木醋液的制备、组成、安全性评价和研究现状

木醋液的制备、组成、安全性评价和研究现状

木醋溶液是通过冷分析木屑干燥机而获得的具有浓郁气味的红棕色液体。这是一种主要含有乙醇、酚、酮、醇和其他物质的混合物。由于木醋液具有杀虫、杀菌、消毒土壤、消除粪臭、防腐保鲜、促进植物和食用菌生长等作用,近年来在日本、韩国等国家已经获得广泛应用。本文就木醋液的制备、组成、理化性质、安全性评价、研究现状及其应用作一简要介绍,以促进其在食品、饲料添加剂和生物医学等领域的进一步研究与应用。1干馏原料的组成及种类的选择木醋液主要是由水、甲醇、甲醛、丙酮、醋酸、糠醛、苯酚等醇、酸、酚和酮醛类有机物组成。在有机物中,以酸类化合物的含量最高,其组成又因干馏原料种类的不同有很大的差异。朴哲等对木醋液精制后,利用GC/MS对样品进行分离定性,检验出的主要成分包括:93.97%水、2.87%乙酸、0.41%丙酸、0.84%1-羟基-2-丁酮、0.08%2-乙氧基丙烷、0.69%糠醛、0.09%2-环戊烯-1-酮、0.05%3-甲基吡啶、0.77%丁内酯、0.07%3-羟基-2-丁酮、0.16%其它成分。2木醋溶液的制备2.1木醋液的提取我国民间有传统的制炭工艺和丰富的原料资源,但是由于没有木炭烧制时汽凝分离设备,一般难以收集到烧炭时产生的木醋液和焦油等物质,故只有工业化的木材干馏设备才可以分离得到木醋液。木醋液制备的一般流程是:木材→干馏→冷却→分离→精制→产品。其中木材热解产物的生成量、种类及成分数量,柏美娟,中国科学院亚热带农业生态研究所,410125,湖南长沙芙蓉区马坡岭。孔祥峰、印遇龙(通讯作者),单位及通讯地址同第一作者。因干馏的材料、干馏的方法、收集馏液的温度和时间不同而有很大的差异。针叶材获得的木醋液的有机酸含量比阔叶材的多;干馏釜和平炉生成的木醋液通常比土窑烧炭法得到的木醋液比重大、溶解焦油含量高;同是土窑,白炭窑生产木醋液比黑炭窑的浓度高;中温、高温收集的木醋液比低温收集的木醋液对蔬菜作物的生长更有效。李斌提到,木炭烧制时最初从烟道冒出的黑烟和白烟都不是收集木醋液所要考虑的气体,待有黄褐色刺激辣味的烟(温度为90℃左右)冒出时表明炭窑木材热解,这时可以开始收集木醋液气体,直到炭窑冒出青色或蓝色烟时(温度一般为170~250℃)停止收集木醋液。王海英等对柞木木醋液中的有机成分进行了分析,结果是烟温度为80~90℃时采集的柞木木醋液主要有机成分是醇类,90~150℃时主要成分是醇、酮、有机酸和酚类,150℃以上时是酮、有机酸(主要是乙酸)、醇和酚类。2.2常用的提取法粗木醋液中含有大量焦油、苯酚、甲醇、甲醛、3,4-苯并芘等,需根据不同用途进一步精制。根据文献报道,有以下几种木醋液精制方法:静置法、蒸馏法、过滤法、分配法、活性炭吸附法、有机溶剂萃取法、电解法、碱沉酸溶法和更新装置法等。其中静置法是精制木醋液最简单的办法,精制效果好,缺点是需要很长时间;蒸馏法有常压蒸馏和减压蒸馏两种方法,对含大量水分的木醋液可用一般的常压法,但为了得到所需要的具有活性的木醋液馏分,用减压蒸馏较好。只有确定不同精制条件下所提取木醋液的组分,知道了其正确的使用方法,才能根据木醋液的不同用途选用不同的精制方法。3急性毒性试验为评价木醋液的安全性,张善玉等将木醋液经口灌胃途径实施于大鼠及小鼠,观察了大、小鼠的急性和慢性毒性反应,结果发现,急性毒性试验1周内动物未见明显中毒症状和死亡发生,测得其最大耐受剂量为20g/kg,说明精制木醋液为实际无毒级物质;慢性试验结果显示,该木醋液对雌、雄大鼠体重、总食物利用率、血常规以及血液生化指标、器官重量等指标均无明显影响,肝脏、肾脏、胃脏、肺脏、大肠、小肠和心脏均未见病理组织学改变。4木醋溶液的应用4.1木醋液对食用菌丝生长的影响1991年日本曾有报道,蒙栎木醋液对滑菇、鳞伞、荷叶离褶伞、杨树菇、平菇、灰树花6种食用菌苗、菌丝生长均有促进作用,在2%添加量时对灰树花菌丝生长的促进作用最大,并且木醋液中的高沸点馏分比其它馏分更能促进食用菌丝的生长。Ohta等报道,每千克培养基中含有0.05~0.25ml木醋液时,对食用菌生长的促进效果最佳。Yoshimura等进一步研究发现,在培养基中加入0.1%~6%的木醋液原液,能使食用菌增产21%~42%。王稳等研究了木醋液对玉雪金针菇液体发酵菌丝体生长的影响发现,低浓度木醋液对金针菇生长有促进作用,高浓度木醋液有抑制作用,最适作用浓度为0.01%~0.10%。4.2木醋稀释液的杀菌效果木醋液作为抑菌剂的应用相对广泛,日本有许多的成功经验值得借鉴。在传统农业生产中,日本农民普遍使用木醋液防治作物或果树最难对付的白粉病、锈壁虱等,效果明显。1957年日本国家研究会又进行过控制腐生菌的试管试验,确认木醋液对抑制腐生菌有效,木醋稀释液(酸度0.1%)杀菌效果与0.03%乌斯普龙(Usplun)溶液和0.08%西力生(Ceresan)溶液相同。全顺子发现,木醋液可以防治水稻立枯病、苹果腐烂病、西瓜枯萎病和黄瓜霜霉病。鲁京兰等对木醋液起抑菌作用的主要成分与机理进行了研究,采用葡萄球菌、大肠杆菌、炭疽杆菌和自行提取的病蛙分离菌等普遍存在的细菌为试验对象,结果发现,不同材质提取的木醋液原液均有较强的抑菌效果,但是柞木干馏液的抑菌效果明显好于烧条干馏液的,推测可能与烧条干馏液中几乎不含醛、酮类物质有关;木醋液原液的抑菌效果好于木醋液经柱层析而得的几种不同物质,因而可推测木醋液的抑菌效果是木醋液多种成分的综合效果。李太元等也发现,木醋液对细菌和真菌具有广谱抑菌效果,抑菌作用主要与酸性因素以外的木醋液组成成分有关。4.3木醋液和em菌对解决对比研究木醋液也可以作为饲料添加剂应用于蛋鸡日粮中。木醋液对蛋鸡的适当添加量为0.4%左右,过高或过低均会影响蛋鸡生产性能,增加生产成本。另外,木醋液还有降低鸡蛋中胆固醇的作用,在蛋鸡日粮中可以作为饲料酸化剂应用。有研究为改善淘汰蛋鸡的药残和肉质,在饲料中添加0.4%~1.0%的木醋液粉饲喂60d,鸡肉中的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸均有所提高,亚油酸含量提高了22.4%,开发火腿肠时使用这种淘汰鸡胸肉,并于混合馅中添加1ml/kg木醋液,结果表明,这种新产品的蛋白质、氨基酸和饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸更丰富,保质期也延长了3~4d。坂井田节发现,木醋液和EM菌组合有相加效应,能提高蛋品质,延长蛋保存期,把蛋壳经高温处理,与木醋液起反应,变成木醋酸钙,添加在饲料中有改善蛋质的作用。另有试验表明,木醋液还有消除臭气的作用,木醋液的pH值为2.3~3.0,因而可杀死粪中的产气微生物,还可中和氨气等碱性物质,从而使臭气浓度迅速下降。4.4木醋液的使用木醋液的主要成分是醋酸或醇类,其具有软化角质、杀菌和消毒作用,木炭粒子有活化皮肤细胞的功能,所以可用于皮肤病的治疗;动物试验还证实,木醋液对肝脏具有解毒作用和缓解肝炎症状效果;如果让小鼠先饮入5%的木醋液,可以防止因食入尿嘧啶后出现糖尿病症状;阔叶树木材干馏获得的优质木醋液具有熏制食物的功能;还可预防森林野生动物(如蛇、野猪)食害,抑制树木遭啃食部位的腐朽苗感染。5木醋液的深加工在我国农业和畜牧业生产中,由于存在过量使用农药和抗生素现象,造成农、畜产品中农药和抗生素含量超标,严重影响着人们的身体健康和农业的可持续发展。随着农业生产方式与农业研究方法的进步,在注重环保与健康养殖的前提下,木醋液已经逐渐被认识并