第05章-木材化学性质 木质资源材料学教学课件
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木材中除去纤维素、半纤维素和抽提物后，剩余的细胞壁物质 为木质素，木质素是针叶树类、阔叶树类和草类植物的基本化学 组成之一。
1.7
6.6
2.5
3.4
灰分
0.2
0.35
0.2
0.37
52.2-52 21.2 22.8 — 0.6 1.5 2.6 0.26
43.9 25 . 89 35.1
— 0.5 2.5 4.9 0.33
5.1.3.3 树皮的化学组成 树皮约占全树的10%，树皮可分为外皮和内皮（韧皮），
其化学组成也有不同。
一些树木的树皮的化学组成（%）
化学组成
灰分 水抽出物 乙醇抽出物 甲氧基（包括木质素内 的挥）发酸 纤维素 聚已糖 聚糖醛酸 聚戊糖 木醛质 木质素
松
韧皮
外皮
2.19 21.82 3.85 1.94 1.73 19.36 16.3 6.04 12.24
0 17.2
1.39 15.09 3.48 3.75 1.25 17.7
木材抽提物种类庞多，因树木的种类不同而差异很大，有 些抽提物是各科、属、亚属等特有的化学成分，可以作为某 一特定树种分类的化学依据。
木材抽提物化学也是植物化学研究领域的一个分支。
木材抽提物包括的化学成分组成复杂，经鉴定， 已有近800种化合物存在于木材抽提物中，主要有： （1）脂肪族化合物 包括饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、 脂肪、蜡、低聚糖、果胶质、淀粉、蛋白质。 （2）萜烯及萜烯类化合物 包括单萜（松节油等）、 倍半萜、树脂酸、植物甾醇等。 （3）芳香族化合物 包括黄酮类化合物、单宁、芪等。
6.0 21.7 6.76 2.85 43.62
云杉
韧皮
外皮
2.33 33.8 1.7 1.96 1.11 25.23 9.3 5.98 9.65
0 15.57
2.31 28.63 2.62 2.92 0.69 16.4
7.7 3.95 7.10 2.85 27.44
桦木
韧皮
外皮
2.42
0.52
21.8
➢ 早材与晚材：由于晚材管胞的细胞壁厚度大于早材的细胞壁， 并且晚材胞间层占的比例较少，细胞壁成分的大多数为纤维 素，胞间层物质大多数为木质素，所以，晚材比早材常含有 较高的纤维素与较低的木质素。
➢ 在树干的不同高度处，木材的化学组成也略有差异。
5.1.3.2 树干与树枝化学组成的区别
树干与树枝化学组成差别较大，不论是针叶树材还是阔叶 树材，树枝的纤维素含量较少，木质素含量较多，聚戊糖、聚 甘露糖较少，热水抽提物含量较多。
3 1
5.1.1.1 纤维素（cellulose）
纤维素是由D-葡萄糖基构成的直链状高分子 化合物。纤维素大分子中的D-葡萄糖基之间 按着纤维素二糖连结的方式联结。纤维素二 糖的C1位上保持着半缩醛的形式，有还原性， 而在C4上留有一个自由羟基，纤维素具有特 殊的x射线图。它是不溶于水的均一聚糖。
5.1.3 树木的化学组成
5.1.3.1 木质部的化学组成差异
➢ 树种与产地：由于树种不同，木材的化学组成有很大差别， 如针叶树材与阔叶树材。同一种树木，产地和生长环境不同， 化学组成也有差异。
➢ 边材与心材：在针叶树材中，心材比边材含有较多的有机溶 剂抽提物，较少的木质素与纤维素。在阔叶树材中，心材与 边材差异较小。无论是针叶树材或阔叶树材，边材中乙酰基 的含量较心材高。
纤维素的化学结构是1，4-β-D-吡喃式失
水聚葡萄糖组成。但在自然界中它的性质和 功能是通过纤维素分子聚集体所形成的结晶 态和细纤维结构决定的。
1. 纤维素微纤丝 2. 葡萄糖单体链 3. 半纤维素 4. 中性果胶 5. 酸性的果胶 6. 糖原蛋白质
5.1.1.2 半纤维素(hemicellulose)
4.49
13.1
24.78
3.2
2.59
0.77
1.1
19.3
3.85
5.1
-
7.35
2.2
12.5
4.8
0
34.4
24.9
-
青杨 韧皮
2.73 31.81
7.5 5.15 1.6 10.9 7.0 3.56 11.8 0.91 27.7
5.2 木质素
5.2.1 概述 ： 5.2.1.1 木质素的存在
半纤维素是除纤维素和果胶以外的植物细胞壁 聚糖，与纤维素不同，半纤维素是两种或两种以上 单糖组成的不均一聚糖，分子量较低，聚合度小， 大多带有支链。
构成半纤维素的主链的主要单糖是：木糖、甘露 糖和葡萄糖，构成半纤维素的支链的主要单糖是： 半乳糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、岩藻糖、鼠李 糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸等。
主要成分 针叶树材 阔叶树材
纤维素 半纤维素
木质素
42±2 27±2 28±3
45±2 30±5 20±4
1.中间薄层
2.初生壁
1
3.原生质膜 1
4
4.果胶
2
5.纤维素
2
6.半纤维素
3
5
6
5.1.2 木材的抽提物
抽提物：木材的少量化学成分是一组不构成细胞壁、胞间层 的游离的低分子化合物，可被极性和非极性有机溶剂、水蒸 汽或水提取，所以称抽提物或浸出物。一般约占绝干木材的 2%-5%。
5.1.1.3 木质素(lignin)
木质素是一种天然的高分子聚合物。是由苯基丙烷结构单 元通过醚键和碳-碳键联接而成、具有三维结构的芳香族高分子 化合物。
苯基丙烷单元分成三类：愈疮木基丙烷（G）、紫丁香基丙烷 （S）和对羟基丙烷（H）。
针叶树材和阔叶树材中纤维素、半纤维素和木质素的含量见 表。
一般针叶树材中纤维 素和半纤维素的含量低于 阔叶树材中的含量，但是 针叶树材中木质素含量高 于阔叶树材中木质素的含 量。
第 五 章 木 材 化 学 性 质
重点介绍木材三大成分木质素、纤 维素及半纤维素的的结构、物理性质、 化学性质。并简要介绍木材中的抽提物、 木材的酸碱性质。
目录
5.1 木材的化学组成 5.2 木质素 5.3 纤维素 5.4 半纤维素 5.5 木材抽提物 5.6 木材的酸碱性质
源自文库
2
1.纤维素
2.半纤维素 3.木素
化学组成
几个树种树干与树枝化学组成分析（%）
云杉
松
青杨
树干
树枝
树干
树枝
树干
树枝
纤维素
58.8-59.3
44.8
56.5-57.6
48.2
木质素
28
34.3
27
27.4
聚戊糖
10.5
12.8
10.5
13.1
聚甘露糖
7.6
3.7
7
4.8
聚半乳糖
2.6
3.0
1.4
1.5
乙醚抽提
1.0
1.3
4.5
3.3
热水抽提
1.7
6.6
2.5
3.4
灰分
0.2
0.35
0.2
0.37
52.2-52 21.2 22.8 — 0.6 1.5 2.6 0.26
43.9 25 . 89 35.1
— 0.5 2.5 4.9 0.33
5.1.3.3 树皮的化学组成 树皮约占全树的10%，树皮可分为外皮和内皮（韧皮），
其化学组成也有不同。
一些树木的树皮的化学组成（%）
化学组成
灰分 水抽出物 乙醇抽出物 甲氧基（包括木质素内 的挥）发酸 纤维素 聚已糖 聚糖醛酸 聚戊糖 木醛质 木质素
松
韧皮
外皮
2.19 21.82 3.85 1.94 1.73 19.36 16.3 6.04 12.24
0 17.2
1.39 15.09 3.48 3.75 1.25 17.7
木材抽提物种类庞多，因树木的种类不同而差异很大，有 些抽提物是各科、属、亚属等特有的化学成分，可以作为某 一特定树种分类的化学依据。
木材抽提物化学也是植物化学研究领域的一个分支。
木材抽提物包括的化学成分组成复杂，经鉴定， 已有近800种化合物存在于木材抽提物中，主要有： （1）脂肪族化合物 包括饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、 脂肪、蜡、低聚糖、果胶质、淀粉、蛋白质。 （2）萜烯及萜烯类化合物 包括单萜（松节油等）、 倍半萜、树脂酸、植物甾醇等。 （3）芳香族化合物 包括黄酮类化合物、单宁、芪等。
6.0 21.7 6.76 2.85 43.62
云杉
韧皮
外皮
2.33 33.8 1.7 1.96 1.11 25.23 9.3 5.98 9.65
0 15.57
2.31 28.63 2.62 2.92 0.69 16.4
7.7 3.95 7.10 2.85 27.44
桦木
韧皮
外皮
2.42
0.52
21.8
➢ 早材与晚材：由于晚材管胞的细胞壁厚度大于早材的细胞壁， 并且晚材胞间层占的比例较少，细胞壁成分的大多数为纤维 素，胞间层物质大多数为木质素，所以，晚材比早材常含有 较高的纤维素与较低的木质素。
➢ 在树干的不同高度处，木材的化学组成也略有差异。
5.1.3.2 树干与树枝化学组成的区别
树干与树枝化学组成差别较大，不论是针叶树材还是阔叶 树材，树枝的纤维素含量较少，木质素含量较多，聚戊糖、聚 甘露糖较少，热水抽提物含量较多。
3 1
5.1.1.1 纤维素（cellulose）
纤维素是由D-葡萄糖基构成的直链状高分子 化合物。纤维素大分子中的D-葡萄糖基之间 按着纤维素二糖连结的方式联结。纤维素二 糖的C1位上保持着半缩醛的形式，有还原性， 而在C4上留有一个自由羟基，纤维素具有特 殊的x射线图。它是不溶于水的均一聚糖。
5.1.3 树木的化学组成
5.1.3.1 木质部的化学组成差异
➢ 树种与产地：由于树种不同，木材的化学组成有很大差别， 如针叶树材与阔叶树材。同一种树木，产地和生长环境不同， 化学组成也有差异。
➢ 边材与心材：在针叶树材中，心材比边材含有较多的有机溶 剂抽提物，较少的木质素与纤维素。在阔叶树材中，心材与 边材差异较小。无论是针叶树材或阔叶树材，边材中乙酰基 的含量较心材高。
纤维素的化学结构是1，4-β-D-吡喃式失
水聚葡萄糖组成。但在自然界中它的性质和 功能是通过纤维素分子聚集体所形成的结晶 态和细纤维结构决定的。
1. 纤维素微纤丝 2. 葡萄糖单体链 3. 半纤维素 4. 中性果胶 5. 酸性的果胶 6. 糖原蛋白质
5.1.1.2 半纤维素(hemicellulose)
4.49
13.1
24.78
3.2
2.59
0.77
1.1
19.3
3.85
5.1
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7.35
2.2
12.5
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0
34.4
24.9
-
青杨 韧皮
2.73 31.81
7.5 5.15 1.6 10.9 7.0 3.56 11.8 0.91 27.7
5.2 木质素
5.2.1 概述 ： 5.2.1.1 木质素的存在
半纤维素是除纤维素和果胶以外的植物细胞壁 聚糖，与纤维素不同，半纤维素是两种或两种以上 单糖组成的不均一聚糖，分子量较低，聚合度小， 大多带有支链。
构成半纤维素的主链的主要单糖是：木糖、甘露 糖和葡萄糖，构成半纤维素的支链的主要单糖是： 半乳糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、岩藻糖、鼠李 糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸等。
主要成分 针叶树材 阔叶树材
纤维素 半纤维素
木质素
42±2 27±2 28±3
45±2 30±5 20±4
1.中间薄层
2.初生壁
1
3.原生质膜 1
4
4.果胶
2
5.纤维素
2
6.半纤维素
3
5
6
5.1.2 木材的抽提物
抽提物：木材的少量化学成分是一组不构成细胞壁、胞间层 的游离的低分子化合物，可被极性和非极性有机溶剂、水蒸 汽或水提取，所以称抽提物或浸出物。一般约占绝干木材的 2%-5%。
5.1.1.3 木质素(lignin)
木质素是一种天然的高分子聚合物。是由苯基丙烷结构单 元通过醚键和碳-碳键联接而成、具有三维结构的芳香族高分子 化合物。
苯基丙烷单元分成三类：愈疮木基丙烷（G）、紫丁香基丙烷 （S）和对羟基丙烷（H）。
针叶树材和阔叶树材中纤维素、半纤维素和木质素的含量见 表。
一般针叶树材中纤维 素和半纤维素的含量低于 阔叶树材中的含量，但是 针叶树材中木质素含量高 于阔叶树材中木质素的含 量。
第 五 章 木 材 化 学 性 质
重点介绍木材三大成分木质素、纤 维素及半纤维素的的结构、物理性质、 化学性质。并简要介绍木材中的抽提物、 木材的酸碱性质。
目录
5.1 木材的化学组成 5.2 木质素 5.3 纤维素 5.4 半纤维素 5.5 木材抽提物 5.6 木材的酸碱性质
源自文库
2
1.纤维素
2.半纤维素 3.木素
化学组成
几个树种树干与树枝化学组成分析（%）
云杉
松
青杨
树干
树枝
树干
树枝
树干
树枝
纤维素
58.8-59.3
44.8
56.5-57.6
48.2
木质素
28
34.3
27
27.4
聚戊糖
10.5
12.8
10.5
13.1
聚甘露糖
7.6
3.7
7
4.8
聚半乳糖
2.6
3.0
1.4
1.5
乙醚抽提
1.0
1.3
4.5
3.3
热水抽提