近红外光谱法预测粗皮桉木材的化学成分质量分数

采用近红外光谱法对粗皮桉木材中化学成分质量分数进行快速预测。用常规湿化学方法测定了粗皮桉木材样品的化学成分质量分数,结合近红外光谱仪采集相应的光谱,对原始光谱进行二阶导数预处理后,用偏最小二乘法建立相应的模型并对其进行外部验证。结果表明:粗皮桉木材综纤维素校正模型的相关系数为0.96,预测模型的相关系数为0.92,RPD为2.30。木质素校正模型的相关系数为0.91,预测模型相关系数为0.88,RPD为2.11。利用近红外光谱分析方法可以快速预测粗皮桉木材中综纤维素和木质素质量分数。     

基于相思树NIR数据理论模型的软件设计

根据朗伯—比尔定律所建立的近红外光谱数据相思树综纤维素含量的预测模型公式,采用Java语言开发了利用近红外光谱数据来预测木材化学成分含量的web版软件V1.0。首先对近红外光谱数据进行预处理和分组,然后使用拟合方法建立了许多非线性子模型,列出每个吸光值及其所对应的子模型当中的系数参数,采用Java5.0语言将以上数据和模型公式编译成软件。该软件使用方便,操作简单,预测结果准确度高(如综纤维素测量值与预测值之间的相关系数为0.935 2),为木材纸浆性能分析提供了可靠的依据和可操作的方法,并有望用于其他树种的化学成分预测。     

桉树树皮化学成分分析

[目的]采用我国木材化学成分分析国家标准,对人工林桉树树皮的化学成分进行了测定和分析。[方法]测定桉树树皮的综纤维素、纤维素、木质素、灰分、抽提物含量,并与其他4种植物进行比较。[结果]人工林桉树树皮化学成分含量分别为,综纤维素79.35%,纤维素46.81%,木质素19.69%,1%NaOH抽提物19.83%,冷水抽提物5.30%,热水抽提物8.11%,苯醇抽提物2.63%,灰分2.82%。[结论]桉树树皮综纤维素、纤维素、灰分、抽提物含量较高,木质素含量较低。     

枫香木材化学成分及其在高度上的变异规律

对枫香木材纵向化学成分进行测定。结果表明:(1)枫香木材的苯醇抽提物、热水抽提物、综纤维素和木质素平均含量分别为2.35%、4.14%、82.02%和24.84%,方差分析显示,以上指标在其纵向上均不显著;冷水抽提物、1%Na OH抽提物和纤维素平均含量分别为2.60%、17.64%和46.58%,在纵向上达到1%显著性水平。(2)枫香木材纵向变化规律各异,沿树基到树梢方向上,冷水抽提物呈两端高、中间低的变化规律;苯醇抽提物、热水抽提物、1%Na OH抽提物和木质素含量呈逐渐降低的变化规律;综纤维素和纤维素含量分别呈逐渐升高和先升高后降低的变化规律。     

桑树幼树条、杜仲条和柳条木材化学成分及其在树干上的变异研究

【目的】研究桑枝、杜仲条和柳条木材的化学成分及各主要化学成分含量在树干高度上的变化规律,为木材更合理更有效的利用提供依据。【方法】以桑枝、杜仲条和柳条木材为研究对象,参考我国木材化学成分分析标准中规定的系列测定方法对其纤维素、综纤维素、木质素以及抽提物(热水抽提物、10g/L NaOH抽提物、苯醇抽提物)、灰分和含水率6个指标进行分析,并与重组木常用木材沙柳、杨木、速生杉木及棉秆进行比较。【结果】在树干不同高度上,对桑枝木材而言,纤维素含量差异达显著性水平,基部显著高于中部和梢部,中部与梢部差异不显著;木质素含量差异达极显著性水平,基部极显著高于中部和梢部,中部与梢部差异不显著;综纤维素含量基部和梢部极显著高于中部,基部与梢部差异不显著;灰分含量和含水率差异不显著。对杜仲条木材而言,苯醇抽提物含量梢部极显著高于基部和中部,基部与中部差异不显著;综纤维素、纤维素含量基部和中部极显著高于梢部,基部与中部差异不显著;灰分含量差异不显著;含水率差异达显著性水平,中部与梢部显著高于基部,中部与梢部差异不显著。对柳条木材,各部位综纤维素和木质素含量差异达极显著水平,基部均极显著高于梢部;灰分含量差异不显著;含水率差异达显著性水平,基部显著高于梢部。【结论】就木材化学成分而言,3种木材的基部和中部木材性能优于梢部,3种木材均可作为生产重组木的优质原料,且杜仲条更优。     

粒子群支持向量机结合NIR测定桉木木质素

在支持向量机(SVM)回归分析过程中,参数(C,γ)取值范围较大,且需要人工进行调整,目前已知的参数选择方法复杂且不够精确.针对上述问题,提出了一种应用于木材近红外光谱分析的PSO-SVM回归模型;使用粒子群算法(PSO)确定SVM的最优参数(C,γ),用40个桉木近红外光谱样品作训练集,8个样品作测试集建立模型,得到预测模型的回归系数0.970 956,均方根误差0.002 154 5,并与传统支持向量机回归模型和偏最小二乘回归模型进行分析比较.结果表明,PSO-SVM回归模型在桉木近红外光谱的木质素含量预测中具有较高的准确性和很好的稳定性.     

近红外光谱法快速测定河南烟叶中木质素的含量

[目的]实现对河南烟叶中木质素含量的快速测定。[方法]首先改进了烟叶中木质素含量的测定方法,并对该方法测定的准确性进行了评定(对同一样品,8次平行测定的RSD值为3.58%),随后用此方法测定了河南地区95个初烤烟叶样品中的木质素含量,然后用近红外光谱仪采集相应的光谱,进行二阶微分处理和平滑预处理后,用偏最小二乘法和完全交互验证方式建立相应预测模型。[结果]试验建立的烟叶中木质素预测模型的相关系数达到96.13%,内部交叉检验均方根误差(RMSECV)为0.104,说明烟叶中木质素含量和近红外光谱之间存在较好的相关性。[结论]采用近红外光谱法可以快速预测河南烟叶中木质素含量。     

人工林巨尾桉脱落树皮化学成分研究

对人工林巨尾桉脱落树皮进行化学成分测定和FTIR光谱分析,并与5年生木质部相比较.化学成分测定结果表明,2-5年生脱落树皮的冷、热水,苯醇和1％ NaOH抽提物含量均高于5年生木质部,并随树龄增加而降低;脱落树皮的纤维素、半纤维素和木质素含量均低于5年生木质部,并随树龄增加而提高.从FTIR光谱图推断:脱落树皮主要成分...     

巨桉纸浆原料林木材的主要化学成分变异研究

对6年生巨桉纸浆原料林分别立地(好、差)、密度(111株/667m2、124株/667m2、138株/667m2、152株/667m2和166株/667m2)、树体不同部位(基部、干部、顶部)和心、边材的主要化学成分的变异进行研究。研究结果揭示了四川巨桉纸浆材主要化学成分的变异规律①两种立地条件上木材的化学成分含量差异极显著,差立地上的灰分、水抽出物、1%NaOH抽出物、木质素含量均大于好立地上木材的相应含量,苯-醇抽出物、纤维素含量为好立地大于差立地。②林分密度对木材化学成分组成的影响在0·05水平上不显著,密度与立地之间也不存在交互效应,仅立地对木材化学成分(除纤维素含量外)表现出显著或极显著的差异。在差、好立地上木材综纤维素含量最高的分别为密度138株/667m2和124株/667m2的林分。两种立地上综纤维素含量最低的均为密度为166株/667m2的林分。③两种立地上木材化学成分中纤维素含量在树体干部最大;苯-醇抽出物含量为顶部最大。差立地上的各种密度的林分中密度152株/667m2的林分热水抽出物含量为顶部最小,其余密度冷、热水抽出物均为干部最小;1%NaOH抽出物含量为干部最小,木素含量为基部最小,纤维素含量为干部最大,综纤维素含量为基部最大。在好立地上,热水抽出物和1%NOH抽出物含量为干部最大,苯-醇抽出物为顶部最大,木素、纤维素含量为干部最大,综纤维素以干部最小。④两种立地上心、边材灰分、水抽出物、1%NaOH抽出物和木质素含量的变异规律为差立地>好立地;纤维素及综纤维素含量为好立地>差立地。好立地上木材1%NaOH抽提物、苯-醇抽提物、木素含量为心材大于边材,灰分、冷水抽提物、热水抽提物、纤维素含量、综纤维素含量为边材大于心材;差立地上木材纤维素、综纤维素含量为边材大于心材,其他化学成分均为心材大于边材。     

毛竹、杉木木质素的近红外光谱法快速分析

该文用近红外光谱法对毛竹和杉木的木质素含量进行了快速测定.首先依据常规湿化学方法测定了54个毛竹和48个杉木样品的木质素含量,用近红外光谱仪采集相应的光谱,对原始光谱进行平滑预处理和二阶微分处理后,用偏最小二乘法和完全交互验证方式建立了相应的校正模型和预测模型.结果表明,毛竹和杉木木质素含量预测模型的相关系数R分别为0·97和0·90;预测标准误差SEP分别为0·65和0·28·将毛竹和杉木样品混合,建立的混合分析模型,R为0·98,SEP为0·83·结果表明,近红外光谱法可以快速预测杉木和毛竹中的木质素含量.     

基于近红外光谱法快速检测藜麦纤维含量

[目的]探索一种快速测定完整藜麦籽粒纤维含量的方法。[方法]采集100个藜麦样品的近红外光谱,运用近红外光谱分析技术建立数学模型并进行预测。[结果]在10 000~4 000 cm~(-1)波长范围内,运用一阶导数+矢量归一化光谱方法进行预处理,结合化学方法所得数据建立藜麦粗纤维近红外定量模型,校正和预测效果最佳,所得的粗纤维近红外定量模型的交叉验证决定系数为0.884 8,外部验证决定系数为0.876 1。[结论]以完整藜麦籽粒为样品所建立的纤维NITS模型可用于藜麦纤维含量的快速检测。     

发育中棉纤维硫酸木质素含量的动态变化

[目的]比较发育中棉纤维硫酸木质素含量的动态变化.[方法]采用硫酸法测定发育中棉纤维木质素含量.[结果]单位棉铃硫酸木质素含量随棉纤维次生壁的增厚呈递增趋势,海岛棉硫酸木质素含量总体低于陆地棉.棉纤维硫酸木质素含量的动态变化呈“S”型曲线,棉纤维硫酸木质素含量变化符合Logistic函数,陆地棉硫酸木质素含量快速累积时期持续的时间长于海岛棉,但单位棉铃硫酸木质素含量最大累积速率出现的时间要晚于海岛棉,而陆地棉单位棉铃硫酸木质素最大累积速率(Vmax)与海岛棉间没有显著差异.[结论]海岛棉与陆地棉相同发育时期内的硫酸木质素含量差异显著.     

基于近红外光谱不同波段的红松木材含水率预测分析

运用近红外光谱技术结合偏最小二乘法(PLS),对所采集光谱进行一阶导数和二阶导数处理,并对未处理原始光谱、一阶导数处理光谱和二阶导数处理光谱分别在7个不同波段范围内建立红松含水率预测模型.结果表明红松样本近红外光谱经一阶导数处理,波段在1 000～2 100nm范围内所建模型最优,其校正集相关性系数为0.992 5,校...     

欧美杨107应拉木的纤维形态与化学组成

为了解欧美杨107应拉木纤维形态与化学成分构成,并以此分析欧美杨107应拉木作为制浆材的可行性,用切片法测定了应拉木和对应木的纤维形态,并按照GB/T2677(2-10)—1993分析其化学成分构成。结果表明:1)应拉木和对应木纤维的平均长度分别为1321和1227μm,长宽比分别为59.48和44.94,壁腔比分别为0.86和0.39。2)应拉木和对应木的Klason木素含量分别为17.20%和24.04%,硝酸乙醇纤维素含量分别为59.14%和45.52%,综纤维素含量分别为86.59%和78.41%,苯醇抽出物含量分别为1.32%和1.87%,1%NaOH抽出物含量分别为13.95%和21.58%,灰分含量都低于1%。根据对纤维形态和化学成分的测定结果判断:欧美杨107木材的应拉木和对应木都能满足制浆性能的要求,在实际生产中都可被用作制浆材,且应拉木制浆性能比对应木好。     

基于红外光谱的木材自身耐久性分析

木材与人类的生活息息相关,在建筑、装饰与装修等方面得到广泛使用。为延长木材的耐久性,选取枣木,榆木,樟子松和云杉,比较其木粉和木质素的红外光谱图,测量碳(C)、氮(N)含量、计算C/N比值,提取木质素含量、木质素密度及萃取物含量和总萃取物密度等,并进行分析比较。结果表明,最耐久的枣木,C/N值最大,木质素密度最大,总萃取物密度最大,从其红外光谱图可以看出,枣木的耐久性最好,木质素的愈创木基（G）/紫丁香基（S）比值最低。     

转BpCCR1正义链及反义链对7年生盆栽白桦木质素的影响及优良株系选择

目的肉桂酰辅酶还原酶（Cinnamoyl-CoA Reductase，CCR）是催化木质素合成特异途径中的第一个限速酶。通过测定转基因株系和野生型株系（WT）的木质素和单体含量，探究转BpCCR1基因正义链和反义链对白桦木质素含量的影响，进而筛选出转基因优良株系。方法以获得的7年生白桦转BpCCR1正、反义链株系为试验材料，采用PCR及qRT-PCR技术分别对目标基因的稳定性及表达量进行检测，采用改进的Klason法及液相色谱法分别对木质素含量及单体含量进行测定，采用硝酸－氯酸钾法和排水法分别对木纤维长和宽及基本密度进行测定，并调查树高及胸径，以此来分析转BpCCR1正、反义链对白桦上述性状的影响。结果PCR检测表明，5个转正义链株系及14个转反义链株系的目标基因均为阳性；qRT-PCR分析显示，BpCCR1基因不但在转正义链株系中上调表达，而且在转反义链株系中也呈上调表达。转正、反义链白桦株系木质素含量均增加，其中10个转反义链株系的Klason木质素和总木质素含量均值较野生型株系（WT）分别提高了7.46%和7.05%，木质素含量最高的FCR11株系较WT株系分别提高了12.26%和11.81%；转基因株系基本密度虽然有一定的变化，但无明显规律。转正义链株系的木纤维宽明显变小，5个株系均值较WT减少8.82%；而转反义链株系的木纤维长受到明显抑制，有11个株系与WT的差异达到了显著性水平（P < 0.05），其均值较WT减少12.12%。转基因株系与WT的材积差异也达到显著性水平，有11个转反义链株系的材积大于WT，7个株系达到显著性水平（P < 0.05），其平均材积生长量较WT提高77.1%。采用主成分分析法选择FCR2、FCR27和FCR33株系为优良株系。结论转BpCCR1正义链及反义链均提高白桦木质素含量，综合树高、胸径等6个性状筛选出3个优良转基因株系。      

基于近红外光谱技术的杉木总酚含量模型构建与应用

【目的】木样总酚含量化学测定耗时长、过程复杂,建立杉木木样总酚含量的快速无损检测模型,对实现木材无损检测及木材腐朽预测具有重要意义。【方法】试验以114个杉木（Cunninghamia lanceolata）木样为研究对象,用福林酚法测定样品总酚含量,利用MPA傅立叶变换光谱仪对杉木木材进行漫反射光谱数据采集。将木样分为校正集和验证集,通过不同光谱预处理方法和建模方法建立总酚的定量模型,选择出最优模型并用验证集对其进行验证。【结果】测定的114个杉木木样中总酚含量变异幅度大,可用于构建近红外模型。对114个杉木木样进行近红外光谱扫描,得出建模光谱范围为9403.9~7498.4 cm-1、6102.1~5446.4 cm-1及4605.5~4242.9 cm-1。对杉木木样的近红外光谱进行预处理,得出最优组合:标准正态变量转换法（SNV）和一阶导数,采用偏最小二乘回归法（PLS）建立模型最优。校正集和交叉验证集的决定系数分别是0.8679和0.7549;校正均方根误差（RMSEE）和交叉验证均方根误差（RMSECV）分别为0.448和0.586,数值均较小且接近,说明模型具有很好稳定性;预测均方根误差（RMSEP）和相对标准偏差（RPD）分别为0.521和2.16,说明模型可进行定量分析。【结论】采用近红外光谱技术检测杉木总酚含量可行,能为木材化学成分快速测定提供一种有效、无损方法。受拟合规则影响,构建的模型虽然不能用于精确定量测定,仍可应用于日常科研和生产检测,在木材材质预测及良种选育等方面具有广阔应用前景。