張利亞 劉霞 張佩

摘要：通過(guò)低溫?zé)峤庑←溄斩挼玫酱帜敬滓?，再減壓蒸餾制得精制木醋液，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）對(duì)粗木醋液、精制木醋液進(jìn)行成分分析。結(jié)果表明，精制木醋液成分種類(lèi)減少，枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、青枯雷爾氏菌、痤瘡丙酸桿菌、表皮葡萄球菌、草酸青霉菌等菌種的抑制試驗(yàn)表明，粗木醋液和精制木醋液均有良好的抑菌效果，粗木醋液的抑菌能力比精制木醋液好。

關(guān)鍵詞：小麥秸稈;木醋液;GC-MS;成分分析;抑菌

中圖分類(lèi)號(hào)：S188文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）18-0219-04

收稿日期：2019-10-18

作者簡(jiǎn)介：張利亞（1971—），男，河南鄭州人，高級(jí)工程師，主要從事生物質(zhì)綜合利用研究。E-mail：biocoal@126.com。

通信作者：劉?霞，碩士，主要從事生物質(zhì)能源化利用技術(shù)相關(guān)研究。E-mail：285660187@qq.com。

木醋液是木材等生物質(zhì)在高溫?zé)峤鈺r(shí)產(chǎn)生的煙氣冷凝后的液體，其主要成分是水、醋酸，還含有醇類(lèi)、酸類(lèi)、酚類(lèi)等200多種有機(jī)物和鈣（Ca）、鐵（Fe）、鉀（K）、鈉（Na）、鎂（Mg）等微量元素[1-2]。木醋液成分種類(lèi)復(fù)雜多樣，用途廣泛，經(jīng)加工可作為天然酸度劑改良?jí)A性土壤;其中的有機(jī)物小分子經(jīng)過(guò)植物葉面細(xì)胞吸收，能合成酶、生長(zhǎng)激素等，可為植物提供一定的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此可制成植物葉面肥[3];其中的酸性物質(zhì)對(duì)家禽牲畜的食欲有刺激作用，有利于動(dòng)物消化吸收，可作為動(dòng)物飼料添加劑;此外，木醋液可與氨氣等臭氣發(fā)生反應(yīng)，起到殺菌除臭的作用[4-5]。粗木醋液含有焦油和許多其他顆粒雜質(zhì)等物質(zhì)，需要精制后才能利用。精制木醋液含有有機(jī)酸類(lèi)、酚類(lèi)等有效成分，可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、殺菌等[6-7]。

目前，對(duì)精制前后的小麥秸稈木醋液的抑菌活性方面的報(bào)道較少，尤其是對(duì)人體致病菌抑菌效果的研究。因此，本研究以小麥秸稈粗木醋液、精制木醋液為研究對(duì)象，分析其抑菌活性的變化，以期為木醋液的開(kāi)發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。

1?材料與方法

1.1?木醋液的制備

小麥秸稈木醋液樣本采自河南省衛(wèi)輝市。將干燥造粒好的小麥秸稈放入低溫炭化爐，于240 ℃、隔絕空氣的條件下熱解，產(chǎn)生的氣體利用冷凝裝置處理，收集煙氣的冷凝液即為粗木醋液。粗木醋液的精制采用減壓蒸餾裝置（1 000 mL），在真空度為0.09 MPa、回流比為2的條件下回收溫度為60 ℃以下的液體，得精制木醋液備用。

1.2?理化性能測(cè)試方法

試液密度采用密度瓶測(cè)定;pH值用ATC型號(hào)便攜式pH測(cè)試筆測(cè)定，測(cè)定精度為0.01;有機(jī)酸含量用0.1 mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定，并折算成醋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3?GC-MS測(cè)定方法

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）測(cè)定前將樣品進(jìn)行除水處理：分別取各樣品5 mL，加入正己烷100 mL，再加入無(wú)水硫酸鎂干燥劑進(jìn)行干燥，靜置12 h，抽濾，將濾液裝入進(jìn)樣瓶中待測(cè)。

色譜條件：色譜柱為RTX-WAX石英毛細(xì)管柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm）;色譜柱箱程序升溫至40 ℃保持4.5 min，以20 ℃/min升溫至120 ℃并保持18 min，再以60 ℃/min升溫至230 ℃并保持 18 min;以氦氣（99.999%）為載氣，流速為 1.54 mL/min。

質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源（EI）;電子能量 70 eV;傳輸線溫度230 ℃;離子源溫度200 ℃;檢測(cè)電壓0.85 kV;質(zhì)量掃描范圍（m/z）30～500;溶劑截流：0.5 min;記錄1.0～55.0 min信號(hào)。

1.4?小麥秸稈木醋液的抑菌試驗(yàn)

1.4.1?供試菌種與培養(yǎng)基

1.4.1.1?供試菌種?枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、大腸桿菌（Escherichia coli）、青枯雷爾氏菌（Ralstonia solanacearum）、痤瘡丙酸桿菌（Propionibacterium acnes）、表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）、草酸青霉（Penicillium oxalicum）。

1.4.1.2?培養(yǎng)基?牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基用于培養(yǎng)枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、表皮葡萄球菌，馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA）培養(yǎng)基用于培養(yǎng)青枯雷爾氏菌、草酸青霉，硫乙醇酸鹽培養(yǎng)基用于培養(yǎng)痤瘡丙酸桿菌。

1.4.2?菌懸液制備

將活化好的斜面菌種用 10 mL 無(wú)菌水沖洗至90 mL液體培養(yǎng)基中，置于振蕩培養(yǎng)箱（28 ℃、120 r/min）中培養(yǎng)36 h，用無(wú)菌水配成濃度為1×108 CFU/mL的菌懸液，待用。

1.4.3?試驗(yàn)方法

（1）將直徑11 mm的濾紙浸泡于供試樣品和蒸餾水（對(duì)照）中，高壓滅菌、冷卻后備用。（2）用涂布方式分別轉(zhuǎn)接0.1 mL不同菌種的菌懸液于平板中，然后取3片已滅菌的濾紙片平鋪在培養(yǎng)基上，每組試驗(yàn)作3個(gè)平行。痤瘡丙酸桿菌為厭氧菌，在轉(zhuǎn)接時(shí)應(yīng)增加接種量（本試驗(yàn)增加 0.3 mL 接種量），且在接種后密封保存。將平板正面向上，置于35 ℃培養(yǎng)箱中靜置培養(yǎng)，72 h后測(cè)量抑菌圈直徑。抑菌圈試驗(yàn)判定標(biāo)準(zhǔn)：抑菌圈直徑>30 mm，高度抑制;20 mm<抑菌圈直徑≤30 mm，強(qiáng)抑制;15 mm<抑菌圈直徑≤20 mm，中度抑制;12 mm<抑菌圈直徑≤15 mm，弱抑制;≤12 mm不抑制。

2?結(jié)果與分析

2.1?粗木醋液和精制木醋液理化性能分析

如表1所示，精制木醋液在顏色和氣味上較粗木醋液均有較大改善，且密度、pH值、有機(jī)酸含量與粗木醋液相比也發(fā)生變化，這主要是因?yàn)闇p壓蒸餾后木醋液中的一些重組分——溶解焦油、粉塵顆粒等雜質(zhì)均留在釜底液中，醋酸等輕組分被蒸餾出。

2.2?粗木醋液和精制木醋液成分分析

結(jié)合圖1、表2可以看出，粗木醋液的成分主要包括甲醇、 環(huán)戊醛、乙酸、丙酸、丁酸、5-甲基-2-糠醛、3-甲基-1，2-環(huán)戊二酮、愈創(chuàng)木酚、4-甲基-苯酚等17種物質(zhì)。精制木醋液保留了醋酸等主要組分，去除了5-甲基-2-糠醛有害雜質(zhì)，酚類(lèi)減少了4-甲基苯酚、3-甲基苯酚、2，6，-二甲氧基苯酚、鄰苯二酚，保留了愈創(chuàng)木酚和2-甲氧基苯酚，其中愈創(chuàng)木酚具有很好的殺菌作用。

2.3?抑菌試驗(yàn)

對(duì)粗木醋液和精制木醋液進(jìn)行了抑菌試驗(yàn)，由圖2、表3可以看出，粗木醋液、精制木醋液對(duì)試驗(yàn)菌種均有一定的抑制作用。粗木醋液對(duì)枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、青枯病病原菌、痤瘡丙酸桿菌、表皮葡萄球菌、草酸青霉的平均抑菌圈直徑分別為24.3、24.6、35.6、26.3、30.7、25.3 mm，高于精制木醋液的抑菌圈直徑20.0、18.3、34.0、20.4、23.6、18.3 mm。粗木醋液和精制木醋液均對(duì)青枯雷爾氏原菌表現(xiàn)出高度抑制，粗木醋液對(duì)表皮葡萄球菌也表現(xiàn)出高度抑制，對(duì)其余4種菌種表現(xiàn)為強(qiáng)抑制作用。精制木醋液對(duì)枯草芽孢桿菌、痤瘡丙酸桿菌、表皮葡萄球菌表現(xiàn)為強(qiáng)抑制作用，對(duì)大腸桿菌和草酸青霉表現(xiàn)為中度抑制作用。其中表皮葡萄球菌和痤瘡丙酸桿菌為人體致病菌，表皮葡萄球菌喜歡寄生在人體腳趾部位，分解腳部死皮等引起腳臭，痤瘡丙酸桿菌是引起青少年痤瘡的主要病菌。木醋液對(duì)這2種人體致病菌的強(qiáng)抑制作用，可為木醋液在化妝品、醫(yī)藥方面的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供一定的理論基礎(chǔ)。

木醋液的主要成分是醋酸，醋酸也是生活中常用的殺菌物質(zhì)，高海霞等研究表明，木醋液的抑菌活性可能是酸類(lèi)和酚類(lèi)的共同作用[8-9];王海英等研究表明，愈創(chuàng)木酚有抑菌作用[10]。通過(guò)減壓蒸餾處理的精制木醋液成分變化最大的是酚類(lèi)，主要有4-甲基苯酚、3-甲基苯酚等酚類(lèi)的減少和愈創(chuàng)木酚含量的下降，木醋液的抑菌活性也有所降低。因此，筆者推測(cè)木醋液的抑菌作用可能和酚類(lèi)有關(guān)，并猜測(cè)愈創(chuàng)木酚含量降低可能是精制木醋液抑菌活性下降的一個(gè)主要原因，具體原因還需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究。綜上所述，通過(guò)減壓蒸餾法處理的精制木醋液，可以改善木醋液的外觀，提高木醋液被接受的程度，但是減壓蒸餾也會(huì)造成木醋液部分有效成分的丟失，對(duì)木醋液的抑菌效果產(chǎn)生一定的影響。因此，如何最大程度地兼顧木醋液的外觀和抑菌效果，還需要進(jìn)一步的研究。

3?結(jié)論

小麥秸稈粗木醋液和精制木醋液的成分分析結(jié)果表明，精制木醋液成分減少，特別是酚類(lèi)物質(zhì)減少較多。抑菌活性研究結(jié)果表明，精制木醋液抑菌活性不如粗木醋液， 表明木醋液的抑菌作用和酚類(lèi)有很大關(guān)系，其中愈創(chuàng)木酚很可能是主要的抑菌成分。木醋液對(duì)枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、青枯雷爾氏菌、痤瘡丙酸桿菌、表皮葡萄球菌、草酸青霉有良好的抑菌性，表明其具有廣譜抗菌性。因此木醋液在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥方面有很大的研究前景，特別是在人體醫(yī)藥上的潛力，可為木醋液的研發(fā)提供新的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆?鈺，陸鑫達(dá)，李戀卿，等. 秸稈熱裂解木醋液成分及其對(duì)辣椒生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，34（5）：58-62.

[2]陳?萍，朱洪吉，王建剛. 氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定木醋液飲料中化學(xué)成分[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā)，2016，37（15）：183-185.

[3]席新明，邱?凌，邱洪臣，等. 木醋酸-沼液耦合噴施對(duì)蘋(píng)果樹(shù)病蟲(chóng)害的防治效果[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（4）：101-103.

[4]文春波，錢(qián)發(fā)軍，任?杰. 河南省秸稈資源綜合利用現(xiàn)狀與對(duì)策[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（8）：247-248.

[5]薛桂新，黃世臣，宋益冬. 木醋液對(duì)桃黑根霉抑菌作用和對(duì)久保桃保鮮效果的研究[J]. 延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2013，35（2）：123-130.

[6]Yatagai M，Nishimoto M，Hori K，et al. Termiticidal activity of wood vinegar，its components and their homologues[J]. Journal of Wood Science，2002，48（4）：338-342.

[7]Wu Q M，Zhang S Y，Hou B X，et al. Study on the preparation of wood vinegar from biomass residues bycarbonization process[J]. Bioresource Technology，2015，179：98-103.

[8]高海霞，蘇印泉，張?強(qiáng)，等. 杜仲葉林枝木醋液化學(xué)成分及抑菌活性研究[J]. 西北植物學(xué)報(bào)，2011，31（10）：2106-2112.

[9]尉?芹，馬希漢，鄭?滔. 核桃殼木醋液的制取、成分分析及抑菌試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24（7）：276-279.

[10]王海英，楊國(guó)亭，任廣英，等. 精制蒙古櫟和雜木木醋液的抑菌活性成分分析[J]. 廣東化工，2012，39（11）：14-15.