十种竹材化学成分的研究

年林产化学与工业第期。十种竹材化学成分的研究陈友地秦文龙李秀玲龚建平倪艾娜中国林业科学研究院林产化学工业研究所南京对生长在浙江、广东的毛竹、青皮竹、撑篙竹、粉丹竹、车筒竹、淡竹、水竹、早竹、紫竹、刚竹等十种竹材化学成分进行了分析,结果表明青皮竹综纤维素含量较高,木素含量较低,是化学利用的好竹种同时对比了十种竹子不同竹龄化学成分的差异,得知竹子生长期一年之后,综纤维素、一纤维素等略有下降,而木素含量基本不变或稍有增加从化学利用出发,竹龄过长无甚益处。关健饲竹子化学分析导引竹类属禾本科竹亚科。。成。。多年生植物。全世界已有记载的约属多种。我国是竹子中心产区之一,约属多种〔‘〕。主要分布在广东、广西、福建、台湾、浙江、江西、湖南、四川、贵州、云南等中南部地区,据年统计,全国有竹林约万公顷,总蓄积量约万吨〔“〕。竹子主含纤维素、半纤维素和木素。在化学利用方面,主要用于生产纸浆、特种用途的竹炭和活性炭等。由于它是既具有高生物量见表,又具有高发热量的植物〔“〕,所以人们开始重视它作为生物能源利用的研究〔〕。世界上利用竹子造纸最多的国家是印度,每年生产万屯竹子,有一半以上用于生产纸浆〕。我国利用竹子造纸历史悠久,至今已有多年。据统计,利用竹子造纸目前全国共有个工厂,生产个品种的纸张。评价一种植物作为造纸等工业原料可行性的重要依据之一是其化学组成。同时,竹子化学成分的研究,也为竹种的选育提供重要的参考数据。现已发表的有关竹子化学组成研究的文献中,有专门从事竹子半纤维素化学的研究〔”一〕,也有从事竹子木素的研究〔’”一‘”〕,还有关于竹子化学成分在细胞壁中分布的研究‘“一‘〕。国内有些单位结合生产需要,对竹子的化学成分进行了一些工作〔’“一’“〕。然而,较系统地研究各种竹子化学成分的差异,尚甚少报道。中国林业科学研究院受加拿大国际发展研究中心资助,对中国竹类进行全面研究,本文报道其中有关竹子化学成分的研究结果。第期十种竹材化学成分的研究表竹、木、草产量比较,“目一钾口兰生介”…一一塑竺年·“‘八·一一上…一…一兰—生一一…—少一一…一李一一竖…一一一类一典一一生一一一一二竺一一一一些竺夕…竺。木一杨木…卿材一云杉一呀二「李,二二二,寸下卜拼一实验部分一、备样竹子采样时间、地点和品种见表。表竹样览表种竹龄竹,卜竹龄采样年月采样地点毛钓封梦尸“了半年生一年生三年生七年生采样年月…采样地点。。一浙之安吉。!一!水竹夕一年生!三年生严一年生开花’一浙江安吉淡竹半年生一年生三年生半年生一年厂匕三年生半年生一年生三年生!。。!。浙江安吉刀人里,仇亡夕月名名半年生一年生三年生!’广州市郊。,一丹沁么门“如竹叭半年生一!·广州市郊‘!∀一.上,1Ph,Ilostac人,s”;gr口1983。91982.31984。3浙江安而丫青皮竹一Bambu了ate公tilis一年生三年2胜刚竹Ph夕厂10夕taeh双sbambu,oides1983.91982.31984。3浙江安吉撑篙竹Ba优busa夕er口ar亡abilfs半年生一年生三年生1083.10广州市郊1983·2{1983.2!林产化学与工业1985年.续表2早竹Ph夕110:taeh夕sPraeco七}半年生{一年生1三年生1983。91982.31984。3浙江安吉{}车筒竹{{Baft{bu‘a.「。了‘no了P名月Osa)-不甲月碗而…户”市”…一年生。‘983·“!I.5年钊’竿3到:l采样方式:毛竹、青皮竹、撑篙竹、粉丹竹等大竹,每种采样4株,其「一卜一民势好的1株,中等的2株,差的1株,每株从地而以上,米处开瓶取l米长,全竹,一卜部和尾部各取l米长,合并为一整样;紫竹等小竹每种采样5株,其中长势好的1株,中等的3株,差的1株,全株去枝梢.后利用。将竹样劈成小细片,经Weily磨磨粉,全部样品通过40目标准筛,筛取40~60目竹粉,放于磨口瓶恒湿备用。二、分析方法本实验分析方法主要参照即将公布的造纸原料分析方法国家标准〔“。〕。综纤维素测定采用亚氯酸钠作脱木素药剂,综纤维素中残留木素含量在2%左右。M.O.Bagby等认为(“’〕,竹子属禾本科植物,建议在测定木素含量时,采用80%硫酸2小时更为合适。但由于我国尚未采用,故仍用72%硫酸。新订的国家标准方法未列入a一纤维素测定方法,仍采用轻工出版社1979年“造纸工业化学分析”的方法〔““〕。结果与讨论本实验研究了主产于浙江、广东的十种主要竹子的化学成分,结果如表3所示。竹材的综纤维素含量较高,一般均在70%以上,这与芦苇(75.4%)、棉杆(75.1%)、甘蔗渣(75.6%)等原料的综纤维素含量比较接近。相对来说,毛竹和青皮竹的综纤维表3Table3十种竹材(一年生)的化学成分Chemiealeompositionsof10speeiesofbamboo(2yearold)、\、’…一{认_办、、、,篇}一}f了/J、竹泛卜\目!水分%灰分%{抽出牛种\\习11%热水1%NaoH{苯一醇…‘{多戊。{{{木素%!‘ftI1I撇%…抽出物%1…%…综纤{a-维素’纤维素%{%.月.nU月01勺t匕月改Ž仃‘,上1之.‘;n”月了00OlUa月叹任月月肠一,,仁一一一一一,‘r一一IJlwe!Q”今白月M在八勺njt了口J组刀.…O甘OJ几QJ吱Ž了.阿了一‘,.7211。.39…2。.83内O,’厅了OJUO九bŽJ月任,一‘了OU性月n”月任0d9†..……n六U,Žn,††9口†,曰q山q†,白q自9曰,口叮自q山!Iles.esl.L夕.11.11..11nn刀注门‘q‘八仆QUQ自八O‘斗尸内口‘月任n口0口6内b比…20.}24.18。729自心口月曰二9自,曰Q自一产一.,一,.J一一飞一l决卜自l卜l曰we冲曰Ž肠l甲‘‘了Q”5‘几一0OUnU,一,d..…n”O.Q†n”O口几Oq心乙勺n曰9一10。5810。3311。66]1。4916。308。077。647马3814298。192。082。102。291。921。131。241。841。251。29l。9610。7911.217。559。4G7。719。916。349。608。538。978。917。6830。8933。2429。9334。2832。8415改967382922。23。7。043。8075。07了1。9873.6172。6572。8473。3159。8258。1558、8556.7457.8856。1300Jn工了O曰Q甘0†,上Ža几七J八..…00COqJ魂11”八U,工一1.11..…,:八UCU,.盖,10曰00‘JQ甘八ƒ.走,上1.走峭J.l‘‘l一sewe、1...........IJ.lil产.竹竹竹竹竹竹竹竹竹皮竹丹篙筒粉青撵车毛水紫刚淡早第4期十种竹材化学成分的研究35素和a一纤维素含量更高些。综纤维素含量是衡量该植物作为制浆造纸或水解工业原料的重要经济指标,含量越高,其可能达到的得率也越高。过去的研究表明〔“一‘“〕,竹子木素特殊之处在于它除了含松柏基、芥子基和对一经基苯基丙烯醇的脱氢聚合物外,尚含有5~10%的对一经苯基丙烯酸醋。一年生竹子的木素含量在20~25%之间,接近阔叶材和一些草类(如麦秸22%)的木化程度,比针叶材略低,其中毛竹和早竹的木素含量较高,而青皮竹则较低。木素含量低,说明在制浆蒸煮过程中耗药量少,且较易于成浆。综合综纤维素和木素含量两项重要指标,青皮竹用作造纸原料优于其他九种竹子。已有的研究表明〔“〕,竹子半纤维素的化学结构,类似于阔叶材,它是以D一毗喃木糖日(1、4)联接为主链,侧链为1”2联接的4一。一甲基D一葡萄糖尾酸,或L一阿拉伯糖〔。〕。我们的测定结果表明,戊糖含量在19~23%之间,也接近阔叶材的戊糖含量。远比针叶材(10~15%)高得多。说明它用于制浆或水解生产的同时,吹取糠醛的综合利用是可取的。从表3还得出这样一个印象,即纤维素含量高的竹种如毛竹、青皮竹,其冷、热水抽出物含量较低,此结果尚未见有解释,是否能成为普遍规律,尚需进一步进行更全面的研究。本实验还对十种竹子的不同竹龄与其化学成分的关系进行比较研究,结果见表4。表4十种竹材不同竹龄的化学成分Table4TheehemiealeomPositionsof10speeiesofbambooatdifferentages半年生…”·。“一年毕…”·7”三年生…“·55七年生}”·51半年半{”·“9三年生】10·”3平牵座-{石一年生」10.“3三年生{10·265·“13·::::…::7·1415.6.64}:.007270413414水水分分灰分分冷水水热水水1%%%%%木素素多戊糖糖综纤纤(((%)))(%)))抽出物物抽出物物NaOHHHHH(%)))(%)))维素素(((((((%)))(%)))抽出物物物物物(%)))(((((((((((%)))))))))))半半年生生9.00001.7了了5。41113。2666661。600026。3666、、一一年生生9。79991。13338。13336。3444443。677724。777722。1999三三年生生8。55550.69997。10005。4111113。8888?6。200022。9777七七年生生8.51110。52227。144415.4777774。7888于6。755522,111122222222222222222222。0444999。09992。39996。64448。033332。27774。599918。6777交Q_222277。711151。96661110,58882。08886。30007。555530。57773。722219。39999999999999999999999999999979。399950。40001110。33331。58886。84448。755528。01115。433323。811120。833373。377745。5000111111111111111118。877777771110.21112。73338。10009。700035.1:1114。166617。588823.02170.000047。6乏乏{{{20.33332。10008。07779。466629。97774。355521。411118.72{73.722247。7((({{{{{l。50006。34449。244430。57773。988822。700018·88{71·700043。6{{{{{{10·26666666666666662‘·‘7)7”·“““2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222“·““…73·“‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘}}}}}2.166614.03336·35………27·7‘‘2‘144420。922221。47{69·14444452。6:::……“·“8882。29997。64447。7111…:::::::2。155521。433320。26666648。1乏乏」」11。66662。65559·51}}},9。2555556。422222。022219。22222245。3乏乏}}},l·。4急6林产化学与工业19名5年续表4半年生一年生三年生。1712。11。4911。137。298。98。849。07·“312”·”8·91{3“·““。艺了}艺6。924·23…‘95·理,…205。88}24。90。54。17178·2”{5,·58…74‘46{4,’‘517艺·了7】4了·1”几尸伪!旧O甘,曰内七OUla凡b,土OU:Rn八”5弓」一一一一一廿res一一一一一一一一ODO曰90甘:。38。87。24。27‘3·57卜·6“13。·8”1丽{三石乏”·“8{15·”4.34·“4)”·11!22·了2一川业洲一八卿仆J1112t41216j2.一比倪一2i210。3031。83·53一