بررسی شیمیایی و آناتومیکی تغییرات رنگی روکش‌های راش ایران (Fagus orientalis L.) در اثر خشک‌کردن و کهنگی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، ایران

2 استاد دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران

3 استاد دانشگاه پیام نور، ایران

4 استاد دانشگاه‌ هامبورگ، آلمان

چکیده

تغییرات رنگی چوب ناشی از عوامل زیستی یا غیرزیستی و یا ترکیبی از هر دو، باعث کاهش کیفیت چوب، افزایش هزینه‌های فرآوری و همچنین کاهش کیفیت محصول نهایی می‌گردند. در این تحقیق تغییرات آناتومیکی و توپوشیمیایی مواد استخراجی و لیگنین قبل و بعد از تیمارهای خشک‌کردن و کهنگی در برون چوب راش با استفاده از روش میکرواسپکتروفوتومتری UV در سطح سلولی (UMSP) مورد مطالعه قرار گرفته است. تجزیه و تحلیل ترکیبات شیمیایی به روش کروماتوگرافی مایع فشار بالا (HPLC) صورت پذیرفت. نتایج به دست آمده نشان می‌دهند که با افزایش دمای خشک‌کن تاoC 180 و افزایش مدت زمان کهنگی تا 6 ماه مقدار مواد استخراجی در حفره آوندها و حفره سلول‌های پارانشیمی و میزان لیگنین در لایه‌های مختلف دیوارة سلولی افزایش می‌یابد. همچنین می‌توان یک ارتباط مستقیم بین شدت تغییر رنگ مشاهده شده و میزان جذب مواد استخراجی در محدودة طول موج nm 700-280 تعریف کرد. هرچه تغییر رنگ مشاهده شده شدیدتر باشد، به همان اندازه میزان جذب مواد استخراجی در طول موج nm 280 بیشتر خواهد بود. آزمایش‌‌های HPLC نشان می‌دهد که با افزایش دما و مدت زمان کهنگی، تغییرات رنگی بیشتر و واضح‌تری در بافت چوب راش اتفاق می‌افتد و ترکیبات لیگنین و مواد استخراجی دستخوش تغییراتی می‌شوند و می‌توان سیگنال‌های مربوط به کاتکین و 2 و 6- دی‌متوکسی بنزوکینون را مشاهده کرد که از جمله پیش ترکیب‌‌های اصلی گروه‌های رنگ‌ساز در چوب راش هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Chemical and Anatomical Characterization of Discoloration in Beach (Fagus orientalis L.) Veneer During Kiln Drying and Aging

نویسندگان [English]

  • Loya Jamalirad 1
  • Kazem Doosthosseini 2
  • sayyed Ahmad Mirshokraie 3
  • Gerald Kokh 4
چکیده [English]

Discoloration of wood due to biotic and abiotic factors or combination of both deteriorates the quality of wood, increases production costs and also decreases the quality of end-products. In this study, anatomical variations and topochemical distribution of lignin and extractives before and after drying and aging were investigated using the UMSP method. Chemical analysis was carried out using HPLC method. Results showed that increasing drying temperature up to 180 °C and increasing aging duration up to 6 months, increased extractives amount in vessel lumen and parenchyma cells and as well as lignin concentration in cell wall layers. A direct relationship between intensity of visual discoloration and the amount of UV absorption by extractives could be observed. It means that the higher the visual discoloration, the higher the absorption at 280 nm wavelength. HPLC analysis revealed that with increasing drying temperature and aging duration, higher and clearer discolorations in beach wood texture could be observed. Acetone and methanol extracts of discolored wood showed the presence of different low molecular compounds such as catechin and 2, 6 dimethoxy benzoquinon, which are transformed to high condensation compounds during kiln-drying and aging.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aging
  • Discoloration
  • Extractives
  • High performance liquid chromatography
  • Iranian beach
  • UV microspectrophotometery (UMSP)
  • Veneer
- Aydin, I. and Colakuglu, G. 2002. The effect of veneer drying temperature on wettability, surface roughness and some properties of plywood, 6th Panel Products Symposium, Wales, Landudno: 60-70. UK.

- Aydin, I. and Colakuglu, G. 2005. Effects of surface inactivation, high temperature drying and preservative treatment on surface roughness and color of alder and beech wood. Surface Science. 252: 430-440.

- Bauch, J. 1984. Discolouration in the wood of living and cut trees. IAWA Bulletin. 5: 92-98.

- Bauch, J. Schmidt, O. Yazaki, Y. and Starch, M. 1985. Signification of bacteria for the discoloration of Ilomba wood (Pycnonthus angolensis Exell.). Holzforschung. 39: 249-252.

- Chang, S.T. and Cheng, S.S. 2001. Effects of environmental factors on the color of sugi (Cryptomeria japonica D. Don) yellowish heartwood. Holzforschung. 55: 459-463.

- Charrier, B. Haluk, J. P. and Metche, M. 1995. Characterization of European Oak wood constitutes acting in the brown discoloration during kiln drying. Holzforschung. 49: 168-172.

- Chong, S.T. Wang, S.Y. Su, Y.C. Hung, S.H. and Kuo, Y.H. 1999. Chemical constituents and mechanisms of discoloration of Taiwania (Taiwania egeryptomerioides Hayata) heart wood. Holzforschung. 53: 142-146.

- Fengel, D. and Wegener, G. 1982. Wood, Chemistry, Ultra structure, Reactions, de Gruyter, Berlin, 612 pp.

- Feist, WC. and Hon, DNS. 1984. Chemistry of weathering and protection, In: Rowell R.M. The chemistry of solid wood. American Chemical Society. Washington D.C, pp. 401- 451.

- Ifju, G. 1973. Influence of steaming on the properties of red oak. Part I. structural and chemical changes. Wood Science and Technology. 6: 87-94.

- Koch, G. and Kleist, G. 2001. Application of scanning UV-microspectrophotometry to localise lignins and phenolic extractives in plant cell walls. Holzforschung. 55: 563-567.

- Koch, G. Bouch, J. Puls J. and Welling, J. 2002. Ursachen unel wirtshaftliche bedeutung von Holzverfarbungen. AFZ Der Wald. 57: 315-318.

- Koch, G. Puls, J. and Bauch, J. 2003. Topochemical characterization of phenolic extractives in discolored beech wood (Fagus sylvatica L.). Holzforschung. 57: 339-345.

- Kollmann, F. Keylwerth, R. and Kübler, H. 1951. Verfärbung des vollholzes und der Furniere bei der künstlichen Holztrocknung. Holz als Roh-und werkstoff. 9: 382-391.

- Letinen, M. 1998. Effects of manufacturing temperatures on the properties of plywood. Laboratory of Structural Engineering and Building Physics, Helsinki University of Technology, TRT Reports No.
92. Finland.

- Mayer, I. Koch, G. and Plus, J. 2007. Biologische and chemische untrschungen zur vermeidung von ver färbungen im Amerik. Kirschbaum (Prunus serotina Borch), Arbeitsbericht des Institutes für Holzbiologie und Holzschutz, Hamburg, 44 pp.

- Shigo, A.L. 1976. Compartmentalization of discolored and decayed wood in trees. Material und Organismen. 3: 221-226.

- Spurr, A. R. 1969. A low viscosity epoxy resin embedding medium for electron microscopy.
Journal of Ultrastructure Research. 26: 31-43.

- Straze, A. Oven, P. Zupancic, M. and Gorisek, Z. 2003. Color changes of Ash-wood (Fraxinus excelsior L.) during conventional drying. The 8th International IUFRO Wood Drying Conference. 465-469.

- Sundqvist, B. 2002. Color response of Scots pine (Pinus sylvestris), Norway spruce (Picea abies) and birch (Betula pubescens) subjected to heat treatment in capillary phase. Holz als Roh-und werkstoff.
60: 106-114.