2488

21

Экстрактивными веществами древесины принято называть вещества, не входящие в состав клеточных стенок и извлекаемые (экстрагируемые) нейтральными органическими растворителями, водой, а также отгонкой с водяным паром. Они находятся в полостях клеток или в межклеточных каналах.

Состав экстрактивных веществ очень разнообразен. К веществам, летучим с паром, относятся летучие (эфирные масла), в состав которых входят терпены, их производные, летучие кислоты, сложные и простые эфиры.

Вещества, экстрагируемые из древесины органическими растворителями, называют смолами. Эти вещества подразделяют на омыляемые соединения, к которым относятся смоляные и высшие жирные кислоты, жиры, воски, и неомыляемые вещества – фитостерины и др. Состав смол хвойных и лиственных пород различен. В смоле лиственных пород смоляные кислоты отсутствуют.

Вещества, растворимые в воде, весьма разнообразны. К ним относятся фенольные соединения (таннины, красители и др.), моносахариды, некоторые полисахариды, полиурониды, белки, алкалоиды, циклические спирты и др.

Количество экстрагируемых веществ и их состав зависят от применяемого растворителя и условий экстракции. Для анализа древесины на содержание экстрактивных веществ применяют преимущественно этиловый эфир, смесь спирта с бензолом (1:2), а также дихлорэтан.

Реактивы и оборудование

1.Образцы воздушно–сухих опилок.

2.Коническая колба с обратным холодильником.

3.Азотно–спиртовая смесь.

4.Стеклянный пористый фильтр.

5.Раствор анилина в соляной кислоте.

6.Газетная и фильтровальная бумага.

7.Стеклянный стакан вместимостью 400 см3.

8.Термостат.

Экспериментальная часть Опыт 1. Определение целлюлозы в древесине

Методика определения целлюлозы азотно-спиртовым метдом. Навеску воздушно–сухих опилок массой около 1 г помещают в коническую колбу на 250 мл и добавляют мерным цилиндром 25 мл азотно–спиртовой смеси. Для анализа используют смесь, состоящую из одного объѐма концентрированной азотной кислоты (плотностью 1,4 г/мл) и четырех объѐмов 95% этилового спирта. К колбе присоединяют обратный холодильник и кипятят опилки со смесью на водяной бане в течении одного часа, избегая слишком бурного кипения. После кипячения опилкам дают осесть и осторожно сливают жидкость через предварительно высушенный до постоянной массы и взвешенный стеклян-

22

ный пористый фильтр. Попавшие на фильтр опилки смывают обратно в колбу, используя 25 мл свежей азотно–спиртовой смеси, и снова кипятят в колбе с обратным холодильником в течение одного часа. Такую обработку проводят 3 – 4 раза. После третьей обработки делают пробу на полноту делигнификации и решают, нужно или нет продолжать обработку. Признаком конца делигнификации служит отсутствие красного окрашивание при действии на пробу целлюлозы (несколько волокон) солянокислого раствора флороглюцина.

После последней обработки целлюлозу отфильтровывают на стеклянном фильтре, применяя отсос, промывают 10 мл свежей азотно – спиртовой смесью, а затем горячей водой до отрицательной реакции по индикатору метиловому оранжевому. При промывке тщательно смывают целлюлозу из колбы на фильтр. Фильтр с целлюлозой сушат в сушильном шкафу при температуре 103±2°С до постоянной массы и взвешивают.

Массовую долю «сырой» целлюлозы, % к абсолютно сухой древесине, рассчитывают по формуле

,

где m1 – масса фильтра с целлюлозой, г; m – масса пустого фильтра, г;

g – масса абсолютно сухой навески древесины, г.

Для расчета массовой доли чистой целлюлозы вносят поправку на остаточные гемицеллюлозы (пентозаны). Для этого массовую долю «сырой» целлюлозы умножают на поправочный коэффициент (100 – П)/100, где П – массовая доля остаточных пентозанов в целлюлозе. Обычно в целлюлозе, выделенной из древесных пород умеренной климатической зоны составляют 5…6% пентазанов (Кп 0,95…094) для древесины хвойных пород и 9…10% для лиственных пород

(Кп 0,91…090).

Массовая доля чистой целлюлозы рассчитывается по формуле

.

Расхождение между результатами двух параллельных определений не должен превышать 1,0%.

Опыт 2. Определение лигнина в древесине

Техническая целлюлоза содержит примесь лигнина – полимера фенольной природы. Лигнин обнаруживают с помощью цветной реакции с анилином. На исследуемый материал наносят каплю 1,5 %-ного раствора анилина в разбавленной соляной кислоте. При наличии лигнина появляется ярко-желтое окра-

шивание.

В пробирку поместите одну каплю анилина и соляной кислоты до растворения анилина. В раствор поместите сосновую лучинку, затем полоски газетной и фильтровальной бумаги. Какое различие в окраске наблюдается?

23

Сделайте вывод о наличии лигнина в том или ином объекте. Чистая целлюлоза не дает окрашивания с анилином.

Опыт 3. Определение экстрактивных веществ, растворимых в холодной воде

Холодная вода извлекает главным образом таннины, красители, камеди, моносахариды, гликозиды. Навеску воздушно-сухих опилок массой около 2 г помещают в стеклянный стакан и заливают 300 см3 дистиллированной воды с температурой 23±2 0С. Смесь выдерживают при этой температуре в течение 48 ч при периодическом перемешивании. Затем опилки отфильтровывают на высушенном до постоянной массы стеклянном пористом фильтре с отсосом, смывая опилки из стакана на фильтр дистиллированной водой. Фильтр с опилками сушат в сушильном шкафу при температуре 103±2 0С до постоянной массы и взвешивают. Массовую долю веществ Е, растворимых в холодной воде, % к абсолютно сухой древесине, рассчитывают по уменьшению массы древесины

Е = 100 (g – (m1 – m)) / g,

где m1 – масса фильтра с остатком древесины, г; m – масса пустого фильт-

ра, г.

Вопросы для самоконтроля и повторения

1.Химическое строение целлюлозы.

2.Распределение целлюлозы по слоям клеточной стенки. Компоненты, сопутствующие целлюлозе.

3.Способы определения содержания целлюлозы в древесине.

4.Химизм процессов, лежащих в основе азотно-спиртового способа определения содержания целлюлозы в древесине.

5.Как определить окончание экстракции древесины азотно-спиртовой смесью?

6.Понятие о лигнине и способах выделения. Содержание лигнина в древесине лиственных и хвойных пород.

7.Приведите кривую распределения лигнина в клеточной стенке древесины.

8.Опишите процессы превращения углеводов древесины, протекающие при действии на нее концентрированных кислот.

9.Какие компоненты и почему мешают количественному определению лигни-

на в древесине?

10.Как учесть или устранить их влияние на результат анализа?

24

Библиографический список

Основная литература

1.Азаров, В.И. Химия древесины и синтетических полимеров [Текст] : Учебник, / Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская О.В. – 2-е изд, испр. – СПб.;М.; Краснодар : Изд-во «Лань», 2010. – 624 с. - Электронная версия в ЭБС «Лань».

Дополнительная литература

1.Киреев, В. В. Высокомолекулярные соединения [Электронный ресурс]: учебник для академического бакалавриата в 2 ч. Часть 1 / В. В. Киреев. — М. : Издательство Юрайт, 2017. — 365 с. — ЭБС "Юрайт".

2.Киреев В. В. Высокомолекулярные соединения в [Электронный ресурс]: учебник для академического бакалавриата 2 ч. Часть 2 / В. В. Киреев. — М.: Издательство Юрайт, 2017. — 243 с. — ЭБС "Юрайт".

Дмитренков Александр Иванович Бельчинская Лариса Ивановна Новикова Людмила Анатольевна

Химический анализ древесных материалов

Методические указания к лабораторным работам для бакалавров по направлению подготовки 19.03.01 - «Биотехнология»

профиль – Промышленная экология

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени

Г.Ф. Морозова»

РИО ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8. Отпечатано в УОП ФГБОУ ВО «ВГЛТУ»

394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10.