香樟提取物抑菌防腐的研究现状与展望

梁哨 王亮 李权

摘要 香樟在南方分布廣泛，其提取物具有抑菌防腐的作用。本文总结了香樟提取物抑菌防腐的研究现状，分析了香樟提取物对木材腐朽菌的蛋白质表达差异和信号通路等，以全面认识香樟提取物的抑菌防腐机制，满足木材防腐保护的现实需要，加快相关植物源防腐剂产品的研发、应用及推广。

关键词 植物源防腐剂；耐腐效果；差异蛋白质

中图分类号 S432.4； S782.33 文献标识码 A

文章编号 1007-7731（2024）03-0082-05

香樟的树干、根、枝和叶等部位中均含有樟油等生物活性成分，这些成分具有抗菌、消炎和驱虫的特性。不同树木在长期的自然演化过程中对外界刺激表现出自然的适应反应，这些反应会影响植物的组织结构和化学成分等，这也导致其天然抗腐能力存在一定差异。植物提取物的相关研究聚焦于食品防腐领域和抗菌药物研发领域。Chen等、Ghaedi等、Scalbert等和Sansone等将天然植物源提取物的研究拓展到材料科学、生命科学和生物化学等交叉学科。在植物提取物作为木材防腐剂的可行性调查中，研究者发现一些耐腐树种的提取物对木材腐朽菌表现出有毒的特性。目前相关研究多侧重论证抑制木材腐朽菌的有效性，对各种植物提取物具体的抑菌防腐机制尚待深入探索，这影响了天然植物源提取物在抑菌防腐领域的应用。本文总结了香樟提取物抑菌防腐研究现状，分析了香樟提取物对木材腐朽菌的蛋白质表达差异和信号通路等，以全面认识香樟提取物的抑菌防腐机制，满足木材防腐保护的现实需要，加快相关植物源防腐剂产品的研发、应用及推广。

1 香樟提取物抑菌防腐研究的重要性

木材作为环境友好型的生物质材料，易受外界因子的破坏而影响其使用价值。木材腐朽会造成较大的经济损失和资源浪费，因此木材的防腐处理意义重大。木材的腐朽过程涉及复杂的物理和化学变化。化学类防腐剂可能含有重金属或有毒化合物，易对人体健康和自然环境造成危害。部分传统的木材防腐剂在生产、使用和回收过程中可能会对环境造成一定危害，因此新型防腐剂的研发对于木材防腐具有重要意义。从香樟木材中提取高效、低毒且与环境相容性较高的杀菌或抑菌活性物质，可作为一种天然植物源防腐剂，是木材防腐领域研究开发的一个新途径。

香樟树分布广泛，香樟木材作为一种强耐腐木材，具有较高的应用价值，但其提取物在抑菌防腐方面的研究与应用仍有待深化。其抑菌防腐机制尚未探明，影响了香樟提取物抑菌防腐产品的研发、应用及推广进程。随着生物技术以及现代仪器分析技术的迅速发展，研究香樟提取物对木材腐朽菌抑制的分子机制是需要重点突破的方向之一。研究发现，蛋白质拥有多种生物学功能，如调节代谢、传递信号、催化和免疫保护，并参与植株生长和分化的控制等多个生物学过程，与生命体的生物学功能和生理活动等密切相关，对蛋白质组的动态变化进行研究有助于揭示木材腐朽菌生长发育或抑制相关的基因及其表达规律。因此，有必要整体、动态和网络化地对受香樟提取物抑制的木材腐朽菌的蛋白质表达差异进行系统性研究。

植物源木材防腐剂须从木材中提取和分离，这就需要通过试验确定其对木材腐朽菌的有效抗菌成分以及相关抑菌机理，并进行深入研究和分析。这些研究结果可以为香樟提取物及其人工合成的仿生型防腐剂在木材防腐剂领域的工业化生产和应用奠定基础。因此，研究香樟提取物在木材防腐中的作用以及抑菌防腐机制对于开发仿生型植物源防腐剂具有重要意义。

2 香樟提取物抑菌防腐研究现状

2.1 植物源提取物抑制木材腐朽菌

耐腐树种心材提取物的抑菌潜力研究时间较早，其主要关注抑菌防腐和抗氧化等领域。目前越来越多的学者开始探究利用植物提取物进行木材防腐的可能性。相关研究优先考虑本地的耐腐树种，如Onuorah检测了非洲热带雨林几种阔叶树心材提取物对木材腐朽菌的毒杀作用，以提升木材的耐腐能力。Wang等从土肉桂叶片中提取精油用于木材防腐，发现提取物中的主要成分是肉桂醛，具有强烈的抑菌防腐功效。

耐腐树种中的化学成分直接影响腐朽菌的毒性。Tripathi等探究了马缨丹根和茎的化学成分，发现其乙醇提取物对木材腐朽菌具有抑制效果，进一步分析发现提取物中的酚类、萜类化合物和生物碱等对木材腐朽菌具有抑制活性的功效。Voda等采用生长速率法分析了植物精油中化合物的化学结构与抑制变色栓菌（白腐菌）、粉孢革菌（褐腐菌）胞外酶活性之间的关系以及最低抑菌浓度（MIC）。Royer等发现圭亚那乳桑木的甲醇和蒸馏水提取物对血红密孔菌（白腐菌）的抑菌效果良好，分离得到的单一化学物质比提取物本身的抑菌效果要差，说明提取物中化学成分对血红密孔菌的毒性具有协同增效的作用。

植物源提取物中抑菌活性成分抑菌机制的目标是获得新型的植物源木材防腐剂并进行应用和推广。相关研究将5.0%肉桂叶的苯-乙醇提取物浸渍易腐朽的试材用于耐白腐和褐腐试验，2种木材腐朽菌对试样造成的质量损失率仅为1.2%和0.8%，而未做处理的对照样腐朽后的质量损失率高达18.7%和31.8%，这表明该植物提取物对易腐木材的防腐保护效果显著。李坚等、胡生辉等、苏文强均对本地的部分耐腐树种进行了提取，发现这些耐腐木材的提取物中往往含有大量的酚类、萜类化合物和生物碱等物质，推测是酚类等物质在低浓度时会导致木材腐朽菌细胞变性，在高浓度时会导致蛋白质凝固，增强了木材的防腐效果。由此可见，部分耐腐树种的心材提取物对部分木霉菌和木材腐朽菌等真菌具有抑制活性的作用，但抑菌机理的相关研究较少。

2.2 香樟提取物抑制微生物

Li等探究了香樟木质部提取物对木材腐朽菌的毒性，开展了实验室试验以及对菌丝毒力试验等，结果表明香樟木质部三氯甲烷提取物与甲醇提取物分别对木材腐朽菌中的白腐菌（彩绒革盖菌）和褐腐菌（密粘褶菌）的抑制效果明显。目前香樟提取物的相关研究主要集中在对人体炎症、植物致病菌的抑制以及对昆虫的驱除作用及抑菌机制等方面的报道，针对木材腐朽菌抑菌抑制的相关研究相对较少。Miyazawa等对香樟精油的化学成分和类型进行了鉴定和分类，鉴定结果表明芳樟醇、黄樟油素、樟脑、α-蒎烯、β-水芹烯、1，8-桉叶油素和丁香酚等具有一定生物活性的成分。段丹萍等把香樟的4种溶剂提取物用于草莓灰霉病菌，采用生长速率法和愈创木酚法测定了草莓灰霉病菌的毒力以及过氧化物酶（POD）活力。Roszaini等、Guo等评价了香樟精油的防虫效果，并指出香樟提取物是一种潜在的自然熏蒸剂和杀虫剂。Lee等探究了香樟的抗炎作用，并指出需要通过对香樟的乙酸乙酯提取物进行进一步研究来分离主要的抗炎活性成分。研究发现，部分具有生物活性的香樟成分还对枯草芽孢杆菌等微生物具有抑制作用。

目前各种类型的植物源提取物对木材腐朽菌的抑制效果的研究较多，但抑菌作用的本质机理的相关研究较少。在香樟提取物对各种微生物抑制功效的研究中，多为香樟提取物对人体和植物致病菌抑制机理的研究，木材腐朽菌抑制机理的相关研究较少。Schultz等认为抑菌防腐机制的探究将推动新型木材防腐剂的推广和应用。

2.3 木材腐朽菌降解木材的多组学

代谢物检测方法从传统的靶向代谢组学和非靶向代谢组学扩展到更广泛的靶向代谢组分析。代谢组的结果可以辅助理解分子机制，提示基因功能，并将基因与表型相结合。采用“广靶代谢组+转录组”的研究方法，可以进行“基因—基因、基因—代谢物、代谢物—代谢物”的“共表达”分析，以揭示真菌对胁迫的响应机制，并识别代謝途径、关键调控因子和结构基因。转录组测序（RNA-seq）是一种高通量的基因挖掘和表达分析方法，被广泛应用于功能基因组学研究中。高通量测序技术可以得到基因表达、可变剪切、基因结构优化和新基因发现等分析结果，是功能基因研究的有力工具。降解木材的真菌在解构木材的策略上各不相同。Presley等使用功能基因组学、转录组学和蛋白质组学的方法，揭示了不同木材降解真菌谱系之间具备冗余的木材腐朽机制。研究结果支持了褐腐真菌之间存在多种相互作用策略的观点。杨芳等利用RNA-seq技术454 GS FLX Titanium对鸡枞菌进行了转录组测序，研究结果显示，鸡枞菌具有降解木质素的能力，可与共生白蚁分泌的纤维素酶发生协同作用，可以有效地降解纤维素。实践中，仅依靠单一组学数据难以完全揭示生物系统宏观发展过程的细节。因此，在木材腐朽菌降解木材的研究中，多组学联合分析是后续研究的重要方法之一。

3 结语

将香樟木质部提取物作为研究对象，以研究木材防腐的分子机制为目标，以绿色植物源木材防腐剂的研发为导向，从细胞生物学方面探明香樟提取物抑制木材腐朽菌的生理生化机制。采用蛋白组、代谢组和转录组，解析差异蛋白、差异基因等参与的生物学过程以及细胞定位等，阐明香樟提取物对木材腐朽菌不同细胞因子调控信号通路的影响，并从分子生物学层面解析香樟提取物作用于木材腐朽菌的抑菌防腐机制。新型香樟提取物的制备可以为木材防腐剂以及类似植物源提取物为原料的抑菌防腐机制研究提供参考。

本文总结了香樟提取物抑菌防腐研究现状，分析了香樟提取物对木材腐朽菌的蛋白质表达差异和信号通路等，以全面认识香樟提取物的抑菌防腐机制，满足木材防腐保护的现实需要，加快相关植物源防腐剂产品的研发、应用及推广。

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（责编：王 菁）

基金项目 贵州省科技厅“千层次人才培养项目”（黔千层人才〔2021〕201603）；贵州省教育厅普通本科高校科学研究项目（黔教技〔2022〕362号）。

作者简介 梁哨（1976—），女，贵州镇远人，教授，从事工程造价研究。

通信作者 李权（1982—），男，四川金堂人，博士，教授，从事林业工程研究。

收稿日期 2023-11-12