1、2016竹子細胞軟化展平后的變化竹纖維細胞壁的壁層構造（以下資料摘自中國林業科學研究院陳紅2014博士論文）基于一些學者的研究都揭示了竹纖維細胞壁的多壁層結構多壁層結構，顯示竹纖維細胞壁層數最多可達18層。竹纖維細胞木質化一般由竹壁外部開始逐步向內發展，最終靠近竹青的纖維比靠近竹黃的壁厚要大，并且細胞壁層數要多；維管束內的纖維細胞壁木質化及其增厚，一般由纖維股內側(靠近導管、韌皮部)向外側(靠近薄壁組織)進行。木材細胞壁與竹材細胞壁的不同近年來，隨著新的表征技術手段的應用，人們對竹纖維細胞壁的納米結構及化學組成有了更深入的認識。SuzukandItoh(2001)采用冰凍蝕刻電鏡技術成功獲得未

2、木質化和木質化細胞壁的三維納米結構，發現竹材纖維細胞壁微纖絲排列密實程度比木材細胞要大。 木材與竹材細胞壁的對比圖竹纖維細胞壁的化學組分l 纖維細胞壁與木材細胞壁(圖13)類似主要由纖維素、半纖維素、和木質素三大組分組成。竹纖維細胞壁層結構微觀觀察l 如圖210A和a所示，未經過處理的在掃描電鏡下仍有多層結構，但最多只能觀察到3-4層，通過對不同尺寸和含水率的竹材進行冷熱循環交替處理，竹纖維細胞壁呈現出不同程度的分裂。A未處理小竹塊，B干燥小竹塊，C干燥小竹片，D濕材小竹塊。如圖210 B和b，干燥的竹材在冷熱交替處理以后細胞壁各層都開始裂開，而干燥的竹切片(圖210 C和C)在冷熱交替處理之

3、后，竹纖維細胞壁多數開始破碎，這可能是因為竹切片太薄，在冷熱交替處理過程中產生的應力過于強烈，導致細胞壁在弱界面處破碎。對于濕材(圖210，C和D)，冷熱交替處理過程中竹纖維細胞壁沒有多大程度的分開。竹纖維細胞壁層結構微觀觀察l 在圖214中可以看出，未處理竹纖維細胞壁(A)具體難以分辨出細胞壁的層數，而冷熱交替處理的細胞壁(B)能夠細胞壁的各層有一定程度的分離，但分離的比較雜亂，難以具體清晰地觀察出細胞壁各壁層。l 所以可以猜想我們做軟化實驗的時候，在加熱處理后竹材細胞壁微觀也會出現上述現象。可能會出現細胞壁破裂，各層分離的現象從不同方面對竹纖維細胞壁多壁層結構進行表征，最終找出表征竹纖維細

4、胞壁多壁層結構以及測量各壁層厚度的有效便捷手段，并對竹纖維細胞壁和竹薄壁細胞橫截面的微纖絲聚集體分布進行表征，得出以下結論： (1)通過對不同形狀的竹材進行不同處理使得竹纖維細胞壁的各壁層有不同程度的裂開之后在FESEM下觀察竹纖維細胞壁壁層分布情況。結果表明，對干燥以后的小竹塊進行冷熱交替處理是一種使得竹纖維細胞壁各層裂開的有效手段，能夠在掃描電鏡下直觀地觀察到竹纖維細胞壁的多層結構。在冷熱交替處理過程中，竹黃的細胞壁層比竹青的細胞壁層更容易裂開；在一個維管束內，各方纖維帽的外圍細胞在受到冷熱處理時，更容易裂開，便于觀察細胞壁的多層結構；但利用FESEM觀察冷熱交替處理干燥竹材的方法只能作為

5、一個定性的觀察，不能準確地表征出竹纖維細胞壁的多壁層結構。從不同方面對竹纖維細胞壁多壁層結構進行表征，最終找出表征竹纖維細胞壁多壁層結構以及測量各壁層厚度的有效便捷手段，并對竹纖維細胞壁和竹薄壁細胞橫截面的微纖絲聚集體分布進行表征，得出以下結論： (2)竹纖維細胞壁多壁層結構以及各壁層的厚度隨著竹纖維所處的位置改變而變化，而且相比竹纖維細胞壁，竹薄壁細胞的壁層較薄，層數也更多；在竹纖維細胞壁和竹薄壁細胞的橫截面，纖維素微纖絲聚集體排列形式都呈隨機的無規律排列；一個細胞壁內各層內的纖維素微纖絲聚集體的密度也不同，并且在壁層與壁層相鄰的位置纖維素微纖絲聚集體的密度明顯大于壁層內纖維素微纖絲聚集體的

6、密度，同時，這一現象在竹薄壁細胞橫截面上表象的更明顯；纖維素微纖絲聚集體的尺寸在一個竹纖維細胞壁中大小變化不大，而在薄壁細胞中變化較大。纖維細胞壁微纖絲的排列 竹纖維作為一種擁有薄厚層相互交替的多層結構和優異物理力學性能的典型生物質材料，一直被當作是復合材料的仿生模型(Parameswaran and Liese，1976；Zhou et a1，1996；Wang et a1，2011)。同時，由于竹纖維的低密度、高強度、更快的生長速度，及對環境友好的特性，竹纖維為制漿造紙及復合材料的增強單元提供了一個具有市場前景的選擇(Mohanty et a12000；AranberriAskargort

7、a et a1，2003；Chen et a1，2011)。纖維素微纖絲作為竹纖維細胞壁的主要載體，決纖維素微纖絲作為竹纖維細胞壁的主要載體，決定著竹纖維細胞壁的力學性能定著竹纖維細胞壁的力學性能，因此研究竹纖維細胞壁的微纖絲具有重要意義。纖維細胞壁微纖絲的排列l 如圖34所示是經過不同處理的纖維在場發射環境掃描電鏡下的形態，無論何種方式干燥，纖維表面都有不同程度的皺縮，相比較冰凍干燥的纖維，氣干的纖維表面皺縮更明顯一些。纖維細胞壁微纖絲的排列 竹纖維細胞壁微纖絲被包圍在非纖維素多糖組成的基質中(江澤慧，2002)。在之前的研究中(陳紅等，2013)發現相比幾種常用的化學分離方法，雙氧水和冰醋

8、酸的混合溶液能夠有效地除去木質素。為了更清楚地觀察到竹纖維細胞壁的微纖絲，微纖絲暴露的越明顯越好，因此文中采用的是雙氧水和冰醋酸混合溶液進行分離得到單根竹纖維。圖34中所示的皺縮可能是由于細胞壁化學成分被除去并留存有空隙，在干燥的時候，失水導致纖維素聚集體之間更多的氫鍵結合，宏觀上表現出來比較明顯的皺縮。作者之前的研究(Chen et a1，201 1)發現雖然同樣采取氣干方式，物理剝離的纖維表面基本沒有像化學分離的纖維表面這么明顯的皺縮，這也說明了除去化學成分化學成分可能是主要原因。竹纖維細胞壁微纖絲排列初生壁l利用對竹纖維細胞壁表面微纖絲掃描得到的圖像如圖35所示。在高度圖中(圖35A和C

9、)能夠明顯地看到纖維素微纖絲。高度圖中不同的亮度代表不同的高度，越亮的地方表示高度越高，越暗的地方表示越低，是衡量樣品平整度的有效指標(Thimm et a1，2009)。在相圖中(圖35 B和D)，纖維素微纖絲是亮色的部分，非纖維素多糖基質及微纖絲之間的空隙是深色部分，因為這種基質的彈性和硬度明顯小于微纖絲(Fahl6n andSalm6n，2005，2003)。慈竹是一種典型的叢生竹，作為對比，同時觀察了散生竹的典型竹種毛竹，從圖35中可以看出不管是慈竹纖維還是毛竹纖維，其高度圖和相圖中呈現的纖維表面纖維素微纖絲都是隨機無須的交織狀排列，這與余雁等(2008)觀察的結果是一致的。竹纖維表面

10、的這種隨機無須的交織狀排列與擬南芥(Arabidopsis halianaL。)(Davies et al。，2003)，小麥桿(Yu et a1，2008)，蘋果(Cybulska et a1，2013)的初生壁微纖絲排列相似。但是與菱角、土豆、胡蘿卜以及芹菜(Apium graveolens L)(Baker et a1，1998；Thimm et a1，2000，2009)的細胞初生壁微纖絲排列方式不同，相比竹纖維，上述植物細胞壁初生壁的微纖絲排列有一定的方向。此外，竹纖維初生壁的微纖絲排列與木纖維相似，相比竹纖維，關于木纖維細胞壁的微纖絲研究有很多，也有較為被認可的模型(Kerr et a1，1975)。研究也表明，植物細胞壁初生壁微纖絲的這種交織狀排列有利于保持細胞壁形狀和加強細胞壁的強度(Yuetal，2008)。竹纖維細胞壁微纖絲排列次生壁l 利用AFM觀察竹纖維細胞壁次生壁某兩層的纖維素微纖絲排列如圖3-6。從圖中可以看出，竹纖維細胞壁次生壁的纖維素微纖絲呈定向的排列，這與初生壁不