竹材防霉用温敏性水凝胶/柠檬醛包合物的制备及其缓释特性与抑菌机理

Although China is the largest producer and exporter of bamboo products in the world, it is still difficult to use bamboo products in the outdoors for more than one year. The long-acting anti-mildew problem of bamboo products has become a technical bottleneck to restrict the sustainable development of bamboo industry, and it is a common key scientific and technological problem to be solved urgently. This is mainly due to the fact that the mechanism of bamboo mildew and m anti-mildew are little known, and the mechanism of long effect anti-mildew of bamboo has not been recognized. Therefore, the natural antibacterial agent of citral from Chinese herbal medicine, embedded in the temperature sensitive hydrogel preparation of thermosensitive hydrogel/citral clathrate on the basis of previous research. DSC, FTIR and NMR were used to study the sustained-release properties of the inclusion complexes. The effects of citral and its inclusion complexe on the germination rate, cell wall and cell membrane of mold spores were studied by using the super depth of field 3D video microscope, SEM and TEM. The mechanism of bamboo mildew and long effect anti-mildew is revealed. Through the temperature response of thermosensitive hydrogel, the "open - off" controlled release of citral was realized, so as to achieve the long effect bamboo wood. It is a new idea and method of anti-mildew for bamboo. It is expected to overcome the problem of long term anti-mildew for bamboo, and is of great significance for maintaining sustainable development of bamboo industry.

我国虽然是全球最大的竹产品生产和出口国，但是竹产品在户外恶劣环境下的使用时间仍难超过1年。竹产品的长效防霉问题已成为制约竹材工业可持续发展的技术瓶颈，是当前迫切需要解决的共性关键科技问题。这主要缘于目前竹材霉变和防霉机理的本质知之甚少，竹材长效防霉的机理尚未认知。为此，本项目在前期研究的基础上，将来源于中草药的天然抗菌剂柠檬醛，包埋于温敏性水凝胶中制备温敏性水凝胶/柠檬醛包合物；采用DSC、FTIR、NMR等研究包合物的缓释特性；采用超景深三维视频显微镜、SEM和TEM等研究柠檬醛及其包合物，对霉菌孢子的萌发率、细胞壁和细胞膜等的影响规律，以揭示竹材霉变和长效防霉的机理。本研究通过温敏性水凝胶的温度响应特性，来实现对柠檬醛的“开-关”控释，从而达到竹材长效防霉的目的，是一种竹材防霉的全新思路和方法，有望攻克竹材长效防霉的难题，对于保持竹材工业的可持续发展具有十分重要的意义。

中国是全球最大的竹产品生产和出口国。但是，竹材所含的淀粉、水溶性糖类等比木材要高得多，因而竹产品比木产品更容易霉变。竹产品霉变后表面被严重污染，有的污染可达数毫米，以致洗刷甚至刨削也不能完全除去，导致竹产品失去使用价值，目前竹材的长效防霉问题一直亟待攻克。为此，本项目在国家自然科学基金的资助下，围绕竹材长效防霉的相关技术、机理等开展了深入研究，在多个方面取得了重要进展或突破，圆满完成了各项研究任务和实现了预期研究目标。项目主要开展了以下8个方面的深入研究：①柠檬醛对竹材霉菌的抑菌性能及其作用机理；②竹材的柠檬醛防霉处理工艺与防治效力；③柠檬醛复配剂的制备及其对竹材的防霉性能；④PNIPAm/柠檬醛包合物的制备与表征；⑤包合物的缓释特性与缓释后的防霉性能；⑥包合物处理竹材的工艺与防霉性能；⑦柠檬醛的抗氧化改性；⑧茶多酚改性柠檬醛防霉处理竹材的工艺和防霉性能。项目主要采用自由基聚合法、无皂乳液聚合技术、单因素和正交实验法等研制了PNIPAm/柠檬醛包合物和包合物防霉处理竹材，采用UV-vis、TEM、SEM、XRD和FTIR等对性能、结构和机理等进行了表征。结果表明：PNIPAm/柠檬醛包合物具有较好的温敏特性，在25°C和36°C下的释放机制均符合一级动力学方程，可实现柠檬醛的 “开-关”控释，有望达到竹材的长效防霉；包合物浸渍处理竹材对桔青霉、绿色木霉、黑曲霉和混合霉菌等竹材常见霉菌的防治效力均达100%。本项目的研究成果将为竹材的长效防霉提供全新的思路、方法和理论参考，对于保持竹材工业的可持续发展具有十分重要的意义。.截止目前，项目已发表期刊论文13篇（其中，SCI收录10篇）、申请发明专利3项、培养硕士研究生3名，超额完成了“发表研究论文6-8篇（其中，SCI收录2-3篇）、申请专利2-3项”的任务。今后两年，仍将及时向国家基金委上报后续相关研究成果。