ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДРЕВЕСИНЫ

Древесина, как и всякая растительная ткань, представляет собой ■сложный комплекс химически отличающихся веществ. Изучение хими­ческого состава древесины имеет большое теоретическое и практическое значение: таким путем мы получаем возможность проследить за биологи­ческими изменениями во время роста растения или при процессах их разложения (гниения), можем сравнивать состав отдельных элементов и частей древесины, например ядра и заболони, коры и ствола дерева, ствола и ветвей и т. п. Зная химический состав растения, можно дать пра­вильную оценку пригодности его для технологического использования, например в бумажной промышленности и других лесохимических про­изводствах. В связи с этим изучению химического состава древесины различных пород и действия на этот состав различных природных факто­ров (возраст дерева, условия местопроизрастания, время рубки и т. п.) было посвящено много исследовательских работ I1].

Первые исследования по химии древесины относятся к началу XIX в. Изучался только элементарный состав древесины, которую считали про­стым углеводом, содержащим различные пропорции углерода и водорода в зависимости от вида дерева.

В 1838 г. Пайен [2] впервые указал на неоднородность древесины и разделил древесную ткапь на целлюлозу и «инкрустирующие вещества». С того времени состав древесины и методы ее анализа неоднократно под­вергались изучению, хотя эти исследования и носили случайный характер. Более детальное и широкое изучение древесины началось примерно с 1916—1919 гг.

Была выяснена зависимость химического состава древесины от раз­личных факторов: породы и части дерева (сердцевина, заболонь, основание ствола, вершина и пр.), условий местопроизрастания, возраста, времени рубки, поврежденности гнилями и пр. По мере выявления новых химиче­ских или физических свойств отдельных компонентов древесины совершен­ствовались старые методы анализа и предлагались новые. До сих пор, однако, еще не удалось выделить отдельные составные части в том виде, в каком они находятся в самой древесине: в процессе получения они всегда претерпевают некоторые изменения. Кроме того, выделенная составная часть всегда содержит еще примесь родственных веществ. Это объясняется сложностью структуры древесных клеточных стенок и тес­ной связью между отдельными составными частями, которая, по современ­ным воззрениям, носит химический характер. Все вещества древесины принадлежат к классу высокомолекулярных соединений. Поэтому при
действии на них тех или иных химических реагентов могут происходить вследствие Адролиза, окисления и других причин наряду с химическими реакциями такще и изменения молекулярного веса.

^пыло выяснено, что древесина различных пород содержит в основном почти одни и те же вещества, но в различных — пропорциях, Главнейшие из них — целлюлоза, гемицеллюлозы и лигнин — образуют клеточную стенку и составляют до 90—95% *от веса абсолютно сухой древесины. Остальные" 5—10% объединяются в группу экстрактивных вешеств, т. е.*иэвлекаемых различными растворителями (вода, органические рас­творители) без заметного изменения состава. Вещества самбй клеточной стенки всегда подвергаются в процессе выделения некоторому изменению. Схематически классификацию химических компонентов древесины можно представить следующим образом:

I. Главнейшие компоненты клеточной стенки

Г

1. Целлюлоза

А. Т$£Я углеводная

Фракция | 2. ремицеллю-

‘ лбзы

1. Ксилан

2. Арабан

Кислоты I кислота

2. Галактуроновая кислота

1. Маннан В. Гексозаны ■( 2. Глюкан

С. Уроновые I[60]— Глюкуроновая

{1

2 1.

2.

3, Галактан и др.

Г

I

Б. Лигнин.

II. Экстрактивные вещества

A. Летучее масла и смоляные кислоты, летучие кислоты.

B. ‘Сго. танные масла (жирные масла).

C. Природные красящие вещества и их образующие. О ТаДпвды.

Некоторые растворимые полисахариды и глюкозиды. F Зола (минеральньш соли). G. ОргаЖшжие азотистые соединения.

Ы. Другйе органические компоненты, подобные смолам, фитостеролам и т д.1

Под методами химического анализа древесины подразумевают усло­вия отбора образцов и их подготовки к аналитическим исследованиям, способы определения отдельных составных частей и порядок анализов.

Общепринятых правил по выбору образцов древесины до сих пор еще не установлено, хотя этому вопросу и посвящался ряд работ [18,3]. Но, поскольку химический состав древесины зависит от ряда факторов, при выборе образцов следует учитывать: а) породу дерева;

услоВйя местопроизрастания дерева (тип леса, бонитет насаждения, климатические условия Д пр.);

характеристику дерева (диаметр на высоте груди, высота, повре — ждеппость гнплями и вид гнили);

возраст дерева;

время рубки..(осень, зима, весна, лето);

часть дерева, из которой берется образец (сердцевина, заболонь, основание, вершина ствола);

длина и диаметр отрубков, число отрубков:

порядок составления средних проб.

В случаях, когда анализ проводится с целью установления влияния на состав древесины какого-либо одного фактора, например поврежде­ния гнилями, необходимо исключать влияние других факторов путем надлежащего выбора образцов.

Древесина для анализа употребляется в виде опилок, степень ее из­мельчения играет немаловажную роль. Опилки должны быть одинаковы по величине, поэтому измельченная древесина затем сортируется на си­тах. До настоящего времени еще нет общепринятого мнения об оптималь­ном размере опилок, хотя влияние их величины на аналитические данные доказано I[61]‘ 4]. Так, Комаров [Б] нашел, что количество сырой целлюлозы, определенной методом хлорирования в древесине ели, измельченной в порошок, составляло 55.2%, а в опилках размером 1.25—2 мм (круп­ные опилки) — 59.43%, т. е. наблюдалось расхождение на 4.2%.

Наиболее часто применяются опилки, которые проходят через сита с отверстиями в 1 мм и остаются на сите с отверстиями в 0.5 мм или 0.25 мм. Для анализа употребляется воздушно-сухая древесина.

Количественные методы определения различных составных частей дре­весины основаны либо на непосредственном выделении отдельных компо­нентов (целлюлоза, лигнин), либо на определении продуктов их реакций. Например, пентозаны определяются по фурфуролу, маннан — по гидра — зону маннозы, галактан — по слизевой кислоте, уроновые кислоты — по отщепляемой углекислоте. Экстрактивные же вещества определяются целыми группами, например экстракцией горячей водой извлекаются дубильные вещества, сахаристые вещества, крахмал, пектин, некоторые гемицеллюлозы и т. п., экстракцией органическими растворите­лями извлекаются смоляные и жирные кислоты, эфирные масла, фито — стерины и т. п. Такие суммарные экстракции дают представление — о том, какие типы экстрактивных веществ характерны для данной породы.

При анализе древесины необходимо соблюдать определенную после­довательность, так как некоторые экстрактивные вещества мешают опре­делению основных составных частей клеточных оболочек, причем полу­чаются преувеличенные результаты. Поэтому экстрактивные следует за­ранее удалить тем или иным растворителем.

Химический состав древесины наиболее часто определяют следующими методами: золу — сжиганием навески исходной древесины в тигельной печи; вещества, раство­римые в эфире и спирте — экстракцией в аппарате Сокслета в течение 5 час.; водворас- творимые вещества извлекаются при многократной промывке кипящей водой опилок экстрагированных органическими растворителями. В экстрагированной органиче­скими растворителями и водой древесине определяют лигнин — как остаток от обра­ботки древесины 72%-й или 64%-й серной кислотой; целлюлозу — как остаток от обработки опилок смесью азотной кислоты и спирта, по методу Кюршнера и Хоффера;1 пентозаны — отгонкой фурфурола, получающегося при кипнчении с 12% ИС1, по — методу Толленса; гемицеллюлозы — кипячением древесины с 2.5%-й H2S04 в течение 2 час.; уроновые кислоты — по количеству углекислоты, отщепляемой при нагре­вании с 12%-й НС1, по методу Толленса и Jle Февра; маннан — по фенилгидразону маннозы, получаемой в результате гидролиза древесины 72%-й H2S04; галактан — по слизевой кислоте, образующейся при окислении древесины азотной кислотой, со методу Шоргера; целлюлоза, не содержащая гемицеллюлоз, определялась по методу Кюршнера и Хоффера в остатке древесины после удаления гемицеллюлоз.

Подробное описание методов определения различных компонентов древесины приведено в специальных руководствах к практическим рабо­там по химии древесины [Б] и в монографиях Н. И. Никитина I[62]‘ я], Уайза [6- е8].

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв