摘要：中草藥具有來(lái)源廣、毒性低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是一種頗具潛力的環(huán)保型木材防腐劑，其中小檗堿、連翹苷、蛇床子素等中草藥提取物具有良好的抗真菌作用。目前，有關(guān)利用中草藥進(jìn)行木材防腐的研究已取得一定的研究成果。文中介紹了抗真菌中草藥的種類、提取方法、中草藥木材防腐劑的復(fù)配以及中草藥-納米復(fù)合改性防腐劑，討論了中草藥防腐劑的不足并提出研究展望，以期為今后該領(lǐng)域的研究提供參考。

　　關(guān)鍵詞：中草藥，木材防腐劑，抗真菌

　　木材因其易于使用、耐用、自然色和高強(qiáng)度重量比的優(yōu)勢(shì)而被廣泛用于家具和建筑材料，也是最早使用的能源材料。但是木材容易受到菌腐蟲(chóng)蛀，嚴(yán)重影響其使用性能和使用壽命，所以在使用木材之前需要對(duì)其進(jìn)行防腐處理[1-3]。目前國(guó)內(nèi)最常用的木材防腐處理方法主要是化學(xué)方法，其中加鉻砷酸銅(CCA)和氨溶烷基胺銅(ACQ)是近年來(lái)使用最廣泛的水載型木材防腐劑[4-5]。但是在傳統(tǒng)木材保護(hù)方法中使用的化學(xué)防腐劑大部分是有毒的，會(huì)對(duì)人類健康和環(huán)境產(chǎn)生不利影響[6]。

　　隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)和對(duì)自身健康的重視，使用無(wú)毒、低毒、活性物質(zhì)可循環(huán)利用的天然綠色原料作為木材防腐劑，逐漸成為木材保護(hù)的主要發(fā)展方向。植物源防腐劑具有來(lái)源廣、毒性低、可再生等優(yōu)勢(shì)，在木材保護(hù)中廣泛應(yīng)用[7-9]。目前，很多植物源提取物被開(kāi)發(fā)利用作為木材防腐劑。研究表明，包括植物來(lái)源的精油[10]、單寧酸[11]、類黃酮[12]、生物堿[13]和樹(shù)木心邊材提取物[14]等在內(nèi)的多種化合物均對(duì)木材腐朽菌有抑制作用，可以達(dá)到在提高木材防腐性能的同時(shí)對(duì)環(huán)境綠色無(wú)污染的目的。

　　大多數(shù)植物源提取物只能作為單效藥劑使用，種類單一，并且需要較高的濃度才能使木材達(dá)到理想的防腐效果。通過(guò)提取工藝的優(yōu)化，單劑的復(fù)配和納米改性會(huì)使中草藥防腐劑的種類更加多元化，明顯提高防腐劑的抗流失性和耐候性，且對(duì)木材細(xì)胞壁無(wú)明顯損傷，在降低成本的同時(shí)增強(qiáng)防腐效果，可為植物源防腐劑的應(yīng)用創(chuàng)造更大的市場(chǎng)。

　　1中草藥木材防腐劑成分來(lái)源

　　中草藥是我國(guó)傳統(tǒng)天然藥物的總稱，其提取物不但能應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)，還能起到滅蟲(chóng)殺菌的作用。我國(guó)是中草藥產(chǎn)量大國(guó)，在本草綱目中記載的中草藥植物高達(dá)4773種，種類繁多。雖然不同中草藥的防腐性能不同，但大部分中草藥都含有抑菌防腐的活性物質(zhì)，在木材保護(hù)領(lǐng)域具有很大的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值[15]。中草藥成分復(fù)雜，通過(guò)溶劑提取和索氏抽提等提取方法可以將有效抑菌成分提取出來(lái)，達(dá)到高效防腐地目的，并且根據(jù)中草藥液成分和濃度的不同可以達(dá)到不同的耐腐等級(jí)。研究發(fā)現(xiàn)，可以作為木材防腐劑的中草藥主要包括黃連、連翹、苦參、蛇床子和皂角等植物成分。

　　經(jīng)過(guò)有效成分的篩選發(fā)現(xiàn)，不同中草藥含有不同的有效抑菌成分，以上中草藥的主要抑菌成分分別是小檗堿、連翹苷、苦參堿、蛇床子素和皂角苷等。其中黃連是抑菌效果最好的中草藥植物之一，其有效抑菌成分為小檗堿，中草藥木材防腐劑則可以以該有效抑菌成分的含量作為參考進(jìn)行篩選，并且通過(guò)不同提取方法確定有效成分的最高含量來(lái)優(yōu)化最佳提取工藝。由于中草藥綠色無(wú)毒且具有保健功效，經(jīng)過(guò)中草藥防腐處理的木材不但可以作為室外用材，更可以作為室內(nèi)用材，包括嬰兒房等。根據(jù)中草藥不同成分表現(xiàn)出的不同功效，還可以優(yōu)化配方，達(dá)到不同的康養(yǎng)保健效果，使防腐木同時(shí)具備養(yǎng)生保健的功能特性。未來(lái)可以通過(guò)對(duì)中草藥木材防腐劑成分的不斷篩選和提取工藝的優(yōu)化，生產(chǎn)更多的中草藥防腐劑。

　　2中草藥有效抑菌成分的提取及木材防腐劑的制備

　　2.1中草藥有效抑菌成分的提取

　　中草藥的成分非常復(fù)雜，其中包括有效抑菌成分和無(wú)效抑菌成分(果殼、藥渣等)，將其有效抑菌成分提取出來(lái)可以提高中草藥防腐劑的使用效率，通過(guò)不斷地分離和提純可使有效抑菌成分的含量達(dá)到最大化。

　　中草藥有效抑菌成分的提取方法主要包括溶劑提取法、超聲波提取法、微波提取法和索氏抽提法。溶劑提取法是將中草藥粉碎、絕干、稱量后加入一定溶劑(蒸餾水、乙醇、氯仿、甲醇等)，利用相似相溶原理將有效抑菌成分提取出來(lái)，其中最簡(jiǎn)單常用的方法是水煮法。超聲波提取法是應(yīng)用超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)和強(qiáng)烈振動(dòng)，通過(guò)在中草藥提取液中傳播、釋放超聲波，使其內(nèi)部產(chǎn)生大量的空化泡，當(dāng)空化泡破裂后會(huì)在中草藥介質(zhì)內(nèi)部瞬間釋放出巨大的能量，使周圍局部環(huán)境的壓力和溫度瞬間升高，中草藥細(xì)胞會(huì)由于瞬間的壓力升高造成細(xì)胞壁的破碎甚至細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完全破壞，從而使細(xì)胞內(nèi)的有效抑菌成分釋放、擴(kuò)散、溶解到提取液中[18]。

　　微波提取法本質(zhì)上與超聲波提取法相似，其主要是通過(guò)在輻射過(guò)程中產(chǎn)生的高頻率電磁波達(dá)到植物細(xì)胞內(nèi)部，在高頻電磁波的作用下導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部的極性物質(zhì)溫度上升，產(chǎn)生的內(nèi)部壓力造成細(xì)胞壁破裂，使得細(xì)胞內(nèi)部的活性成分外流到提取溶劑中。

　　索氏抽提法是利用溶劑的回流和虹吸原理，對(duì)中草藥中有效成分進(jìn)行連續(xù)提取，既節(jié)約溶劑，萃取效率又高[19]。研究發(fā)現(xiàn)，溶劑提取法雖然可以節(jié)能減排、降低能耗，但因中草藥中的有效抑菌成分水溶性較差而造成提取率過(guò)低[16-18]，所以研究者將超聲提取、微波提取等與索氏抽提法相結(jié)合，根據(jù)索氏法抽提時(shí)間、微波和超聲功率等參數(shù)的設(shè)定，確定不同中草藥的最佳提取工藝[19-20]。其中微波提取法的提取時(shí)間最短，僅需幾分鐘就可將中草藥中的有效成分提取出來(lái)，且提取出的有效抑菌成分含量最多，耗能低、溶劑用量少。因此，微波提取法是研究者最常用的提取手段。

　　2.2中草藥木材防腐劑的制備

　　中草藥木材防腐劑的制備分別為單劑的制備、復(fù)配藥劑的制備和中草藥納米改性劑的制備。其中，單劑的制備主要是通過(guò)超聲、微波等輔助手段將單一中草藥的有效抑菌成分溶于提取溶劑中，制備成中草藥木材防腐劑，方法簡(jiǎn)單且產(chǎn)品易得。復(fù)配藥劑的制備主要是選擇2種或2種以上的中草藥進(jìn)行配伍得到藥效增強(qiáng)且性能加倍的木材防腐劑，工藝較為復(fù)雜。由于中草藥木材防腐劑的不耐候性，選擇具有耐候性能的納米材料與中草藥復(fù)合制備成納米復(fù)合改性劑，可以有效改善其自身缺陷。

　　2.2.1單劑的制備

　　王長(zhǎng)健等[19]將蛇床子藥粉與濃度為80%的乙醇混合，并將其在室溫下攪拌2h，置于TGCXZ-2B超聲循環(huán)提取機(jī)中超聲處理40min(超聲功率為980W)，再將提取液真空抽濾得到藥渣和藥液，將藥渣包裹在濾紙中再次進(jìn)行7h的索氏抽提，最后將2次得到的抽提液與濾液合并，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器快速蒸發(fā)掉多余的乙醇，得到蛇床子提取物的干膏，將其置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)在80℃下烘至恒重，即為提取率最高的待測(cè)樣品。

　　李斌輝等[20]利用超聲提取法將干燥后的黃連粉末于95%的乙醇中浸泡12h(超聲功率為600W、20kHz脈沖處理30min)，再煎煮0.5h濃縮至稠膏狀，最后于鼓風(fēng)干燥箱在90℃下干燥至恒重，得到樣品。同時(shí)還利用微波提取法，將稱量好的黃連粉末倒入燒杯中，與濃度為95%的乙醇混合均勻，并浸泡12h，將中草藥液置于微波反應(yīng)器中在微波功率為320W的條件下處理5min，再通過(guò)索氏抽提將抽濾得到的藥渣包在濾紙袋中回流4h，得到的濾液與二次抽提得到的乙醇提取液合并，最后將合并的中草藥提取液置于鼓風(fēng)干燥箱中，在70℃條件下干燥至恒重，得黃連浸膏。

　　3中草藥木材防腐劑的抑菌性能通過(guò)對(duì)中草藥有效成分的篩選和性能評(píng)價(jià)，認(rèn)為單劑防腐劑具有一定的防腐效果，但單劑中草藥的抗流失性差且所需的抑菌濃度過(guò)高。為了解決該問(wèn)題，將中草藥單劑防腐劑進(jìn)行不同配方和比例的配伍，防腐效果比單劑明顯，但是復(fù)方中草藥存在復(fù)配難、理論復(fù)雜的問(wèn)題。而通過(guò)新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)中草藥防腐劑進(jìn)行有效的納米改性，可以增強(qiáng)協(xié)同效應(yīng)，使其固著性能和抗流失性都明顯提高。

　　3.1單劑中草藥的抑菌性能

　　目前已經(jīng)證實(shí)，大部分中草藥具有良好的殺菌效果。江貴波等[24]通過(guò)水蒸氣蒸餾法將野艾中的揮發(fā)油提取出來(lái)，發(fā)現(xiàn)其對(duì)水稻稻瘟病菌和玉米紋枯病菌具有良好的抑制作用。馬欣等[25]利用70%的乙醇作為溶劑提取黃柏、馬齒莧等8種中草藥提取物，發(fā)現(xiàn)8種中草藥提取物對(duì)2種土傳病害病原菌都具有抑制作用，其中黃柏提取物的抑制作用最好。陳蔚燕等[26]采用水提和醇提2種提取方法從山豆根、麻黃草等12種中草藥中提取藥液，并以番茄灰霉病菌、白菜灰斑病菌等6種常見(jiàn)真菌進(jìn)行抑菌實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，山豆根水提藥液對(duì)辣椒炭疽病菌有良好的抑制作用，而穿心蓮醇提藥液對(duì)白菜灰斑病菌有良好的抑制率。

　　哈斯格根[27]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，北豆根和黃柏對(duì)番茄采摘后產(chǎn)生的主要病原真菌的抑制效果最佳，并且通過(guò)對(duì)中藥提取物的抑菌機(jī)理進(jìn)行深入研究發(fā)現(xiàn)，北豆根和黃柏主要是通過(guò)提高番茄自身抵抗病原體酶的活性來(lái)提高其自然的抑菌性能。蔣世一等[28]通過(guò)將20種中草藥提取液與PDA培養(yǎng)基混合制成帶毒培養(yǎng)基，接種木腐菌菌絲塊作抑菌性能研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)白腐菌抑菌效果最好的中藥是皂角和川椒，而對(duì)褐腐菌抑菌效果最好的中藥是皂角，其余中藥雖然抑菌效果不是很明顯，但也表現(xiàn)出不同程度的抑菌作用。王長(zhǎng)健[19]研究發(fā)現(xiàn)，中草藥蛇床子具有良好的抑制真菌作用，且成本低廉，其有效抑菌成分為蛇床子素。

　　4中草藥木材防腐劑的抑菌機(jī)理研究

　　中草藥能夠抑制真菌主要是通過(guò)在防腐過(guò)程中影響真菌中酶的活性、抑制真菌的生長(zhǎng)周期和控制真菌繁殖過(guò)程中的基因表達(dá)，從而影響其主要成分蛋白的合成。還可通過(guò)破壞真菌的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞膜內(nèi)部的內(nèi)容物外滲影響真菌細(xì)胞繼續(xù)分裂。對(duì)抑菌機(jī)理的研究，通常可以借助電鏡細(xì)胞化學(xué)技術(shù)、比濁法、蛋白雙向電泳、質(zhì)譜分析和氧電極法等檢測(cè)手段，通過(guò)中草藥防腐劑對(duì)木材腐朽菌的形態(tài)毒理作用、生長(zhǎng)周期影響、蛋白影響和呼吸代謝影響等研究中草藥防止木材腐朽的抑菌機(jī)理。

　　木材防腐論文投稿刊物：《木材加工機(jī)械》(雙月刊)1984年創(chuàng)刊，是木材加工行業(yè)惟一的專業(yè)技術(shù)性刊物，由國(guó)家林業(yè)局北京林業(yè)機(jī)械研究所主辦。主要刊登內(nèi)容：木材加工機(jī)械行業(yè)的最新研究和設(shè)計(jì)成果，使用維護(hù)、技術(shù)革新、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理經(jīng)驗(yàn)，新技術(shù)新產(chǎn)品介紹，國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)民展趨勢(shì)綜述，技術(shù)經(jīng)營(yíng)信息，標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)及有關(guān)人造板生產(chǎn)工藝等。

　　5研究展望

　　中草藥木材防腐劑雖然綠色安全且防腐效果顯著，但是其不耐候性和易流失性影響了其防腐效果和使用年限。近年來(lái)，智能響應(yīng)材料被應(yīng)用到了許多方面，包括人體內(nèi)的藥物遞送、細(xì)胞內(nèi)生物傳感、環(huán)境修復(fù)和納米級(jí)制造。為了避免中草藥的活性成分在木材腐朽前失活，可根據(jù)人體癌細(xì)胞靶向原理，采用智能靶向型載體包載中草藥防腐劑。同時(shí)，對(duì)中草藥防腐劑直接進(jìn)行納米改性制備成碳量子點(diǎn)也可以提高其抑菌性能和抗流失性，納米粒子更容易進(jìn)入植物細(xì)胞，對(duì)真菌細(xì)胞造成嚴(yán)重?fù)p害，直至喪失活性。所以開(kāi)發(fā)響應(yīng)載體包載中草藥防腐劑和對(duì)其進(jìn)行有效納米改性是未來(lái)研究的主要趨勢(shì)。

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　　作者：趙曉琪1朱安明2王磊1任士明1胡政1王雅梅1