四节非木材纤维原料的生物结构及细胞形态

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1、第四节非木材纤维原料的生物结构及细胞形态一．禾本科纤维原料1．禾秆的横切面构造小麦茎结构小麦茎结构基本组织表皮维管束茎2.禾秆的横切面构造禾秆的结构可分为两种类型：维管束是分散的，如甘蔗、芒秆、玉米、高梁等。维管束成两轮排列，茎中央中空成髓腔，如小麦、芦苇、水稻、毛竹等。（1）表皮组织：由表皮细胞及皮下纤维层构成。皮下纤维层是禾本科原料的造纸纤维的重要来源。纤维特点：纤维直径甚小，长度短。禾秆的组织（2）维管束（bundlesheath）组织维管束散生在基本组织中。由外围的纤维及中央存在的导管、筛管和伴胞组成。靠外周的维管束较小，但维管

2、束分布的密度大；靠内方，维管束较大，但分布的密度降低。围绕在每个维管束四周的纤维层称为维管束鞘，维管束鞘是禾本科纤维的另一个来源。水稻一个维管束放大图小麦茎结构薄壁组织（groundtissue）薄壁组织：薄壁细胞组成薄壁细胞长度极短，粘结、交织能力很差，大量的薄壁细胞对制浆造纸生产及产品质量、废液回收等方面均有不良影响。－缺点可通过备料及纸浆的筛选，降低浆中薄壁细胞的含量，可改善草浆质量。蔗渣通过两段除髓，使除髓率达到30％左右，可使成纸的强度及形态的稳定性获得显著改善。2．禾秆的细胞组成、形态纤维细胞薄壁细胞导管表皮细胞筛管、伴胞石

3、细胞1~3表皮细胞；4纤维横切面；5~7纤维细胞；8~11薄壁细胞黄竹细胞全态（1）纤维细胞禾本科原料含纤维低：40～70％（面积法）竹子纤维含量较高，杂细胞含量较低。玉米秆、高梁秆纤维含量很低，杂细胞含量很高。纤维特点：短，一般小于2mm，竹子除外细，一般小于20µm，部分甘蔗除外故一般草类原料的制浆造纸价值比不上木材原料。（2）薄壁细胞(parenchyma)又称基本组织，是禾本科原料中除纤维细胞以外的另一类主要细胞。在植物生长过程中起着储存营养的作用。杆状、长方形、正方形、椭圆形、球形、桶形、袋状、枕头形等。薄壁细胞含量高，是禾本

4、科原料的一大缺点。薄壁细胞特点及与制浆造纸的关系薄壁细胞大而壁薄，吸水量为自身质量的15倍，故蒸煮时液比需大。薄壁细胞的长度短，不单会给洗浆及抄纸等操作带来麻烦，而且会影响成纸的强度和形态稳定性。原料的薄壁细胞含量越高，制浆造纸价值就越低。（3）导管（vessel)是植株的输导组织，吸收土壤中的水分和营养输送给植株。禾本科原料的导管细胞含量高，直径比纤维细胞大的多。导管形式有：原生导管：环状、螺纹状后生导管：梯形、网纹状（4）表皮细胞作用：保护植株的内部器官。由长细胞和短细胞组成。多呈锯齿状，也有的边缘平滑无齿痕的。长细胞的端面多呈锯齿

5、形以提高细胞间的结合强度。短细胞是由硅细胞和栓质细胞组成的。碱法制浆：硅细胞被碱溶解，增加废液中的硅酸钠含量，形成“硅干扰”。酸法制浆：表皮细胞成片存在于纸浆中，引起纸病。（5）筛管、伴胞筛管、伴胞分子来自同一个母细胞，每个筛管分子有一个或几个伴胞。直径小，壁上有通孔或纹孔，作用是将植物光合作用的产物自上而下输送到植株中各有关部位中去。筛管伴胞强度差，材料在干燥过程中就被破坏。（6）其他细胞石细胞：呈球形、椭圆形或多角形。胞壁极度增厚，常木质化、栓质化或角质化。石细胞分布于多种植物的茎、叶、果实和种子中。主要存在于竹子中。杂细胞：禾本科

6、原料的导管、薄壁细胞、表皮细胞、石细胞统称杂细胞。我国常用的草类纤维形态特征结构疏松，易制浆；草节中木素含量高，密度大，不易成浆，备料时要除去草节；杂细胞含量高，草浆质量差；纤维短小，成纸匀度高。麦草蔗渣特点：具有蔗髓，对液体吸收能力强，存在于纸浆中影响纸的强度。所以蔗渣备料要进行除髓。蔗渣半纤维素含量较高，打浆易于水化，抄出的纸浆透明度高。芦苇“去苇膜，除纸病”芦苇备料时应设法除去苇膜。稻草纤维短而细。杂细胞含量高，是稻草的突出特征，因此稻草浆滤水性差质量不好。稻草茎杆壁薄，结构疏松，且木素含量少，药液易于浸透，易蒸煮、易漂白。一般用

7、于生产半化学浆，抄造黄板纸、箱板纸。竹子竹子结构坚硬、致密，石细胞含量高；蒸煮时装锅量大；木素含量接近于木材，蒸煮时温度要高一些，压力要大一些。竹纤维细而柔软，可抄造各种文化用纸、书写用纸，并能与木浆配比生产水泥袋纸和其它工业用纸。二．半木材纤维原料(棉秆)棉秆的解剖形态、纤维形态、化学组成和物理性质等，与软阔叶材相近。三．韧皮纤维原料（一）麻类纤维原料亚麻：纤维长8.0~40mm，平均纤维长为18mm左右，宽为8.8~24.0μm。平均宽为16μm，长宽比达1000以上。韧皮纤维细胞是长纺锤形的细胞，细胞壁强烈增厚并多木质化；细胞的顶

8、端部分彼此贴合在一起，形成强韧的组织，故韧性很强，不易折断，是优良的高级制浆造纸原料。大麻：纤维长在15~25mm，宽为15~25μm，长宽比约为1000左右。苎麻：纤维长在120~180mm，宽为20~5