《植物纖維學》課堂筆記 01

第三節(jié)主要植物細胞的構造植物細胞光學顯微鏡下纖維細胞壁構造相鄰兩個細胞之間有一層細胞的間隙質叫胞間層(ML,middlelamella)，主要化學成分是：木素、半纖維素、果膠質等，不含纖維素。初生壁(P,Primarywall)比較薄與ML很難分開，所以常把ML和它相鄰的兩個P合稱為復合胞間層。當細胞停止生長后，細胞壁繼續(xù)增厚，這個時候的加厚是在P的靠細胞腔內側沉積形成的細胞壁叫次生壁(S,Secondarywall).渲木材纖維的次生壁又分為外、中、內三層(S1,S2,S3)。中層最厚。渲非木纖維細胞構造與木材纖維細胞基本相同。渲在成熟的細胞S上遺留很多凹穴-------紋孔，紋孔通常在相鄰的兩個細胞壁上成對的出現(xiàn)---紋孔對。紋孔的構造、形狀、大小以及排列方式是隨植物種類、細胞類型的不同而異，可根據(jù)紋孔特性來鑒別植物的種類和不同類型的細胞。組成紋孔的兩個主要部分是紋孔腔和紋孔膜二紋孔腔是S上沒有增厚的整個空間，而紋孔膜則是一對紋孔間的隔膜，它是由兩個細胞的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構及細胞形態(tài)樹木的生物結構：樹根，樹干(樹皮、形成層、木質部、髓心)，樹枝，樹葉。渲橫切面：與樹干軸垂直的切面渲徑切面：通過樹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渲樹皮：外皮(Out-bark，已死的木栓細胞組成)內皮(Inner-bark，有生命的組織)渲形成層(Cambium):樹皮與木質部之間，形成層中的活細胞向內分裂產(chǎn)生木質細胞、向外分裂產(chǎn)生樹皮細胞。渲木質部(Xylem)：形成層與髓心之間的部分。樹木年輪(P23)由兩部分組成，靠樹心的部分顏色較淺，是每年生長季節(jié)的前期生長出來的，稱春材(Springwood)也稱早材(Earlywood);年輪中靠外圈、顏色較深部分是每年生長季節(jié)后期，即秋、冬天生長出來的，稱秋材(Autumnwood)也稱晚材(Latewood).春材纖維腔大而壁薄，長度較短，樹脂含量低，材質較疏松，但纖維柔軟，抄紙時纖維間的結合力較大，能造出抗張強度和耐破強度高的紙張。秋材纖維的腔小而壁厚，樹脂含量較高，材質緊密，顏色較深，強度較高，單根纖維較挺硬，不易打漿，抄成的紙除撕裂強度較高外其他指標都不如早材纖維。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，由髓心到樹皮的射線稱為初生木射線，而由木質部到樹皮的射線則稱為次生木射線，是有木射線薄皮細胞組成。邊材、心材：橫切面及徑切面上可看到樹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、有機質多、堅硬、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)：也稱樹心,位于木材橫切面的中心部位，是由樹木的髓和第一年的初生木質部組成。針葉木的生物結構與細胞形態(tài)。(P26)針葉木細胞最主要的是管胞在弟，感4占木質部細胞總容積的90%-95%，管胞是優(yōu)良的造紙纖維，是縱向生長的細長的管狀細胞。管胞長度隨樹種、樹齡及早晚材而異，大多長2-3.2mm。早材壁薄腔大，晚材管胞長而窄。針葉木特征：單列，樹脂道（木射線是由木射線薄壁細胞和木射線管胞組成的，木射線寬度為一個木射線薄壁細胞的寬度，叫單列。木射線細胞占木質部細胞總容積的5%-10%，在針葉木的橫切面上有大的圓形空腔—縱生樹脂道，在弦切面上還可以看到橫向樹脂道）闊葉木（結構比針葉木復雜）（一）導管（Vessel）是闊葉木主要輸導組織，是由多個細胞連接成的一條長管，導管長度0.3—0.5mm在橫切面上可看到導管形成的若干個管孔，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胞組成，闊葉木中還有一種縱向排列的木薄壁細胞含量較多（雜細胞）闊葉木中對造紙有用的纖維狀細胞比針葉木少得多而非纖維狀細胞卻很多，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構及細胞形態(tài)一.禾本科植物莖稈的生物細胞結構與細胞形態(tài)。（一） 禾本科植物莖稈的生物結構在顯微鏡下，禾本科植物莖稈的橫切面上有三種組織：表皮組織（莖稈最外層細胞）基本薄壁組織、維管組織。渲表皮細胞外壁角質化——角質層渲表皮組織：由長（鋸齒細胞）、短（分為硅細胞和木栓細胞）兩種細胞組成。渲基本薄壁細胞組織：在莖稈中占較大比例由薄壁細胞組成。渲莖稈中心基本薄壁細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源。渲維管束（bundlesheath），由外圍的纖維及中央存在的導管、篩管和伴細胞組成。P36（二） 禾本科植物細胞類型禾本科植物纖維細而短平均長度1.0-1.5mm，竹子、龍須草、甘蔗渣纖維較長。禾本科植物原料紙漿中纖維素細胞含量占細胞總量的50-60%，有低到30.8%的玉米稈。薄壁細胞（Parenchyma）量較高（稻草大46%）細胞壁很薄在制漿造紙中易破碎，一部分隨洗滌水流失掉。薄壁細胞含量太多會使紙漿濾水性能差，抄紙時易粘輥斷頭操作困難。表皮細胞（是由長細胞和短細胞組成的，長細胞的端面多呈鋸齒形以提高細胞間的結合強度；短細胞是由硅細胞和栓質細胞組成的。堿法制漿時，硅細胞被堿溶解，增加費液的硅酸鈉含量，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，表皮細胞成片存在于紙漿中會引起成紙的紙病）導管與篩管（篩管存在于韌皮部，壁薄未木質化）石細胞：非纖維狀，厚壁，細胞尺寸較?。ㄖ耦惡孔疃啵┰旒埞I(yè)中將纖維細胞以外的細胞統(tǒng)稱為非纖維細胞針葉木非纖維細胞含量1.5%左右，闊葉木次之，竹類20-30%，其他草類40-60%（P27表1-14）（三） 常用禾本科原料莖稈結構特點稻草：草類纖維中纖維短而細，平均長度1mm。稻草漿中不定形的細小細胞較多，非纖維細胞含量很大，約占各種細胞總面積的54%,其中尤其是以細碎不整的薄壁細胞最多，這是稻草漿濾水性不好質量較差的重要原因。稻草莖稈壁薄，結構疏松，木素含量少，易于蒸煮浸透易于蒸煮成漿易漂白，但草節(jié)組織堅實不易蒸解是造成漂白草漿黃塵埃的主要原因之一。麥草：比稻草纖維長而粗平均長度1.5mm與稻草相比無細小細胞，麥草木素含量比稻草高比稻草難蒸煮，麥草草節(jié)密度比較大能夠風選分離（旋風分離）從而提高紙漿質量。蘆葦、荻（竹）、芒草渲蘆葦纖維長度、寬度介于稻麥草之間，平均長度1.12mm左右。蘆葦細胞形態(tài)類似稻草但非纖維細胞比稻麥草都要少。蘆葦穗、鞘、節(jié)、膜中的表皮細胞和薄壁細胞較多，這是增加蘆葦漿中塵埃造成紙面黃斑、亮點和掉毛等紙病的主要原因，故在備料時應除去。渲荻竹纖維比蘆葦纖維稍長而粗，平均長度1.36mm左右，非纖維細胞比蘆葦少并且體積較大，細碎不整的很少見到，這是荻竹與蘆葦主要區(qū)別之一。渲荻竹纖維較長，非纖維細胞較少，組織結構較疏松所以蒸煮、漂白都比蘆葦容易。通常荻竹與蘆葦混合制漿。甘蔗渣纖維細胞占65%，35%的非纖維細胞存在于蔗髓中，是草類原料中纖維較長而寬的一種，平均長度1.7mm，皮部纖維最長，數(shù)量最多，近心部纖維量少薄壁細胞增多，節(jié)部纖維短而粗。渲蔗髓質地松軟吸水性強，蒸煮中首先與蒸煮液反應消耗化學藥品，紙漿得率低，洗滌漂白都很困難濾水性差，在造紙機上操作困難成紙強度低，紙頁發(fā)脆透明點和半透明點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)過除髓之后才能用于制漿。甘蔗渣是一種較好的造紙原料不僅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易水話，抄出的紙張透明度較高。竹竹漿中纖維細胞占細胞總面積的60-70%，低于針葉木而高于一般草類，竹類纖維細長平均1.5-2.0mm。薄壁細胞含量一般不大表皮細胞多數(shù)為方形或長方形，邊緣平滑無齒痕-一竹類重要特征。竹材莖稈層組織緊密，密度很大，細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原料要高25-30%竹材纖維細而柔軟，是良好的造紙原料。二.其他非木纖維原料的纖維形態(tài)P39-P42渲棉稈纖維長度一般為12-23mm平均18mm。棉稈纖維性質強韌是非常好的造紙原料，適合于制質量優(yōu)良的高級紙張。棉纖維制成的紙張具有物理強度大，韌性強，組織細致而柔膩，耐磨性及持久性良好等特點。渲麻類纖維極長，且具韌性，適合于抄造高級紙及工業(yè)技術用紙，如卷煙紙、復寫紙等。第六節(jié)纖維細胞壁的微細結構（普通光學顯微鏡下無法看到的）纖維細胞壁分為初生壁，生壁外層、中層和內層。纖維素大分子鏈有規(guī)則地排列聚集成原細纖維（protofibrilorelementaryfibril）30A若干（16根4X4）原細纖維組成微細纖維（microfibril）120A由（4根2X2）微細纖維組成細纖維（fibril）250A，再組成纖維（fibre）渲原細纖維直徑都在50A以下大多在30-35A一.木材纖維細胞壁的微細結構（P52圖1-33）ML沒有細微纖維組.織，P、S主要由纖維素的微細纖維組成。闊葉木P、S1、S2、S3層細微纖維取向與針葉木管胞的各層取向幾乎相同，但各個壁層厚度及其對整個壁層厚度的比例不同。非木材纖維細胞壁的微細結構草類纖維細胞壁的微細結構麥草纖維橫切面在電子顯微鏡下可見，S1層較厚，而S1層與S2層間的連接比較緊密，像一個套筒阻止了S2層向外潤脹和縱向分裂？？？草類纖維ML無細微纖維組織，P細微纖維零亂排列，S1層細微纖維交叉螺旋排列，S2層細微纖維近乎纖維軸向排列，S2層細微纖維的排列并不是在纖維末端終止，而是饒過纖維末端象螺旋線一樣繼續(xù)延伸到后面。棉纖維細胞壁的微細結構棉纖維無ML，它表面被果膠質、蠟等一些非結晶物質所覆蓋，P大約01-02微米厚，P微細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。麻類纖維細胞壁的微細結構麻類韌皮纖維一般P都很薄，S很厚也分3層，細胞腔很窄。苧麻在電子顯微鏡下可見P微細纖維是交織成疏松的網(wǎng)狀，它的結殼是無定形物質，如：蠟、果膠質等。S微細纖維是相互靠近的平行層。非纖維細胞壁的微細結構針葉木的木射線薄壁細胞的初生壁中的微細纖維是網(wǎng)狀結構，在S也可看到3層相當于S1、S2、S3,S2層細微纖維取向幾乎平行于細胞軸，S1與S3微細纖維結構取向對細胞軸成30-60度角。闊葉木細胞壁有P+S1、S2與S3三層，S2層最厚，P0有網(wǎng)狀結構，S分三層，S1與S3層細微纖維結構取向與細胞軸成60-80度角，在S2層中微細纖維取向與細胞軸平行。主要化學成分在細胞壁中的分布植物細胞壁中主要化學成分有纖維素（是骨骼物質）、半纖維素木素（是細胞纖維間填充物質）纖維素基本要素：原細纖維（直徑30-35A），12OA的微細纖維和250A的微細纖維。250A的微細纖維特點：250A的微細纖維單元不穩(wěn)定在相對溫和的條件下處理容易裂開成120A的單元，在250A寬的微細纖維周圍是結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