唐焕威
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摘 要:为探讨巨尾桉抽提物组分在热处理过程中变化对材色的影响，对巨尾桉试件在105℃下进行4h热处理，对热处理前后的试件用丙酮和水（体积比为9:1）溶液作为溶剂采用索式抽提法提取抽提物。研究巨尾桉心边材抽提物的色度指数及化合物结构变化，确定热处理过程中结构变化与颜色的关系。研究结果表明：巨尾桉经热处理后，明度和值降低，值明显升高，巨尾桉材色变深，且心材颜色较边材变化更大。
关键词：巨尾桉；心边材；抽提物；颜色
为提高木材热处理后颜色均匀度以及实现对颜色的调整，人们对木材热处理变色的机理进行了研究[1-6]。木材热诱发变色机理研究发现，木材热变色过程是一个十分复杂的物理化学过程，引起颜色变化的主要原因是极性抽提物的迁移和氧化产生有色化合物[7]。木材热处理过程是木材中水分由内至外的迁移过程。部分极性抽提物可以溶解在水中，在热处理过程中随水分迁移。由于抽提物分子的极性不同，以及木材细胞的结构特性，并非所有的抽提物都能随水分迁移[8-12]。通常小分子的极性抽提物在热处理过程中可以随水分较快的迁移，而非极性或者分子量较大的组分容易沉积在木材细胞中。若能在热处理过程中通过调控工艺条件，实现对整体木材颜色进行均匀化调整，巨尾桉的实木利用价值将会有很大的提高。
本研究采用丙酮溶剂对巨尾桉木粉进行抽提，并对抽提后的木粉进行色度指数的测定，将丙酮抽提物经低温挥发溶剂并进行衍生化，对衍生化溶液做GC-MS分析；用分光测色计和1976年国际照明委员CIE()标准色度学表征系统测定巨尾桉心边材在热处理前后色度指数变化。
1 材料与方法
1.1 热处理巨尾桉心边材抽提物溶液制备方法
本实验所采用树种为巨尾桉（Eucalyptus grandis x urophylla），树龄约为20 年，产地为广西，所得巨尾桉原木的基本密度为0.73g/cm3，初始含水率为80.25%。原木锯解成50mm（轴向）×20mm（径向）×20mm（弦向）的样品，使用电热鼓风干燥箱进行4h的热处理，热处理温度为105℃。
热处理前后巨尾桉的心边材各取约10g木粉，分别用丙酮-水（体积比为9:1）溶液采取索式抽提法抽提8h。使用旋转蒸发仪在40℃下将抽提得到的丙酮混合液进行蒸发浓缩。将旋蒸后的液体倒入蒸发皿后通过真空干燥箱进行12h的真空干燥，其中温度为50℃、真空度为110Pa。真空干燥后取出蒸发皿冷却后滴入吡啶将蒸发皿中固体抽提物全部溶解，得到热处理前后心边材抽提物溶液。
1.2 热处理前后巨尾桉心边材抽提物的气相质谱（GC/MS）分析
采用型号为GC/MS QP2010 Plus的气相色谱/质谱联用仪对落叶松心材水溶性抽提物进行检测并分析心材水溶性抽提物的组成成分。GC-MS联用的载气为氦气，流速1.0 mL/min；升温程序为：初始温度：40℃保留1 min→升温速率10℃/min至180℃，保留3 min→升温速率10℃/min至200℃，保留6 min→升温速率5℃/min至230℃→升温速率10℃/min至260℃→升温速率5℃/min至300℃，保留7min；扫描范围45~450 nm。
1.3 热处理前后巨尾桉心边材色度指数的测试分析
采用日本KONICAMINOLTA公司产的型号为CM-2300d的分光测色计。目前，木材颜色测量主要采用国际照明委员会（CIE）的系统来表征，在表色系（CIE1976）中，为明度，为红绿色度指数,正值表示红色,负值表示绿色，为黄蓝色度指数，正值表示黄色，负值表示蓝色[20]。色度空间的色差可用来表示木材颜色的变化：
式中：—明度差
—红绿色度差
—黄蓝色度差
—总色差
公式中的“”表示处理后的测量值，“”表示处理前的测量值。
2 结果与分析
2.1 巨尾桉抽提物气相质谱GC/MS分析
对巨尾桉丙酮抽提物进行气相质谱测定，得到了色谱离子流谱图和质谱数据如图4所示。表1是落叶松水溶性抽提物的GC-MS分析结果。由Turbo Mass软件采用面积归一化法计算出各个峰的峰面积的相对值。通过NIST自动检索标准谱库，并查阅相关文献，确定尾巨巨尾桉粉丙酮抽提物的化学成分。从中得到的气相色谱图结合文献，鉴定出以下14个主要的化合物，共占峰面积的29.13%。GC/MS的分析结果表明，尾巨巨尾桉粉丙酮抽提物中的成分主要有三癸醛(8.83)，十二醛(3.27)，二氢查尔酮(2.80)，2-十三烷酮(2.34)，十七烷酮(1.86)，槲皮素(1.82)，鞣花酸(0.65)，肉桂酸(0.37)等。这些成分容易被氧化从而导致木材颜色的变化。
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热处理以后心材的的绝对值大于边材的绝对值，即心材对可见光的吸收作用大于边材的；心材的大于边材，说明在热处理过程中心材红色加深更多；心材的大于边材，说明在热处理过程中，巨尾桉的心材部分颜色变化更大。综上所述，在经过热处理以后，心边材颜色趋于更深更红，并进一步加剧了心边材颜色的不均。
3 结 论
巨尾桉心材抽提物含量多于边材，是导致心边材颜色不同的而根本原因；经过热处理后，巨尾桉心材抽提物减少量多于边材，是造成热处理后心边材的颜色变化差异的原因。在热处理的作用下被氧化，产生共轭羰基等结构，巨尾桉的色度指数也就发生了改变，同时对可见光具有更强的吸收作用，并且心材的吸收作用大于边材的。巨尾桉经热处理后，明度和值降低，值明显升高，巨尾桉材色变深。且心材颜色较边材变化更大。
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