《植物纖維學(xué)》課堂筆記 01

第三節(jié)主要植物細(xì)胞的構(gòu)造植物細(xì)胞光學(xué)顯微鏡下纖維細(xì)胞壁構(gòu)造相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間有一層細(xì)胞的間隙質(zhì)叫胞間層(ML,middlelamella)，主要化學(xué)成分是：木素、半纖維素、果膠質(zhì)等，不含纖維素。初生壁(P,Primarywall)比較薄與ML很難分開(kāi)，所以常把ML和它相鄰的兩個(gè)P合稱(chēng)為復(fù)合胞間層。當(dāng)細(xì)胞停止生長(zhǎng)后，細(xì)胞壁繼續(xù)增厚，這個(gè)時(shí)候的加厚是在P的靠細(xì)胞腔內(nèi)側(cè)沉積形成的細(xì)胞壁叫次生壁(S,Secondarywall).渲木材纖維的次生壁又分為外、中、內(nèi)三層(S1,S2,S3)。中層最厚。渲非木纖維細(xì)胞構(gòu)造與木材纖維細(xì)胞基本相同。渲在成熟的細(xì)胞S上遺留很多凹穴-------紋孔，紋孔通常在相鄰的兩個(gè)細(xì)胞壁上成對(duì)的出現(xiàn)---紋孔對(duì)。紋孔的構(gòu)造、形狀、大小以及排列方式是隨植物種類(lèi)、細(xì)胞類(lèi)型的不同而異，可根據(jù)紋孔特性來(lái)鑒別植物的種類(lèi)和不同類(lèi)型的細(xì)胞。組成紋孔的兩個(gè)主要部分是紋孔腔和紋孔膜二紋孔腔是S上沒(méi)有增厚的整個(gè)空間，而紋孔膜則是一對(duì)紋孔間的隔膜，它是由兩個(gè)細(xì)胞的P和ML組成」單紋孔 凡是紋孔的紋孔腔為等徑的圓柱形或是近于等徑的圓柱形者。具緣紋孔----在紋孔腔上虛懸有一部分S，這部分叫紋孔緣，帶紋孔緣的紋孔叫具緣紋孔，具緣紋孔中央部分特別厚叫紋孔托第四節(jié)木材纖維原料的生物結(jié)構(gòu)及細(xì)胞形態(tài)樹(shù)木的生物結(jié)構(gòu)：樹(shù)根，樹(shù)干(樹(shù)皮、形成層、木質(zhì)部、髓心)，樹(shù)枝，樹(shù)葉。渲橫切面：與樹(shù)干軸垂直的切面渲徑切面：通過(guò)樹(shù)干髓心與橫切面垂直的切面。渲弦切面：垂直與木射線、與年輪相切的切面。P22渲樹(shù)皮：外皮(Out-bark，已死的木栓細(xì)胞組成)內(nèi)皮(Inner-bark，有生命的組織)渲形成層(Cambium):樹(shù)皮與木質(zhì)部之間，形成層中的活細(xì)胞向內(nèi)分裂產(chǎn)生木質(zhì)細(xì)胞、向外分裂產(chǎn)生樹(shù)皮細(xì)胞。渲木質(zhì)部(Xylem)：形成層與髓心之間的部分。樹(shù)木年輪(P23)由兩部分組成，靠樹(shù)心的部分顏色較淺，是每年生長(zhǎng)季節(jié)的前期生長(zhǎng)出來(lái)的，稱(chēng)春材(Springwood)也稱(chēng)早材(Earlywood);年輪中靠外圈、顏色較深部分是每年生長(zhǎng)季節(jié)后期，即秋、冬天生長(zhǎng)出來(lái)的，稱(chēng)秋材(Autumnwood)也稱(chēng)晚材(Latewood).春材纖維腔大而壁薄，長(zhǎng)度較短，樹(shù)脂含量低，材質(zhì)較疏松，但纖維柔軟，抄紙時(shí)纖維間的結(jié)合力較大，能造出抗張強(qiáng)度和耐破強(qiáng)度高的紙張。秋材纖維的腔小而壁厚，樹(shù)脂含量較高，材質(zhì)緊密，顏色較深，強(qiáng)度較高，單根纖維較挺硬，不易打漿，抄成的紙除撕裂強(qiáng)度較高外其他指標(biāo)都不如早材纖維。年輪(Annualring中早材與晚材比例可晚材率(100%年輪中晚材寬度年輪總寬度表示木射線：橫切面上狹窄的徑向條紋，由髓心到樹(shù)皮的射線稱(chēng)為初生木射線，而由木質(zhì)部到樹(shù)皮的射線則稱(chēng)為次生木射線，是有木射線薄皮細(xì)胞組成。邊材、心材：橫切面及徑切面上可看到樹(shù)干中心部分顏色深于邊緣部分，深的部分為心材(Heartwood不如邊材，水分少、有機(jī)質(zhì)多、堅(jiān)硬、顏色深、比重大、浸透難不利蒸煮)淺的部分為邊材(Sapwood色淺、比重小、易浸透)髓心(Pith)：也稱(chēng)樹(shù)心,位于木材橫切面的中心部位，是由樹(shù)木的髓和第一年的初生木質(zhì)部組成。針葉木的生物結(jié)構(gòu)與細(xì)胞形態(tài)。(P26)針葉木細(xì)胞最主要的是管胞在弟，感4占木質(zhì)部細(xì)胞總?cè)莘e的90%-95%，管胞是優(yōu)良的造紙纖維，是縱向生長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)的管狀細(xì)胞。管胞長(zhǎng)度隨樹(shù)種、樹(shù)齡及早晚材而異，大多長(zhǎng)2-3.2mm。早材壁薄腔大，晚材管胞長(zhǎng)而窄。針葉木特征：?jiǎn)瘟?，?shù)脂道（木射線是由木射線薄壁細(xì)胞和木射線管胞組成的，木射線寬度為一個(gè)木射線薄壁細(xì)胞的寬度，叫單列。木射線細(xì)胞占木質(zhì)部細(xì)胞總?cè)莘e的5%-10%，在針葉木的橫切面上有大的圓形空腔—縱生樹(shù)脂道，在弦切面上還可以看到橫向樹(shù)脂道）闊葉木（結(jié)構(gòu)比針葉木復(fù)雜）（一）導(dǎo)管（Vessel）是闊葉木主要輸導(dǎo)組織，是由多個(gè)細(xì)胞連接成的一條長(zhǎng)管，導(dǎo)管長(zhǎng)度0.3—0.5mm在橫切面上可看到導(dǎo)管形成的若干個(gè)管孔，所以闊葉木又叫孔材。在顯微鏡下觀察闊葉木橫切面，還有呈現(xiàn)出四角形和多角形的木纖維。木纖維包括管胞、纖維管胞、韌型木纖維，管胞占50%渲木纖維是良好的造紙纖維。闊葉木木射線全部由木射線薄壁細(xì)胞組成，闊葉木中還有一種縱向排列的木薄壁細(xì)胞含量較多（雜細(xì)胞）闊葉木中對(duì)造紙有用的纖維狀細(xì)胞比針葉木少得多而非纖維狀細(xì)胞卻很多，故從纖維形態(tài)上看針葉木優(yōu)于闊葉木第五節(jié).非木纖維原料的生物結(jié)構(gòu)及細(xì)胞形態(tài)一.禾本科植物莖稈的生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)胞形態(tài)。（一） 禾本科植物莖稈的生物結(jié)構(gòu)在顯微鏡下，禾本科植物莖稈的橫切面上有三種組織：表皮組織（莖稈最外層細(xì)胞）基本薄壁組織、維管組織。渲表皮細(xì)胞外壁角質(zhì)化——角質(zhì)層渲表皮組織：由長(zhǎng)（鋸齒細(xì)胞）、短（分為硅細(xì)胞和木栓細(xì)胞）兩種細(xì)胞組成。渲基本薄壁細(xì)胞組織：在莖稈中占較大比例由薄壁細(xì)胞組成。渲莖稈中心基本薄壁細(xì)胞破裂形成中空的髓腔。渲維管組織：莖稈橫切面上有散布在基本薄壁組織中的維管束，是由木質(zhì)部和韌皮部組成的一種束狀維管系統(tǒng)。渲維管束鞘是禾本科植物原料中重要的造紙纖維來(lái)源。渲維管束（bundlesheath），由外圍的纖維及中央存在的導(dǎo)管、篩管和伴細(xì)胞組成。P36（二） 禾本科植物細(xì)胞類(lèi)型禾本科植物纖維細(xì)而短平均長(zhǎng)度1.0-1.5mm，竹子、龍須草、甘蔗渣纖維較長(zhǎng)。禾本科植物原料紙漿中纖維素細(xì)胞含量占細(xì)胞總量的50-60%，有低到30.8%的玉米稈。薄壁細(xì)胞（Parenchyma）量較高（稻草大46%）細(xì)胞壁很薄在制漿造紙中易破碎，一部分隨洗滌水流失掉。薄壁細(xì)胞含量太多會(huì)使紙漿濾水性能差，抄紙時(shí)易粘輥斷頭操作困難。表皮細(xì)胞（是由長(zhǎng)細(xì)胞和短細(xì)胞組成的，長(zhǎng)細(xì)胞的端面多呈鋸齒形以提高細(xì)胞間的結(jié)合強(qiáng)度；短細(xì)胞是由硅細(xì)胞和栓質(zhì)細(xì)胞組成的。堿法制漿時(shí)，硅細(xì)胞被堿溶解，增加費(fèi)液的硅酸鈉含量，提高黑液粘度，降低洗漿效率，增加堿回收的“硅干擾”危害；酸法制漿時(shí)，表皮細(xì)胞成片存在于紙漿中會(huì)引起成紙的紙?。?dǎo)管與篩管（篩管存在于韌皮部，壁薄未木質(zhì)化）石細(xì)胞：非纖維狀，厚壁，細(xì)胞尺寸較?。ㄖ耦?lèi)含量最多）造紙工業(yè)中將纖維細(xì)胞以外的細(xì)胞統(tǒng)稱(chēng)為非纖維細(xì)胞針葉木非纖維細(xì)胞含量1.5%左右，闊葉木次之，竹類(lèi)20-30%，其他草類(lèi)40-60%（P27表1-14）（三） 常用禾本科原料莖稈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)稻草：草類(lèi)纖維中纖維短而細(xì)，平均長(zhǎng)度1mm。稻草漿中不定形的細(xì)小細(xì)胞較多，非纖維細(xì)胞含量很大，約占各種細(xì)胞總面積的54%,其中尤其是以細(xì)碎不整的薄壁細(xì)胞最多，這是稻草漿濾水性不好質(zhì)量較差的重要原因。稻草莖稈壁薄，結(jié)構(gòu)疏松，木素含量少，易于蒸煮浸透易于蒸煮成漿易漂白，但草節(jié)組織堅(jiān)實(shí)不易蒸解是造成漂白草漿黃塵埃的主要原因之一。麥草：比稻草纖維長(zhǎng)而粗平均長(zhǎng)度1.5mm與稻草相比無(wú)細(xì)小細(xì)胞，麥草木素含量比稻草高比稻草難蒸煮，麥草草節(jié)密度比較大能夠風(fēng)選分離（旋風(fēng)分離）從而提高紙漿質(zhì)量。蘆葦、荻（竹）、芒草渲蘆葦纖維長(zhǎng)度、寬度介于稻麥草之間，平均長(zhǎng)度1.12mm左右。蘆葦細(xì)胞形態(tài)類(lèi)似稻草但非纖維細(xì)胞比稻麥草都要少。蘆葦穗、鞘、節(jié)、膜中的表皮細(xì)胞和薄壁細(xì)胞較多，這是增加蘆葦漿中塵埃造成紙面黃斑、亮點(diǎn)和掉毛等紙病的主要原因，故在備料時(shí)應(yīng)除去。渲荻竹纖維比蘆葦纖維稍長(zhǎng)而粗，平均長(zhǎng)度1.36mm左右，非纖維細(xì)胞比蘆葦少并且體積較大，細(xì)碎不整的很少見(jiàn)到，這是荻竹與蘆葦主要區(qū)別之一。渲荻竹纖維較長(zhǎng)，非纖維細(xì)胞較少，組織結(jié)構(gòu)較疏松所以蒸煮、漂白都比蘆葦容易。通常荻竹與蘆葦混合制漿。甘蔗渣纖維細(xì)胞占65%，35%的非纖維細(xì)胞存在于蔗髓中，是草類(lèi)原料中纖維較長(zhǎng)而寬的一種，平均長(zhǎng)度1.7mm，皮部纖維最長(zhǎng)，數(shù)量最多，近心部纖維量少薄壁細(xì)胞增多，節(jié)部纖維短而粗。渲蔗髓質(zhì)地松軟吸水性強(qiáng)，蒸煮中首先與蒸煮液反應(yīng)消耗化學(xué)藥品，紙漿得率低，洗滌漂白都很困難濾水性差，在造紙機(jī)上操作困難成紙強(qiáng)度低，紙頁(yè)發(fā)脆透明點(diǎn)和半透明點(diǎn)較多而且硅含量高使黑液堿回收的蒸發(fā)和澄清困難。因此蔗渣必須經(jīng)過(guò)除髓之后才能用于制漿。甘蔗渣是一種較好的造紙?jiān)喜粌H可用于造文化用紙還可造人造絲漿，蔗渣中半纖維素含量較高打漿時(shí)易水話，抄出的紙張透明度較高。竹竹漿中纖維細(xì)胞占細(xì)胞總面積的60-70%，低于針葉木而高于一般草類(lèi)，竹類(lèi)纖維細(xì)長(zhǎng)平均1.5-2.0mm。薄壁細(xì)胞含量一般不大表皮細(xì)胞多數(shù)為方形或長(zhǎng)方形，邊緣平滑無(wú)齒痕-一竹類(lèi)重要特征。竹材莖稈層組織緊密，密度很大，細(xì)胞組織中有大量空氣不利于蒸煮藥液的浸透，由于竹材密度很大有利于提高裝鍋量所以一般竹材裝鍋量比木材及其他草類(lèi)原料要高25-30%竹材纖維細(xì)而柔軟，是良好的造紙?jiān)稀６?其他非木纖維原料的纖維形態(tài)P39-P42渲棉稈纖維長(zhǎng)度一般為12-23mm平均18mm。棉稈纖維性質(zhì)強(qiáng)韌是非常好的造紙?jiān)希m合于制質(zhì)量?jī)?yōu)良的高級(jí)紙張。棉纖維制成的紙張具有物理強(qiáng)度大，韌性強(qiáng)，組織細(xì)致而柔膩，耐磨性及持久性良好等特點(diǎn)。渲麻類(lèi)纖維極長(zhǎng)，且具韌性，適合于抄造高級(jí)紙及工業(yè)技術(shù)用紙，如卷煙紙、復(fù)寫(xiě)紙等。第六節(jié)纖維細(xì)胞壁的微細(xì)結(jié)構(gòu)（普通光學(xué)顯微鏡下無(wú)法看到的）纖維細(xì)胞壁分為初生壁，生壁外層、中層和內(nèi)層。纖維素大分子鏈有規(guī)則地排列聚集成原細(xì)纖維（protofibrilorelementaryfibril）30A若干（16根4X4）原細(xì)纖維組成微細(xì)纖維（microfibril）120A由（4根2X2）微細(xì)纖維組成細(xì)纖維（fibril）250A，再組成纖維（fibre）渲原細(xì)纖維直徑都在50A以下大多在30-35A一.木材纖維細(xì)胞壁的微細(xì)結(jié)構(gòu)（P52圖1-33）ML沒(méi)有細(xì)微纖維組.織，P、S主要由纖維素的微細(xì)纖維組成。闊葉木P、S1、S2、S3層細(xì)微纖維取向與針葉木管胞的各層取向幾乎相同，但各個(gè)壁層厚度及其對(duì)整個(gè)壁層厚度的比例不同。非木材纖維細(xì)胞壁的微細(xì)結(jié)構(gòu)草類(lèi)纖維細(xì)胞壁的微細(xì)結(jié)構(gòu)麥草纖維橫切面在電子顯微鏡下可見(jiàn)，S1層較厚，而S1層與S2層間的連接比較緊密，像一個(gè)套筒阻止了S2層向外潤(rùn)脹和縱向分裂？？？草類(lèi)纖維ML無(wú)細(xì)微纖維組織，P細(xì)微纖維零亂排列，S1層細(xì)微纖維交叉螺旋排列，S2層細(xì)微纖維近乎纖維軸向排列，S2層細(xì)微纖維的排列并不是在纖維末端終止，而是饒過(guò)纖維末端象螺旋線一樣繼續(xù)延伸到后面。棉纖維細(xì)胞壁的微細(xì)結(jié)構(gòu)棉纖維無(wú)ML，它表面被果膠質(zhì)、蠟等一些非結(jié)晶物質(zhì)所覆蓋，P大約01-02微米厚，P微細(xì)纖維交織成疏松的網(wǎng)狀次生壁外層大約厚0.1微米，微細(xì)纖維繞著軸螺旋式并行排列；螺旋角很大，S2厚度較大，它的微細(xì)纖維螺旋走向與外層幾乎相互垂直與纖維軸夾角在20-30度左右。麻類(lèi)纖維細(xì)胞壁的微細(xì)結(jié)構(gòu)麻類(lèi)韌皮纖維一般P都很薄，S很厚也分3層，細(xì)胞腔很窄。苧麻在電子顯微鏡下可見(jiàn)P微細(xì)纖維是交織成疏松的網(wǎng)狀，它的結(jié)殼是無(wú)定形物質(zhì)，如：蠟、果膠質(zhì)等。S微細(xì)纖維是相互靠近的平行層。非纖維細(xì)胞壁的微細(xì)結(jié)構(gòu)針葉木的木射線薄壁細(xì)胞的初生壁中的微細(xì)纖維是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在S也可看到3層相當(dāng)于S1、S2、S3,S2層細(xì)微纖維取向幾乎平行于細(xì)胞軸，S1與S3微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)取向?qū)?xì)胞軸成30-60度角。闊葉木細(xì)胞壁有P+S1、S2與S3三層，S2層最厚，P0有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，S分三層，S1與S3層細(xì)微纖維結(jié)構(gòu)取向與細(xì)胞軸成60-80度角，在S2層中微細(xì)纖維取向與細(xì)胞軸平行。主要化學(xué)成分在細(xì)胞壁中的分布植物細(xì)胞壁中主要化學(xué)成分有纖維素（是骨骼物質(zhì)）、半纖維素木素（是細(xì)胞纖維間填充物質(zhì)）纖維素基本要素：原細(xì)纖維（直徑30-35A），12OA的微細(xì)纖維和250A的微細(xì)纖維。250A的微細(xì)纖維特點(diǎn)：250A的微細(xì)纖維單元不穩(wěn)定在相對(duì)溫和的條件下處理容易裂開(kāi)成120A的單元，在250A寬的微細(xì)纖維周?chē)墙Y(jié)合緊密的木聚糖和木素，這里的木素與聚糖之間存在著化學(xué)聯(lián)接。ML主要含木素，木素濃度最高，也含有一定量的果膠質(zhì)和半纖維素，纖維素極少°S（尤其是S2）木素濃度最低，纖維素含量最高