漆酶催化固定百里酚处理竹材及其防霉性能研究

以天然抗菌剂百里酚为竹材防霉剂,利用漆酶催化氧化功能将百里酚固定于竹材中,分别研究处理竹材对黑曲霉Aspergillus niger、绿木霉Trichoderma virens和桔青霉Penicillium citrinum 3种霉菌的防治性能,并从百里酚的挥发率、流失处理后竹材的防霉性、处理前后竹材的接触角变化来评价漆酶催化固定效果,通过扫描电子显微镜(SEM)研究处理前后竹材的微观形貌变化,进一步采用红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱仪(XPS)研究改性处理后竹材表面化学键的变化。结果表明:相比于百里酚单独处理竹材,漆酶催化百里酚处理竹材在流失前后对黑曲霉、桔青霉和绿木霉均具有良好的防治效果,防霉效力在80%以上;流失处理后处理竹材的防霉性能仍优于百里酚单独处理组,证明经过漆酶改性处理,百里酚被固定在竹材中。经过漆酶催化处理以后,百里酚的挥发率从17.03%降低到6.75%。表面接触角测定结果显示,处理后竹材的表面疏水性得到明显改善,水滴的接触角从35°提高到97°,有助于提升竹材的防霉性。漆酶催化处理过程并没有明显改变竹材的微观形貌,只在竹材细胞壁表面出现了大量片状物质,推测其为接枝到竹材细胞壁表面的百里酚。FT-IR和XPS等分析结果表明,百里酚是通过漆酶的催化作用与竹材木质素发生化学反应生成新的化学键而固定在竹材中的。本研究通过漆酶的催化作用,实现了天然抗菌剂的绿色固着,降低其挥发和流失,增强了处理竹材的防霉性能。该研究结果为竹材的绿色防霉技术提供了新思路,可实现对竹材的安全、长效保护。

竹材防霉研究现状及展望

竹材是我国重要的产业资源,大力开发竹资源对缓解木材供需矛盾、促进竹材优化利用、实现乡村振兴、减排固碳等具有重要意义。然而,竹材富含淀粉、蛋白质、糖类等营养物质,且具有吸湿性,极易发生霉变,使其使用价值降低甚至丧失,导致巨大的经济损失。因此,竹材防霉处理对竹材利用具有重要意义。近年来,国内外对于竹材防霉研究的关注度越来越高,新型防霉剂和新技术不断涌现,且随着节能减排和绿色环保理念的不断深化,发展方向更趋向于高效、环保、低毒或无毒、低成本。尽管许多防霉剂表现出优良的防霉性能,但仍存在流失率高、易挥发、易氧化降解等问题,尤其不利于户外使用。因此,竹材长效防霉已经成为竹材防霉的一个重要研究方向。为全面把握竹材防霉研究进展,对竹材和竹制品霉变原因进行了总结,重点针对近年来典型防霉处理技术及新型防霉剂进行了综述,对其作用机制进行了分析,并从工艺角度对现有竹材长效防霉策略进行了总结分析,最后对竹材防霉研究存在的问题及发展趋势进行了分析。

高温热处理对毛竹防霉性能的影响

以毛竹为原料,在160,180,200,220℃下分别进行2,4,6,8 h的热处理,重点分析总糖、还原糖、游离糖,pH、吸湿性的变化,结合黑曲霉的霉变测试,揭示高温热处理竹材的霉变机理。研究显示:竹材中总糖和还原糖的质量浓度总体呈现出下降的趋势,总糖与还原糖的最低质量浓度分别为0.83和0.05 g/L,相比未处理竹材分别降低了68.7%和95.3%。同时,游离糖中的葡萄糖相比未处理竹材降低了13.5%;木糖与阿拉伯糖分别下降了73.1%和77.9%。而且,竹材的pH呈现出逐渐上升的趋势,维持在5.07~6.13,呈现出有利于霉菌生长的弱酸性环境。但是,高温热处理增大了竹材的接触角,润湿性降低,能阻碍霉菌生长的水分供应。黑曲霉测试显示:热处理能在一定程度上延缓竹材的霉变速率,但在160,180,200℃时竹材的感染面积占比均超过了75%,防治效力为0。即使在220℃时,霉菌感染面积仍接近50%,防治效力仅为50.0%。研究表明,尽管高温热处理降低了竹材的润湿性,糖分也明显减少,在一定程度上抑制了霉菌生长的营养物质和水分供给,延缓了霉菌的生长速率,但是竹材中保留的葡萄糖、木糖及阿拉伯糖等,以及适宜的pH仍为霉菌生长提供了充足条件,导致高温热处理对竹材霉变影响不明显。

能谱分析法研究圆竹纵向液体渗透性

为考察毛竹圆竹材的纵向液体渗透性,采用磷酸一铵、氯化铝和磷铝复配剂在常压全浸渍和部分浸渍下对毛竹圆竹进行浸渍处理,采用能谱仪测量圆竹内部示踪离子含量,与加压下的结果进行比较,研究不同处理条件下圆竹内药剂渗透规律及分布与驻留机理,为工业化圆竹防霉提供参考.结果表明,部分浸渍处理的圆竹液体渗透量最大,可作为圆竹防霉处理的优选,加压处理并不能提高圆竹内磷、铝离子的渗透量;圆竹在磷酸一铵浸渍下磷离子渗透量远大于复配剂浸渍,在氯化铝全浸渍下铝离子渗透量与复配剂接近,部分浸渍下铝离子渗透量大于复配剂浸渍.在复配剂中,磷离子渗透量高于铝离子;在浸渍时间充足的条件下,有无竹节对圆竹材的纵向渗透高度影响不大;药剂在圆竹中通过维管束纵向渗透,通过纹孔横向运输.磷酸一铵浸渍的竹材中,药剂以结晶体的形式分布在细胞腔和间隙,氯化铝溶液和复配剂中则生成胶状物质覆盖和填充于细胞腔和间隙.

竹材霉腐类型及其与环境条件的关系

根据对浙、闽、湘、赣4省主要竹产区的竹材霉变情况的实地调查和观察,对竹材霉腐类型及其与发生环境的关系进行了研究和初步分析。可将各种竹材霉腐情况分为零星分布类、均匀分布类、菌丝覆盖类和生长子实体类4个大类,并进一步分为若干亚型。各霉腐类型与一定的环境条件相关,认为环境的湿度、温度等条件的差别导致了竹材霉腐类型的变化。对竹材制品的防霉贮藏提出了改善环境。

竹材的纳米TiO2改性及抗菌防霉性能研究

竹材是一种重要的森林资源,但容易腐朽霉变,在户外使用受到限制。可采用溶胶-凝胶法,在低温条件下制备了TiO2溶胶,并通过浸渍提拉的方式,完成了竹材的纳米TiO2改性。同时利用电子核磁共振波谱仪(NMR)、场发射环境扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDAX)对TiO2进行形态和结构表征,重点研究了温度对TiO2薄膜形态、晶型及抗菌防霉性能的影响。研究结果表明,3种温度(20,60,105℃)处理的TiO2改性竹材不仅完全保持了竹材的天然颜色、纹理、结构,而且抗菌性能由不具抗菌性变为对大肠杆菌的杀菌率超过99%,防霉性能提高了10倍以上。这种方法有望成为竹材功能性改良的新手段,并对包括木材在内的其他天然生物质材料保护和改良也具有借鉴意义。

竹醋液对黄瓜霜霉病防治效果的研究

以“津优30”黄瓜为供试作物,主要通过室内抑菌试验与田间防治试验相结合的方法,探讨竹醋液对黄瓜霜霉病的抑制作用。结果表明,100倍竹醋液可以有效地抑制黄瓜霜霉病孢子的萌发,防治田间黄瓜霜霉病,其抑菌及防治效果与72%克露600倍相当。

版纳甜龙竹发酵酒的制作

版纳甜龙竹是我国30多种笋用竹中含糖量和谷氨酸含量最高的竹种,含有丰富的营养和药用成分,分析测试结果表明:版纳甜龙竹含总糖10-15%,还原糖7-8%,是制作特色酒的较好原料。利用版纳甜龙竹水提取液发酵制作成酒,酒味竹香浓郁、纯正,清香甘甜,有药用保健作用。利用版纳甜龙竹水提取液进行发酵制酒的同时,也有效防止了版纳甜龙竹竹材的霉变,有利于甜龙竹材料的进一步加工利用。

竹材防霉研究进展与发展前景

竹材容易霉变,不仅导致应用领域受限制,而且造成较大的资源浪费和经济损失,故国内外学者进行了竹材防霉研究。本文从竹材霉变的原因、所使用的防霉剂、采用的防霉方法以及防霉处理工艺等方面详细阐述了近年来国内外竹材防霉的研究进展,并展望了竹材防霉未来的发展方向。

5种防腐防霉剂对重组竹材抑菌效果的影响

采用氨溶季铵铜(ACQ),铜唑(Cu Az),丙环唑和戊唑醇(ZJFC-Ⅰ),壳聚糖铜配位聚合物(CCC),碘代丙炔基丁基甲胺酸酯、丙环唑、戊唑醇(PINSKAN)5种防腐防霉剂,分别调配成0.5%,1.0%和1.5%3种浓度;采用桔青霉(Penicillam citrinum)、绿色木霉(Trichoderma viride)和黑曲霉(Aspergillus niger)3种霉菌,绵腐卧孔菌(Poria placenta)和彩绒革盖菌(Coriolus versicolor)2种腐朽菌对毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.pubescens)炭化重组竹材进行防腐防霉性能研究。结果表明:处理后的重组竹材抑菌能力明显提高,载药量随着防腐防霉剂溶液浓度的增加而增加,载药量越大,重组竹材抑菌效果越好。浓度为1.0%的ZJFC-Ⅰ和浓度为1.5%的ACQ对3种霉菌防治效力最好,均达100%;浓度为1.5%的Cu Az对桔青霉和绿色木霉的防治效力分别为81.25%和87.50%;浓度为1.5%的CCC和PINSKAN对黑曲霉的防治效力分别为87.50%和100%。处理后的重组竹材防腐能力提高60.4%以上,平均质量损失率均在3.36%以下,均达到Ⅰ级强耐腐。浓度相同时Cu Az抑制腐朽菌效果最好;未处理重组竹材防霉性能最差,对3种霉菌防治效力均为0,但具有较好的耐腐能力,平均质量损失率为8.48%,达到Ⅰ级强耐腐。

超声对竹材营养物质及霉变的影响

采用超声方法对竹材进行处理,分析了超声处理对竹材营养物质的去除和防霉特性的影响。结果表明:从竹材中抽提出来的物质的含量和超声功率、超声时间成正比。超声处理不但可以延缓竹材霉菌的出现时间还可以使霉变率有所降低。对照组试件上最先出现霉菌,超声功率越大,霉菌出现的越晚。对照组试件的霉变率最高,霉变率越高,霉变质量损失就越大。超声时间对竹材霉菌的出现和霉变率几乎没有影响。

长沙走马楼出土饱水竹简的防腐保存

为防止长沙走马楼出土饱水竹简遭受霉菌侵蚀 ,用观察不同防霉灭菌剂在不同培养基上杀灭和抑制霉菌效果的方法 ,筛选出菌毒清、霉敌、新洁尔灭和异噻唑啉酮四种防霉灭菌剂。实验结果表明 ,它们杀灭、抑制霉菌的生长繁殖效果显著 ,有效期长 ,对文物安全 ,用量少 ,产品易得 ,对水中的霉菌和细菌有很好的抑制和杀灭作用 ,均可作为饱水竹简和漆木器的杀菌。

硅铝凝胶改性防腐剂对竹材表面颜色的影响

为考察硅铝无机防腐处理对竹材表面颜色的影响,以毛竹为材料,采用不同热处理溶液浓度(0、25%、50%、100%)、处理温度(140、160、180℃)和处理时间(1、2h)分别对其进行处理。依照标准色度系统指定表征防腐处理前后竹材表面颜色,通过颜色总色差、明度、红绿色指数、蓝黄色指数的变化,探讨防腐处理工艺参数对竹材表面颜色的影响。通过傅里叶红外光谱和X衍射光谱分析防腐液与竹材结合方式,并使用场发射扫描电子显微镜观察对比处理前后防腐液在竹细胞腔内的分布情况。结果表明,防腐液浓度对竹材色差变化影响较大,随着浓度的增大,竹材色差也随之增大。热处理工艺的处理温度与处理时间对竹材表面颜色的影响也符合传统木材热处理色差变化规律。微观检测发现,防腐剂不仅与纤维有化学键结合,也通过物理吸附以分子团聚形式附着填充在细胞腔内部。

ZnO纳米薄膜在竹材表面的生长及防护性能

在低温溶液反应体系下,通过晶种形成和晶体生长两步法在竹材表面培育ZnO纳米结构薄膜,应用场发射环境扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线能谱仪(EDAX)对薄膜形态和结构进行表征,重点研究种子液浸渍时间对纳米薄膜形态及竹材防霉和抗光变色性能的影响.研究结果表明,在生长时间一定的前提下,竹材在种子液中经过0.5h、1h和2h的浸渍,其表面可形成壁厚为50～80nm的网状结构薄膜,使竹材的防霉性能和光稳定性得到显著改良;当种子液浸渍时间增加到4h,网状结构薄膜则被大量直径约700nm的ZnO圆片所覆盖,虽然此时竹材的防光变色性能保持不变,但防霉性能下降,表明纳米网状结构对于充分发挥ZnO防护性能起到重要作用.

浸提处理对竹粉霉变性能的影响

为了研究竹材抽提物对竹粉霉变性能的影响,以冷水、热水、V(乙醇)∶V(乙醚)=1∶1,V(苯)∶V(乙醇)=1∶1,质量分数10 g·kg-1盐酸(HCl)和10 g·kg-1氢氧化钠(Na OH)溶液超声浸提处理后的竹粉为研究对象,测试了常见霉菌木霉Trichoderma viride,青霉Penicillium citrinum和黑曲霉Aspergillus niger等对其侵染能力。结果表明:用冷水、热水、醇/醚、苯/醇浸提后的竹粉试样对木霉、青霉和黑曲霉的防治效果均较低,与对照材相当;10 g·kg-1盐酸和10 g·kg-1氢氧化钠处理后竹材对以上3种霉菌的抵抗能力较强,其中10 g·kg-1盐酸处理竹粉防霉效果最好。通过红外光谱分析浸提后的竹粉,发现表征多糖、木质素、半纤维素等成分的特征峰发生了改变。通过液相色谱分析浸提液中的糖分,发现除醇/醚浸提液外其他浸提液中葡萄糖与木糖总含量相差不大,但防霉效果相差很大,说明除了可溶性糖以外,竹粉中的其他成分对霉菌的生长和繁殖也有一定影响。

竹材霉变及防霉研究现状

对竹材变色菌、霉菌和腐菌,竹材防霉剂、不同竹材防霉及重组材防霉等进行概述,以期能为竹材霉变研究及工业防霉提供一定的参考。

不同处理工艺对重组竹防腐防霉性能的影响

重组竹作为一种新型建筑结构用材,其防腐防霉性能非常重要。本研究以未处理、表面浸渍处理、竹束加压浸渍处理三种不同防腐防霉处理工艺制取的炭化重组竹为研究对象,测试分析其防腐防霉性能。试验结果表明:三种处理工艺处理的重组竹防腐性能均达到Ⅰ级强耐腐,质量损失率均小于10%,但防霉性能存在明显的差异。加压浸渍处理竹束制得的重组竹防腐和防霉性能均最好,两种霉菌防治效力均为100%,两种腐朽菌质量损失率均小于1.65%;表面浸渍处理的重组竹黑曲霉防治效力为75%,绿色木霉防治效力为100%,质量损失率为7.96%~8.66%;未处理的炭化重组竹防霉性能最差,两种霉菌防治效力均为0,但具有较好的防腐性能,质量损失率为8.05%~9.11%。本研究可为建筑结构用重组竹的生产和产品开发提供借鉴和参考。

纳米ZnO处理对毛竹材防霉和阻燃性能的影响

在室温条件下,分别采用0.2%,1%,2%,4%浓度的纳米ZnO对毛竹试件进行处理,比较了纳米ZnO处理前后毛竹防霉性能和阻燃性能的差异。结果表明:当药剂浓度从0%提高到2%时,毛竹试件的防霉效果随纳米ZnO吸药量的增加而提高,当药剂浓度从2%提高到4%时,纳米ZnO吸药量的增加并未提高毛竹试件防霉效果;纳米ZnO处理使毛竹的霉变时间推迟2～3周,并提高了毛竹的阻燃性能。

建筑结构用重组竹材重要性能研究现状及发展趋势

重组竹是种不可多得的绿色建筑结构用材和替代木材的生物质材料。综述了建筑结构用重组竹材的研究进展,详细阐述了重组竹材的力学、防腐防霉、耐老化、阻燃等性能及其主要检测方法,分析了当前结构用重组竹材产业存在生产企业少、制造工艺、产品安全性能等缺乏系统研究等问题。提出对重组竹材进行基础研究、开发更多应用领域的产品、完善相关标准、加大推广力度等建议。

LG-604防霉剂对竹材防霉效果的研究

LG-604防霉剂是近年上海市农药研究所新开发的高效低毒环保的水性药剂,在湖南岳阳地区,经对竹材防霉效果的试验,LG-604水性防霉剂具有较好的防霉效果,药剂使用浓度以0.5%～1.0%为佳,浸渍处理时间以1～4 h以上为宜。根据实际使用结果,LG-604防霉剂完全适应高温、强氧化剂处理的特殊竹材加工工艺。