酮酸水合酶是經(jīng)過(guò)甲醇提取物處理后的褐腐菌中出現(xiàn)的特異性蛋白。④對(duì)香樟木質(zhì)部乙酸乙酯提取物處理褐腐菌差異蛋白進(jìn)行了鑒定,eIF-5A酶、NAD-蘋(píng)果酸酶、GMP合成酶、富含甘氨酸RNA結(jié)合蛋白等的上調(diào)或下調(diào)表明褐腐菌在能量代謝、核糖體合成等方面發(fā)生了變化。
5.采用固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用(SPM E-GC/MS)技術(shù)檢測(cè)了香樟木質(zhì)部揮發(fā)性成分,比較分析了兩種色譜柱對(duì)分離效果的影響。結(jié)
11、果表明:采用弱極性DB-5MS色譜柱共分離出51個(gè)組分,解析出43種揮發(fā)性成分,其峰面積占總峰面積的97.04%,分離效果和所得的峰形比采用 DB-WAXe tr色譜柱更好;分析鑒定出含量較高的成分包括:左旋-α-蒎烯(4.57%)、雙環(huán)[3.1.0]-4-甲基-1-異丙基-2-己烯(4.16%)、D-檸檬烯(7.49%)、桉葉油醇(13.85%)、樟腦(38.71%)等。運(yùn)用頂空氣相色譜(HS-GC)測(cè)試分析了香樟木質(zhì)部樟腦的揮發(fā)機(jī)制
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