摘要：中草藥具有來源廣、毒性低、無污染等優(yōu)點，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配以及中草藥-納米復合改性防腐劑，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、自然色和高強度重量比的優(yōu)勢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蛀，嚴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其進行防腐處理[1-3]。目前國內(nèi)最常用的木材防腐處理方法主要是化學方法，其中加鉻砷酸銅(CCA)和氨溶烷基胺銅(ACQ)是近年來使用最廣泛的水載型木材防腐劑[4-5]。但是在傳統(tǒng)木材保護方法中使用的化學防腐劑大部分是有毒的，會對人類健康和環(huán)境產(chǎn)生不利影響[6]。

　　隨著人們對環(huán)境保護意識的增強和對自身健康的重視，使用無毒、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，逐漸成為木材保護的主要發(fā)展方向。植物源防腐劑具有來源廣、毒性低、可再生等優(yōu)勢，在木材保護中廣泛應(yīng)用[7-9]。目前，很多植物源提取物被開發(fā)利用作為木材防腐劑。研究表明，包括植物來源的精油[10]、單寧酸[11]、類黃酮[12]、生物堿[13]和樹木心邊材提取物[14]等在內(nèi)的多種化合物均對木材腐朽菌有抑制作用，可以達到在提高木材防腐性能的同時對環(huán)境綠色無污染的目的。

　　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到理想的防腐效果。通過提取工藝的優(yōu)化，單劑的復配和納米改性會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，且對木材細胞壁無明顯損傷，在降低成本的同時增強防腐效果，可為植物源防腐劑的應(yīng)用創(chuàng)造更大的市場。

　　1中草藥木材防腐劑成分來源

　　中草藥是我國傳統(tǒng)天然藥物的總稱，其提取物不但能應(yīng)用于臨床醫(yī)學，還能起到滅蟲殺菌的作用。我國是中草藥產(chǎn)量大國，在本草綱目中記載的中草藥植物高達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)，在木材保護領(lǐng)域具有很大的開發(fā)利用價值[15]。中草藥成分復雜，通過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，達到高效防腐地目的，并且根據(jù)中草藥液成分和濃度的不同可以達到不同的耐腐等級。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行篩選，并且通過不同提取方法確定有效成分的最高含量來優(yōu)化最佳提取工藝。由于中草藥綠色無毒且具有保健功效，經(jīng)過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，達到不同的康養(yǎng)保健效果，使防腐木同時具備養(yǎng)生保健的功能特性。未來可以通過對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雜，其中包括有效抑菌成分和無效抑菌成分(果殼、藥渣等)，將其有效抑菌成分提取出來可以提高中草藥防腐劑的使用效率，通過不斷地分離和提純可使有效抑菌成分的含量達到最大化。

　　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，其中最簡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)和強烈振動，通過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，當空化泡破裂后會在中草藥介質(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，中草藥細胞會由于瞬間的壓力升高造成細胞壁的破碎甚至細胞結(jié)構(gòu)的完全破壞，從而使細胞內(nèi)的有效抑菌成分釋放、擴散、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，其主要是通過在輻射過程中產(chǎn)生的高頻率電磁波達到植物細胞內(nèi)部，在高頻電磁波的作用下導致細胞內(nèi)部的極性物質(zhì)溫度上升，產(chǎn)生的內(nèi)部壓力造成細胞壁破裂，使得細胞內(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，對中草藥中有效成分進行連續(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間最短，僅需幾分鐘就可將中草藥中的有效成分提取出來，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，方法簡單且產(chǎn)品易得。復配藥劑的制備主要是選擇2種或2種以上的中草藥進行配伍得到藥效增強且性能加倍的木材防腐劑，工藝較為復雜。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合制備成納米復合改性劑，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干燥箱內(nèi)在80℃下烘至恒重，即為提取率最高的待測樣品。

　　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，最后于鼓風干燥箱在90℃下干燥至恒重，得到樣品。同時還利用微波提取法，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對中草藥有效成分的篩選和性能評價，認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高。為了解決該問題，將中草藥單劑防腐劑進行不同配方和比例的配伍，防腐效果比單劑明顯，但是復方中草藥存在復配難、理論復雜的問題。而通過新技術(shù)的應(yīng)用，對中草藥防腐劑進行有效的納米改性，可以增強協(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，大部分中草藥具有良好的殺菌效果。江貴波等[24]通過水蒸氣蒸餾法將野艾中的揮發(fā)油提取出來，發(fā)現(xiàn)其對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種常見真菌進行抑菌實驗，結(jié)果表明，山豆根水提藥液對辣椒炭疽病菌有良好的抑制作用，而穿心蓮醇提藥液對白菜灰斑病菌有良好的抑制率。

　　哈斯格根[27]通過研究發(fā)現(xiàn)，北豆根和黃柏對番茄采摘后產(chǎn)生的主要病原真菌的抑制效果最佳，并且通過對中藥提取物的抑菌機理進行深入研究發(fā)現(xiàn)，北豆根和黃柏主要是通過提高番茄自身抵抗病原體酶的活性來提高其自然的抑菌性能。蔣世一等[28]通過將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)對白腐菌抑菌效果最好的中藥是皂角和川椒，而對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理研究

　　中草藥能夠抑制真菌主要是通過在防腐過程中影響真菌中酶的活性、抑制真菌的生長周期和控制真菌繁殖過程中的基因表達，從而影響其主要成分蛋白的合成。還可通過破壞真菌的細胞膜結(jié)構(gòu)，使細胞膜內(nèi)部的內(nèi)容物外滲影響真菌細胞繼續(xù)分裂。對抑菌機理的研究，通常可以借助電鏡細胞化學技術(shù)、比濁法、蛋白雙向電泳、質(zhì)譜分析和氧電極法等檢測手段，通過中草藥防腐劑對木材腐朽菌的形態(tài)毒理作用、生長周期影響、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理。

　　木材防腐論文投稿刊物：《木材加工機械》(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，由國家林業(yè)局北京林業(yè)機械研究所主辦。主要刊登內(nèi)容：木材加工機械行業(yè)的最新研究和設(shè)計成果，使用維護、技術(shù)革新、生產(chǎn)經(jīng)營管理經(jīng)驗，新技術(shù)新產(chǎn)品介紹，國內(nèi)外技術(shù)發(fā)民展趨勢綜述，技術(shù)經(jīng)營信息，標準和檢測及有關(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，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、細胞內(nèi)生物傳感、環(huán)境修復和納米級制造。為了避免中草藥的活性成分在木材腐朽前失活，可根據(jù)人體癌細胞靶向原理，采用智能靶向型載體包載中草藥防腐劑。同時，對中草藥防腐劑直接進行納米改性制備成碳量子點也可以提高其抑菌性能和抗流失性，納米粒子更容易進入植物細胞，對真菌細胞造成嚴重損害，直至喪失活性。所以開發(fā)響應(yīng)載體包載中草藥防腐劑和對其進行有效納米改性是未來研究的主要趨勢。

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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