Компоненты древесины

Древесина представляет собой сложный комплекс анатомических элементов и тканей. Она состоит в основном из мертвых клеток с одревесневшими (лигнифицированными) оболочками. Древесинное вещество -это вещество клеточных оболочек (клеточных стенок). В более широком смысле — это вещество клеточных стенок с включениями «посторонних» веществ — минеральных компонентов, экстрактивных веществ и др. Вследствие биологического происхождения древесина имеет сложный химический состав.

Древесина состоит главным образом из органических соединений, составляющих до 99% массы абсолютно сухой древесины, тогда как содержание минеральных веществ в ней не превышает 1%. Минеральные вещества представляют собой соли минеральных и органических кислот (иногда в виде кристаллов), а также неорганические катионы, связанные с компонентами древесины. При сжигании и последующем прокаливании они образуют золу, количество и состав которой только качественно характеризуют минеральный состав древесины.

Органические вещества подразделяются на структурные (структурообразующие) компоненты и экстрактивные вещества. Структурные компоненты образуют структуру клеточных стенок и являются высокомолекулярными соединениями (ВМС). Экстрактивные вещества не входят в состав клеточных стенок (хотя иногда и могут их пропитывать), а содержатся в полостях клеток или межклеточных каналах. Они преимущественно являются низкомолекулярными соединениями (НМС), за исключением водорастворимых полисахаридов и полиуронидов.

Структурные компоненты подразделяют на углеводную часть (хо-лоцеллюлозу) и ароматическую часть (лигнин). Содержание холоцеллю-лоэы в древесине составляет 70…80%, причем в древесине лиственных пород оно выше, чем в древесине хвойных. В состав холоцеллюлозы входят основной компонент древесины — целлюлоза (40…50%) и нецеллюлозные полисахариды (20…30%). Нецеллюлозные полисахариды подразделяются на структурные, называемые гемицеллюлозами, и водорастворимые полисахариды и полиурониды, относящиеся к экстрактивным веществам.

Деление на структурные и водорастворимые компоненты в определенной мере условно. Например, пектиновые вещества являются водорастворимыми, однако они входят в состав межклетника и первичной стенки. С другой стороны, некоторые глюкоманнаны — это водорастворимые вещества. Имеется еще одно условное деление компонентов древесины (в анализе) на пентозаны и гексозаны. Пектозаны — полисахариды, макромолекулы которых состоят в основном из звеньев пентоз (ксиланы и араби-наны). Гексозаны — полисахариды, макромолекулы которых состоят в основном из звеньев гексоз (маннаны и галактаны).

В древесине содержатся следующие пентозаны: глюкуроноксшан ( в древесине лиственных пород) и арабиноглюкуроноксилан (в древесине хвойных пород), а также однородный арабинан, входящий в комплекс пектиновых веществ. В древесине найдены следующие гексозаны: глюкоман-нан (в древесине лиственных пород), глюкоманнан и галактоглюкоманнан (в древесине хвойных пород), однородный галактан в пектиновых веществах, арабкногалактан, различные фруктоманнсшы, а также глюканы в нецеллюлозных водорастворимых полисахаридах.

К нецеллюлозным водорастворимым полисахаридам относятся крахмал и арабиногал акт ал, к водорастворимым полиуронидам — пектиновые вещества, представляющие собой комплекс из трех компонентов (пектиновой кислоты, арабинана и галакгана) и камеди, в основе которых лежит полиглюкуроновая кислота.

По способности к гидролизу в растворах минеральных кислот угле-нодную часть древесины подразделяют на легкогидролизуемые полисахариды (ЛГП) и трудногидролизуемые полисахариды (ТГП). Различная гид-рол изусмость связана с различиями надмолекулярной структуры полисахаридов. К ЛГП относятся большая часть гемицеллюлоз как аморфных полимеров и небольшая часть целлюлозы, ее аморфная часть. К ТГП относятся большая часть целлюлозы, ее кристаллическая часть, и небольшая часть гемицеллюлоз, закристаллизованных совместно с целлюлозой и называемых целлюлозанами.

Лигнин — ароматическая часть древесины (20., .30%). В анализе его рассматривают как негидролизуемую часть. Однако он содержит гидроли-эуемые связи, но в условиях жесткого кислотного гидролиза над реакциями деструкции доминируют реакции конденсации. Вследствие фенольной природы лигнин отличается от углеводов более легкой окисляемостью.

Экстрактивные вещества — вещества, которые можно извлекать (экстрагировать) нейтральными растворителями, составляют лишь небольшую часть древесины (3…4%), однако состав их очень разнообразен, в связи с чем используются различные принципы классификации.

По химическому составу: углеводороды (главным образом терпено-вые), спирты, альдегиды и кетоны, высшие жирные кислоты и их эфиры (жиры и воски), смоляные кислоты, углеводы (моно- и олигосахариды) и их производные (гликозиды), фенольные соединения (таннины, флавонои-ды и др.), азотсодержащие соединения (белки, алкалоиды и др.).

По методу выделения: летучие с паром (главным образом эфирные масла); вещества, растворимые в органических растворителях (древесные смолы); водорастворимые вещества.

По молекулярной массе: НМС и ВМС.

По растворимости: гидрофильные (растворимы в воде) и гидрофобные — липофильные (не растворимы в воде). Гидрофобные вещества творимы в органических растворителях. В состав гидрофильных НМС входят фенольные соединения (простые фенолы, лигнаны, стильбеньг), флавоноиды, таннины (гидролизуемые и конденсированные), моно- и оли-госахариды, гликозиды и др. Состав гидрофильных ВМС рассмотрен выше (см. водорастворимые полисахариды и полиурониды).

К гидрофобным соединениям относятся эфирные масла и древесные смолы. В состав эфирных масел входят преимущественно монотерпены и другие летучие терпены и терпеноиды.

Химический состав древесины хвойных и лиственных пород различен, причем данные анализа могут колебаться в довольно широких
пределах:

Древесина хвойных и лиственных пород различается также по Эфиопию лигнина, по составу и строению гемицеллюлоз, по составу экс-фпмннных веществ (в составе экстрактивных веществ древесины лист-псппмх пород нет смоляных кислот). Тропические лиственные породы по мимическому составу близки к хвойным породам.