Химический состав древесины и коры
Древесина состоит в основном из органических веществ, на долю которых приходится не менее 99 % общей массы. Органическая часть абсолютно сухой древесины содержит в среднем 49 — 50 % углерода, 43-44 % кислорода, около 6 % водорода и 0,1 — 0,3 % азота. При сжигании древесины остается ее неорганическая часть- зола (0,1- 1,0%). В состав золы входят кальций, калий, натрий, магний, в меньших количествах фосфор, сера и другие элементы. Они образуют минеральные вещества, большая часть которых (75 — 90 %) нерастворима в воде. Среди растворимых веществ преобладают соли щелочных металлов -карбонаты калия и натрия, а из нерастворимых — соли кальция. Целлюлоза, лигнин и гемицеллюлозы- основные составляющие клеточных стенок древесины. Характер связей между ними весьма разнообразен — от слабых межмолекулярных до сильных — химических. Древесина хвойных пород отличается от лиственных несколько большим содержанием лигнина и, особенно, гексозанов. У древесины лиственных пород среди гемицеллюлоз преобладают пентозаны. В ранней зоне годичного слоя целлюлозы меньше, чем в поздней. Целлюлозы, лигнина и экстрактивных веществ в заболони хвойных пород меньше, чем в ядре. У некоторых лиственных пород (ясень, дуб) содержание целлюлозы в ядре несколько больше, чем в заболони. В древесине ветвей содержание целлюлозы на 3-10 % меньше, чем в стволе. У сосновых ветвей в нижней части, испытывающей сжимающие нагрузки, содержание лигнина примерно на 5 % выше, чем в верхней части. Кора по элементному химическому составу мало отличается от древесины, но количество минеральных веществ в ней больше, чем в древесине. Соотношение между основными органическими веществами в коре также иное, чем в древесине, здесь значительно меньше целлюлозы (особенно в корке). Кроме того, в наружной части коры содержится суберин, которого нет в древесине. Представление о химическом составе коры некоторых пород дают данные.
| Вещества | Сосна | Ель | Бук | Тополь | Береза | |
| луб | корка | |||||
| Целлюлоза | 16,6 | 19,1 | 11,8 | — | 19,0 | — |
| Холоцеллюлоза | 25,7 | 27,2 | 20,9 | 39,7 | 38,7 | 4,5 |
| Лигнин | 23,9 | 12,8 | 17,7 | 21,0 | 20,3 | 1,3 |
| Экстрактивные | 73,6 | 69,3 | 60,0 | 42,3 | 15,4 | 43,7 |
| Зола | 1,6 | 2,8 | 4,0 | 2,8 | — | — |
Холоцеллюлоза включает целлюлозу и гемицеллюлозы. Дополнительно содержит более 30 % суберина.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Самое популярное на сайте:
Типовые технологические процессы обработки валов Несмотря на большое разнообразие размеров и конструктивных форм, валы подвергаются одинаковым процессам обработки.
Манипуляция № 98 «Закапывание капель в нос, ухо, глаза» Цель: местное воздействие лекарственных средств. Показание: определяет врач Оснащение: стерильные: пипетки.
Педагогические идеи Джона Локка Вклад Д. Локка, Ж.Ж. Руссо, И.Г. Песталоцци – классиков зарубежной педагогической мысли в развитие теории и практики.
Профессиональные качества и навыки юриста К профессии юриста, так же как и к любой другой профессии предъявляются различные профессиональные требования.
Тема 3 Источники трудового права Система источников трудового права имеет вертикальную т горизонтальную структуры.
Изучайте историю, изучайте историю. В истории хранятся все тайны искусства управления государством. © Черчилль ==> читать все изречения.
Источник
Химический состав коры
Химический состав коры деревьев резко отличается от химического состава древесины (ксилемы). Нужно также отметить, что внутренняя и внешняя части коры, имеющие разное функциональное назначение и соответственно строение, существенно отличаются друг от друга и по составу. Но достаточно часто анализ химического состава коры делается без разделения ее на луб и корку.
Отличительной особенностью химического состава коры является высокое содержание экстрактивных веществ и наличие неких специфичных компонентов, не удаляемых нейтральными растворителями. Последовательным экстрагированием растворителями с увеличивающейся полярностью из коры разных видов извлекают от 15 до 55% ее массы. Следующая обработка 1%-м раствором NaOH дополнительно растворяет от 20 до 50% массы. В результате таких поочередных обработок древесная кора теряет от 10 до 75% собственной массы. При всем этом из коры удаляются не только некоторая часть гемицеллюлоз, но и такие специфические составляющие, как суберин и полифенольные кислоты коры, которые нельзя относить к экстрактивным веществам. Особенности строения и химического состава коры вызывают определенные трудности при ее анализе и требуют модифицирования методик, разработанных для анализа древесины, а именно, введения дополнительных предварительных обработок водным и спиртовым растворами и фоксида натрия. В противном случае наличие суберина и полифенольных кислот может привести к значительному завышению результатов определения холоцеллюлозы и лигнина. Кора если сравнивать с древесиной содержит больше минеральных веществ (1,5. 5,0%). Иногда это обусловлено отложением в коре кристаллов карбонатов. Зольность коры в значительной степени зависит от условий произрастания дерева (состава и влажности почвы и др.).
Массовая доля холоцеллюлозы в коре приблизительно в 2 раза меньше, чем в древесине, при этом в лубе ее содержание выше, чем в корке. Целлюлоза в коре, как и в древесине, является главным полисахаридом, но в отличие от древесины ее нельзя назвать преобладающим компонентом коры В литературе для массовой доли целлюлозы в непроэкстрагированных образцах коры приводятся значения от 10 до 30%.
Как и в древесине, главные гемицеллюлозы коры хвойных пород — глюкоманнаны и ксиланы, а лиственных — ксиланы. В стенках пробковых клеток найден глюкан — каллоза. Каллоза появляется и во флоэме в качестве вещества, закупоривающего ситовидные пластинки. Обращает на себя внимание довольно большая массовая доля уроновых кислот в коре, особенно в тканях луба, что связывают с высоким содержанием пектиновых веществ. С этим согласуется значительно большее количество водорастворимых полисахаридов в коре по сравнению с древесиной Состав пектиновых веществ коры существенно не отличается от состава этих веществ в древесине. Отмечают только более высокое содержание арабинозы.
Как уже подчеркивалось, нужно осторожно относиться к имеющимся в литературе данным по определению лигнина и других компонентов в коре. К примеру, для сосны ладанной (Pinus taeda) интервал результатов определения лигнина в коре весьма широк: от 20,4 до 52,2%. Различия могут быть обусловлены внедрением различных способов подготовки образцов коры к анализу и проведения самого анализа.
Лигнин в тканях коры распределен менее равномерно, чем в древесине. Внешний слой коры наиболее лигнифицирован, чем внутренний. Наиболее лигнифицированы стенки каменистых клеток. Лигнин также содержится в стенках волокон и некоторых типов паренхимных клеток флоэмы и корки. Распределение лигнина среди разных видов клеток в коре имеет сильные видовые различия. Лигнин коры наиболее конденсирован, чем в древесине этой же древесной породы, что в какой то степени подтверждается данными по делигнификации коры. Кора труднее делигнифицируется, чем древесина.
Суберин. Характерным компонентом наружного слоя коры является суберин продукт сополиконденсации, главным образом, высших (С16. С24) насыщенных и одноненасыщенных алифатических а, дикарбоновых кислот с гидроксикислотами (последние могут быть дополнительно гидроксилированы). Участие в поликонденсации мономеров с 3-мя и более многофункциональными группами (карбоксильными, гидроксильными) приводит к образованию сложного полиэфира с сетчатой структурой. Некоторые исследователи допускают существование и простых эфирных связей. В результате суберин невозможно выделить из коры в неизмененном виде, так как он не экстрагируется нейтральными растворителями, а сложноэфирные связи делают его весьма лабильным компонентом. Из коры суберин выделяют в виде субериновых мономеров после омыления водным или спиртовым растворами щелочи и разложения образовавшегося суберинового мыла минеральной кислотой.
Суберин содержится в перидерме, в том числе и в раневой. Он локализуется в пробковых клетках, являясь составной частью клеточной стенки. Пробковые ткани пробкового дуба содержат 42. 46% суберина, бразильского тропического дерева паосанта (Kielmeyera coriacea ) — 45%, а пробковые клетки березы бородавчатой — 45% суберина. Массовая доля суберина во внешнем слое коры изредко превышает 2. 3%, но есть древесные породы, отличающиеся высоким содержанием суберина. В вышеперечисленных древесных породах субериновые мономеры составляют 20. 40% массы внешней части коры. Характерной особенностью пробковой ткани березы — бересты является накопление наряду с суберином тритерпенового спирта — бетулина. Состав субериновых мономеров весьма разнообразен. Кроме упомянутых выше дикарбоновых и гидроксикислот, в состав субериновых мономеров входят одноосновные жирные кислоты, одноатомные высшие жирные спирты (до 20% массы суберина), фенольные кислоты, дилигнолы (димеры фенилпропановых единиц) и другие.
Полифенольные кислоты. Как уже отмечалось, обработкой предварительно проэкстрагированной нейтральными растворителями коры 1%-м водным раствором NaOH извлекается до 15. 50% материала, представляющего собой группу фенольных веществ, обладающих кислыми свойствами. Это дало повод назвать их полифенольными кислотами. Однако в них обнаружены не карбоксильные, а карбонильные группы. После осаждения из щелочного раствора лодкислением минеральными кислотами полифенольные кислоты становятся частично растворимыми в воде и полярных органических растворителях. По всей вероятности, «полифенольные кислоты» — полимерные вещества флавоноидного типа, родственные конденсированным танинам и способные поэтому в щелочной среде претерпевать перегруппировку с появлением карбонильных групп.
В заключение следует подчеркнуть, что существенные различия в строении и химическом составе коры и древесины обусловливают необходимость раздельной переработки этих составных частей биомассы дерева как с технологической, так и с экономической точек зрения. Однако существующие методы удаления коры (окорки) сопряжены с потерями древесины. В отходах окорки наряду с корой содержится значительное количество древесины, что осложняет химическую переработку такого сырья. Разнообразие представленных в коре химических соединений делает привлекательной идею извлечения наиболее ценных компонентов. Развитие данного направления утилизации коры сдерживается относительно низким содержанием извлекаемых компонентов. Вследствие этого основные направления переработки коры все еще ограничены ее утилизацией как органического материала в качестве топлива, в сельском хозяйстве и т.п. Редкие примеры использования коры отдельных древесных пород для выделения дубильных веществ, производства пробки, получения дегтя (из бересты березы) и выделения из коры растущих деревьев пихты пихтового бальзама не улучшают, к сожалению, общую картину неэффективного использования содержащихся в коре ценных органических соединений.
Источник