林产化学工程植化讲稿.ppt

林产化学工程植化1植物纤维化学(1)生物结构和化学成分总论绪论引言：问题1、植物中含有什么化学成分?它们有什么样的结构 、性质和用途？怎样分离得到这些成分？ 2、怎样区分几种材种？要回答这些问题，我们就要首先学习植物资源化学1 植物纤维化学研究范围n研究植物原料的生物结构及细胞形态n纤维素、半纤维素、木素三种主要组分及少 量成分(提取物)n化学结构n分离n提取n测定n物理和化学性质n应用2 植物纤维化学与其它课关系n以有机化学、仪器分析、物理化学、 植物学为基础n是轻化工程、林产化学加工工程的专 业基础课程n属于天然高分子化合物的范畴n为固体废物的资源化技术与应用打下 理论基础3 三大素研究和发展状况n19世纪初提出n木材元素组成n碳50%n氢6.4%n氧42.6%n19世纪30年代一20世纪30年代n三大素的提出n近代分析仪器发展促进三大素化学结构的确定4 课程学习安排和学时n讲课48学时其中n生物结构及细胞形态4学时n化学成分总论2学时n提取物4学时n木素8学时n纤维素8学时n半纤维素4学时第一章 植物纤维的生物结构及细胞形态植物分类(1)n低等植物n藻类植物n菌类植物 现已列入微生物类n高等植物n苔藓植物n蕨类植物n种子植物植物分类(2)—造纸使用的原料多属于种子植物植物分类(3)n植物分类有界、门、纲、目、科、属、种七个级别 ，还可再细分为亚门、亚纲-----等n植物分类最基本单位是“种” ，即品种n品种是指具有相似形态特征，表现出一定生物学特 性，有一定生存条件，能产生遗传特性相似后代， 在自然界有一定分布区域的无数个体总和。

n接着将相近的种归入同一属，依次归纳，最后联合 不同的门构成植物界，成为植物的系统分类法n以马尾松为例：植物界，种子植物门，裸子植物亚 门，松柏纲，松杉目，松科，松属，马尾松(种)植物的拉丁学名n拉丁名是植物学家林奈创用，后经国际植物学 会确认为双名法命名n双名法以两个词：属名+种名，给植物命名，在 种名之后附以命名人姓名缩写n拉丁名是以拉丁文书写，属名第1个字必须大写n马尾松命名为Pinus massoniana lamb其中 Pinus是指松属中国的植物资源1n中国是植物大国，地球高等植物30万种，中国 3.2万余种，占世界的1/10n中国有8千种以上木本植物，其中乔木2千余种 ，优良用材和经济材1千种以上n竹类植物种类较多国家，400余种以上，竹林 面积占世界1/4n中国食用油料树种100种左右，果树种400多种 ，木本浆科10种n药用植物3000种，可利用芳香植物400种中国的植物资源2n植物类别 总数 主要植物n纤维植物 118 46n树脂植物 36 10n淀粉及糖类 90 50n树胶植物 38 11n油脂植物 151 60n保健及食用 93 26n单宁植物 214 41n甜味剂植物 17 17n芳香植物 138 58树木的生长初生长：顶端生长，高生长次生长：径生长树干的构造n周皮n次生韧皮部n形成层n木质部1、木材的生物结构n木材三切面n横切面n径切面n弦切面n年轮和早晚材n心材、边材及熟材n管孔(或管胞）n木射线n树脂道(松科六属)n木薄壁组织木材三切面横切面：与树干长轴相垂直的切面。

径切面：顺着树干长轴方向， 通过髓心与木射线平行或与 生长轮相垂直的纵切面弦切面：顺着树干长轴方向， 与木射线垂直或与生长轮相 平行的纵切面年轮和早晚材n在一个生长周期中所产生的次生木质部，在横 切面上呈现一个围绕髓心的完整轮状结构，称 为生长轮或年轮n温带和寒带树木在一年的早期、或热带树木在 雨季形成的木材，由于温度高、水分足，细胞 分裂速度快，细胞壁薄，形体较大，材质较松 软，材色浅，称为早材；温带和寒带的秋季或 热带的旱季，树木细胞分裂慢，形成的细胞腔 小而壁厚，材色深，组织较致密，称为晚材由于早、晚材的结构和颜色不同，在它们的交 界处形成明显或不明显的分界线凡分界明显 者称为早晚材分界明显 , 或早材至晚材过渡 为急变反之 , 为早晚材分界不明显 , 或早 晚材过渡为缓变如松属木材的硬松类〈油松 、马尾松、樟子松等〉系早晚材急变 , 而软 松类〈红松、华山松、白皮松 等 〉 系早晚 材缓变急变与缓变管孔导管是绝大多数阔叶材所具 有的中空状轴向输导组织， 为一串纵向的细胞组成，在 横切面上可以看到许多大小 不等的孔眼，称为管孔管 孔呈圆形，直径大于其它细 胞，孔之间有间隙，故具有 导管的阔叶材被称为有孔材 。

管孔的有无是区别阔叶材和针叶材的重要依据管孔的大小及分布 根据管孔在横切面上一 个生长轮内（早材与晚材）的分布和大小情况，可以 分为3种类型：n环孔材n明显不同n半环孔材n相差不大n散孔材n沒有区别环孔材 , 如桑、榆、 白蜡、苦楝、麻栎、柚木又分为：(1) 星散状晚材管孔多数单独或聚合 , 均匀或比较均匀地分 布 , 如水曲柳、香椿木、 梧桐、白蜡木、皂荚木等2) 弦列状 晚材管孔在晚材带呈短切线状排列, 又称切线状, 榆木是其典型3) 径列状 晚材管孔一至数列沿树干半径方向排列 , 呈辐射 状, 如麻栎、蒙古栎呈径向火焰状4）斜列状 晚材管孔的排列与树干半径方向构成一定的倾斜 角度, 如刺楸、梓树等5) 不规则状 : 晚材管孔排列无一定方向, 为不规则的径列 或弦列组合而成, 呈 “Y 形或X 形排列 , 如构木、拷树等半环孔材, 如石梓、山赤、水青冈、核桃、柿树、樟树等散孔材 , 杨木、柳树、桦木、桉木、楠木、椴木、榕树、黄 桐、黄杞、青皮等树种槭木麻栎核桃楸水曲柳榆木槲栎刺楸构木心材和边材在木质部中，靠近树皮（通常颜色较浅）的外环 部分称为边材，髓心与边材之间的木质部为心材， 通常颜色较深。

1) 心材树种 ( 显心材树种 )心、边材颜色区别明显的树种，如国产松属、落叶松 属、红豆杉属、刺柏、杉木等针叶树材 ; 楝木、水曲 柳、栎木、刺槐、香椿、榉木等阔叶树材2) 边材树种心、边材颜色和含水率无明显区别的树种，如桦木、 桤木、杨木、鹅耳栎及槭属等阔叶树材3) 熟材树种 ( 隐心材树种 )心边材颜色几无区别,但在立木中心材含水率远远小于 边材, 如云杉属、冷杉属、锻木、山杨、水青冈等心材树种、边材树种和熟材树种木射线n在木材横切面上，有许多颜色较浅，向树皮方向 呈辐射状排列的组织，称为木射线射线由薄壁 细胞组成，起横向输送和储藏养料的作用n横切面上：呈辐射条状，显示其侧面宽 度和长度；n径切面上：呈线状或带状，显示其长度 和高度；n弦切面上：呈短线或纺锤状，显示其宽 度和高度观察木射线的宽度和高度应 以弦切面为主木射线在三切面上的形状(1) 细和极细木射线射线宽度 0.05~0.l mm , 肉眼下不见至略明晰如杨 木、柳木、槭木、桦木、椴木等阔叶树散孔材及几乎 所有的针叶树材的木射线都属这类 .(2)中等木射线射线宽度0.1~0.2 mm , 肉眼下略明晰至明晰如白椿 、榆木、楸木、水青树、刺槐等树种。

3) 宽木射线射线宽度在 0.2 mm以上 , 肉眼下明晰至显著如栎 木、赤杨、水青冈等树种具宽、细两种木射线如栎类木材木射线的宽度树脂道n由分泌细胞围绕而成的长形 细胞间隙，储藏树脂，存在 于针叶材松科六属（松属、 云杉属、落叶松属、黄杉属 、银杉属及油杉属）中n有轴向和径向（在木射线内 ）之分，有的树种只有一种 ，有的树种两种都有轴向树 脂道横向 树脂 道轴向树脂道轴向薄壁组织n是由形成层纺锤状原始细胞分裂所形成的沿树 轴方向排列的薄壁细胞所形成的组织，颜色比 其它细胞浅，是边材贮存养分的生活细胞n针叶材中的薄壁组织不发达或根本没有，而阔 叶材薄壁组织发达一）离管类：指不与管孔连生，而单独分布于木质部者1. 星散状：轴向薄壁细胞数量少而零星分布，肉眼下不见 如桦木属、樱桃属、枫香及木荷等2. 星散/聚合状 在横切面上，轴向薄壁组织于木射线之间聚 集成短的弦线，如木麻黄属、核桃木等轴向薄壁组织的排列1、星散状2、星散/聚合状n3. 带状 轴向薄壁组织与年轮相平行, 组成较宽的带 状线, 其宽度较切线状为宽, 在肉眼下略明晰至明晰 如黄檀、红豆树 ( 花榈木 ) 等n4. 轮界状 轴向薄壁组织沿年轮分布, 呈连续或断续 的细线。

根据存在于生长轮的起点或末点,分为轮始型 和轮末型如杨属、柳属、木兰、鹅掌楸等树种b2b33、带状4、轮始状4、轮末状5、网状：在横切面上，聚集成短弦状或带状的薄壁组织 之间的距离与木射线之间的距离基本相等，相互交织 成网状 6、梯状：在横切面上，薄壁组织聚集成短弦状或带状， 之间的距离明显比木射线之间的距离窄5、网状6、梯状( 二 ) 傍管类轴向薄壁组织排列于导管周围，将导管的一部分或全部围住，并且沿发 达的一侧展开的轴向薄壁组织1.稀疏状 围绕在导管周围未形成完全的鞘，或星散分布于 导管周围，如枫杨、樟树2.帽状 指轴向薄壁组织仅聚集于导管的外侧或内侧，如枣 树等3. 环管状 轴向薄璧组织环绕于管孔周围, 有全部包围呈 圆圈状, 亦有仅包围管孔一部分者如香樟、楠木、白蜡 木、白椿木等4. 翼状 轴向薄壁组织围绕管孔, 两侧向外延伸, 状如鸟翼如泡桐、皂角木等树种 5. 聚翼状 上述翼状轴向薄壁组织相互间沿弦向 连结, 称为聚翼状如泡桐、皂荚、刺槐、红 豆树等 6. 宽带状 轴向薄壁组织构成平行于年轮的宽带, 肉眼下显著常见于铁刀木、土沉香等树种a1a2a4a3a5a6图2－28 a.傍管型轴向薄壁组织（刘一星,2004）a1稀疏状；a2帽状；a3：环管束状；a4：翼状；a5：聚翼状；a6：傍管带状轴向薄壁组织n离管状 带状 带状n傍管状 翼状 聚翼状针阔叶材生物结构比较n项目 针叶材 阔叶材n年轮 明显，早晚材颜色差别大 散孔材不明显n树脂道 松科六属有 温带没有n管孔 无孔材 有孔材n木薄壁组织 少到没有 发达有离管状和傍管状n木射线 单列 单、双、多列针阔叶材的识别有无管孔分为有孔 材(阔叶材)无孔材(针叶材)n无孔材根据有无树脂道分为n有树脂道为松科六属(松属、落叶松属、云杉属 、黄杉属、银杉属、油杉属) ，再根据心边材宽 窄和树脂道多少区分n无树脂道根据有香气 杉木、铁杉等 无香气 银杏等n根据管孔分布分为n环孔材 散孔材 半环孔材 幅射孔材n根据木射线分为宽木射线和窄木射线n根据薄壁细胞类型分为离管状和傍管状有孔材2、 木材细胞壁结构n胞间层 MLn初生壁 Pn次生壁 n外层S1n中层S2n内层S33、细胞壁上纹孔的构造纹孔是次生壁加厚过程中未加厚部分,即次生壁上 的凹陷。

组成纹孔的两个主要部分为纹孔腔和纹孔膜纹孔腔为次生壁未加厚的整个空间纹孔膜是一对纹孔之间的隔膜，由两个细胞的 初生壁与胞间层构成纹孔是水分、养料及光合作用产物在细胞之间输 送的通道，因此通产在相邻的两个细胞壁上成对 出现，称为纹孔对细胞壁上纹孔型式n纹孔及纹孔对n单纹孔对an半具缘纹孔对bn具缘纹孔对cn闭塞纹孔d纹孔环轴侧投影剖视正面图轴侧投影剖视正面图单纹孔对：只存在于薄璧细胞，其纹孔腔近于等 径的圆柱形具缘纹孔：纹孔腔上悬挂有一部分次生壁，这部 分次生壁称为纹孔缘，具有纹孔缘的纹孔称为具 缘纹孔绝大多数的管胞都有具缘纹孔,阔叶材的 导管也有半具缘纹孔对：由一个细胞的单纹孔与另一个细 胞的具缘纹孔组成的纹孔对在管状细胞和薄壁细胞之间也可形成具缘纹孔对 ，也可形成半具缘纹孔对，即管状。