黃檀屬和紫檀屬6種紅木化學(xué)組成及pH值的研究

劉順治，林金國(guó)，王曉嫻，李清蕓

（1.廈門市園林植物園，福建 廈門361003；2.福建農(nóng)林大學(xué) 材料工程學(xué)院，福建 福州350002）

木材的化學(xué)特性是木材材性及利用的一個(gè)重要方面，它影響木材的物理力學(xué)、天然耐久性、材色、氣味、滋味和木材的加工利用［1-4］，纖維素上親水游離羥基的存在是木材具有吸濕性的主要原因，其含量的變異會(huì)影響木材的吸濕性［5］。木材中除了三大素之外，還含有一定類型和數(shù)量的浸提物質(zhì)，與木材的色、香、味，天然耐久性、滲透性，木材的燃燒性、涂飾性能、膠合性能等密切相關(guān)，抽出物的種類和含量直接關(guān)系到木材的合理利用［6-11］。植物在生長(zhǎng)過(guò)程中，除了光合作用外，為滿足植物代謝需要，須從土壤中吸收某些離子，包括N、S、P和金屬元素等，不同植物生長(zhǎng)所需的微量元素有所差異。方洪［12］等對(duì)降香黃檀和印度黃檀中的微量元素進(jìn)行研究，得出這兩種木材均含有多種微量元素，Cr、Mn、Ti、Fe元素的含量相近，而Sr、Co、Ca含量差異較大，而除此之外的其他紅木的化學(xué)組成、金屬元素含量以及pH值尚未見(jiàn)報(bào)道。通過(guò)研究黃檀屬和紫檀屬6種紅木的化學(xué)組成、金屬元素含量以及pH值，為紅木類木材的科學(xué)合理利用提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)樣品及試劑：40～60目風(fēng)干的交趾黃檀（Dalbergia cochinensis）、柬埔寨黃檀 （Dalbergia cambodian）、奧式黃檀（Dalbergia oliveri）、中美洲黃檀 （Dalbergia granadillo）、大 果紫 檀 （Pterocarpus macarocarpus）、檀香紫檀（Pterocarpus santalinus）6種紅木木粉（取自福建省莆田華名華居實(shí)業(yè)有限公司以及仙游榜頭紅木市場(chǎng)）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 木材化學(xué)組分測(cè)定 采用硝酸-乙醇法測(cè)定纖維素含量；根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 2677.9-1994測(cè)定木粉的聚戊糖含量［13］，其中使用容量法（溴化法）測(cè)定糠醛含量，溴化法則使用二溴化法；根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T2677.8-1994測(cè)定木粉的酸不溶木質(zhì)素含量［14］；根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB／T2677.3-1994測(cè)定木粉的灰分含量［15］；根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB／T2677.4-1994測(cè)定木粉的熱水抽出物含量［16］；根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T2677.5-1994測(cè)定木粉的1%NaOH抽出物含量［17］；根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB／T2677.6-1994測(cè)定木粉的苯醇抽出物含量［18］。

1.2.2 木材金屬元素含量測(cè)定 稱取干燥后的木粉1.000g，放入凱氏消化管中，加入30mL的70%HNO3浸泡樣品，加入5粒玻璃珠，放置過(guò)夜；將凱氏消化管置入消化爐中，溫度設(shè)置為150℃，保持2h，棕色煙消失；再加入7.5mL的HClO4，溫度升至280℃，保持至溶液產(chǎn)生白色濃煙，溶液澄清透明；關(guān)閉加熱器，自然冷卻。將冷卻后的消化液移至100mL容量瓶并用去離子水定容。按照上述的方法做空白實(shí)驗(yàn)。Fe、Mn、Zn、Cu、Ca、Mg元素含量應(yīng)用原子吸收分光光度計(jì)檢測(cè)，而K、Na元素含量使用火焰原子吸收分光光度計(jì)檢測(cè)。

1.2.3 木材pH值測(cè)定 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 6403-2009《木材pH值測(cè)定方法》測(cè)定紅木的酸堿性質(zhì)［19］。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃檀屬和紫檀屬紅木的化學(xué)組成分析

由表1可以看出，黃檀屬和紫檀屬6種紅木中，中美洲黃檀木材纖維素含量和聚戊糖含量最高，分別為45.85%和21.38%，檀香紫檀木材纖維素和聚戊糖的含量最低，檀香紫檀木材酸不溶木質(zhì)素含量最高，中美洲黃檀木材酸不溶木質(zhì)素含量最低。交趾黃檀和柬埔寨黃檀木材纖維素、聚戊糖、酸不溶木質(zhì)素非常接近。黃檀屬紅木中纖維素含量最高的是中美洲黃檀木材（45.85%），含量最低的是奧式黃檀木材；熱水抽提物含量最高的是檀香紫檀木材，含量最低的是中美洲黃檀木材。1%NaOH抽出物含量最高的是檀香紫檀木材，苯醇抽提物含量最高的是檀香紫檀木材，由此可見(jiàn)，檀香紫檀木材抽提物含量比其他5種紅木相應(yīng)的抽提物含量高。交趾黃檀木材苯醇抽提物含量大于柬埔寨黃檀，灰分含量小于柬埔寨黃檀，而熱水抽出物、1%NaOH抽出物與柬埔寨黃檀相應(yīng)的抽出物含量非常相近。

表1 黃檀屬和紫檀屬紅木的化學(xué)組成Table 1 The contents of chemical components of 6species of wood in Dalbergiagenus and Pterocarpus genus %

2.2 黃檀屬和紫檀屬紅木金屬元素含量分析

由表2可以看出，黃檀屬和紫檀屬6種紅木，中美洲黃檀木材K元素含量比其他紅木相應(yīng)的含量高；Na元素的含量較均勻，柬埔寨黃檀木材Na元素含量最高；Ca元素的含量差異明顯，奧式黃檀木材Ca元素含量最高，交趾黃檀木材相應(yīng)的含量最低；檢測(cè)到的Mg元素含量最高的是中美洲黃檀木材；檀香紫檀木材比其他5種紅木含有更豐富的Fe元素；柬埔寨黃檀木材中的Mn元素含量最高；Cu元素的含量各異，柬埔寨黃檀木材Cu元素含量最高，交趾黃檀和檀香紫檀木材沒(méi)有檢測(cè)到Cu元素；Zn元素含量最高的是柬埔寨黃檀木材，含量最低的是交趾黃檀木材。

表2 黃檀屬和紫檀屬6種紅木金屬元素的含量Table 2 Metal contents of the woods of Dalbergiagenus and Pterocarpus genus ／（mg·kg-1）

2.3 黃檀屬和紫檀屬紅木的酸堿性質(zhì)分析

由表3可以看出，黃檀屬和紫檀屬6種紅木都是偏酸性的，交趾黃檀木材的酸性最強(qiáng)，其pH值為4.01；酸性最弱的是奧式黃檀木材，其pH值為5.8。同屬不同種紅木的酸堿性質(zhì)存在差異，木材的酸堿性質(zhì)主要來(lái)自抽提物、半纖維素的糖醛酸和乙?；?、木質(zhì)素具有的弱酸性基和纖維素含有的羥基，在紅木涂飾等生產(chǎn)實(shí)際中，應(yīng)考慮木材的酸堿性質(zhì)，方能達(dá)到比較好的效果。

表3 黃檀屬和紫檀屬6種紅木的酸堿性質(zhì)Table 3 Acid-base properties of the woods of Dalbergiagenus and Pterocarpus genus

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)黃檀屬和紫檀屬6種紅木化學(xué)成分、金屬元素含量及酸堿性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定分析，結(jié)果表明，交趾黃檀和柬埔寨黃檀木材除了灰分含量有較大的區(qū)別外，其他的化學(xué)成分含量相近；同屬不同樹(shù)種木材的化學(xué)組成存在差異，紫檀屬中檀香紫檀木材抽出物含量比其他紅木相應(yīng)的含量要高；黃檀屬和紫檀屬6種紅木均含有豐富的Ca元素，不同紅木所含的各種金屬元素含量的大小次序不同，檀香紫檀木材沒(méi)有檢測(cè)到Mn、Cu元素，交趾黃檀木材沒(méi)有檢測(cè)到Cu元素。交趾黃檀和柬埔寨黃檀木材的金屬元素（除了Na）差異較大，筆者認(rèn)為，可以根據(jù)木材的金屬含量的差異把交趾黃檀和柬埔寨黃檀區(qū)別開(kāi)來(lái)。黃檀屬和紫檀屬6種紅木均偏酸性，在紅木涂飾等工藝環(huán)節(jié)均有必要考慮木材的酸堿性質(zhì)，使紅木表現(xiàn)出最好的效果。

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