4.3 Формування і структура целюлози
Деревина сосни складається з пустотілих веретеноподібних трахеїд, стінки яких сформовані в основному з природного полімеру – целюлози.
Спочатку у листі дерева з атмосферного вуглекислого газу СО2 та води Н2О під дією сонячного світла утворюється глюкоза:
Глюкоза добре розчинюється у воді. В розчиненому вигляді вона внутрішніми каналами дерева дістається клітин камбію, що ростуть. У стінках клітин у результаті реакції поліконденсації молекул глюкози утворюються кисневі зв’язки -О- і молекули води, які надходять до соку дерева.
ОН + НО О + Н2О
Кисневий зв’язок з’єднує кінці молекул глюкози між собою, утворюючи макромолекулу целюлози, яка складається з декількох сотень глюкозних ланок.
Таким чином, целюлоза є природним лінійним полімером, ниткоподібні ланки якого жорстко зв’язані (зшиті) гідроксильними зв’язками.
4.4 Мікроструктура деревини
Про мікроструктуру деревини сосни дає уявлення мікрофотографія зразка східної білої сосни (рисунок 4.3). Можна бачити поздовжні трахеїди, смоляні ходи, промені, облямовані пори на радіальній поверхні трахеїд та зони контакту напівоблямованих пор на променях трахеїд.
Основну масу деревини сосни складають трахеїди, показані на рисунках 4.4, 4.5, (90÷95 % загального об’єму деревини) з великими пустотами – люменами, що розташовані вздовж стовбура та частково в поперечному напрямку трахеїди серцевинних променів (5÷10 % від загального об’єму деревини). По серцевинних променях деревина найлегше розколюється та розтріскується.
Найбільш міцна та стійка до загнивання опорна (механічна) тканина, що утворена трахеїдами пізньої деревини. Трахеїди виконують також провідну функцію, сполучуються між собою за допомогою мікроскопічних отворів.
Рисунок 4.3 – Мікрофотографія зразка східної білої сосни
Рисунок 4.4 – Трахеїди ранньої (а) та пізньої (б) деревини
а) б)
Рисунок 4.5 – Електронна мікрофотографія поперечного перерізу:
а – фрагмента стінок трахеїд сосни ладанної, обробленої фтористоводневою кислотою HF, ×12000; б – клітин червоного дуба, ×2000
На рисунку 4.5, а зображено електронний мікрознімок поперечного перерізу фрагмента стінок трахеїд сосни ладанної, обробленої фтористоводневою кислотою HF, зі збільшенням зображення ×12000. Більш наочно мікроструктуру стінок трахеїд зображено на рисунку 4.5, б, що відображує стінки клітин червоного дуба зі збільшенням ×2000.
Трахеїди та їх стінки складаються з декількох шарів, які відрізняються за своїм складом і товщиною. Внутрішня пустота трахеїди – люмен.
4.5 Субмікроструктура деревини
Структура первинної оболонки являє собою дисперсну систему, в якій мікрофібрили целюлози оточені лігніном, геміцелюлозою (молекулярна маса менше 1000) та пектиновими речовинами. Первинна оболонка входить до складу серединної пластинки (лігнінового прошарку), вміст лігніну в якій складає приблизно 70 % від її маси.
Зовнішній шар вторинної оболонки, що примикає до первинної, також являє собою дуже тонкий шар товщиною 120÷500 нм. Він займає приблизно 10 % від усієї площини поперечного перерізу клітинної стінки трахеїди.
Лігнін у зовнішніх шарах вторинних оболонок міститься у вигляді часток шириною приблизно 45 нм, які мають продовгувату форму.