油茶果壳的微观解剖结构及孔隙分布特性研究

发布时间：2020-07-08 07:47

【摘要】：本文以油茶果壳为原材料,通过宏观、微观和超微观多尺度的观察,分析了油茶果壳的生物结构。结果表明,油茶果壳主要由外果皮、中果皮和内果皮三部分构成,中果皮为油茶果壳的主要部分。果壳外果皮呈深褐色,坚硬密实,中果皮和内果皮颜色较浅,质地疏松。油茶果壳中主要的细胞类型为:纤维细胞、石细胞与薄壁细胞。各细胞组织比量分别为65.75%、14.62%和19.63%。纤维细胞是油茶果壳中最重要的细胞类型,不同果皮部位的纤维形态特征差异较大。油茶果壳纤维属短而粗的纤维,柔韧性差,不适合用于制浆造纸行业。油茶果壳外表面存在突起,附角质层和蜡质层,含微裂隙和表皮毛;内表面存在瘤状突起,附角质层和蜡质层,具有不规则孔隙分布。油茶果壳细胞排列无方向性,杂乱无章。石细胞和纤维细胞壁上存在大量纳米孔分布。果壳不同部位的微纤丝角存在差异,外果皮、中果皮和内果皮的微纤丝角均值分别为31.41°、32.83°和20.22°。中果皮微纤丝角与杉木相近,高于杨木、桉木和毛竹。本研究应用氮气吸附-脱附的方法研究了油茶果壳的孔隙结构分布特性。结果表明,油茶果壳的氮气吸附-脱附等温线属Ⅳ型等温线,回滞环类型属于H3型,氮气吸附容量为17.43cm3/g,BET比表面积为75.82g/m2。果壳孔隙以中孔为主,另有一定量的大孔和少量的微孔,具有平板狭缝或楔形结构,呈微漏斗状,主要来源于细胞壁纤维素微纤丝间以及非结晶区中。油茶果壳中,平均中孔孔径为3～15nm,孔径范围处于3～4nm的孔隙体积约占孔总体积的57.35%,孔径范围处于4～15nm的孔隙体积约占孔总体积的32.43%,孔径大于15nm的孔体积约占孔总体积的10.22%。由t-图法计算的油茶果壳中孔体积为12cm3/g,总表面积为75.87m2/g,外表面积为75.29m2/g。根据孔径分析可得,油茶果壳内流体的渗透效率优于阔叶材杨木,但与针叶材樟子松和非木材毛竹相比,其渗透效率较不理想。本文基于分形理论分析了孔隙结构的分形特征。结果表明,油茶果壳孔隙具有一定的分形结构。孔隙比表面积具有明显的分形特征,ln(V/Vm)与ln[ln(p0p)]的线性拟合方程为y=0.3293x+0.8676,分形维数为2.67,相关系数为0.9451,拟合程度较好。不同孔径级对应的孔隙体积也呈现出一定的分形特征。孔径范围为3～4nm的lnV与ln[ln(p0p)]双对数曲线的线性拟合方程为y-0.3752x-0.6326,孔体积分形维数为2.62,相关系数为0.9968;孔径范围为4～15nm的lnV与ln[ln(p0/p]双对数曲线的线性拟合方程为y=-0.5349x-1.3194,孔体积分形维数为2.47,相关系数为0.9974;孔径范围大于15nm的lnV与ln[ln(p0/p)]双对数曲线的线性拟合方程为y=0.2551x-0.8717,孔体积分形维数为2.74,相关系数为0.9788,三种孔径级的直线拟合程度均较好。油茶果壳孔隙的综合分形维数均值为2.55。孔隙体积和综合分形维数呈一定的正相关关系,线性拟合方程为y=0.0035x-0.0048,相关系数为0.67,数据较为离散。油茶果壳孔隙比与综合分形维数也存在着正相关的线性关系,线性拟合方程为y=52.36x-111.96,相关系数为0.81。基于分形模型理论,预测油茶果壳的孔隙率范围为0.425～0.441,渗透系数为0.016m/d,并推断油茶果壳为弱透水材料。
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TS229
【图文】：

２．３结果与讨论逡逑２．３．１油茶果壳宏观结构特征逡逑新鲜的油茶果通常呈椭球形，大小不一（见图２．１），尺寸较小的油茶果直径范逡逑围通常在２０￣３０ｎ＿〃ｒ？，而尺寸较大的油茶壳直径可达到４５？５０ｍ／７７。油茶果由种子和果逡逑皮（果壳）两部分构成。随着油茶果的成熟，油茶果壳往往从果实底部向果蒂部产生逡逑开裂，由果蒂部连接，形成类似花瓣的形状（如图２．２所示）。气干后的油茶果壳质逡逑地较脆，很容易徒手使其产生破坏。在肉眼和放大镜下，油茶果壳的外表面呈深褐色，逡逑而内表面呈现出浅棕黄色，这与油茶果壳细胞腔或细胞壁中的物质有关。油茶果生长逡逑时会发生一系列的生物化学反应，生成的色素、单宁、氧化物等物质沉积于细胞腔内逡逑或渗进细胞壁中，从而使油茶果壳呈现这样的颜色。油茶果壳外表面由于长期暴露于逡逑空气中

逡逑由果壳横切面（图２．３ｂ）可以看出，油茶果壳由外果皮、中果皮和内果皮三部分逡逑构成。外果皮与中果皮连接紧密，而内果皮易产生翘曲，并与中果皮分离。油茶果壳逡逑外果皮较薄，表面附有角质层、蜡质层、突起和表皮毛等。内果皮较厚于外果皮。中逡逑果皮厚度占据整个果壳的绝大部分，质地较松，含有大量孔隙。邋逦逡逑画懌画逡逑（ａ）外表面；（ｂ）横切面；（ｃ）内表面；ＥＸ外果皮；Ｍ屮果皮：ＥＮ内果皮；标尺１／極逡逑图２．３体视显微镜下的油茶果壳逡逑Ｆｉｇ．２．３邋Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋Ｃ．ｏ／ｅｉｆｅｒａ邋ｆｒｕｉｔ邋ｓｈｅｌｌ，邋ｕｎｄｅｒ邋ａ邋ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ邋ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ逡逑２．３．２油茶果壳微观结构特征逡逑２．３．２邋］油茶果壳微观结构逡逑图２．４表示油茶果壳外果皮的微观结构，从图中可以看出，油茶果壳外果皮主要逡逑包含三种类型的细胞：短棒状细胞、不规则形细胞以及细胞壁上具有大量纹孔的细长逡逑形细胞，此外，还有少量的薄壁细胞。其中，短棒状细胞为油茶果壳外果皮主要的细逡逑胞组织，细胞壁薄，推测是较为粗短的纤维。不规则形细胞细胞壁很厚，细胞腔很小，逡逑推测是石细胞。细长形细胞胞壁上具有大量纹孔

（ａ、ｂ、ｃ）油茶果壳中果皮解剖结构；（ａ！）薄壁细胞；（ｂｄ纤维细胞；（ｄ）石细胞；图ａ、逡逑ｂ、ｃ标尺为２０／／＂７；图ａ］、ｂｉ、ｃｉ标尺为１００，極逡逑图２．５油茶果壳中果皮微观结构逡逑Ｆｉｇ．２．５邋Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋Ｃ．ｏｌｅｉｆｅｒａ邋ｆｍｉｔ邋ｓｈｅｌｌ邋ｍｅｓｏｃａｒｐ逡逑■

本文编号：2746289