Georg Jayme

Über die Packungsdichte der Zellwände in Laubhölzern

ZusammenfassungEs wird eine Methode zur Bestimmung der Packungsdichte (Rohdichte) verholzter Zellwände—defintert durch das Gewicht der Holzsubstanz je Volumeneinheit der Zellwand—beschrieben. Die Methode beruht auf der Bestimmung des volumens einer Holzprobe, des Gewichts derselben Probe in absolut trockenem Zustand und der planimetrische Messung des prozentualen Anteils der Zellwände am Gesamtvolumen auf mikroskopischem Wege Aus den erhaltenen Werten wird die Packungsdichte berechnet. Untersucht wurden Pappel-, Buchen-, Birken-, Eukalyptus-und Schirmbaumholz, z. T. an mehreren Proben.Die für die Packungsdichte gefundenen Werte lagen zwischen 1,27 g/cm3 für Buche und 0,71 g/cm3 für Schirmbaum.Aus den Untersuchungen geht hervor, daß die Werte für die Packungsdichte innerhalb einer Art nur in engen Grenzen schwanken. Die Packungsdichte scheint also einen für jede Art bestimmten, charakteristischen Wert darzustellen. Weiterhin wurden die Zusammenhänge zwischen der Packungsdichte, dem aus Porenraum (Zellumina), Quellung und Porenraum, in der Zellwand berechneten Wasseraufnahmevermögen und dem experimentell bestimmten Wasseraufnahmevermögen untersucht. Eine Gegenüberstellung zeigt, daß die Werte für das experimentell gemessene und das berechnete Wasseraufnahmevermögen gut übereinstimmen.Wie zu erwarten war, steigt bei gleichem Zellwandanteil das Wasseraufnahmevermögen mit fallender Packungsdichte. Diesem neuen Charakteristikum für Hölzer, der Packungsdichte der Zellwand, ist wohl eine noch größere Bedeutung für viele Eigenschaften wieSummaryA method for the determination of the packing density (density) of lignified cell walls defined by the weight of the wood substance per unit volume of the cell wall-is described. The method is based on the determination of the volume of a wood sample, of the weight of the same sample in an absolutely dry state, and of the planimetric measurement of the percentage portion of the cell walls in the total colume in the microscopic way.From the values obtained the packing-density is computed. Poplar, beech, birch, cucalypt, and shelter-tree wood, partly ou seecral samples, was investigated.The values found for the packing-density lay between 1,27 g/cm3 for beech and 0,71 g/cm3 for shelter tree. The investigations show that the values for the packing-density in one species vary within narrow limits only. The packing-density thus seems to represent a value definite and characteristic for every species. Furthermore, the relations between packing-density, the water-absorption capacity computed from the cell carity (lumina), swelling, and cell cacity in the cell wall as well as the water-absorption capacity determined experimentally were investigated. A comparison shows that the values jor the experimentally, measured and jor the computed water-absorption capacity are in good accordance.As was to be expected, in the case of equal cellwall portion the water absorption capacity rises with decreasing packingdensity. To this new characteristic jactor for wood, the packing-density of the cell wall, on even greater importance for many properties, such as hardness, water-absorption capacity, etc., can possibly be ascribed, than to the density of the wood, so far exclusively determined.

Beitrag zur Kenntnis des Feinbaus der Frühholztracheiden

ZusammenfassungUltradünne Querschnitte von Fichtenholz zeigen elektronenoptisch betrachtet sehr deutlich den Aufbau der Zellwand aus den einzelnen Schichten. Die Primärwand, die locker in die Mittelschicht eingebettet ist, wird erst nach partieller oder totaler Delignifizierung sichtbar. Die Primärwände benachbarter Zellen scheinen sich an den flachen Seiten der Zellen zu berühren, und nur streckenweise ist eine Trennungslinie, die eigentliche Mittellamelle, zu erkennen. Nach einer Behandlung mit verdünnter Natronlauge oder Mazerationsgemisch (Eisessig/Perhydrol 1∶1) fällt die Primärwand in delignifiziertem Holz in sich zusammen, wobei sie sich oft mit der Nachbarprimärwand verhakt oder verklebt und von ihrer zugehörigen Zellwand abgerissen wird. Es wurde auch die Existenz von Verbindungsfibrillen und-lamellen zwischen den Tracheiden, die sogar über den Zellzwickel verlaufen können, festgestellt. Sekundärwand I und Sekundärwand II zeigen eine ungleichmäßige Lamellierung. Es konnte keine streng konzentrische Lamellierung beobachtet werden. Die Lamellen besitzen, im Querschnitt beobachtet, nur eine begrenzte Länge, sie stoßen oft seitlich aufeinander, laufen manchmal zusammen und bilden dann breitere Lamellen. Die Lamellen der Sekundärwand I scheinen in den Zellecken lockerer gepackt zu sein, da die Sekundärwand I hier dicker erscheint. Bei der Sekundärwand II sind die Lamellen wahrscheinlich aus Fibrillenpaketen zusammengesetzt. Die Dicke der einzelnen Wandschichten wurde ausgemessen; dabei wurde ihr Anteil an der Gesamtdicke der Zellwand als in ziemlich weiten Grenzen schwankend erkannt: Sekundärwand II: 73,8 bis 84,0%; Primärwand: 7,0...14,2%; Sekundärwand I: 5,2...10,8%; Tertiärwand: 2,7...4,2%.SummaryUltrathin sections of spruce in electron microscopy show very clearly the structure of the cell wall formed by individual layers. The primary wall, which is loosely embedded in the middle layer, becomes visible after partial or complete delignification only. The primary walls of neighboured cells seem to be touching eachother on the flat sides of the cells. Only in part a demarkation line, the real middle lamella, is to be recognized. Having been treated with diluted sodium hydroxide or mazeration mixture (glacial acetic acid/perhydrol 1∶1) the primary wall in delignificated wood collapses where-by it often clasps or sticks to the neighboured primary wall and is torn off its inherent cell wall. Also the existence of connecting fibrils and lamellae between the tracheids, which may even cross the cell spandrel, was stated. Secondary wall I and secondary wall II show an irregular lamellar structure; no strictly concentrical lamellation was to be observed. Seen in cross section, the lamellae are of limited length only, they often touch laterally, sometimes converge and form rather broad lamellae. The lamellae of secondary wall I seem to be packed more loosely in the cell corners as this wall appears to be thicker here. In secondary wall II the lamellae are assumed to be composed of bundles of fibrils. The thickness of the individual wall layers was measured. Thereby, it was to be recognized that its percentage of the overall thickness of the total cell wall is varying to a considerable extent: secondary wall II: 73,8...84,0%; primary wall: 7,0...14,2%; secondary wall I: 5,2...10,8%; tertiary wall: 2,7...4,2%.

Das elektronenmikroskopische Bild des Cellulosefeinbaues verschlossener und "unverschlossener Hoftüpfel der Nadelhölzer

Einleitung Elektronenoptische Untersuchungen über den Feinbau der Hoftüpfel der Nadelhölzer ergaben in der wissenschaftlichen Literatur verschiedene Bilder, so daß zunächst von Li^se u. Fahnenbrock (i) und Liese u. Hartmann-Fahnenbrock (2) auf der einen Seite und Frey-Wysslingu. Bosshard (3) auf der anderen schwer vereinbar erscheinende Standpunkte vertreten wurdenIn der Zwischenzeit sind sich diese Autoren jedoch in ihren Auffassungen näher gekommen (Liese u. Johann [4], Frey-Wyssling, Bosshard u. Mühlethaler [5]), so daß die letztgenannten Autoren zu der Ansicht gelangen, daß die Frage der Entwicklung der Hoftüpfel nunmehr abgeklärt sei. Nach dieser Auffassung besteht in sehr jungen Schließhäuten, deren Differenzierung noch nicht abgeschlossen ist, die Schließhaut aus verwobenem Primärwandgeflecht. Dies wird später wahrscheinlich durch Eingreifen des Cytoplasmas derartig umgelagert, daß am Rande die radial einlaufenden Mikrofibrillen zu dickeren Strängen zusammengelagert werden und zwischen diesen Haltefäden Poren bis zur Größenordnung von 0,3 auftreten. Der von diesen Haltefäden gehaltene scheibenförmige Tonis wird an seiner Peripherie durch aufgelegte zirkulär laufenden Fibrillen verstärkt. Solche Radialspangen, die den Tonis in der Mittellage festhalten, sind lichtoptisch schon seit langer Zeit von anderen Autoren gefunden und auch unlängst von Frey-Wyssling u. Bosshard (6) lichtoptisch schön demonstriert worden. Es soll hier nicht wiederum auf die gesamte Literatur zur Hoftüpfelfrage eingegangen werden. Sie ist unlängst in einer Arbeit von zweien von uns (7) ausführlich behandelt worden. In dieser Arbeit hatten wir gezeigt, daß ein Zusatz von Sorbit die von Jaymeu. Hunger (8,9) ausführlich untersuchte Fibrillenverlagerung durch Wasserentzug verhinderte, so daß die zu untersuchende Holzprobe ohne völlige Austrocknung in der Bedampfungsanlage mit Metall und Kohle bedampft werden konnte. Unter Verwendung dieser von uns zuerst durchgeführten Feuchtpräparation (10) konnten wir zeigen, daß die Primärwandstruktur der Schließhäute einiger Hoftüpfel über Jahrzehnte hinweg im lebenden Baume erhalten blieb. Dagegen zeigte sich bei der elektronenoptischen Untersuchung von Holzproben ohne Zusatz des Feuchthaltemittels stets das von Liese beschriebene Bild des Hoftüpfels als eine von radial laufenden Halte-

Zur quantitativen Auswertung von Papierchromatogrammen durch Direktphotometrie im UV-Licht

ZusammenfassungEs wird eine Methode zur direkten photometrischen Bestimmung von Zuckern, insbesondere von Zuckerbestandteilen in Zellstoffen, auf Papierchromatogrammen beschrieben. Die Trennung erfolgt an phosphatimprägnierten Papieren bestimmter Breite, wobei die Substanzen mit einer Präzisionspipette so aufgetragen werden, daß diese sich bänderförmig unter Ausnutzung der gesamten Streifenbreite trennen. Vor der photometrischen Auswertung werden die Papierchromatogramme transparent gemacht. Die quantitative Bestimmung erfolgt unter Verwendung von vorher aufgestellten Eichkurven. Sie kann aber auch mit Hilfe von Leitchromatogrammen ausgeführt werden.Für den hydrolytischen Abbau der Zellstoffe wird ein schonendes Hydrolyseverfahren beschrieben. Das Neutralisieren des Hydrolysates erfolgt mit Ionenaustauschern. Die Genauigkeit der Methode beträgt etwa ±3%.SummaryA direct method for photometrically evaluating paper chromatograms used in the determination of sugars and sugar constituents in pulps is described. The sugar mixture is pipetted with a precision pipette onto phosphate impregnated paper strips in such a manner that they form bands upon separation extending across the entire width of the strip. Prior to the photometric evaluation the chromatogram is transparentized. The quantitative determination is effected either by the use of standard curves or with the aid of comparison chromatograms.For the hydrolytical degradation of the pulp, a moderate hydrolysis method is described. The hydrolysate is neutralized with an ion exchanger. The limit of error of the method is ±3%.

Verhornungserscheinungen an Cellulosefaserstrukturen in elektronenoptischer Sicht

Nach einer Literaturubersicht wird auf Grund eigener Elektronenaufnahmen gezeigt, das die irreversible Verhornung von Pflanzenfasern in einer Verbanderung (Strangbildung) der ursprunglich individualisiert vorliegenden Mikrofibrillen besteht und damit diese durch chemische Einwirkung vorbereitete, wahrend der Trocknung eintretende, durch Bestimmung des Wasserruckhaltevermogens mesbar gewordene Erscheinung auch sichtbar gemacht worden ist. Die verwandte Technik wird eingehend beschrieben.

Untersuchungen über den Feinbau der Hoftüpfelschließhäute in Fichtenholz unter Anwendung einer Feucht-Präparationsmethode

ZusammenfassungAn delignifizierten Dünnschnitten von Fichtenholz wurde der Verlauf der Mikrofibrillen in der Schließhaut von Hoftüpfeln verfolgt. Weitere Untersuchungen an nicht delignifizierten Schnitten zeigten keine Zunahme der Inkrustierung der Haltefäden nach innen zu.Zur Herstellung von Feuchtabdrücken von waldfrischem und trockenem Holz wird eine Präparation mit Sorbit-Lösung beschrieben, die es verhindert, daß während der Präparation Sekundäreffekte auftreten. Die auf diese Weise erhaltenen Abdrücke zeigten Hoftüpfel mit unverbänderten Schließhäuten, und zwar fast ausschließlich im Splintholzanteil waldfrischen Holzes. Im Kern waldfrischen Holzes sowie im Splint und Kern von getrocknetem und abgelagertem Holz wurden daneben auch verbänderte Schließhäute gefunden. Im getrockneten Holz waren verbänderte Membranen häufiger als im waldfrischen. Präparation ohne Sorbitbehandlung erbrachte stets nur verbänderte Schließhäute. Diese Methode schließt also das Auftreten von Artefakten nicht aus und kann deshalb kein wahres Bild von den tatsächlichen Verhältnissen geben.Es wird angenommen, daß die verbänderten Tüpfelmembranen verschlossenen Hoftüpfeln angehören und die Strangbildung der Mikrofibrillen erst beim Verschluß der Hoftüpfel eintritt.SummaryA preparation with sorbite solution is described for making humid impressions from green and dry wood. The sorbite treatment prevents secondary effects during preparation and the impressions obtained by this method showed bordered pits with stringless pitmembranes, which were almost exclusively in the sapwood portion of green wood. Both stringed and unstringed pitmembranes were found in the heart of green, and in heart and sapwood of dry, stored wood. Stringed pitmembranes were more frequent in dry wood than in green. Preparation without sorbite treatment always resulted in stringed pitmembranes only. This method does not exclude artefacts and does therefore not convey a true picture of the actual conditions.It is supposed that stringed pitmembranes belong to closed bordered pits and that strings of microfibrils only form after bordered pits have been closed.

Zugholz und seine Auswirkungen in Pappel- und Weidenholz

(17) R. D. Preston, Biochim. etBiophys. Acta. a, 370 (1948). (18) R. D. Preston and A. B. Wardrop, Biochim. et Biophys. Acta.

Gewinnung von pentosanarmen Zellstoffen und Furfurol aus Rotbuchenholz

> 585 (1949). (19) A. B. Wardrop and H. E. Dadswell, Aust. J. Sei. Res. B. 3 d), i (1950). (20) A. B. Wardrop and H. E. Dadswell, Nature, 168, * 610 (1951). (21) R. D. Preston, Proc. Roy. Soc. B. 134, 202 (1947). (22) A. Frey-Wyssling, Submicroscopic Organization of Protoplasm and its Derivatives. Elsevier. New York, 1948. (23) H. Cruger, 1855, not seen; sec E. W. Sinnot, and R. Block, 1945. Amcr. J. Bot. 32, 3. 151. (24) M. Chadefaud, 1933. C. R. Acad. Sei., Paris. 196. 423. (25) I. J.W. Bisset, H. E. Dadswel l and A. B. Wardrop, 1951. Aust. For. 15 (i), 17. (26) K. Sanio, 1872. Jb. wiss. Bot. 8, 401. (27) A. B. Wardrop, 1951. Aust. J. Sei. Res. B. 4 (4) 391, (28) A. J. Watson, A. B. Wardrop, W. E. Cohen and H. E. Dadswell, 1952. Proc. Aust. Pulp. Paper Ind. Tech. Ass. 6, 243.

Die Oberflächen ungebleichter Fichtensulfat- und Sulfitzellstoffe im elektronenmikroskopischen Bild

ZusammenfassungDie Gewinnung von Furfurol und pentosanarmen Zellstoffen aus Buchenholz gelingt auf folgendem Wege: Das Holz wird in Schnitzelform mit 20proz. Schwefelsäure bei 70 bis 80° C innerhalb von 2 Stunden vorhydrolysiert und aus dem Hydrolysat durch Wasserdampfdestillation das sich dabei bildende Furfurol in einer Menge von 7 bis 7,5% gewonnen. Die Schwefelsäure kann für die nächste Hydrolyse wiederverwandt werden. Aus dem Hydrolysierrückstand entstehen nach dem Sulfatverfahren unter geeigneten Bedingungen pentosanarme Zellstoffe in einer Ausbeute von 32 bis 34% mit einem Furfurolwert von unter 5,1% und einem α-Zellulosegehalt bis zu 92%; sie lassen sich infolge ihres niedrigen Ligningehaltes anstandslos zu Zellstoffen hohen Weißgehalts bleichen, die infolge ihrer Pentosanarmut und ihres hohen α-Zellulosegehaltes ohne weiteres für die Kunstseide-und Zellwolleherstellung geeignet sind.Da die beim Sulfataufschluß in Lösung gehenden Anteile des Buchenholzes bei der Verbrennung der Ablauge als Wärmequelle dienen, wird auf diese Art eine vollkommene Ausnutzung der Gesamtbuchenholzmasse erreicht. Furfurol fällt in einer Menge von etwa 210kg je t Zellstoff an.

Über die Aufnahme von Xylan durch den während des alkalischen Aufschlusses entstehenden Zellstoff

ZusammenfassungDie Oberflächen im Laboratorium hergestellter Sulfitzellstoffe und eines Sulfatzellstoffes aus demselben Fichtenholz wurden nach dem Doppelabdruckverfahren mittels Polystyrol-Kohle festgehalten und mit Palladium beschattete Abdrucke elektronenoptisch untersucht.Die Struktur der Oberflächen wechselt innerhalb des gleichen Stoffes stark; in manchen Fällen ist die Primärwand als verflochtenes Fibrillennetzwerk gut sichtbar; an anderen Stellen ist sie zerstört oder zu Sekundärformen zusammengeschoben, so daß dort die darnnter liegende Schicht H1 der Sekundärwand zum Vorschein kommt.Zu gleicher Zeit wird ein Beitrag zur Struktur behöfter Tüpfel in Nadelholztracheiden geliefert. Danach können in Zellstoff-Fasern Tüpfelschließhäute gefunden werden, deren Fibrillengewebe dem der übrigen Primärwand in seiner Textur ähnelt; es erscheint nur etwas lockerer gewoben und läßt eine gewisse radiale Anordnung der Einzelfibrillen erkennen. Wie sich diese Feststellung mit der von Liese am Holz selbst beobachteten Erscheinung, wonach der Torus durch ein System radialer Haltefäden in seiner Lage gehalten wird, vereinbaren läßt, bedarf noch weiterer Untersuchung.Ganz allgemein wird auf die Möglichkeit aufmerksam gemacht, daß durch chemische, kolloidchemische oder mechanische Einflüsse Sekundärstrukturen entstehen können; diese werden in Hoftüpfeln und an manchen Stellen der Primärwand von Sulfatzellstoff-Fasern nachgewiesen.