ХИМИЯ ДРЕВЕСИНЫ. Вся углеводная фракция Целлюлоза

А. Вся углеводная фракция
1. Целлюлоза
2. Гемицеллюлозы а. Пентозаны в. Гексозаны с. Уроновые кислоты
1.Ксилан
2.Арабан
3.Галактан и др.
2.Глюкан
1.Маннан
1.Глюкуроновая кислота
2.Галактуроновая кислота
В. Лигнин.
©Sulim Abdullaev (RealChemistry)
Химия древесины
Древесина, как и всякая растительная ткань, представляет собой сложный комплекс химически отличающихся веществ. Изучение химического состава древесины имеет большое значение: таким путём мы можем проследить за биологическими изменениями во время роста, а также зная химический состав растения мы можем дать правильную оценку пригодности для его технологического использования.
Первые исследования по химии древесины относятся к началу XIX в. Изучался только элементарный состав древесины, которую считали простым углеводом, содержащим различные пропорции углерода и водорода в зависимости от вида дерева.
В 1838 г. Пайен А. впервые указал на неоднородность древесины и разделил древесную ткань на целлюлозу и «инкрустирующие вещества». С того времени состав древесины и методы её анализа неоднократно подвергались изучению, хотя эти изучения и носили случайный характер. Более детальное и широкое изучение древесины началось примерно с 1916-1919 гг.
Было выяснено, что древесина различных пород содержит в основном почти одни и те же вещества, но в различных пропорциях. Главнейшие из них ― целлюлоза, гемицеллюлозы, лигнин ― образуют клеточную стенку и составляют до 90―95% от веса абсолютно сухой древесины. Остальные 5―10% объединяются в группу экстрактивных веществ, т.е. извлекаемых различными растворителями (вода, орг. растворители) без заметного изменения состава. Вещества самой клеточной стенки всегда подвергаются в процессе выделения некоторому изменению.
Схематически классификацию химических компонентов можно представить следующим образом:
Древесина самых разнообразных пород состоит почти из одних и тех же главнейших компонентов. По количеству их древесные породы довольно сильно отличаются друг от друга, образуя две основные группы: хвойные и лиственные, каждая з которых имеет свой характерный состав. Изучению химического состава древесины были посвящены работы
―ими данных видно, что состав различных древесных пород очень разнообразен.

Хвойные породы отличаются от лиственных относительно большим содержанием лигнина и меньшим содержанием пентозанов. Кроме того, хвойные породы содержат в своём составе гексозаны – маннан и галактан. Обычно лиственные породы при дают при гидролизе более высокий выход летучих кислот (уксусной муравьиной), чем хвойные.
Содержание лигнина у хвойных колеблется для большинства изученных пород в пределах от 28 до 33.84%. В лиственных это количество колеблется от 17.7 до 26.7%. Содержание целлюлозы у хвойных и лиственных пород колебалось в одинаковых пределах. По количеству пентозанов хвойные и лиственные резко отличаются. В хвойных породах содержание пентозанов колеблется от 5.3 до 12.66%. Количество пентозанов у лиственных пород почти в два раза больше, чем у хвойных и варьируется от 16% до 32.9%.
Лиственные породы имеют также несколько большее количество лекгогидролизуемых гемицеллюлоз, состоящих главным образом из ксилозы, арабинозы, глюкозы и уроновых кислот. Легко гидролизуемые гемицеллюлозы хвойных пород, кроме этих веществ, содержат ещё маннозу и галактозу.
Из этих данных можно сделать некоторые общие выводы о том, где может применяться та или иная породе древесины. Лигнин, придающий прочность и жёсткость древесине, обуславливает широкое применение хвойных пород древесины там, где от материала требуются именно эти характеристики, например, в строительстве и т.п.
Известна история использования древесины тиса англичанами для изготовления длинных луков. Ядровая часть дерева была очень жесткой и прочной, и используемая на внутренней стороне лука могла выдерживать сильное сжатие, в то время как заболонь была более мягкой, гибкой и растяжимой и использовалась на внешней стороне лука.
Такие почти композитные лук настолько пришлись по душе английским лучникам, что впоследствии вырубка тисовых деревьев для изготовления таких луков привела почти к полному истощению их запасов в Европе и пришлось вводить ограничения на производство и право владения таким луком.
О химии древесины сказать можно очень много. В рамках статьи сложно уместить такое количество информации, поэтому здесь приведена крайне сжатая и общая информация, которая призвана заинтересовать читателей. Для тех, кто хочет более подробно изучить эту тему советуем прочитать книгу «Химия древесины и целлюлозы» Никитин Н.
И.Несмотря на то, что она была издана давно она по-прежнему содержит полезную и крайне подробную информацию в этой области.