Факультет

Студентам

Посетителям

Содержание целлюлозы в древесной зелени

Основной составной частью древесины и других растительных тканей является целлюлоза, или клетчатка, относящаяся к полисахаридам. Молекулы ее представляют собой длинные цепочки с пространственно правильным строением, состоящие из звеньев β—D-глюкозы (β—D-глюкопиранозы), соединенных глюкозидными связями 1—4. Свойства целлюлозы определяются не только строением ее отдельных цепных молекул, но и взаимным их расположением, т. е. надмолекулярной и морфологической структурой волокна.

В клеточных стенках древесины целлюлоза находится в виде тончайших волоконцев — целлюлозных микрофибрилл.

Длинные цепные молекулы целлюлозы проходят вдоль микрофибрилл на ряде участков ориентированно (т. е. параллельно друг другу и на близких расстояниях), а на ряде других участков их ориентация менее совершенна. Участки целлюлозы, в которых существует совершенный порядок, т. е. совершенная ориентация, называют ориентированными участками, кристаллитами или мицеллами. Участки, в которых совершенный порядок отсутствует и сохраняется лишь общая продольная направленность цепей, называются неориентированными, или аморфными.

Существует много методов определения содержания целлюлозы.

Ф. Комаров и А. Яковлев (1932) отмечают, что произведенная Хэгглундом проверка применяющихся методов показала, что все они являются довольно мало пригодными, так как выделенная при помощи этих методов клетчатка не является вполне свободной от примесей (пентозаны, лигнин, маннаны) и в то же время не остается вполне неповрежденной применяемыми химическими реагентами (присутствие продуктов распада клетчатки: гидро- и оксицеллюлозы). Поэтому, отмечает он, пользоваться этими методами для выяснения вопроса о количестве частей клетчатки в древесине различных пород, различных условий местопроизрастания и прочего, по меньшей мере, затруднительно. Для подтверждения этого они приводят такой пример: при определении целлюлозы методом Кросса и Бивена в модификации Зиберта и Вальтера (с последующим определением пентозанов в целлюлозе) получается, что больше клетчатки содержится в древесине хвойных пород, т. е. 55—58% в хвойных против 48—51% в древесине лиственных пород. А по методу Кенига и Беккера получаются обратные данные: 40—41% клетчатки в хвойной древесине, 42—40% — в лиственной.

Существует более 100 методов определения содержания клетчатки в древесине, которые молено разделить на методы прямые и непрямые. Прямые методы, т. е. методы первой группы, можно разделить на три подгруппы:

1. Гидролитические. Сюда относится метод с применением серной кислоты и едкого калия (метод Генисберга), метод с применением серной кислоты и глицерина (метод Кенига) и много других методов.

2. Окислительные. Метод с применением азотной кислоты и бертолетовой соли (метод Генисберга). Метод с применением газообразного хлора и многие другие методы.

3. Окислительно-гидролитические. Например, метод Кюршнера и Хоффера с применением этилового спирта и азотной кислоты и другие.

Самыми распространенными методами являются метод Кюршнера и Хоффера, метод с применением двуокиси хлора — Э. Кмидта и хлорный метод Кросса и Бивена с его различными модификациями, предложенными З. Ренкером и В. Дорэ. Несмотря на то, что методы не являются вполне точными для практических целей, они вполне удовлетворительны.

В исследованиях для определения целлюлозы в различных частях дерева мы применяли метод Кюршнера и Хоффера. Этот метод состоит в ступенчатой обработке древесных опилок, хвои или других частей дерева смесью, состоящей из одного объема азотной кислоты и четырех объемов этилового спирта при температуре кипения с обратным холодильником.

Было определено содержание целлюлозы (%) в некоторых частях дерева по способу Кюршнера и Хоффера при возможно стандартизированных условиях работы (величина опилок, прибор для анализа, приемы работы и т. п.) и установлено у сосны в вершине ствола 49,08, в середине ствола 50 и в ветвях 40,33; у ели в основании ствола 52,4, в середине ствола 50,15 и в вершине 48,41; у осины в середине ствола 48,21, в вершине 46,83 и в ветвях 41,15.

Целлюлоза, полученная по способу Кюршнера и Хоффера, не является вполне свободной от примесей и неповрежденной клетчатки, так что целлюлозу, полученную по этому способу, он предлагает называть «целлюлозой по способу Кюршнера и Хоффера».

Б. И. Шарков (1955) отмечает, что в различных тканях лесоотходов содержание целлюлозы колеблется в широких пределах. Наибольшее количество целлюлозы содержится в древесине ствола сосны и ели; в древесине тонких веток ее на 16—25% меньше. Еще меньше целлюлозы в тканях сердцевины и хвои. Совсем незначительное количество ее (почти в 3 раза меньше, чем в древесине ствола) обнаружено в лубе и коре.

Так, по его исследованиям, целлюлозы (% абсолютно сухого вещества) у сосны в древесине ствола содержится 52,5%, в сердцевине ствола 25,8, в древесине тонких веток 43,5%, в лубе тонких веток 18, в лубе ствола 20,2, в коре ствола 17,5, в хвое однолетней 31,7; у ели в древесине ствола 58,3, в древесине тонких веток 41,5, в сердцевине 33, в лубе ствола 18,2, в лубе тонких веток 20, в коре ствола 16,4, в коре тонких веток 39,5, в молодой хвое 15,5, в молодой хвое 28,6, в однолетней хвое 26,6; у березы в тонких ветках 34,5, в древесине ствола 47,2, в лубе ствола 19,3%, в лубе тонких веток 19,3, в бересте ствола — 3,8.

В. И. Шарков (1955) отмечает, что при характеристике отходов лесоразработок как сырья для целлюлозной промышленности необходимо учитывать содержание в них целлюлозы, а также форму клеток, слагающих растительную ткань. Выход целлюлозы из лесорубочных отходов сосны и ели оказывается равным 61—63% выхода ее из стволовой древесины той же породы. Ткани коры, составляют значительную часть отходов, построены в основном из коротких паренхимных клеток, поэтому расход химикатов будет значительно больше, чем при переработке стволовой древесины, из-за низкого содержания в них целлюлозы и увеличенного количества инкрустов.

Мы изучали содержание целлюлозы в хвое, коре и древесине сучьев у ели европейской, произрастающей на разной высоте над уровнем моря, в разное время года и в зависимости от продолжительности хранения лесосечных остатков.

Содержание целлюлозы в хвое, коре и древесине сучьев у ели европейской, произрастающей на различной высоте над уровнем моря. В среднем (для трех модельных деревьев) у ели, произрастающей на высоте 1360 м над уровнем моря, в однолетней хвое содержится 19—26% целлюлозы, в двухлетней — 21,88, трехлетней — 23,22, четырехлетней — 23,31 и в пятилетней — 23,72, в коре сучьев — 25,9 и в древесине сучьев — 27,62%. У деревьев, растущих на высоте 1050 м, в однолетней хвое содержится целлюлозы 19,84%, двухлетней — 20,91, трехлетней — 21,37, четырехлетней — 22,6 и пятилетней — 23,44, в коре сучьев — 22,27, в древесине сучьев — 24,77%. У деревьев, растущих на высоте 900 м, в однолетней хвое содержится 18,8% целлюлозы, двухлетней — 20,73, трехлетней — 21,74, четырехлетней — 22,16, пятилетней — 22,93, в коре сучьев — 22,12 и в древесине сучьев — 23,33%. У деревьев, растущих на высоте 700 м, в однолетней хвое — 19,62% целлюлозы, двухлетней — 20,3, трехлетней — 21,34, четырехлетней — 21,13, пятилетней — 22,61, коре сучьев — 21,49 и в древесине — 23,16%.

Можно отметить весьма незначительную разницу в содержании целлюлозы в различных частях деревьев ели европейской, произрастающих на различной высоте над уровнем моря в украинских Карпатах. Так, в хвое трехлетней ели, растущей на высоте 1360 м над уровнем моря, содержится 23,2% целлюлозы, а на высоте 700 м — 21,34%.

Количество целлюлозы в хвое увеличивается с ее возрастом. Колебания по содержанию целлюлозы в однолетней и пятилетней хвое находятся в пределах 18,8—23,7%.

В среднем содержание целлюлозы у ели европейской, растущей в украинских Карпатах, в хвое составляет (%) 18,8—23,72, в коре сучьев 21,26, в древесине сучьев 23—27,6.

Содержание целлюлозы в хвое, коре и древесине сучьев в различное время года. В среднем (для трех модельных деревьев) целлюлозы весной содержится (%): в хвое 23,75, в коре сучьев 22 и в древесине сучьев 24,5, соответственно летом 23,9, 22,17 и 24,63; осенью — 24,47, 22,33 и 24,77; зимой — 24,41, 22,27 и 24,7.

Можно отметить, что у ели количество целлюлозы колеблется в течение года в хвое от 23,74 до 24,46%, в коре сучьев — от 21,98 до 22,33, в древесине сучьев от 24,50 до 24,7%.

Содержание целлюлозы в древесине сучьев в течение года почти не изменяется. Замечено незначительное повышение содержания целлюлозы в хвое и коре сучьев в период от весны к зиме. Минимальное содержание целлюлозы в исследуемых нами пробах приходится на весну.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: