KHẢO SÁT CẤU TẠO VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA GỖ HÔNG – Paulownia fortunie (Seem). Hemsl

TÓM TẮT Tên đề tài: Khảo sát cấu tạo và thành phần hóa học của cây Paulownia fortunie Thời gian nghiên cứu: từ 15.3.2007 đến 15.6.2007 Địa điểm nghiên cứu và bố trí thí nghiệm: Phòng ph

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA LÂM NGHIỆP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

KHOA LÂM NGHI P

Giáo viên hướng dẫn:

TS Hoàng Thị Thanh Hương Sinh viên thực hiện:

Trần Thị Thanh Lý

Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 08/2007.

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên con xin chân thành cảm ơn cha mẹ đã sinh thành và nuôi dạy con khôn lớn đến ngày hôm nay

Xin cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm, đặc biệt là các thầy

cô trong Khoa Lâm Nghiệp đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô Hoàng Thị Thanh Hương đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đề tài này

Xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Ánh Nguyệt đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình thực hiện thí nghiệm

Xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Tường Vy đã hỗ trợ cho em về dụng cụ thí nghiệm

Xin cảm ơn các anh chị tại Trung Tâm Công Nghệ và Quản Lý Môi Trường & Tài Nguyên Trường Đại Học Nông Lâm, đặc biệt là anh Trần Công Phát và anh Nguyễn Công Mạnh đã tận tình hướng dẫn khi phân tích thành phần hóa học gỗ Xin cảm ơn các chú, các anh trong Công ty chế biến gỗ Trường Tiền đã giúp

đỡ em trong quá trình gia công mẫu thí nghiệm

Xin cảm ơn các anh chị tại Viện Lâm nghiệp Đăklăk đã giúp đỡ em về nguyên liệu nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn các bạn đã giúp đỡ, động viên và chia sẻ những khó khăn trong quá trình học tập cũng như trong cuộc sống

TÓM TẮT

Tên đề tài: Khảo sát cấu tạo và thành phần hóa học của cây Paulownia fortunie Thời gian nghiên cứu: từ 15.3.2007 đến 15.6.2007

Địa điểm nghiên cứu và bố trí thí nghiệm: Phòng phân tích vi phẫu gỗ khoa Lâm

nghiệp và Trung tâm nghiên cứu và quản lý tài nguyên môi trường

Vật liệu và phương pháp nghiên cứu:

Về vật liệu nghiên cứu: Cây gỗ Hông ở cấp tuổi 7 được lấy từ rừng trồng của Viện

Khoa học và Kỹ thuật Nông lâm nghiệp Tây Nguyên, tỉnh Đăklăk

Về phương pháp nghiên cứu:

- Khảo sát cấu tạo thô đại và hiển vi: Gỗ được gia công mẫu với kích thước 2x5x10 (cm) cho khảo sát cấu tạo thô đại với kính lúp có độ phóng đại x10, 1x1x1,5 (cm) cho khảo sát cấu tạo hiển vi Để khảo sát cấu tạo hiển vi, mẫu được làm mềm bằng cách đun trong nước nóng, cắt lấy phẫu thức, lên tiêu bản và quan sát dưới kính hiển vi

- Xác định thành phần hóa học: Gỗ được mài thành bột mịn, xác định độ ẩm ban đầu (theo Tiêu chuẩn Tappi Standard T3m) cho các thí nghiệm xác định thành phần hóa học: cellulose (theo Phương pháp Kiusher và Kopher), pentosan (theo Tiêu chuẩn Tappi Standard T19m – 50), lignin (theo Tiêu chuẩn Tappi Standard T13m – 54), hàm lượng chất tan trong Alcol – Benzel (theo Tiêu chuẩn tappi Standard T6m – 58), hàm lượng chất tan trong nước nóng (theo Tiêu chuẩn Tappi Standard T1), hàm lượng chất tan trong NaOH1% (theo Tiêu chuẩn Tappi Standard T4m – 59) Các thí nghiệm được thực hiện bằng cách chưng cất trực tiếp hoặc gián tiếp trong các dung môi cần thiết, sau đó được rửa sạch rồi sấy đến khối lượng khô kiệt, hàm lượng các chất được xác định từ chênh lệch khối lượng của mẫu trước và sau chưng cất (cùng điều kiện)

Kết quả:

Cấu tạo thô đại và hiển vi:

- Cấu tạo thô đại: Gỗ có màu trắng đến vàng nhạt, mềm, thẳng thớ, không mùi, nhẹ Gỗ lõi và gỗ giác phân biệt tương đối rõ, vòng năm có bề rộng 20mm ở

gỗ giác và giảm dần về phía lõi

- Cấu tạo hiển vi: Lỗ mạch xếp phân tán, mật độ từ 6 – 15 lỗ/mm2, có dạng đơn, kép và cả nhóm, có hình tròn, bầu dục Mô mềm: hình cánh, tròn và oval Tia

gỗ trên mặt cắt tiếp tuyến có hình thoi, bề rộng từ 1 – 4 tế bào, chiều cao từ 5 – 13

tế bào Sợi gỗ có vách mỏng, đường kính khá lớn, bầu ở giữa và thuôn nhọn về hai đầu, sợi ngắn dài trung bình 1,03mm

Thành phần hóa học: Độ ẩm: 8,67%, hàm lượng cellulose: 29,16%, hàm lượng

pentosan: 3,35%, lignin: 7,12%, hàm lượng chất tan trong dung môi Alcol – Benzel: 3,93%, hàm lượng chất tan trong nước nóng: 12,13%, hàm lượng chất tan trong dung dich NaOH1%: 23,59%

SUMMARY

Topic: “Analysis anatomy and chemical components of Paulownia fortunie” Total time research: From 15.3.2007 to 15.6.2007

Research place: Analysis room about microscopic structure of wood and

Research Center for Enviromental Technology and Natural Resource Management

Description about research material and methods:

About research material:

Paulownia has been widely promoted in Viet Nam as a fast growing, rotation timber crop The only substantial planted areas are located in Southern provinces such as Phu Tho, Vinh Phuc, and Midleland as Daklak, KonTum Research on the suitability of paulownia as a plantation species is limited, and very little growth data is currently available Wood material was taken from Tay Nguyen Agriculture Forestry Technology and Science Institude, in Daklak

short-About research methods: To identify wood using cell anotomy features, some

required equipments: sharp razor blades, 10x – 15x hand lens, microscopic, sarafin, alcol in diffirent level (1/10, 3/10, 5/10, 7/10 and 10/10), xylen View cut surface of the block under hand lens and view samle blame under microscopic To identify chemical components of wood, using Tappi Standard T3m (moisture content), Tappi Standard T6m – 58 (in Alcol – benzel), Tappi Standard T1 (in hot water), Tappi Standard T4m – 59 (in NaOH1%), Tappi Standard T13m – 54 (lignin), Kiusher and Khopher (cellulsse), Tappi Standard T19m – 50 (pentosan)

Research results:

Anotomical structure: The wood is pale yellow to pale red in colour, with a gradual

transition from sapwood to heartwood, growth ring about 20mm in sapwood and decrease

to heartwood The timber has a low density (0,260 – 0,330 g/cm3 at 15% moisture content), soft, straight grained and odourless Vessel: diffuse porous, about 6 – 15 holes/mm2, single, double and group in form Ray in tangential section: all cells are oval in form, 1 – 4 cells wide, 5 – 13 cells high Fibers: thin wall, short, average 1,03mm Parrenchyma: surrond vessels, oval, cirle and wing in form

Wood chemistry:

- Cellulose: 29, 16%

- Lignin: 7,12%

- Pentosan: 3,35%

- Isolated components in Alcol – Benzel: 3,93%

- Isolated components in NaOH1%: 23,59%

- Isolated components in hot water: 12,13%

- Moisture content: 8,67%

Drying characteristics:

The timber dries well, and does not warp, crack or deform easily A one-inch board may be dried to 10% moisture content in 25 days at normal room temperature After drying, timber is very stable if there is no pith contained in the piece

Uses:

Paulownia fortunie is considered as a stragery tree in the twenty – one century Because Paulownia can cover many emty plants with a extremly rapid growth Besides, it provides a good wood which can be used in different purposes such as: furniture, shipbuilding, aircraft, packing boxes, coffins, paper, plywood, joinery and mouldings

While it is light and has a low density, it is relatively strong per unit weight The wood has excellent thermal and electrical insulation properties, and is easy to air dry It is not suitable for use as building components that require high strength, due to the low density Paulownia timber has excellent working characteristics,

needs to be handled carefully during manufacture and use It does not hold nails very well, with alternative joining techniques required Paulownia timber has a tendency for sapstain following green milling, and may be prone to surface discolouration

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Độ che phủ rừng toàn quốc (Tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2006)

Bảng 2.2: Kích thước xơ sợi của một số nguyên liệu làm giấy

Bảng 4.1: Trị số trung bình cho những đặc điểm giải phẫu của cây gỗ lá rộng

Bảng 4.2: Độ ẩm

Bảng 4.3: Hàm lượng chất tan trong Alcol - Benzel

Bảng 4.4: Hàm lượng chất tan trong nước nóng

Bảng 4.5: Hàm lượng chất tan trong dung dịch NaOH1%

Bảng 4.6: Hàm lượng cellulose

Bảng 4.7: So sánh thành phần hóa học bản gỗ Hông với một số loại gỗ có khối lượng nhẹ, trung bình

DANH SÁCH CÁC HÌNH – ĐỒ THỊ

Hình 2.1: Cấu trúc chuỗi cellulose

Hình 2.2: Cấu trúc chuỗi gluloroxylan

Hình 2.3: Cấu trúc chuỗi lignin

Hình 2.4: Lá cây Hông

Hình 2.5: Hoa cây Hông

Hình 3.1a: Chuẩn bị mẫu

Hình 3.1b: Nấu gỗ

Hình 3.1c: Cắt phẫu thức

Hình 3.1d: Khử nước – Nhuộm màu – Lên tiêu bản

Hình 3.1e: Quan sát dưới kính hiển vi

Hình 3.2a: Nấu gỗ tách sợi

Hình 3.2b: Rửa sợi – Bảo quản

Hình 3.2c: Khử nước – Nhuộm màu – Lên tiêu bản sợi

Hình 3.3a: Chuẩn bị chưng cất trong Alcol - Benzel

Hình 3.3b: Chưng cất sau 5 giờ

HÌnh 3.4a: Chưng cất trong nước nóng

Hình 3.4b: Lọc – Rửa

Hình 3.5a: Chưng cất trong NaOH 1%

Hình 3.5b: Lọc – Rửa

Hình 4.1: Mẫu quan sát cấu tạo thô đại và hiển vi

Hình 4.2: Cấu tạo hiển vi trên mặt cắt ngang

Hình 4.3a: Tia gỗ trên mặt tiếp tuyến

Hình 4.3b: Tia gỗ trên mặt xuyên tâm

Hình 4.4: Sợi gỗ

Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn độ ẩm ở 3 vị trí gốc, thân, ngọn

Hình 4.6: Đồ thị biểu diễn hàm lượng chất tan trong Alcol - Benzel

Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn hàm lượng chất tan trong dung dịch NaOH1% Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn hàm lượng cellulose

Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn tương quan hàm lượng cellulose, lignin và pentosan Hình 4.11: Đồ thị biểu diễn thành phần hóa học gỗ Hông

MỤC LỤC

Trang Nhận xét của Giáo viên hướng dẫn Nhận xét của Giáo viên phản biện Lời cám ơn - i

Tóm tắt - ii

Summary - iv

Danh sách các bảng - vi

Danh sách các đồ thị - hình - vii

Mục lục - ix

LỜI NÓI ĐẦU - 1

Chương 1: MỞ ĐẦU - 2

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ - 2

1.2 MỤC TIÊU VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - 3

1.3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - 3

Chương 2: TỔNG QUAN - 5

2.1 TÌNH HÌNH RỪNG TRỒNG - 5

2.1.1 Trên thế giới - 5

2.1.2 Tại Việt Nam - 5

2.2 SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THẦNH PHẦN HÓA HỌC VÀ KÍCH THƯỚC SỢI ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY - 6

2.2.1 Về thành phần hóa học - 6

2.2.1.3 Ligin - 8

2.2.1.4 Các thành phần khác - 10

2.2.2 Về thành phần kích thước xơ sợi - 10

2.3 SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC ĐẾN CÔNG TÁC XỬ LÝ VÀ BẢO QUẢN GỖ - 12

2.3.1 Sự ảnh hưởng của các đặc điểm cấu tạo và thành phần hóa học gỗ đến sự tấn công của các vi sinh vật và côn trùng hại gỗ - 13

2.3.1.1 Nấm mốc - 13

2.3.1.2 Côn trùng hại gỗ - 14

2.3.2 Sự ảnh hưởng của các đặc điểm cấu tạo và thành phần hóa học gỗ đến công tác xử lý và bảo quản gỗ - 14

2.3.2.1 Sự ảnh hưởng của các đặc điểm cấu tạo gỗ - 14

2.3.2.2 Sự ảnh hưởng của thành phần hóa học gỗ - 14

2.4 ĐẶC ĐIỂM ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - 15

2.4.1 Nguồn gốc - 15

2.4.2 Đặc điểm sinh thái - 16

2.4.3 Giá trị sử dụng - 17

Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 19

3.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU - 19

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 20

3.2.1 Khảo sát cấu tạo - 20

3.2.1.1 Khảo sát cấu tạo thô đại - 20

3.2.1.2 Khảo sát cấu tạo hiển vi - 20

3.2.2 Tách mô sợi - 23

3.2.2 Phân tích thành phần hóa học - 24

3.2.2.1 Thí nghiệm xác định độ ẩm - 25

3.2.2.2Thí nghiệm xác định hàm lượng chất tan trong dung môiAlcol – Benzel - 26

3.2.2.3 Thí nghiệm xác định hàm lượng chất tan trong nước nóng - 27

3.2.2.4 Thí nghiệm xác định hàm lượng chất tan trong dung dịch NaOH 1% - 28

3.2.2.5 Thí nghiệm xác định hàm lượng lignin - 30

3.2.2.6 Thí nghiệm xác định hàm lượng cellulose toàn phần - 31

3.2.2.7 Thí nghiệm xác định hàm lượng Pentosan - 32

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - 34

4.1 CẤU TẠO THÔ ĐẠI VÀ HIỂN VI - 34

4.1.1 Cấu tạo thô đại - 34

4.1.2 Cấu tạo hiển vi - 35

4.2 THÀNH PHẦN HÓA HỌC - 40

4.2.1 Độ ẩm - 40

4.2.2 Hàm lượng chất tan trong Alcol – Benzel - 41

4.2.3 Hàm lượng chất tan trong nước nóng - 42

4.2.4 Hàm lượng chất tan trong dung dịch NaOH 1% - 43

4.2.5 Hàm lượng Cellulose - 44

4.2.6 Lignin - 46

4.2.7 Pentosan - 46

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 50

5.1 KẾT LUẬN - 50

5.2 KIẾN NGHỊ - 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO - 53 PHỤ LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

LỜI NÓI ĐẦU

Trên khắp Thế Giới, diện tích rừng trồng ngày một tăng, đây chính là nguồn cung cấp các sản phẩm quan trọng từ rừng như gỗ tròn, giấy sợi, gỗ nguyên liệu và các lâm sản ngoài gỗ (Non – Timber – Forest – Product, gọi tắt là NTFP), việc tăng diện tích rừng trồng được thực hiện đồng thời với việc đảm bảo sự phát triển bền vững, hiệu quả về năng lượng và thân thiện với môi trường của rừng Ngoài các giá trị kinh tế mà rừng trồng mang lại, nó còn giữ một vai trò quan trọng trong việc giữ gìn các giá trị về văn hóa và xã hội gắn liền với rừng, đặc biệt khi mà rừng tự nhiên ngày càng thu hẹp phạm vi che phủ do sự tàn phá rừng (chủ yếu ở các nước đang phát triển khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới) hoặc được xem là một sự bảo tồn hoặc

vì các mục đích khác (chủ yếu ở các quốc gia phát triển ở khu vực ôn đới) Có thể nói rừng trồng ngày càng giữ một vai trò quan trọng trong cấu trúc sinh thái và cả trong cả hệ thống sản xuất phục vụ đời sống cho con người hiện nay Đặc biệt khi tốc độ phát triển của ngành chế biến gỗ đang trên đà tăng trưởng mạnh nhưng lại thiếu nguyên liệu sản xuất trầm trọng Nhiều giải pháp đưa ra để giải quyết vấn đề nguyên liệu đã được sử dụng, tuy nhiên việc sử dụng gỗ rừng trồng vẫn được xem

là biện pháp lâu dài và bền vững nhất, đồng thời vẫn giữ được đặc trưng chủ yếu của các sản phẩm đồ gỗ - thân thiện với môi trường Tuy nhiên liệu tốc độ tăng trưởng của cây rừng có thể theo kịp với tốc độ tăng trưởng hiện tại của ngành chế biến gỗ cũng như tiếp cận được với yêu cầu nguyên liệu đặt ra ngày càng mới mẻ và nhiều thay đổi so với trước đây? Như một cơ hội hiếm có, loài cây gỗ Hông (Paulownia fortunie) hội tụ đầy đủ các yêu cầu trên, một loài cây thích hợp với khí hậu Việt Nam, có tốc độ tăng trưởng nhanh và đặc biệt nó rất ưu việt về giá trị sử dụng Việc nghiên cứu về loài cây này là nền tảng chuẩn bị cần thiết để tiếp cận và

sử dụng chúng hiệu quả nhất

sự của cây rừng đồng thời cũng chính là gìn giữ và phát triển một loài cây đa giá trị,

Chương 1 MỞ ĐẦU

1.2 MỤC TIÊU VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Đề tài đi vào khảo sát các đặc điểm cấu tạo thô đại và hiển vi, đồng thời xác định các thành phần hóa học cơ bản trên gỗ Hông nhằm mục đích đưa ra các giải pháp trong công nghệ gia công chế biến như sấy, ngâm tẩm bảo quản, đồng thời có thể đánh giá khả năng làm nguyên liệu sản xuất giấy sợi của gỗ Hông để từ đó sử dụng một cách hợp lý và tối ưu nhất

1.3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Khảo sát đặc điểm cấu tạo thô đại: màu sắc, độ cứng, vân thớ, các đặc trưng của gỗ có thể quan sát bằng mắt thường, hoặc kính lúp (x10) kết hợp với khảo sát cấu tạo hiển vi như lỗ mạch, mô mềm, tia gỗ, sợi gỗ,

Xác định các thành phần hóa học trên gỗ Hông ở ba vị trí gốc, thân, ngọn gồm các chỉ tiêu: cellulose, lignin, pentosan, các chất tan trong dung môi Alcol – Benzel, chất tan trong nước nóng, chất tan trong dung dịch NaOH1%

Nhận xét khả năng xử lý, bảo quản và sấy khô gỗ Đánh giá việc sử dụng gỗ Hông trong sản xuất giấy sợi và các mục đích chế biến khác

Phương pháp nghiên cứu:

+ Khảo sát cấu tạo thô đại và hiển vi: quan sát cấu tạo thô đại với mẫu có kích thước 2x5x10 (mm) dưới kính lúp x10, mẫu dùng cho khảo sát cấu tạo hiển vi có kích thước 1x1x1,5 (mm), được làm mềm, cắt lấy phẫu thức, lên tiêu bản và quan sát dưới kính hiển vi Ngoài ra còn kết hợp với phương pháp tách mô sợi của Franklin để quan sát hình dạng và kích thước của sợi gỗ

+ Xác định thành phần hóa học: Dựa trên cơ sở hệ thống tiêu chuẩn, phương pháp trong nước và quốc tế, phân tích các thành phần hóa học cơ bản theo các tiêu chuẩn: Tappi Standard T3m (đối với độ ẩm), Phương pháp Kiusher và Kopher (đối với cellulose), Tiêu chuẩn Tappi Standard T19m – 50 (đối với pentosan), Tiêu chuẩn Tappi Standard T13m – 54 (đối với lignin), Tiêu chuẩn Tappi Standard T6m – 58 (đối với hàm lượng chất tan trong Alcol – Benzel), Tiêu chuẩn Tappi Standard T1 (đối với hàm lượng chất tan trong nước nóng), Tiêu chuẩn Tappi Standard T4m – 59 (đối với hàm lượng chất tan trong NaOH1%)

Chương 1 MỞ ĐẦU

Giới hạn nghiên cứu

Các thí nghiệm được thực hiện tại phòng phân tích vi phẫu của khoa Lâm nghiệp, với các thiết bị đơn giản trong khoảng thời gian ngắn nên đề tài khảo sát có một số giới hạn sau:

+ Về vật liệu nghiên cứu: Gỗ Hông được lấy ở cấp tuổi 7, có xuất xứ từ

Australia, sinh trưởng tại ĐăkLăk (do Viện Khoa Học Kỹ Thuật Nông Lâm Nghiệp Tây Nguyên quản lý), trong điều kiện sinh trưởng bình thường

+ Về các chỉ tiêu khảo sát: chỉ xác định các thành phần hóa học cơ bản như cellulose, lignin, pentosan, các chất tan trong dung môi Alcol – Benzel, chất tan trong nước nóng, chất tan trong dung môi NaOH1% Trong đó, ba chỉ tiêu là

cellulose, pentosan, lignin được Trung tâm công nghệ, quản lý môi trường và tài nguyên Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh phân tích mẫu

Chương 2 TỔNG QUAN

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 TÌNH HÌNH RỪNG TRỒNG

2.1.1 Trên Thế Giới

Theo xác nhận của Tổ chức quản lý tài nguyên rừng toàn cầu - Global Forest Resoures Assessment (FRA), vào năm 2000 tỷ lệ che phủ của rừng trồng là 5% trên tổng diện tích che phủ rừng toàn cầu Ngoài ra Tổ chức này còn cung cấp một số đánh giá về khả năng cung cấp gỗ từ rừng trồng trên toàn Thế giới Cụ thể ở một số nước, khả năng cung cấp như sau: Ở New Zealand và Nam Phi, gỗ tròn công nghiệp sản xuất từ rừng trồng chiếm 99%, ở Chilê là 84 – 95%, ở Brazil là 60 – 62% Nhìn chung diện tích rừng trồng ở mỗi nước có tăng mạnh nhưng do nhiều nhân tố như cháy rừng, diễn biến sa mạc hóa, thiếu công tác quản lý rừng trồng đã làm giảm diện tích có rừng trên thực tế Chu kỳ của rừng trồng có thể biến động từ 5 năm hoặc hơn nữa, vì vậy động lực của rừng trồng hoàn toàn khác so với rừng tự nhiên Các số liệu thống kê về tái trồng rừng và trồng rừng mới cũng rất ít khi có sự khác biệt [15]

2.1.2 Tại Việt Nam

Để duy trì tốc độ tăng trưởng 20% mỗi năm, Hiệp hội gỗ và Lâm sản Việt Nam đang cùng các doanh nghiệp thành viên tìm kiếm hướng xây dựng nguồn nguyên liệu, đổi mới công nghệ cho ngành gỗ Trong thời gian tới, việc thành lập ba trung tâm giao dịch gỗ tại miền Bắc, Trung, Nam là một trong những ưu tiên của Hiệp hội gỗ và Lâm sản Song về lâu dài, việc tạo nguồn nguyên liệu trong nước mới được coi là chiến lược dài hạn để phát triển ngành gỗ Theo thông tin mới nhất

Bảng 2.1: Độ che phủ rừng toàn quốc (Tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2006)

SỢI ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY

2.2.1 Về thành phầnhóa học thành phần hóa học

2.2.1.1 Cellulose

Cellulose (C6H10O5)n, n>200.000 là thành phần cơ bản trong vách tế bào (chiếm 40 – 50% trọng lượng gỗ) và cũng là thành phần chính trong sản xuất bột giấy, được cấu thành từ các tế bào sợi gỗ mà các tế bào này gồm chủ yếu là cellulose ở vách hậu lập Cellulose thuộc loại polysaccaride không có tính đường, là thành phần chính của tế bào thực vật Cellulose làm cho mô thực vật có tính bền cơ học, tính đàn hồi và là bộ xương cho tất cả các loài cây Trong tế bào thực vật, cellulose được hình thành nhờ quá trình quang hợp

Rừng trồng Đất quy hoạch

cho lâm nghiệpTổng ≤ 3 tuổi

Toàn

quốc 32.953.150 12.934.785 10.448.175 2.486.610 343.847 5.613.740Kon

Gia Lai 1.537.846 753.461 717.916 35.545 9.257 344.691Lâm

Đăklăk 1.312.537 602.48 581.785 20.696 7.036 146.779 Đăk

Chương 2 TỔNG QUAN

Hình 2.1: Cấu trúc chuỗi cellulose

Khảo sát đặc tính và ảnh hưởng của cellulose lên cấu trúc giấy sợi:

Cellulose không tan trong nước, nguyên nhân là do sự hình thành một số lớn liên kết hydrogen giữa các đại phân tử

Khi cellulose gặp nước, nước làm phồng cellulose lên từng phần, thường nó hấp thụ nước từ 7 – 8% khối lượng (hấp thụ 22 – 24% nước so với khối lượng cellulose trong điều kiện không khí bão hòa hơi nước) Như vậy sợi cellulose có tính háo nước, sự phồng lên của sợi cellulose làm đường kính sợi tăng lên nhưng chiều dài không đổi

Cellulose có độ bền cơ học cao do độ dài phân tử của nó cũng như sự liên tồn theo định hướng song song giữa chúng Các đại phân tử này liên kết với nhau trong các sợi ở khu vực hướng song song bằng các liên kết hydrogen giữa các nhóm hydroxyl (-OH), các liên kết này tuy yếu đối với trục sợi nhưng có số lượng rất lớn, gây ra lực tương tác tổng hợp mạnh lên rất nhiều, chúng ngăn cản các đại phân tử trượt lên nhau, tạo sự đan dệt trong cấu trúc giấy Như vậy, ngoài yếu tố cellulose là thành phần quyết định cấu trúc giấy sợi, trong quá trình công nghệ để tạo sự đan dệt tốt cần phải tăng cường các cầu nối hydrogen

Trong chỉ tiêu chọn lựa nguyên liệu làm giấy yêu cầu hàm lượng cellulose toàn phần trong nguyên liệu phải đảm bảo tối thiểu từ 35% trở lên (so với nguyên liệu khô tuyệt đối), đồng thời trong quá trình phân ly sợi tránh phân hủy và thất thoát nhiều cellulose, tức yêu cầu hiệu suất thu hoạch bột cao

Chương 2 TỔNG QUAN

2.2.1.2 Hemicellulose

Hemicellulose là những polysaccaride phức tạp hơn cellulose, nó có mạch ngắn hơn và có sự phân nhánh Tuy vậy hemicellulose thủy phân dễ dàng hơn cellulose và tạo thành những đường có thể được chia thành 2 nhóm:

+Hexosan: Thường bị phân hủy và hòa tan trong dịch nấu và được thải ra ngoài

+Pentosan: Khá bền vững dưới tác dụng của hóa chất Sau quá trình chế biến vẫn còn lưu trong xơ sợi, do pentosan đã được định hướng theo cellulose

Hình 2.2: Cấu trúc chuỗi Glucoronoxylan

Như vậy trong việc lựa chọn chủng loại nguyên liệu sản xuất giấy sợi, hàm lượng phần trăm hemicellulose càng thấp càng tốt, vì nó ảnh hưởng đến độ bền xơ sợi Tuy nhiên hàm lượng này cũng cần có một tỷ lệ hợp lý nhất định trong nguyên liệu, nó sẽ tăng cường lực kết hợp với các thớ sợi, phân bố đều và đan chặt các xơ sợi với nhau

2.2.1.3 Lignin

Sau cellulose, lignin là thành phần cấu tạo chủ yếu của vách tế bào Lignin là polyme, không định hình dạng lưới, phân tử có cấu tạo vòng thơm, màu nâu sẫm Trong tế bào thực vật, lignin so với cellulose, lignin kém ổn định hơn nhiều

Chương 2 TỔNG QUAN

Hình 2.3: Cấu trúc chuỗi lignin

Lignin là hợp chất liên kết các tế bào của gỗ và quá trình sản xuất bột giấy là quá trình tác kích vào lignin để làm phân ly các tế bào sợi Vì thế hàm lượng lignin

có ảnh hưởng đến mức tiêu hao hóa chất trong quá trình nấu bột cũng như trong quá trình tẩy trắng bột giấy Nói cách khác, trong công nghiệp giấy, lignin là thành phần cần loại ra để giải phóng các bó sợi và phải được tẩy sạch phần xơ sợi có tồn lưu lignin để sợi cellulose đạt một độ thuần khiết về mặt hóa học (tẩy trắng giấy và nâng cao chất lượng giấy)

Chương 2 TỔNG QUAN

2.2.1.4 Các thành phần khác

Trong thành phần hóa học của gỗ, ngoài các yếu tố cơ bản như cellulose, hemicellulose, pentosan, lignin thì trong gỗ còn chứa một số chất chiết suất và hợp chất vô cơ khác, gồm:

- Các chất tan trong hỗn hợp dung môi Alcol – Benzel: Đó là thành phần các chất nhựa, terpen, chất béo, chất sáp, hàm lượng này cao sẽ tiêu tốn hóa chất nấu nguyên liệu Mặt khác qua chỉ tiêu này có thể phán đoán nguyên liệu này nhiều hay

ít nhựa để lựa chọn phương pháp nấu

- Các chất tan trong dung dịch NaOH1%: Thành phần này chủ yếu là protein, chỉ tiêu này cao cũng làm tiêu tốn hóa chất nấu nguyên liệu

- Các chất tan trong dung môi trung tính (nước nóng và nước lạnh): Thành phần này chủ yếu là các monosaccaride, disaccaride, tinh bột Chỉ tiêu này cao cũng tiêu tốn hóa chất nấu, đặc biệt là quá trình thủy phân tinh bột, làm cho cellulose bị nhiễm sắc khó tẩy trắng

- Hàm lượng tro: thành phần chủ yếu là các loại muối khoáng trong nguyên liệu, chỉ tiêu này cao cũng làm tiêu tốn hóa chất nấu

- Hàm lượng SiO2: Thành phần này trong nguyên liệu chủ yếu dưới dạng acid silicic và các muối silicat Chỉ tiêu này cao vừa tiêu hao hóa chất nấu vừa làm mòn nhanh thiết bị trong quá trình gia công chế biến

2.2.2 Về thành phần kích thước xơ sợi

Kích thước tế bào sợi ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của bột giấy Bột giấy được đánh giá là có chất lượng tốt khi phân tích nguyên liệu về tỷ lệ tương quan thành phần kích thước thớ sợi có tỷ lệ sợi dài (4mm) phải cao, tỷ lệ sợi trung bình (2mm), tỷ lệ sợi ngắn (2mm), tỷ lệ sợi quá ngắn (1mm) rất ít và kích thước sợi phải tương đối đồng đều Ngoài chiều dài xơ sợi phải chú ý cả đường kính xơ sợi:

xơ sợi có chiều dài lớn và đường kính nhỏ tốt hơn loại sợi có đường kính lớn mà chiều dài ngắn Điều này có ý nghĩa tăng cường bề mặt tiếp xúc và số lượng nhóm

OH được hướng ra ngoài nhiều Vì khi nghiền bột sẽ dễ đánh tơi, chổi hóa, mỗi thớ sợi sẽ hình thành những bó sợi cắt ngắn theo yêu cầu hợp lý làm tăng bề mặt xung

Chương 2 TỔNG QUAN

ra ngoài, tạo điều kiện cho sợi đan dệt thuận lợi Các nhóm OH mặt ngoài xơ sợi dễ liên kết bằng ái lực hóa học, do vậy khi xeo sẽ đan dệt tốt làm tăng tính bền của tờ giấy Sau đây là một số chỉ tiêu tương quan tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính xơ sợi như nhau:

Chỉ tiêu độ mảnh: Là tỷ số giữa chiều dài xơ với chiều rộng xơ Nếu trị số này

có kết quả từ 60 trở lên thì xơ có độ mảnh tốt

Độ mảnh = Chiều dài xơ sợi / Bề rộng xơ sợi

Chỉ số Runkel: Chỉ số này phản ánh khả năng biến dạng của sợi dưới các điều

kiện xử lý cơ học Chỉ số này có kết quả < 1 thì sợi có phẩm chất tốt

Hệ số mềm dẻo: Nếu chỉ số này càng tiến tới 1 thì gỗ càng mềm dẻo

Trong đó: Chiều dài xơ sợi là khoảng cách từ hai đầu xơ sợi được vuốt thẳng, đơn

Chiều dài sợi là kết quả của sự chuyên hóa từ tế bào khởi sinh hình kim ở tầng phát sinh, sự biến động chiều dài sợi phản ánh giai đoạn tăng trưởng kích thước của

tế bào Do vậy việc nghiên cứu hình thái học sợi gỗ của nguyên liệu là cần thiết, có thể đánh giá đầy đủ hơn về các chỉ tiêu dẫn xuất phục vụ cho công nghiệp sản xuất bột giấy Mặt khác, quyết định phương thức nghiền thích hợp nhằm làm tăng bề mặt của sợi mềm mại, dẻo dai, tăng lực kết hợp khi đan dệt trên lưới xeo, bổ sung tính bền cơ học cho tờ giấy.[1]

R =2 x Bề dày vách sợi / Đường kính xoang sợi

C = Đường kính xoang sợi / Đường kính sợi

Chương 2 TỔNG QUAN

Bảng 2.2: Kích thước xơ sợi của một số nguyên liệu làm giấy

Loại cây Chiều dài xơ (mm) Đường kính xơ (mm)

Lớn nhất Nhỏ

nhất

Thông thường

1

1

4,4-4,7 1,32 1,2 1,1-1,5

1,52-2,09 1,52-2,09

0,061

0,029

0,015

0,03 0,03

0,038

0,027

0,004 0,006

0,046-0,054

0,022

0,011-0,021 0,012-0,019 0,019

PHẦN HÓA HỌC ĐẾN CÔNG TÁC XỬ LÝ VÀ BẢO QUẢN GỖ

Việc khảo sát đặc điểm cấu tạo và xác định các thành phần hóa học cơ bản có liên quan đến việc giải thích về nguyên nhân của các trường hợp gỗ bị tấn công bởi các vi sinh vật trong quá trình dự trữ, bảo quản cho sản xuất, khi bị tấn công, độ bền cũng như giá trị sử dụng của gỗ bị giảm thiểu đáng kể Chính vì vậy, cần nắm bắt được các loại vi sinh vật cũng như các tác nhân xâm hại vào gỗ trong khi sử dụng, chế biến Thông qua việc tìm hiểu sự tấn công của các tác nhân này, sẽ giúp hệ thống lại sự ảnh hưởng của các đặc điểm cấu tạo và thành phần hóa học đến công tác xử lý và bảo quản gỗ

Chương 2 TỔNG QUAN

2.3.1 Sự ảnh hưởng của các đặc điểm cấu tạo và thành phần hóa học đến

sự tấn công của vi sinh vật và côn trùng hại gỗ

2.3.1.1 Nấm mốc

Nấm mốc chủ yếu làm biến màu gỗ và là nguyên nhân dẫn đến mục nát gỗ sau

đó Theo tài liệu của Viện điều tra quy hoạch Lâm nghiệp ở nước ta (năm 1970) đã phát hiện khoảng 100 loại nấm hại gỗ khác nhau, nhưng trong lĩnh vực bảo quản gỗ chia thành hai nhóm: nấm hại cây sống và nấm hại cây sau khi gia công chế biến sử dụng Đặc biệt, ở các loại gỗ tươi, gỗ mới chặt hạ, cây còn sống, độ ẩm của gỗ rất cao từ 60 – 200%, đường trong tế bào gỗ rất thích hợp cho nấm mốc phát triển, khi xâm nhập vào gỗ, nó phá hủy tế bào mô mềm gây biến màu gỗ là chính, làm mất đi màu sắc tự nhiên của gỗ, làm giảm phẩm chất của gỗ chứ không làm thay đổi tính chất cơ học của gỗ Riêng gỗ sau chặt hạ và gỗ sử dụng trong gia công chế biến, mức độ tấn công và phá hủy gỗ được chia làm các loại sau:

+ Nấm làm biến màu gỗ: sau chặt hạ gỗ thường bị xám lại hoặc đỏ sẫm là do quá trình bị oxy hóa các chất tanin trong gỗ, gỗ bị biến màu mà không bị phá hủy tế bào gỗ, sự lây lan và phát triển của các loại nấm này chủ yếu nhờ vào các chất chứa trong ruột tế bào, lúc này vách tế bào có thể bị phá hủy nhưng mức độ yếu, đây là giai đoạn đầu tiên của mục Tiếp đó, có thể xuất hiện loại nấm phá hoại cellulose và lignin của vách tế bào mạnh, làm giảm tính cơ học của gỗ

+ Mục trắng: Sự hình thành mục trắng là do nấm phá hủy lignin tế bào nhu mô

và tế bào sợi gỗ nhưng tế bào mạch chưa bị phá hủy, cấu trúc của gỗ cũng bị rã ra vì không liên kết các tế bào mạch gỗ với nhau, lúc đầu nó hình thành trong ruột tế bào, sau đó phá hủy lớp vách thứ sinh

+ Mục nâu: chủ yếu nó phá hủy cellulose hay polysaccarrit, loại nấm này xâm nhập từ tia gỗ vào các tế bào rồi phát triển thành hệ sợi nấm Sự phân hủy cellulose

có thể diễn ra ở nhiều dạng, gỗ có thể có các đoạn tím, hồng nhạt, lốm đốm trắng hoặc chuyển sang đỏ, lúc này trọng lượng và khả năng chịu lực bị giảm đáng kể Ngoài ra, một số loại nấm xâm nhập vào vách tế bào qua lỗ thông ngang, lỗ xuyên mạch hoặc qua màng mỏng của vách tế bào, đôi khi nó còn tiết ra các chất enzim làm thủng vách tế bào Có loại nấm xuất hiện trong ruột tế bào gỗ, sau đó lây

cơ học lớn

2.3.2 Sự ảnh hưởng của các đặ điểm cấu tạo và thành phần hóa học gỗ đến công tác xử lý và bảo quản gỗ

2.3.2.1 Sự ảnh hưởng của cấu tạo gỗ

Gỗ giác, gỗ lõi: Thông thường gỗ giác dễ thấm thuốc hơn gỗ lõi và lượng thấm thuốc cũng lớn hơn vì trong gỗ lõi hình thành nhiều thể bít trên các lỗ thông ngang giữa các tế bào, do đó nó ngăn cản sự thấm thuốc theo chiều ngang của các tế bào Mặt khác các tế bào ở phần gỗ lõi có vách dày hơn và ruột tế bào bé hơn ở phần gỗ giác, điều này cũng ảnh hưởng đến mức độ thấm thuốc

Ngoài ra kích thước lỗ mạch cũng ảnh hưởng đến mức độ và liều lượng thấm thuốc, đường kính lỗ mạch lớn, mật độ lỗ mạch nhiều thì lượng thuốc bảo quản thấm vào dễ dàng và nhiều hơn Đi kèm với mạch gỗ là hệ thống mô mềm, mô mềm nhiều và phân bố rộng sẽ tạo điều kiện cho thuốc đi qua gỗ dễ dàng hơn [3]

2.3.2.2 Sự ảnh hưởng của các thành phần hóa học

Theo nghiên cứu của một số nhà khoa học Trung Quốc, nếu hàm lượng các chất dầu nhựa trong gỗ cao thì các loại gỗ đó có khả năng kháng được các vi sinh vật và côn trùng hại gỗ (tự bảo quản) (Có thể ví dụ một só loại gỗ như: Pơmu, Thông, Hoàng đàn )

Độ ẩm trong gỗ có ảnh hưởng lớn đến công tác xử lý và bảo quản gỗ: Khi khống chế được độ ẩm đạt từ 8 – 12% (nhờ sấy), công tác xử lý và bảo quản gỗ không cần phải can thiệp nhiều, chỉ áp dụng các biện pháp tăng cường tính bền vững của gỗ dưới tác động của các yếu tố môi trường trong suốt khoảng thời gian

sử dụng sau này Công tác xử lý và bảo quản gỗ đặc biệt chú ý khi độ ẩm trong gỗ

Chương 2 TỔNG QUAN

ngâm tẩm gỗ Và ở mỗi phương pháp xử lý nó ảnh hưởng khác nhau, ví dụ đối với phương pháp xử lý, độ ẩm càng cao càng có lợi cho độ thấm sâu của thuốc, hoặc phương pháp thay thế nhựa, gỗ mới chặt hạ đưa vào xử lý, bảo quản ngay hiệu quả

sẽ tốt nhất, với phương pháp tẩm nhúng thông thường hoặc phun quét thì độ ẩm gỗ thấp lại có lợi cho quá trình xử lý.[3]

Ngoài ra, nếu hàm lượng chất chứa như silic, magnesium trong gỗ cao, nó vừa ảnh hưởng đến quá trình cưa xẻ, sấy, đồng thời cũng cản trở quá trình ngâm tẩm, xử lý do sự tồn tại các chất này dưới dạng tinh thể, cản trở sự thấm dịch thuốc vào gỗ

2.4 ĐẶC ĐIỂM ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Theo Lê Mộng Chân và Lê Thị Huyên (2000), cây Hông được giới thiệu như sau:

Tên Việt Nam: Gỗ Hông

Tên khác: Cây pháo đồng, cây bao đồng

Tên Khoa học: Paulownia fortunie (Seem.) Hemsl

Họ: Scrophulariaceae Juss (Thuộc họ Hoa mõm sói)

2.4.1 Nguồn gốc

Paulownia có nguồn gốc Á Châu, đã được biết đến trên 2.000 năm tại Trung Quốc Paulownia được nhập vào Nhật Bản, Triều Tiên cách đây 1.000 năm, vào Châu Âu, Nam Mỹ, Úc vào thế kỷ 19 Loài cây này rất thích hợp cho việc tái trồng rừng và người ta đã trồng rất thành công tại New Zealand, Úc, Trung Quốc và đang

có dấu hiệu sinh trưởng rất tốt tại Việt Nam [20]

Paulownia có nhiều loài, khoảng trên 20 loài, trong đó có 9 loài có tốc độ tăng trưởng nhanh và mạnh nhất, chúng tương đối giống nhau về hình dạng và tính chất

gỗ, gồm Paulownia catalpifolia, Paulownia elongata, Paulownia fargessi, Paulownia kawakamii, Paulownia taiwaniana, Paulownia tomentosa, Paulownia fortunie, Ở Việt Nam chỉ có loài cây Paulownia fortunie là có thể thích nghi và sinh trưởng tốt nhất Chúng phân bố tự nhiên ở các vùng có độ cao 300 - 1.000m của các tỉnh phía Bắc như Yên Bái, Lạng Sơn, Bắc Cạn, Hoà Bình… Trong những năm gần đây, cây Hông bắt đầu được đưa vào trồng thử nghiệm ở các tỉnh Tây Nguyên Trong dân

Chương 2 TỔNG QUAN

gian, loài cây này được gọi là cây pháo đồng, cây bao đồng hay là cây hông Theo một tài liệu, do đồng bào một số tỉnh miền núi phía Bắc sử dụng gỗ cây này để làm chõ hong xôi nên cây có cái tên được gọi trại ra là cây hông.[17]

2.4.2 Đặc điểm sinh thái

Paulownia là loài cây gỗ lớn, mọc nhanh, tán rộng, nhiều cành, lá thưa, ưa sáng, ưa đất sâu ẩm, nhưng không chịu úng, cây phân bố rộng từ khu vực nhiệt đới đến các vùng có khí hậu mát mẻ, với lượng mưa trung bình từ 500 – trên 2000mm mỗi năm, ở độ cao so với mặt nước biển trên 2400m Trong điều kiện bình thường,

D1,3m (đường kính ngang ngực), có thể tăng 3-4cm/năm, tăng trưởng về thể tích 0,04

- 0,05 m3/cây/năm (nghĩa là sau khoảng 10 năm, 1 cây bình thường có thể tích 0,5m3) Trong điều kiện tối ưu, D1,3m có thể tăng 8-9cm/năm, và thể tích tăng 0,15 - 0,2 m3/cây/năm [20]

ͽ Thân: cây gỗ nhỡ, cao 25 – 30m, đường kính trên 50cm Vỏ xám trắng, nhẵn hoặc nứt dọc Cành non, lá non phủ đầy lông dài xám vàng, lông thường phân nhánh

ͽ Lá: lá đơn, mọc đối, hình trứng, đầu nhọn dần, dài 20 – 25cm, rộng 10 15cm, mép lá nguyên, mặt trên nhẵn màu lục xẫm, mặt dưới phủ lông xám trắng Cuống dài 6 – 12cm

-Hình 2.4: Lá cây Hông

ͽ Hoa: hoa tự hình chùm viên chùy ở đầu cành Hoa lớn, đài hình chuông, mép xẻ 5 răng gần đều, phủ đầy lông Tràng hoa trắng hoặc phớt tím; ống tràng 6 – 8cm, gốc hơi vẹo, phía trên có 5 thùy tròn Nhị 4 có 2 nhị dài

Chương 2 TỔNG QUAN

Hình 2.5: Hoa cây Hông

ͽ Quả: quả nang hình trái xoan thuôn, dài 6 – 8cm Vỏ quả hóa gỗ khá dày Hạt nhỏ, nhiều, có cánh mỏng

2.4.3 Giá trị sử dụng

Trong số 9 loài cây Paulownia có khả năng sinh trưởng mạnh, chỉ có loài Paulownie fortunie là phát triển mạnh ở Việt Nam, đây cũng là loài sinh trưởng rất tốt ở Australia

Gỗ màu trắng vàng, nhẹ, mềm, ít biến dạng, cách nhiệt, cách âm tốt Có thể làm gỗ dán lạng, làm giấy, nhạc cụ, đồ mỹ nghệ, vách ngăn, chi tiết phụ trong sản xuất hàng mộc (như hộc ngăn kéo), vật dụng trên máy bay, tàu thủy Các bộ phận của cây còn có thể làm thuốc chữa bệnh hoặc chăn nuôi gia súc Cả lá và hoa đều có hàm lượng đạm cao nên có khả năng được dùng làm thức ăn gia súc, tăng độ phì nhiêu cho đất Chính những đặc tính này mà chúng còn được trồng xen với các loại hoa màu như cây chè, đậu, ngô… Hoa chứa nhiều mật, có thể phát triển nghề nuôi ong [20]

Ngoài ra cây chỉ cháy khi nhiệt độ trên 4000C nên có thể trồng những “đường băng xanh” bằng các loài cây Paulownia như vành đai chống cháy rừng Lá của chúng do có nhiều lông nên có tác dụng lọc bụi, khói, giảm thiểu ô nhiễm môi trường Cây có dáng và hoa đẹp, có thể trồng làm cảnh.[20]

Chương3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để có thể tiến hành các thí nghiệm khảo sát đặc điểm cấu tạo và thành phần hóa học của gỗ Hông, về cơ bản cần hiểu và nắm rõ các phương pháp tiến hành thí nghiệm được áp dụng trên cá thể làm mẫu vật thí nghiệm cả về nguyên tắc lẫn các bước thực hiện ở từng chỉ tiêu khảo sát, các tiêu chuẩn để đánh giá kết quả

3.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

Gỗ Hông tươi ở cấp tưổi 7, được lấy từ rừng trồng thực nghiệm của Viện Khoa Học Kỹ Thuật Nông Lâm nghiệp Tây Nguyên, tại Đăklăk Trong điều kiện sinh trưởng thuận lợi, ở tuổi này cây có chiều cao hơn 15m, đường kính đạt gần 40cm Cây được chặt hạ, cắt khúc tại chỗ rồi vận chuyển về Thành phố Hồ Chí Minh, sau

đó đưa đến Xí nghiệp chế biến gỗ Trường Tiền để gia công mẫu Tùy theo hướng nghiên cứu mà quy cách mẫu có thay đổi Đối với mẫu khảo sát cấu tạo thô đại và hiển vi, mẫu được lấy đủ theo 3 mặt cắt: ngang, tiếp tuyến, xuyên tâm Đối với khảo sát cấu tạo thô đại, mẫu có kích thước 2x5x10(cm); mẫu khảo sát cấu tạo hiển vi có kích thước là 1x1x1,5(cm) Ngoài ra để hiểu rõ hình dáng tế bào gỗ, có thể sử dụng phương pháp tách mô với kích thước mẫu là 6mm chiều dài và chiều rộng bằng que diêm Riêng mẫu dùng cho việc phân tích thành phần hóa học được lấy khác hơn Trên cây, mẫu được lấy ở 3 phần: gốc, thân và ngọn, như vậy có thể đánh giá được

sự chênh lệch thành phần hóa học trên các vùng khác nhau của cây Các mẫu gia công phải đảm bảo vuông góc cạnh, bề mặt phẳng, không nứt tét, được bảo quản nơi khô ráo tránh bị nấm mốc, mối mọt tấn công, đảm bảo tiêu chuẩn trước khi tiến

Chương3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

đại và hiển vi cần đảm bảo nghiêm ngặt tiêu chuẩn mẫu cắt tiếp tuyến, xuyên tâm thật chuẩn, không lấy những mẫu bán xuyên tâm hay bán tiếp tuyến vì sẽ ảnh hưởng lớn đến độ chính xác kết quả khảo sát

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1 Khảo sát cấu tạo

Để mô tả một cách chính xác cấu tạo của một loại gỗ, cần tiến hành khảo sát cả

về cấu tạo thô đại lẫn hiển vi, ngoài ra có thể kết hợp tách mô sợi

3.2.1.1 Khảo sát cấu tạo thô đại

Khảo sát cấu tạo thô đại trên mẫu có kích thước 2x5x10 (cm) bằng kính lúp có

độ phóng đại x10 Dùng dao cắt một lát thật phẳng trên bề mặt để quan sát hình dạng, hình thức phân bố lỗ mạch, mô mềm, tia gỗ Ngoài ra có thể dễ dàng nhận biết màu sắc, mùi vị, vòng tăng trưởng, chiều thớ, độ cứng.[9]

3.2.1.2 Khảo sát cấu tạo hiển vi

Để khảo sát cấu tạo hiển vi cần có tiêu bản rất mỏng, không có bọt khí, được quan sát dưới kính hiển vi có độ phóng đại x100

Phương pháp làm tiêu bản

Để tạo được tiêu bản, đầu tiên gỗ phải được làm mềm, có nhiều phương pháp làm mềm gỗ như: phương pháp Franklin, phương pháp ngâm trong acid fluoric (HF), phương pháp làm mềm bằng hơi nước, phương pháp đun trong nước Chúng tôi chọn phương pháp đun trong nước để làm mềm gỗ vì phương pháp này đơn giản, không làm hỏng các cấu tạo như thể bít, ống dẫn gôm dù mất nhiều thời gian đun nấu hơn các phương pháp khác

Cho mẫu gỗ đã chuẩn bị vào trong bình thủy tinh với lượng nước ngập gỗ Làm mềm gỗ bằng phương pháp đun cách thủy Để đẩy nhanh quá trình làm mềm

gỗ, cứ khoảng 3 giờ chúng tôi thay định kỳ nước nóng bằng nước lạnh, sau đó tiếp tục đun nhằm mục đích đuổi không khí ra khỏi gỗ và làm mềm gỗ Trong quá trình đun cần dùng vật nhọn để thử độ mềm của gỗ, do thí nghiệm sử dụng gỗ Hông còn tươi, sau chặt hạ 3 – 5 ngày được gia công để nấu nên thời gian nấu gỗ Hông giảm đáng kể, chỉ đun khoảng 1,5 đến 2 ngày là có thể cắt được, sau khi đun gỗ Hông

Chương3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

được bảo quản trong nước sạch, mỗi khi cần lên tiêu bản chỉ cần đun lại từ 1 – 2 giờ

để làm nóng mẫu là có thể cắt được

Sau khi gỗ được làm mềm, tiến hành cắt gỗ Mẫu gỗ được cắt cố định trên máy cắt A.O Sliding microtone, đạt độ dày 18 - 20m Khi cắt, dao cắt phải luôn sắc bén, mẫu gỗ được giữ ở trạng thái nóng để không phá vỡ các tế bào gỗ Để giữ

gỗ ở trạng thái nóng, dùng ống nhỏ nước nóng lên mặt gỗ và mặt dao cắt sau mỗi lần cắt xong một phẫu thức Để đảm bảo khảo sát đầy đủ cần tiến hành cắt trên cả 3 mặt cắt: ngang, xuyên tâm, tiếp tuyến Tuy nhiên do cấu trúc gỗ Hông khá mềm, khi

cố định trên máy cắt A.O Sliding gây móp méo mẫu, do đó sử dụng dao cắt vi phẫu Surgical Blade số 23 hoặc dao lam mới, thật sắc bén thì vẫn tạo được phẫu thức đạt yêu cầu

Tiếp đó, dùng dao mũi mác đưa phẫu thức vào đĩa petri có chứa nước Chọn những phẫu thức mỏng, không bị rách nứt, cấu tạo hoàn hảo nhất để lên tiêu bản

Kế đến tiến hành khử nước cho phẫu thức bằng cách cho các phẩu thức ngâm qua dung dịch cồn và nước theo tỷ lệ tăng dần như sau: 1/10, 3/10, 5/10, 7/10 và cồn tuyệt đối Các dung dịch này có tác dụng loại trừ nước liên kết trong phẫu thức ra từ

từ, tránh sự co rút đột ngột có thể làm cho tế bào bị co dúm

Để việc quan sát được dễ dàng, cần nhuộm màu các phẫu thức đã được chọn sau khi cắt và khử nước Thuốc nhuộm phổ biến hay được dùng là sarafin đỏ, được pha chế bằng cách pha trộn tỷ lệ bằng nhau trong một dung dịch bão hòa của sarafin trong cồn và dung dịch bão hòa của anilin Dung dịch này cần được pha trước và giữ một thời gian trước khi dùng Sau khi nhuộm màu cần phải rửa các phẫu thức trong cồn tuyệt đối nhằm mục đích loại trừ màu thừa Muốn có những tiêu bản tốt

và sáng đẹp cần giữ các phẫu thức trong dung dịch thuốc nhuộm khoảng 15 phút hoặc có thể lâu hơn

Cuối cùng cố định tiêu bản trên blame bằng keo Balsan Canada Trước khi lên tiêu bản cần phải nhỏ và hơ nóng các phẫu thức bằng xylen vừa đủ để làm sáng, tăng độ rõ nét khi quan sát dưới kính hiển vi Sử dụng phiến kính có kích thước về

Chương3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

ngang được định hướng sao cho tia gỗ vuông góc với cạnh dài của kính, ở mặt cắt tiếp tuyến và xuyên tâm bố trí sao cho chiều dọc thớ như trên Để giữ 3 phẫu thức

cố định trên blame kính có thể cho thêm một lượng keo rất nhỏ trước khi hạ kính đậy lại Nên đặt kính đậy ở một mép bên kính mang mẫuvà dùng mũi nhọn hạ kính đậy xuống từ từ Làm khô tiêu bản trước khi quan sát.[9]

Toàn bộ quá trình làm tiêu bản được thể hiện qua sơ đồ dưới đây:

Hình 3.1a: Chuẩn bị mẫu Hình 3.1b: Nấu gỗ Hình 3.1c: Cắt phẫu thức

Hình 3.1e: Quan sát dưới kính hiển vi Hình 3.1d: Khử nước – Nhuộm màu

- Lên tiêu bản

3.2.1.3 Tách mô sợi

Để phân ly các tế bào gỗ cần tìm cách phân hủy tấm chung (màng giữa) liên kết giữa các tế bào, nhằm khảo sát đặc điểm hình thái của từng kiểu tế bào sợi gỗ Mẫu được xử lý với thuốc thử oxy hóa, vật liệu sau khi tách mô được quan sát dưới