Компонентный состав древесины

Абсолютно сухая древесина состоит более чем на 99% из органиче­ских веществ и всего лишь около 1% неорганических. Если все вещества, входящие в состав древесины расположить в порядке классификации, при­нятой в неорганической и органической химии получится следующий ряд.

Соли металлов, растворенные в питательных соках и некоторые другие
соединения (камеди, пектины) - около 1 %.

Терпены - составляют около 5% в древесине хвойных пород и очень не­
значительны или полностью отсутствуют в древесине лиственных.

Алифатические спирты и стерины - доли процента.

Спиртофенольные соединения (частично метилированные и карбонил-
содержащие) составляют 20 - 30% древесной ткани. Большая часть фенольных веществ образует лигнины, кроме того они входят в состав не­которых веществ, растворимых в воде и органических растворителях (танниды, флобафены, лигнины, красители).

Алифатические и смоляные кислоты. Высшие жирные кислоты встре­чаются в любой древесине, главным образом, в виде сложных эфиров, уксусная кислота - в виде эфиров с частью полисахаридов в количестве от 1 до 5%. Смоляные кислоты присутствуют главным образом в древе­сине хвойных пород.

Углеводы представлены в основном полисахаридами, составляющими около 70% вещества древесины (целлюлоза, гемицеллюлозы, крахмал, водорастворимые полисахариды), а также низкомолекулярными сахарами соков и развивающихся тканей, содержащимися в зрелой древесине в незначительных количествах.

Белки - составляют значительную часть развивающихся тканей, в зрелой древесине их мало.

Однако выделение отдельных компонентов в соответствии с вышеприведенной классификацией как правило неосуществимо. А так как значительная часть химии древесины посвящена методам выделения, а также качественного определения компонентов, входящих в состав древесины, для их классификации используют другую схему, соответствующую методам их выделения, в основе которых лежит их растворимость в различных «растворителях» (табл. 11).

Таблица 11

Растворяющая способность некоторых веществ по отношению к компонентам древесины

Основную часть древесного вещества составляют полисахариды и лигнин клеточной стенки, и вместе с небольшим количеством лигнина истинной срединной пластинки они образуют лигно-углеводный комплекс, формирующий основу физической структуры древесины. Совокупность активных веществ с небольшим количеством некоторых нерастворимых соединений получили название «посторонних веществ» древесины. Иногда четкую границу между «посторонними веществами» и материалом клеточной стенки древесной клетки установить не удается. Так, например, белки, пектиновые вещества, соли некоторых металлов, являясь второстепенными компонентами в зрелой древесине, полностью не удаляются с истинными веществами и остаются в составе древесной ткани. С другой стороны некоторые полисахариды гемицеллюлоз, благодаря особенностям своего строения, являются веществами хорошо растворимыми в горячей воде и удаляются из древесины вместе с экстрактивными веществами. Поэтому приведенная схема классификации компонентов древесины явля­ется весьма упрощенной и далека от совершенства.

Количественные методы определения и анализа различных компо­нентов древесины основаны либо на их непосредственном выделении из древесной ткани (целлюлоза, лигнин), либо на определении продуктов их деструкции (гемицеллюлозы по моносахаридам после гидролиза; соли по золе после сжигания и прокаливания), а также на определении характер­ных функциональных групп (карбонильных - при определении молекуляр­ной массы целлюлозы методом концевых групп, метоксильных - при опре­делении степени чистоты препаратов лигнинов, ацетильных - при характе­ристике гемицеллюлоз).

Экстрактивные вещества древесины определяются целыми группами по типу экстрагирующего агента: вода (дубильные вещества, низкомолеку­лярные сахара, крахмал, пектиновые вещества, некоторые полисахариды гемицеллюлоз и т.д.), органические растворители (смоляные и жирные ки­слоты, эфирные масла, и т.д.), отгонка с водяным паром (терпены).

Существует несколько схем анализа древесины, одна из таких схем приведена на рис. 8. Однако большинство из этих схем не являются уни­версальными и общепринятыми. Для получения сопоставимых результатов необходимо строго придерживаться порядка анализа указанного схемой.

Способы анализа отдельных компонентов древесины чрезвычайно многообразны, специфичны и дают несопоставимые результаты. Так, ко­личество целлюлозы, определенное различными методами, может отли­чаться для одного и того же образца древесины почти на 20%, аналогичные закономерности существуют и для лигнина. Это говорит о том, что данные анализов древесины являются в значительной степени условными и для получения сопоставимых результатов необходимым условием является ис­пользование однотипных методов анализа. Даже изменение фракционного состава анализируемого образца может привести к несопоставимым ре­зультатам. При сортировании чрезмерно измельченной древесины может произойти сепарация легко разрушающихся тканей от тканей, не подверг­нувшихся измельчению, и при различии в их компонентном составе ре­зультаты анализа дадут неверные выводы.

Многие способы анализа древесины представляют собой эмпириче­ские методики, которые позволяют выделить группы родственных веществ, а не индивидуальные вещества, вследствие этого результаты анализов дре­весины страдают недостаточной точностью. Для оценки точности аналити­ческих данных используют метод суммирования, по которому при суммировании результатов соответствующих анализов сумма должна составить близкую к 100%.Суммирование близкие к 100% могут являться случайными, и обусловлен уравновешиванием ошибок опыта. Поэтому к оценке результатов древесины следует подходить с известной осторожностью. Древесина очень неоднородна по составу. Наибольшие различия наблюдаются в зависимости от вида (породы) древесного растения. Однако и в пределах вида наблюдается значительная изменчивость, связанная с генетическими факторами и экологическими условиями.