褐腐杨木微观结构、力学性能与化学成分的关系研究

为了探究褐腐对阔叶材主要材性的影响规律,对杨木边材试件进行室内褐腐培养,为期12周,每周抽样分别测试健康和腐朽木材的微观结构、力学性能及化学成分,并分析其随褐腐程度的变化情况,研究力学性能和化学成分之间的关系。结果表明:随褐腐程度的加深,木材细胞腔内的菌丝越来越多,纹孔膜和纹孔边缘的细胞壁分别于质量损失率为10%、16%时出现开裂;质量损失率为24%时,细胞壁严重溃烂。褐腐培养时间和质量损失率都对力学性能影响极显著;冲击韧性和抗弯强度的损失率随褐腐程度呈对数函数变化趋势,抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的损失率呈线性变化趋势。各力学指标对褐腐的响应速度以及受褐腐影响的程度均呈如下规律:冲击韧性抗弯强度抗弯弹性模量顺纹抗压强度。不同褐腐程度试样中的综纤维素、半纤维素以及抽出物含量差异极显著,纤维素和木质素差异不显著。腐朽过程中褐腐菌最先主要降解半纤维素,质量损失率为20%左右时,转为以分解纤维素为主。冲击韧性的快速显著降低与半纤维素的降解有关,抗弯强度的变化与综纤维素含量有关,抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的线性降低是由纤维素的缓慢降解决定的。总之,在褐腐过程中,木材微观水平上化学成分的降解和细胞壁结构的破坏从根本上导致了宏观力学性能的降低。      

不同含水率下利用电阻与应力波断层成像定量检测木材腐朽

通过对不同含水率的山杨原木试件进行检测,分析了含水率对腐朽和健康木材电阻与应力波传播速度的影响,及其对2种检测技术误差率的影响.结果表明:(1)随着含水率的提高,原木试件健康和腐朽区域的电阻均先减小后趋于平稳,但相同含水率下,腐朽区域木材电阻低于健康木材;(2)采用电阻断层成像仪检测腐朽缺陷面积的误差率随含水率的提高有差异(最大误差率为37.83%,最小误差率为2.48%),含水率在36.13%~81.79%时误差较小,腐朽缺陷检测较接近真实值;(3)应力波传播速度随着木材含水率的提高先降低后趋于平稳.应力波二维图像检测腐朽缺陷面积的准确率随着含水率的变化也有差异,最大误差率为52.61%,最小误差率为17.78%,腐朽缺陷检测准确性比较高的含水率为20.23%~71.58%;(4)通过2种方法测试腐朽缺陷面积的对比研究,结果表明电阻断层成像的腐朽缺陷识别优于应力波二维图像.     

牛蒡叶活性成分快速提取及对木腐菌抑制效果

研究了牛蒡叶中抑制木腐菌活性成分的快速提取工艺及其提取物对木材腐朽菌的抑制性能。在以彩绒革盖菌为提取物抑菌效果指示菌的提取预实验以及以提取率为指标的单因素实验基础上,采用响应曲面法对牛蒡叶中活性成分进行优化提取,确定最优提取方式和对木材腐朽菌(彩绒革盖菌和密粘褶菌)的抑制能力,并通过Accela U-HPLC高速液相色谱系统分离和鉴定优化条件下提取物中的活性成分。结果表明:在预实验中,酸性水提取物的抑菌效果要优于其他方式;经过响应曲面四因素三水平优化后,在液料比30 mL/g、提取温度52 ℃、提取时间77 min和溶剂pH值2.0条件下,理论提取率达到45.81%,经验证此条件下的平均提取率为44.86%,与模型理论值差异为-2.08%;此条件下的提取物,比预实验中采用酸性水方式获得的提取物抑制白腐菌的效果提高了16.47%;在此条件下获取的提取物,经U-HPLC-MS分离并鉴定出12种具有抑菌活性的成分,分别为有机酸类(奎宁酸、原儿茶酸、异绿原酸A、异绿原酸B、异绿原酸C、二聚绿原酸、绿原酸、4, 5-二咖啡酰奎尼酸)、黄酮类(牛蒡酮-a)、苷类(芦丁、5′-Propanediolmatairesinoside)、萜类(β-桉叶醇)。经验证,响应曲面优化后得到的提取物对彩绒革盖菌和密粘褶菌均具有良好的广谱抑菌能力,其对两种菌的最低抑菌质量分数分别为1.88%和2.31%。