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2014-06-20 1465次浏览 分类:文献资料

吕文华  江泽慧  吴玉章

(1.中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 1000912.国际竹藤网络中心 北京 100102)

 

黄藤的藤芯和藤皮组分有明显不同。与藤皮相比,藤芯的各种抽提物含量、聚戊糖含量、酸度、酸碱缓冲容量更大,综纤维素含量、木素含量、灰分含量和pH值等更小,阿拉伯糖和木糖等五碳糖的含量更低,而甘露糖、半乳糖和葡萄糖等六碳糖的含量更高,糖类组分的绝对含量更低。这说明藤芯含有更多的吸湿性基团、半纤维素和酸性物质等,含有更少的纤维素、木质素和灰分等。 自藤茎基部向上,抽提物含量减少,酸度减小,聚戊糖含量增多,综纤维素含量、木素含量和灰分含量呈增多趋势但变化不大。与一般木、竹、藤 材相比,黄藤藤材含抽提物较多,纤维素较少,酸度较大,酸碱冲容量较大;半纤维素以聚木糖为主。这些化学组成特征对黄藤藤材在制浆造纸等方面的应用是不利的。

关键词: 黄藤;藤材;基本成分;化学特性

中图分类号:S781.41  文献标识码 文章编号 1001-7488(2009)07-0096-05

藤材性能是其结构和组成的综合体现,黄藤藤材的加工利用与其解剖构造和化学成分 密切相关。藤材的漂白、染色、防霉、防变色等处理都与其化学组成密不可分(吴玉章,2007)。了解藤材的化学组成,对全面认识藤材以及合理、科学地利用藤材具有重要作用。与木、竹 材的化学组成相近,藤材含有主要组分和次要组分(Abasolo et a1.,2002)。主要组分即纤维素、半纤维素和木质素,是构成藤材细胞壁的主要物质;次要组分为抽提物和灰分,主要以内含物形式存在于薄壁细胞和导管分子的细胞腔内。本文研究黄藤 (Daemonorops margaritae)藤材的基本化学组成特性,包括灰分,冷、热水抽提物,苯醇抽提物 1NaOH抽提物,综纤维素,酸溶木素,酸不溶木素和聚戊糖等的含量及其pH值和酸碱缓冲容量等。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黄藤采自广东省肇庆市金鸡坑林场,攀生于杉木 (Cunninghamia lanceolata)上,约15年生,藤长约20 m,直径1020 mm,节间长度1525 cm。藤条采收后去除叶鞘,气干。选取5根气干藤材,从梢部往下纵向3等分,分别将其中间部分1~2 m作为上部、中部和下部;藤径外围部分(<2 mm)为藤皮(蔡则谟,1989),其余为藤芯。将53个不同部位的藤芯和藤皮分别用植物粉碎机粉碎后,筛取4060目的粉末进行化学组成分析,取其统计平均值作为最终试验结果。

1.2 研究方法

参照造纸原料相关国家标准,测试黄藤藤材的灰分(GBT 2677-3-93),冷、热水抽提物(GBT 2677-4-93),苯-醇抽提物(GBT 2677-6-94)1NaOH抽提物(GBT 2677-5-93),综纤维素(GBT2677-10-1995),酸溶木素 (GBT10337-1989),酸不溶木素(GBT 2677-8-49),聚戊糖 (GBT 2677-9-94)和糖类组分(GBT 12032-1989)等含量。参照木材相关国家标准,测试黄藤藤材的pH(GBT 6043-1999)和酸碱缓冲容量(GBT17660-1999) 采用糖醇乙酸酯化法,测试黄藤藤材碳水化合物中5种单糖(葡萄糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖)的相对含量与绝对含量(张春龄等,1982)。测试条件 :日本岛津GC-7890Ⅱ型气相色谱仪,色谱柱长2 m,内径3 nln不锈钢柱,内装涂3 ECNSSM Chromsorb WAW DMCSN2流速40 mL/minH2 流速50 mL/min,空气流速500 mL/min,柱 190,汽化室及监测器温度240

2 结果与讨论

2.1 抽提物含量

抽提物的数量和成分与原料的种类、生长期、产地、气候条件等有关;对同一种原料,也因部位不同而异。由于抽提物的成分有很大差异,而且单个成分的定量分离有很大困难,所以通常采用测定在不同溶剂和水溶液中溶出的抽提物总量的方法。

植物纤维原料中所含有的部分无机盐类、糖、植物碱、环多醇、单宁、色素以及多糖类 物质如胶、植物黏液、淀粉、果胶质、多乳糖等均能溶于水(南京林业大学,1990;葛明裕 1985)。因此,冷水抽提物和热水抽提物两者成分大体相同。但因其处理条件不同,溶出物质的数量不同,热水抽提物比冷水抽提物多,会含有更多糖类物质。黄藤藤材的冷、热水抽提物自基部向上减少,上部最少;热水比冷水抽提物多 (1)


1%氢氧化钠溶液除能溶出能被冷、热水溶出的物质外,还能溶解部分木素、聚戊糖、聚已糖、树脂酸及糖醛酸等。因此,1%氢氧化钠溶液抽提物含量大于其他溶液抽提物含量 ( 1),且中、下部含量大, 上部含量小。1%氢氧化钠抽提物含量的大小,可在一定程度上

原料种类不同,木素含量不同。同种原料的不同部位,木素含量也有很大差别。一般,针叶材木素含量为25~35%,阔叶材为18 22%,禾本科植物为16~25%。在测定酸不溶木素含量时,用硫酸使聚糖水解成单糖的过程中,也有一部分木素被酸溶解,这部分木素称之为酸溶木素。非木材和阔叶材的酸溶木素含量较高,约占总木素的10~20%,因此应以酸不溶木素和酸溶木素含量之和表示总木素含量(石淑兰等,2003)。由图2,与一般植物原料相比(石淑兰等,2003;杨淑蕙,2001;江泽慧,19982002),黄藤藤材的木素含量较高。藤皮较藤芯木素含量稍多,藤芯总木素含量为23%~26%,藤皮总木素含量为27%~28%,酸溶木素含量约为3%。在藤茎高度方向的木素含量,藤皮变异不大 ,藤芯自基部向上呈增大趋势。

2 黄藤藤材木素含量

 

2.5 灰分含量

灰分含量和组成随原料种类和部位等不同而有很大差别。木材灰分主要是钙、钾 、镁、锰、钠和磷等无机盐类,含量多在1%以下。禾草类灰分的主要成分是二氧化硅,一般含量在2%以上(竹子1%左右),稻草灰分高达10%以上甚至17(石淑兰等,2003)。由表4,黄藤藤皮的灰分含量超过2%,明显较藤芯含量更大;上部较中、下部更多,但在整个藤茎高度上差异不大。

灰分

上部

中部

下部

藤芯

1.33

0.92

0.86

藤皮

2.36

2.27

2.14

4 黄藤藤材灰分含量

2.6 pH值和酸碱缓冲容量

木质材料的酸碱性是其重要化学性质之一,包括存在于细胞腔、细胞壁中的物质经水抽 提后得到的抽出液所呈现出来的pH值和酸碱缓冲容量等方面的性质。在木质材料生产人造 板的过程中,其酸性影响着胶的固化速度,决定着产品的质量(金菊婉等,1997)。由图1,藤茎中、下部抽提物多,上部抽提物少。由表5,藤芯较藤皮的pH值更小,酸度更大;藤茎上部的pH值最大,酸度最低;藤茎中、下部的酸度相当,较上部的酸度更小。这表明抽提物含量越多,pH值就越小,酸度越大。说明黄藤藤材的pH值的大小与其抽提物含量密切相关,其抽提物中含较多酸性物质。

PH

上部

中部

下部

藤芯

4.54

4.14

4.21

藤皮

4.70

4.32

4.29

5 黄藤藤材pH

由于木质材料中含有微量的碱金属租碱土金属,它们与木质材料中的有机酸形成相应 的盐类,因此木质材料的水浸提液具有一定的缓冲性能,该性能大小用缓冲容量表示。木质材料的缓冲作用表现在对酸、碱的抵制能力,是其保持pH值基本不变的能力(吴宏唏,2001) 成分不同,酸、碱缓冲性能不同。与木材相比(江泽慧,1998),黄藤藤材的酸碱缓冲容量大,酸碱缓冲性能强,由图3,藤芯的酸、碱缓冲值分别为1893 mL,藤皮的酸、碱缓冲值分别为1679 mL。可见,与藤皮相比,藤芯的酸、碱缓冲值更大;酸缓冲值相差较小,碱缓冲值相差较大。木质材料的缓冲容量是制定酸固化脲胶胶合工艺和预测其胶合质量的重要参考。pH值相近,胶的固化时间会随木材缓冲性能的增加而缩短(朱永侠等,2005)

3 结论

黄藤藤材藤芯和藤皮的化学组分有明显不同。

3 黄藤藤材酸碱缓冲容量

与藤皮相比,藤芯的各种抽提物含量(冷、热水抽提物,苯一醇抽提物和1%氢氧化钠抽提 ),聚戊糖含量,酸度,酸、碱缓冲容量尤其是碱缓冲容量等更大;综纤维素含量、木素含量、灰分含量和pH值等更小;藤芯的阿拉伯糖和木糖等五碳糖的含量更低,而甘露糖、半乳糖和葡萄糖等六碳糖的含量更高,糖类组分的绝对含量更小。这说明藤芯含有更多的吸湿性基团、半纤维素和酸性物质等;而藤皮含有更多的纤维素、木质素和灰分等。 自基部向上,黄藤藤材的抽提物含量减少,聚戊糖含量增多,酸度减小,综纤维素含量、木素含量和灰分含量呈增多趋势但变化不大。

黄藤藤芯的冷、热水抽提物含量分别为18%和22%,1NaOH抽提物含量为42%,苯一醇抽提物含量为9%,综纤维素含量为60%,聚戊糖含量为23%,木质素含量为25%,pH值为4.3。可见,与一般木材、竹材和其他藤种藤材相比(吴玉章,2007;江泽慧,19982002),黄藤藤材含抽提物较多,酸度较大,酸碱冲容量较大,含纤维素却较少,而且,在高度和半径方向上的材性差异十分明显。这些化学组成特征对黄藤藤材在制浆造纸等方面的应用不利。

参考文献

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[2]葛明裕,戴澄月,彭海源,等.1985.木材加工化学.哈尔滨:东北林业大学出版社.

[3]江泽慧.1998.中国主要人工林树种木材性质.北京:中国林业出版社.

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南京林业大学.1990.木材化学.北京:中国林业出版社.

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(责任编辑 石红青)