杨树十个无性系木材纤维形态和化学成分的比较研究
摘要：样本为河南焦作和辽宁绥中所产的人工林杨木幼龄材，筛取40-60目的粉末。选用索氏抽提器对样品进行抽提，计算抽提物的含量。用亚氯酸钠粉末和冰醋酸调节PH进行去木质素处理，计算纯化纤维素的纯化得率，苯醇抽提物，木质素，半纤维素和纤维素的含量。对样本进行纤维解离测木材纤维的长度和宽度。
关键词： 杨树无性系 纤维素纳米晶体 纤维解离
1 前言
木材的主要化学成分是构成木材细胞壁和胞间层的物质，由纤维素、半纤维素和木质素三种高分子化合物组成，一般总量古木材的90%以上，热带木材中高聚物含量略低，在高聚物中纤维素和半纤维素组成的多糖含量居多，占木材的65% ~75%。用电子显微镜观察纤维素、半纤维素、木质素在细胞壁中的物理形态，提出纤维素以微纤维的形态存在于细胞壁中，有较高的结晶度，使植物具有较高的强度，称微骨架结构;半纤维素是无定形物质，分布在微纤维之中，称为填充物质;对于木质素，一般认为是无定形物质，包围在微纤维、毫纤维等之间，是纤维与纤维之间形成胞间层的主要物、物质。半纤维 素是除纤维素和果胶以外的植物细胞壁聚糖，与纤维素不同，半纤维素是两种或两种以上单糖组成的不均一聚糖，分子量较低，聚合度小，大多带有支链. 各种植物纤维中的半纤维素含量、组成结构均不相同，同一种 植物纤维的半纤维素一般也会有多种结构，因此,半纤维素是非纤维素碳水化合物一群物质的总和。木质素 是一种天然的高分子聚合物。是由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳碳键连接而成、具有三维结构的芳香族高分子化合物。木材中除了 含有数量较多的纤维素、半纤维素和木质素等主要成分外，还含有多种少量成分，其中比较重要的是木材的抽提物。拍提物对于木材的材性、加工及其利用均产生一定的影响。 木材抽提物比较大量地存在于树脂道、树胶道、薄壁细胞中，它们的成因十分复杂，有的是树木生长正常的生理活动和新陈代谢的产物;有的是突然受到外界条件的刺激引起的。在树木生长过程中，由于薄壁细胞的死亡而逐渐形成心材，在由边材转变为心材的过程中木材发生了复杂的生理生化反应，同时产生了大量的抽提物沉积在木材的细胞组织中，因而心材中所聚积的较丰富的酚类化合物已成为心材的特征。
纤维素是地球上最丰富且可降解的天然有机材料，可以从很多资源中获取[1]。尽管纤维素能在很多资源中获取，但是从天然植物细胞壁中获取纤维素仍然是主要途径，这是由于天然植物纤维具有可再生性，来源广泛、低成本等性能。然而，纤维素资源目前大部分目前还没有得到充分有效的利用[2]。所以在生态资源日趋匮乏、人类环保意识不断增强的今天，充分有效的利用天然纤维素具有十分重要的意义。为以后利用在生产生活中提供理论基础。
木材纤维形态的变化规律是树木年轮材质分析的主要参数之一 ,同时也是反映木材及其利用的重要指标。就造纸而言 ,纤维原料的纤维形态及其化学成分 ,为纤维原料评价的重要依据 ;尤其造纸系纤维物理作用 ,纸张强度与纤维形态有密切关系 。过去认为纤维长度只要大于 330 mu;m ,纸张的耐折度 、撕裂指数 、耐破指数等不再受其影响, 但据研究 , 纤维长度不仅影响纸张的撕裂度, 而且也影响纸张的抗拉强度 、耐破度和耐折度 。所以, 纤维长度是衡量纸浆用材树种优劣的重要指标之一 。纤维形态的变化受多方面的影响, 树木纤维形态主要与树木的遗传因素有关, 但生境对其变化规律也有一定程度的影响。树木生长发育阶段, 纤维形态在树木幼龄阶段变化是非常活跃的 ,随着树龄的增大而迅速增加长度, 到达一定树龄后达到稳定。因此 ,研究不同杨树无性系木材纤维形态的变异不仅对新品种的培育 、人工林的定向培育具有指导意义 ,且对今后杨树大面积推广及改善木材的材质也有深远的影响。
2 国内外研究进展
造纸工业属于纤维资源约束型产业，世界每年有 40% 的木材用于造纸。在有限的森林积蓄能力有 40% 的木材用于造纸。在有限的森林积蓄能力下，我国目前造纸用材仅占 6.7%。为此我国每年要进口大量纸及纸浆。因此积极推进林纸一体化，大力发展定向培育速生人工用材林是解决我国木材纤维原料短缺的有效途径之一。在我国营造的速生丰产林中杨树已成为不可缺少的主力军。
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