d. Tỷ lệ tăng thể tích (B) %
5.2. CẤU TẠO VI MƠ CỦA GỖ MỠ BIẾN TÍNH
Quá trình nghiên cứu được tiến hành tại phịng nghiên cứu Bộ môn Sinh Học Trường Đại học Tây Nguyên. Cách tiến hành nghiên cứu như sau:
Sau khi tìm ra giá trị tối ưu chúng tôi tiến hành tạo mẫu gỗ Mỡ biến tính bằng cách ngâm mẫu KT(20x20x30mm) trong dung dịch PEG-600 với thông số tối ưụ Sau đó mẫu được vớt ra ñem lạng dày 2mm. Các mẫu lạng này ñược ñặt trong tủ sấy ở nhiệt ñộ 103±20C để sấy cho tới khơ kiệt; chú ý: các mẫu cần phải sấy khô kiệt trước khi nhuộm vì nếu khơng thì nồng độ chất nhuộm sẽ bị quá lỗng nên khơng thể hiện rõ phản ứng chuyển màu ñược
(Hoffmann 1983). Sau khi mẫu đã khơ hồn tồn (sấy tới khối lượng khơng đổi), mẫu được lấy ra khỏi tủ sấy ñể tiến hành nhuộm.
Chúng tôi sử dụng phương pháp dùng thuốc nhuộm cobaltthiocyanate theo Young & Wainwright (1981) như sau: 0,2 g Ammonium thiocyanate khan (khơ) được cho vào 0,2 g cobalt nitrate hexahydrate, sau đó hịa tan trong 10 ml dung dịch octanol (decanol). Sau khi đã hịa tan, dung dịch này được hịa tan trong 30 ml cồn (alcohol) sẽ tạo ra ñược dung dịch cobaltthiocyanate
trong, màu xanh da trời thẫm.
Mỗi mẫu gỗ sau khi sấy khô kiệt được đặt riêng trong các bình có chứa dung dịch nhuộm, sau đó bình được ñậy kín lại và giữ mẫu ở ñiều kiện 40C qua ñêm. Sau thời gian ngâm, mẫu ñược rửa 3 lần liên tiếp bằng xylene sạch và sau đó để hong khơ qua đêm trong buồng hút mùị Phức Cellulose-PEG sẽ chuyển sang màu của thuốc nhuộm. Sau đó các mẫu được quan sát và chụp lại trên kính hiển vi điện tử. Các mẫu được quan sát trên kính hiển vi điện tử có gắn máy ảnh Olympus (IX71). Các hình ảnh quan sát ñược chụp bằng máy ảnh kỹ thuật số (Optronnics Magnafire 2.0) ñược thể hiện tại các hình 5.4; 5.5 và 5.6):
+ Nhận xét: các hình trên cho thấy sự khác nhau cơ bản của các dạng sắp xếp
điển hình của PEG trong cấu trúc tế bào gỗ Mỡ. Chỉ những liên kết giữa PEG và phân tử cellulose mới bị nhuộm màu và việc sử dụng dung mơi xylene để rửa nhiều lần là nhằm loại bỏ PEG không liên kết và chất nhuộm màu cịn thừạ Do đó bất cứ vùng gỗ nào bị nhuộm xanh ñều chứng tỏ là có liên kết PEG và phân tử cellulosẹ Qua giải phẫu gỗ chúng tơi thấy rằng PEG có thể ngấm vào rất đậm đặc trong các vị trí giữa các quản bào, tia gỗ (hình 5.4) và ruột tế bào trong gỗ vì quan sát thấy màu xanh da trời có mặt ở tồn bộ mặt cắt ngang, xuyên tâm và tiếp tuyến.
Hình 5.4. Mặt cắt ngang (độ phóng đại 600 lần)
Hình 5.5. Mặt cắt xun tâm (độ phóng đại 400 lần)
Trong hình 5.4 có thể thấy ruột tế bào có màu tối (sẫm) hơn so với vách tế bào, chứng tỏ quá trình PEG thấm vào trong ruột tế bào gỗ tương đối nhiều trong khi ít thẩm thấu vào thành tế bàọ PEG thấm vào trong gỗ như trên thay thế nước làm trương (tăng kích thước) tế bào gỗ; như vậy cho thấy việc xử lý PEG cho gỗ trước khi sấy có tác dụng tích cực tới khả năng chống co rút của tế bào gỗ phía ngồị Khả năng chống co rút của ngay cả lớp gỗ sấy bên ngồi như vậy có thể cải thiện sự hình thành ứng suất chịu kéo trong trường hợp này và do đó giảm giá trị ứng suất nén ở bên trong gỗ. Tại mặt cắt xuyên tâm (hình 5.5): làm lộ ra một phần ruột của tế bào tia gỗ dọc theo chiều dọc tia gỗ. Các hình ảnh các vùng xếp ñịnh hướng xuyên tâm này cho thấy PEG thấm vào các tia tủy gỗ và từng tế bào tia gỗ. Việc PEG thấm được hồn tồn vào các tế bào tia gỗ chứng tỏ cấu trúc này sẽ được hỗ trợ trong suốt q trình sấy sau này và độ co rút của gỗ cũng sẽ giảm mạnh. Đây là ñiều quan trọng nhất vì chiều dọc của tế bào tia gỗ là chiều xuyên tâm và vì thế mà sự co rút theo phương tiếp tuyến rõ rệt hơn. Do số lượng tia trong gỗ khá nhiều nên ñộ co rút theo phương tiếp tuyến sẽ lớn hơn nhiều so với ñộ co rút theo phương xuyên tâm. Tuy nhiên, trên hình 5.4 thấy rõ thành tế bào bị thấm rất ít , thậm chí khơng thấm PEG. Hiện tượng đó được giải thích như sau :
Thành tế bào gỗ gồm nhiều lớp khó tách biệt nhau song căn cứ vào giai đoạn hình thành và soi kính hiển vi điện tử có thể thấy gồm hai lớp: lớp sơ cấp và thứ cấp. Lớp sơ cấp (P) được hình thành khi tế bào mới nảy sinh, kết cấu bởi những sợi siêu vi gồm có cellulose, hemicellulose và lignin sắp xếp khơng định hướng cho phép dãn rộng ra khi tế bào lớn lên. Hemicellulose là cao phân tử có khối lượng phân tử thấp với hệ số trùng ngưng 200-300, dễ dàng bị phản ứng và khơng bền nhiệt. Lignin có cấu tạo vơ định hình, là yếu tố tạo ra dạng hình học phức tạp của các siêu vi quản phía ngồi thành tế bàọ
Lớp thứ cấp (S) được hình thành tiếp theo với 3 màng S1, S2 và S3, kết cấu bởi các sợi siêu vi cellulose sắp xếp có định hướng (Cách sắp xếp, định hướng khác nhau tùy thuộc lồi cây). Trong 3 màng đó S2 chiếm 70-80% khối lượng của thành tế bào và ñược kết cấu bởi những sợi siêu vi theo hướng xoắn ốc tạo ra sự bền chắc cho tế bào và từ đó tạo độ bền cơ học của gỗ. Cellulose là một cao phân tử do các ñơn vị dime β- D glucopyranose liên kết qua cầu glucosid tạo thành. Mỗi ñơn vị dime có chiều dài 1,03 nm (1nm = 1.10-9 m, một phần tỷ mét). Hệ số trùng ngưng của cellulose trung bình là 104, như vậy chiều dài của phân tử cellulose khoảng trên dưới 1micron. Những chuỗi cellulose liên kết với nhau qua cầu Hydro ñể tạo thành sợi siêu vị Mức ñộ ñịnh hướng và liên kết của các sợi siêu vi trong thành thứ cấp nhiều ñoạn rất cao nên gọi là kết cấu tinh thể. Không gian giữa các sợi siêu vi ở những vị trí khơng tinh thể có hemicellulose và lignin xen vàọ Tuy nhiên vẫn có những khơng gian trống giữa các sợi siêu vi, đó là các siêu vi quản với đường kính khoảng 2-4 nm (Hill & Papadopoulos, 2001). Do có đặc tính về cấu tạo như vậy thành tế bào khơng cho những thực thể có kích thước lớn hơn đường kính siêu vi quản xâm nhập.Trong trường hợp này, polyetylenglycol là một polyme là một cao phân tử khơng xâm nhập được qua các siêu vi quản là ñiều dễ hiểụ Tuy nhiên, việc đo kích thước phân tử của PEG là khơng đơn giản nên chỉ có thể bằng thực nghiệm và quan sát qua kính siêu hiển vi để đánh giá khả năng xâm nhập của chất này vào thành tế bào gỗ.
Tuy nhiên sức bền cơ học của gỗ biến tính bằng PEG khơng được cải thiện vì PEG tương tác với cấu tạo của tế bào bào gỗ còn rất yếụ