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我国木材鉴定开始使用分析仪器技术

点击数:16042014-11-26 09:20:31 来源: 仪器信息网

现行国家标准《红木》GB/T 18107-2000,其中被诟病最多的一点就是材质鉴定上的不够精确。由于鉴定技术的制约,全世界在树种鉴定上鉴定到“种”的准确性尚不足,所以有规定,鉴定机构对于红木材质只出具到“类”的报告。这就让一些不法商家钻了空子,利用这一点在同类木种间大做文章,同时,这也成为了《红木》国标始终被攻击的把柄。

虽然目前红木的鉴定报告只能出具到类,但这并不代表目前我国的红木材质鉴定技术就只能鉴定到类。随着科技的发展,越来越多技术被运用在木材鉴定上,给鉴定结果的准确性提供了有力依据。笔者通过翻阅相关论文与文献,大致了解到目前红木材质鉴定技术的方法与研究方向。

宏观识别与微观识别相结合

《红木》GB/T 18107-2000中提到红木的识别和区分方法是:“主要是以简便实用的宏观特征(如密度、结构、材色和纹理等)为依据,辅以必要的木材解剖特征来确定 其属种。本标准所依据正确定名的木材标本均保存在中国林业科学研究院木材工业研究所木材标本室。”可见,宏观与微观相结合是传统的红木材质鉴定方法,也是 目前使用最广泛的方法。


交趾黄檀实木横切面
交趾黄檀实木横切面

宏观识别是通过肉眼或放大镜,观察心边材、生长轮、导管、射线与轴向薄壁细胞的大小及排列方式等宏观解剖特征及表观特征,同时结合材色、纹理、结构、花纹、 气味、质量和硬度等进行综合判断;微观识别则是通过切片机将样本制成切片再置于光学显微镜下, 观察各类细胞与组织的形态与排列,与已经正确定名的木材标本的切片进行比对,确定木材类别。

檀香紫檀木材微观构造照片
檀香紫檀木材微观构造照片

宏观识别与微观识别相结合的方式需要识别者具有丰富的木材构造特征方面的专业知识,这种知识是建立在实践经验和科学基础上的。但是识别木材是一件复杂的事 情,即使是经验丰富的专家也会偶尔看错眼,因此会出现在两家不同的木材检测机构,同一样本检测出不同结果的现象,这种鉴定方式受人为的主观影响非常大。

红外光谱分析技术

红外光谱技术是利用物质对红外光区的能量的选择性吸收来进行定性和定量分析的方法,通常用于木材树种识别的是近红外光谱和中红外光谱。

近红外光谱分析技术。近红外光谱处理技术,是对从样本表面采集的近红外光谱,经过一系列预处理,取样本的三分之二,采用软件独立建模分类(SIMCA)和偏 最小二乘判别分析(PLs—DA)进行建模,对剩余的三分之一样本进行判别。由于各树种木材化学成分的相似性和差异性,同一类别木材的近红外光谱具有相近 的吸收峰和吸收强度,不同类别的木材则有明显不同之处。基于近红外光谱分析技术的木材树种分类效果明显,尤其对红木类木材的分类,与红木标准基本一致。

4种红木的HPLC指纹图谱,LSHHT为卢氏黑黄檀,DFHHT为东非黑黄檀,DGZT为大果紫檀,YDZT为印度紫檀
4种红木的HPLC指纹图谱,LSHHT为卢氏黑黄檀,DFHHT为东非黑黄檀,DGZT为大果紫檀,YDZT为印度紫檀

目前,国内外在近红外光谱分析技术上均取得不同进展。2003 年,日本专家利用近红外光谱分析技术识别了8 种木材,而我国近年来也开始进行研究。2007年,江泽慧、杨忠等人发表了《红木的近红外光谱识别技术》论文;2012年,江泽慧、杨忠等人又作了《红木 的近红外光谱分析》一文,在八类红木样本表面分别采集10条光谱用于红木的近红外光谱分析,利用相关方法可以将八类红木分成相应的类别,并能更直观地展现 八类红木的区别,这为红木的鉴定或识别提供新的方法和研究思路。2010年,中国林业科学研究院木材工业研究所已建立了20余种木材的近红外光谱数据库, 并申请了红木的近红外光谱识别方法的发明专利(20061014962310),但是该项技术还需更多的木材标本光谱数据,建立更有代表性的数学模型,加 速其商业化应用。

中红外光谱分析技术。中红外光谱处理技术,主要是研究红 木样本的指纹图谱,选取特征吸收峰,计算有峰率和变异峰率等指标序列进行分析鉴别。在2012年张方达等人著的《基于红外光谱法的红木木材类区分与真伪鉴 别》论文中,其详细地阐述了如何利用中红外光谱,通过与杨木木质素的相关系数不同,对七类红木木材进行区分。同时对于两种珍贵的非红木类木材:榄仁木和亚 花梨木与外观相似的紫檀、黑酸枝、香枝木应用中红外光谱进行了客观、快速的真伪辨别。

ZT、HL、HI、HO、WM、TW、JC和XZ分别代表《红木》国标中紫檀木、花梨木、香枝木、黑酸枝木、红酸枝木、乌木、条纹乌木和鸡翅木八类红木的近红外光谱
ZT、HL、HI、HO、WM、TW、JC和XZ分别代表《红木》国标中紫檀木、花梨木、香枝木、黑酸枝木、红酸枝木、乌木、条纹乌木和鸡翅木八类红木的近红外光谱

除此外,还有如气相色谱—质朴联用技术(GC-MS)、高效液相色谱法和液相色谱(HPLC)—质谱联用技术等色谱指纹图谱方法,2012年沈明月等人的 《基于HPLC技术及模式识别方法鉴别四种红木》、2013年罗燕的《四种红木抽提物的FTIR与GC—MS指纹图谱鉴别研究》都有提到用相关方法鉴别红 木种类。

以上几类均为化学方法,有些方法已经可以鉴定到种,但是目前均处于研究阶段,还无法大规模推广和投入使用。

DNA标记技术

在《品牌红木》2014年3月刊上,中国林科院木材工业所研究员、中国林产工业协会红木分会秘书长殷亚方也撰文提到了DNA标记技术有望解决红木鉴定难题。 因木材树种和产地不同,其DNA也不同,是某种木材所特有的,对基因组序列差异的比较研究无疑为木材分类和鉴定提供了最本质的依据。2007 年,德国林业研究所已利用DNA 标记技术,成功进行了6种杨树木材的识别。目前,国内DNA分子标记技术应用于活体树木鉴定的技术已经成熟,然而,从经过长期存储、高温干燥或机械加工等 一系列处理后的木材以及成品家具木材中却难以提取高质量的DNA,因为木材组织中的DNA已经发生严重降解。经过研究人员的不懈努力,目前从干燥和加工后 的木材树种中提取DNA 的技术已有突破。中国林科院木材工业所的木材DNA识别新技术实验室已初步建立,并正在建立木材DNA 标记信息数据库。但是实现DNA 标记技术的商业化运用,还需要各国科技工作者进行大量的科学试验, 以得到更多重要树种和木材的DNA 标记信息及相关的数据库。

此外,利用稳定同位素分析技术有望鉴别红木原产地。届时,红木不仅可以鉴定到种还可以鉴定原产地,让红木信息更透明化。

结语

目前,宏观识别与微观识别相结合的方式还是鉴定红木材质最常见、最具可操作性的方式,中国林科院也在不断完善红木树种木材标本。据笔者从最新的《红木》国标 征集意见稿中发现,其已经在草案中,补充完整了《红木》GB/T 18107-2000标准中原来没有的毛药乌木、白花崖豆木的三切面显微结构照片,让检测更有据可依。

诚然,如红外光谱分析技术等化学方法以及如DNA标记技术等遗传学方法因为需要更专业的设备以及更专业的操作人员,再加上技术还不够成熟、投入的成本过高等 因素,多数还处于研究阶段,无法实现普及。但是我们也不难看到,这些方法客观、高效,鉴定结果受人为因素影响更小,也更准确,发展前景可观。就像我们想不 到短短几年时间,智能触屏手机快速地淘汰了键盘手机占据我们的生活一样,随着日新月异的科技发展,也许用不了多久,红木材质就能轻松鉴定到种,更简单、成 本更低的技术被运用到材质鉴定中,让红木可以名正言顺、明码标价地进行买卖。

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