林业科学  2007, Vol. 43 Issue (7): 155-158   PDF    
0

文章信息

吴玉章.
Wu Yuzhang.
3种棕榈藤藤材的化学组成
Chemical Composition of Three Kinds of Rattan Canes
林业科学, 2007, 43(7): 155-158.
Scientia Silvae Sinicae, 2007, 43(7): 155-158.

文章历史

收稿日期:2006-02-13

作者相关文章

吴玉章

3种棕榈藤藤材的化学组成
吴玉章     
中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 100091
关键词:棕榈藤    化学组成    
Chemical Composition of Three Kinds of Rattan Canes
Wu Yuzhang     
Research Institute of Wood Industry, CAF Beijing 100091
Abstract: This paper deals with the chemical composition of three kinds of rattan canes species, i.e., Calamus tetradactylus, C. simplicifolius and Daemonorops margaritae. The preliminary results were as follows: 1) The holocellulose, pentosan and lignin were major chemical composition for the rattans, and its contents in the C. simplicifolius was the highest and that in D. margaritae was the lowest. The extractives of benzen-alcohol, hot water, cold water and 1%NaOH were minor chemical composition for the rattans, and its contents in the D. margaritae were the highest and that in the C. simplicifolius were the lowest. 2) There were some differences in content of the chemical composition among the root, middle and top of canes. For C. tetradactylus cane the holocellulose in root and the lignin in top were the highest and there were a little difference in pentosan content among the root, middle and top of the canes, and the holocellulose, pentosan and lignin in top were higher than that in root for C. simplicifolius and D. margaritae. 3) The extractives had been shown a difference in contents in different places of canes. For D. margaritae the extractives of the canes in top was higher than that in other places, and that of C. tetradactylus and C. simplicifolius had been shown a ruleless. 4) The major monosaccharide of the three kinds of rattan were glucose and xylose and shown a higher contents of 42%~46% and 20%~24%, respectively. It showed that the rattans were similar to hardwood.
Key words: rattan    chemical composition    

棕榈藤加工业在我国区域经济中的重要性已为人所知(许煌灿等,1999)。近20年来,我国对棕榈藤从天然分布及利用(许煌灿等,1993)、种质资源收集保存和引种驯化(尹光天等,1993)、组培栽培技术(许煌灿等,19841994b; 张方秋,1993)、生态生物学特性(许煌灿等,1994a尹光天等,1998)到藤茎解剖学特性(林文豹,1983蔡则谟,1994腰希申等,1998)都做了大量的研究工作。通过研究,掌握了我国棕榈藤资源及其分布、用途、生物学特性、生长环境、资源储量和产量,建立了多个棕榈藤藤种园,研制出多个藤种的组培技术。在“十五"期间,又将藤材的利用作为一项攻关内容进行了研究。为了更好地利用藤材,在了解藤材解剖学特性的基础上,还应该了解藤材的化学组成,这对全面认识棕榈藤藤材以及合理、科学地利用棕榈藤藤材具有重要作用。同时,藤材的改性技术,如漂白、染色、防变色、防霉等的研究,也与其化学组成有密切的联系。

1 材料与方法 1.1 试材概况

所用藤材为单叶省藤(Calamus simplicifolius)、白藤(C. tetradactylus)和黄藤(Daemonorops margaritae),均采自广东高要金鸡坑林场,约10年生,丛生,白藤植株茎长4~6 m,黄藤和单叶省藤植株茎长10~15 m,攀缘在杉木(Cunninghamia lanceolata)上。采集的藤条首先去除叶鞘,保留藤茎并气干。

1.2 试样制备

首先,将气干藤茎去掉表面的蜡质层(以下将去掉腊质层的称为芯部)。将芯部分成上、中、下3部分,上部指靠近茎梢的1~2 m部分(以下称梢部),下部指靠近根部的1~2 m部分(以下称根部),中间1~2 m的部分作为中部(以下称中部)。由于藤茎较细,需要多株藤条才能满足分析所要求的量。因此,本研究中黄藤和单叶省藤各取10株,白藤藤茎更细,取30株以上。然后将各株的3部分别混合在一起使用。

将试样用粉碎机(Willey磨)粉碎,所得粉末经样品筛筛选,取40~60目之间的粉末,平衡水分后供化学组成和糖类组成分析用。

1.3 3种棕榈藤藤材主要化学组成分析

除酸溶木素含量按照GB/T 10337-1989 (紫外光谱法)测定外,其他指标均按照GB/T 2677.2~10-1993~1995进行。

1.4 3种棕榈藤藤材糖类组成分析

本研究采用糖醇乙酸酯化气相色谱法,依据GB/T 12032- 1989进行测定。测定原理是用硫酸把造纸原料或纸浆中的纤维素和半纤维素水解成单糖,单糖被硼氢化钠还原为糖醇,糖醇与乙酸酐酯化成挥发性衍生物,然后进行气相色谱分析,得到碳水化合物中5种单糖(葡萄糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖)组分的相对含量与绝对含量。

气相色谱仪为日本岛津GC-7890Ⅱ型,色谱柱长2 m,内径3 mm不锈钢柱,内装涂3%ECNSS-M的Chromsorb W AW DMCS,N2流速40 mL·min-1;H2流速50 mL·min-1;空气流速500 mL·min-1;柱温190 ℃;汽化室及监测器温度240 ℃。

2 结果与分析 2.1 3种棕榈藤藤材化学组成

表 1给出了3种棕榈藤藤材化学组成的分析结果。白藤综纤维素(包括纤维素和半纤维素,以下同)含量平均71.39%,总木质素(酸不溶和酸溶木质素总和,以下同)含量平均23.69%,聚戊糖含量平均23.28%;单叶省藤综纤维素含量平均75.27%,总木质素含量平均24.01%,聚戊糖含量平均24.94%;黄藤综纤维素含量平均63.15%,总木质素含量平均23.09%,聚戊糖含量平均20.43%。此结果与Abasolo等(2003)的结果相近。3种棕榈藤藤材中,以单叶省藤的综纤维素、总木质素和聚戊糖的含量最高,黄藤的最低。

表 1 3种棕榈藤藤材化学组成 Tab.1 Chemical composition of three kinds of rattan

同一种藤材,从藤茎的根部到梢部,综纤维素、总木质素和聚戊糖的含量有差异。白藤的综纤维素含量在根部最高,总木质素含量在梢部最高,聚戊糖在3个部位的含量相近;单叶省藤和黄藤的综纤维素、总木质素和聚戊糖的含量均为根部最低,梢部最高。从藤茎根部到梢部3种物质含量变化的整体情况来看,黄藤的变化差异最大,变化量在5%~6%之间,而单叶省藤和白藤的变化小些,大部分变化量在1%~4%之间。

从苯醇抽出物、热水抽出物、冷水抽出物和1%NaOH抽出物含量来看,黄藤的各种抽出物含量明显高于其他2种藤材。黄藤的苯醇抽出物含量为9.57%,单叶省藤的为4.02%,白藤的为3.93%,黄藤比单叶省藤和白藤高1倍以上。黄藤的热水和冷水抽出物含量比单叶省藤的高3倍以上。在3种藤材中,单叶省藤的热水抽出物、冷水抽出物和1%NaOH抽出物含量最低。

同一种藤材,从藤茎的根部到梢部苯醇抽出物、热水抽出物、冷水抽出物和1%NaOH抽出物含量有差异。黄藤的梢部含量最低,根部最高,其中,热水和冷水抽出物含量最高和最低之间相差8%左右,1%NaOH抽出物相差1%左右;单叶省藤梢部的苯醇抽出物、热水抽出物和冷水抽出物含量最低,1%NaOH抽出物含量最高,最高和最低之间相差1%~3%;白藤中部的苯醇抽出物和热水抽出物高于其他部分,梢部的冷水抽出物和1%NaOH抽出物含量高,最高和最低之间相差1%~4%。从抽出物含量整体变化情况来看,黄藤的变化最大,而单叶省藤和白藤的变化较小。

3种棕榈藤藤材的灰分含量以单叶省藤的最低,而且3种藤材梢部的灰分最高。

秦特夫等(1994)陆熙娴(1994a1994b)、陆熙娴等(1994)研究人工林木材化学组成结果相比较,棕榈藤藤材中综纤维素、木质素和聚戊糖的含量与人工林木材的含量相近,各种抽出物和灰分含量除个别低于人工林木材外,都比人工林木材的高。由此可见,棕榈藤在化学组成上与木材相同,纤维素、半纤维素和木质素仍然是主要组成成分,而抽出物和无机物——灰分仍属于次要成分。

2.2 3种棕榈藤藤材的糖类分析

表 2可知,3种藤糖类组成规律比较一致,以葡萄糖和木糖含量最高,其次是阿拉伯糖。白藤、单叶省藤和黄藤中构成纤维素的葡萄糖含量分别为42. 57%、45.51%和45.5%,白藤含量低于黄藤和单叶省藤,黄藤和单叶省藤含量相近。而构成半纤维素的组分中以木糖含量最高,分别为23.7%、22.12%和20.3%,这是非木材纤维中半纤维素的组成特征。上述糖类组成中,除葡萄糖外,木糖含量最高,这是阔叶树木材的特征。说明3种棕榈藤藤材与阔叶树材更接近。

表 2 3种棕榈藤藤材的糖类组成 Tab.2 The monosaccharides and their content of three kinds of rattan

与人工林和天然林杉木(秦特夫等,1994)、人工林中林“三北"一号杨(Populus nigra×P.simonii)木材(陆熙娴等,1994a)、长白落叶松(Larix olgensis)(陆熙娴等,1994b)、人工林兰考泡桐(Paulownia elongata) (陆熙娴,1994)相比,3种棕榈藤的葡萄糖和木糖含量明显高于木材,2种糖的含量占总糖的90%以上,尤其是木糖,是杨树和泡桐木材的1~2倍,是杉木和落叶松木材的3~5倍,甚至更高。其他糖类含量与木材相比,有高有低。

棕榈藤藤材的化学组成与木材相近,说明棕榈藤藤材的化学性质与木材也相近,对藤材的改性处理,如漂白、染色、防变色等,可以参照木材的相关知识。

3 结论

3种棕榈藤藤材中,单叶省藤的综纤维素、总木质素和聚戊糖的含量最高,黄藤的最低;而黄藤的各种抽出物含量最高,单叶省藤的最低。

同一种藤材,从藤茎的根部到梢部,各种成分的含量略有差异。白藤的综纤维素含量在根部高,总木质素含量在梢部高,聚戊糖在3个部位的含量相近;单叶省藤和黄藤的变化相同,均为根部低,梢部高。黄藤梢部的各种抽出物含量低,根部高;单叶省藤梢部的苯醇抽出物、热水抽出物和冷水抽出物含量低,1%NaOH抽出物含量高;白藤中部的苯醇抽出物和热水抽出物高于其他部分,梢部的冷水抽出物和1%NaOH抽出物含量高。

3种棕榈藤藤材中,单叶省藤的灰分含量最低,而且3种藤材梢部的灰分最高。

3种棕榈藤藤材糖类相对组成中,葡萄糖比例最大,其次是木糖,二者占总糖的90%以上,其他糖类含量较少。

棕榈藤在化学组成上与木材相同,纤维素、半纤维素和木质素仍然是主要组成成分,而抽出物和无机物——灰分仍属于次要成分;棕榈藤的半纤维素组成主要是木糖,这是非木材纤维中半纤维素的组成特征,阔叶树木材也具有此特征,说明棕榈藤藤材与阔叶树木材的特征更接近。

参考文献(References)
蔡则谟. 1994. 棕榈藤茎的解剖特性及商用藤归类. 林业科学, 30(3): 209-213.
林文豹. 1983. 白藤茎的解剖观察. 热带林业科技, 3: 6-11.
陆熙娴, 阎浩鹏. 1994a. 人工林中林"三北"一号杨树木材幼龄材与成熟材化学性质变异性的研究. 世界林业研究, 7(专): 82-91.
陆熙娴, 黄洛华, 周勤. 1994b. 人工林和天然林长白落叶松幼龄材与成熟材化学组成与化学性质比较的研究. 世界林业研究, 7(专): 92-107.
陆熙娴. 1994. 人工林兰考泡桐幼龄材与成熟材化学组成与化学性质比较的研究. 世界林业研究, 7(专): 108-119.
秦特夫, 陆熙娴. 1994. 人工林与天然林杉木幼龄材与成熟材化学组成与化学性质比较的研究. 世界林业研究, 7(专): 65-81.
许煌灿, 钟恢甫, 符史深. 1984. 白藤的特性及栽培技术开发. 热带林业科技, (2): 9-27.
许煌灿, 尹光天, 李意德, 等. 1993. 我国棕榈藤天然分布及其利用的研究. 林业科学研究, 6(4): 380-389. DOI:10.3321/j.issn:1001-1498.1993.04.017
许煌灿, 尹光天, 曾炳山, 等. 1994a. 黄藤生态生物学特性的研究. 林业科学研究, 7(1): 20-26.
许煌灿, 尹光天, 曾炳山, 等. 1994b. 黄藤栽培技术的研究. 林业科学研究, 7(3): 239-246.
许煌灿, 吴金坤, 尹光天. 1999. 棕榈藤的研究和发展. 世界林业研究, 12(5): 37-42.
尹光天, 许煌灿, 张伟良, 等. 1993. 棕榈藤物种的收集和引种驯化研究. 林业科学研究, 6(6): 609-617. DOI:10.3321/j.issn:1001-1498.1993.06.002
尹光天, 许煌灿, 曾炳山, 等. 1998. 单叶省藤生态生物学特性及栽培技术的研究. 林业科学研究, 11(1): 7-15.
腰希申, 李旸, 许煌灿, 等. 1998. 棕榈藤的电镜观察Ⅰ.藤基部分的电镜观察. 林业科学, 34(3): 104-109. DOI:10.3321/j.issn:1001-7488.1998.03.015
张方秋. 1993. 棕榈藤组培技术研究. 林业科学研究, 6(5): 486-492.
Abasolo W P, Yoshida M, Yamamoto H. 2003. 棕榈藤的热软化:半纤维素-木素基质的影响. 世界竹藤通讯, 1(4): 32-36.