假冒檀香紫檀的2種木材的研究與鑒定

張靜涵，王明豪，林 巧，駱嘉言

(南京林業(yè)大學 材料科學與工程學院，江蘇 南京 210037)

木材在我國國民經(jīng)濟中占有重要地位，具有可再生性、環(huán)境友好性、易于加工等特性，但由于我國木材資源匱乏，可以采伐的天然林和人工林數(shù)量有限，也因保護生態(tài)的需要，木材資源日益增長的需求量遠遠大于國內(nèi)的供給量，這就需要積極尋求多元化進口模式[1]。蘇州某企業(yè)積極順應國際政策，為解決木材資源供需不平衡、不確定的問題[2]，實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新驅(qū)動，降低生產(chǎn)成本的目標[3]，特從印度進口老舊木屋及拆除的板材進行改造。企業(yè)發(fā)現(xiàn)進口的物料中有板材冒充檀香紫檀(Pterocarpussantalinus)，在外觀質(zhì)量上與檀香紫檀極其相似。檀香紫檀是世界著名紅木樹種之一[4]，木材極其珍貴，而不同樹種之間價格差異很大，作假者通常利用外觀相似這一點魚目混珠，來謀取利益[5-6]。由于用料的不同會影響到制成的家具在尺寸、結(jié)構(gòu)和雕刻紋樣等方面的美學鑒賞[7]，因此，對企業(yè)送來的2個木樣進行解剖觀察，結(jié)合密度進行鑒定，以期為企業(yè)提供辨認真假檀香紫檀的理論依據(jù)和視覺憑證，保護家具企業(yè)利益，進一步規(guī)范市場。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2試材以及檀香紫檀木材均來自江蘇省蘇州市某家具廠，氣干，由印度進口，2個待鑒定試件分別記為A和B(圖1)。

圖1 試件A、B和檀香紫檀C

主要試劑：加拿大樹膠、1%番紅染液、無水乙醇、冰醋酸、過氧化氫。

1.2 試驗方法

1.2.1 材種鑒定 宏觀觀察：選取試件標準三切面，用徒手切片的方式對其進行修整，保證通過手持放大鏡清晰地觀察到宏觀構(gòu)造特征。

顯微觀察：按照標準的三切面，制得10 mm×10 mm×10 mm的樣品，熱水軟化2周，用YAMATO REM-710滑走式切片機進行切片，厚度為15 μm。1%番紅染液染10 min，50%、75%、85%、95%、100%乙醇溶液梯度脫水，每個含量10 min。乙醇與二甲苯1∶1混合5 min，二甲苯5～10 s進行組織透明化處理。中性樹脂膠制成永久切片，置于烘干機烘干3 d，采用Olympus BX51顯微鏡進行觀察。

解離：從試驗材料中制得1 mm×1 mm×5 mm火柴棒狀的小木條，置于試管中編號，加水漫過試樣后放入75 ℃的水浴鍋中加熱至小木條下沉。吸出水分后注入體積比1∶1的30%的雙氧水和冰醋酸的混合溶液，保鮮膜封口后水浴至小木條發(fā)白。最后用蒸餾水沖洗5次，加少量的蒸餾水，充分震動至樣品分散開，滴入1%的番紅染色，制臨時試片以備測量使用。

密度：參照GB/T 1933-2009《木材密度測定方法》。密度是木材性質(zhì)的一項重要指標,對評價木材加工性能和干縮濕脹、硬度等性質(zhì)具有重要意義[8]。

1.2.2 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)分析 將試樣磨成木粉，過80～100目篩，置65 ℃烘箱中烘干待測。采用溴化鉀(KBr)壓片法制樣，利用Bruker VERTEX 80V紅外光譜儀掃描樣品，掃描范圍:400～4 000 cm-1，分辨率為4 cm-1，掃描次數(shù)16次。

2 結(jié)果與分析

2.1 宏觀特征分析

A樣品的宏觀特征為：生長輪在放大鏡下明顯。木材深褐色帶有黃褐色條紋，紋理交錯。管孔散生，大部分被紅褐色樹膠堵住。軸向薄壁組織在放大鏡下環(huán)管狀、翼狀。木射線可見，中至寬，明顯。徑切面上射線斑紋明顯。無氣味。不具波痕與樹膠道。氣干密度為1.20 g·cm-3。

B樣品的宏觀特征為：生長輪明顯。巧克力褐色帶有淺褐色條紋。有光澤，紋理直，結(jié)構(gòu)中。管孔肉眼略明顯，散生，大多數(shù)單管孔，少數(shù)徑列復管孔，侵填體可見。軸向薄壁組織有翼狀、聚翼狀以及輪界狀，晶體可見。木射線在放大鏡下可見，較窄。無明顯氣味。不具波痕與樹膠道。氣干密度為0.82 g·cm-3。

檀香紫檀的宏觀構(gòu)造特征：生長輪不明顯。具有黑色條紋，紋理交錯。散孔材，單管孔，軸向薄壁組織豐富，翼狀、聚翼狀以及傍管帶狀。放大鏡下木射線可見，細。弦切面具波痕。木材具有香氣。氣干密度1.08 g·cm-3。

宏觀構(gòu)造對比見表1。

表1 宏觀構(gòu)造區(qū)別

2.2 微觀特征分析

A樣品的微觀特征為：散孔材，大多數(shù)單管孔，徑向復管孔2～4個(通常2～3個)，導管橫切面卵圓形；弦向直徑79～162 μm，平均115 μm，導管分子長140～339 μm，平均236 μm；導管數(shù)量6～12個·mm-2。管間紋孔式互列，多角形，系附物紋孔；單穿孔，平行略傾斜；導管與射線導管間紋孔同管間紋孔式；軸向薄壁組織環(huán)管狀、翼狀、切線狀、帶狀，具鏈狀結(jié)晶，可達12個或以上。木纖維長661～1 351 μm，平均988 μm，木纖維壁厚，紅色樹膠豐富，堵塞所有纖維腔，無分隔木纖維。射線同型多列，寬度3～5個細胞(大多數(shù)3～4)，高度6～20個細胞，有豐富的晶體圍繞在射線周圍(圖2 d箭頭處)；射線薄壁細胞內(nèi)具分室含晶細胞；非疊生(圖2a-2d)。

B樣品的微觀特征為：散孔材，導管橫切面卵圓形，主為單管孔，少數(shù)徑列復管孔(2～3個)，尺寸分大小2種形態(tài)；弦向直徑83～205 μm，平均131 μm；導管分子長227～674 μm，平均392 μm；導管數(shù)量5～17個·mm-2。管間紋孔式互列，多角形，系附物紋孔；單穿孔，平行至略傾斜；導管與射線導管間紋孔同管間紋孔式；軸向薄壁組織豐富，翼狀、聚翼狀、不規(guī)則帶狀(1～3個細胞寬)、輪界狀、稀星散狀，大部分含樹膠，具分室含晶細胞，晶體普遍，呈柱狀(圖2h箭頭處)。木纖維長683～1 800 μm，平均1 176 μm，木纖維壁厚，單紋孔，分隔木纖維可見，具膠質(zhì)木纖維；存在硅石。射線全是單列，高1～12個細胞，同形，內(nèi)含豐富的紅褐色樹膠；存在硅石；非疊生(圖2e-2h)。

圖2 A、B試件和檀香紫檀三切面微觀構(gòu)造

檀香紫檀的微觀特征為：生長輪不明顯，散孔材，單管孔為主，偶見徑列復管孔(2～3個)，導管橫切面呈圓形，導管弦向直徑66～246 μm，平均147 μm，導管分子長169～253 μm，平均211 μm；導管數(shù)量4～10個·mm-2；導管內(nèi)含有黃色樹膠。單穿孔，管間紋孔互列，系附物紋孔。射線-導管間紋孔為同管間紋孔式。木纖維壁甚厚，單紋孔，木纖維長702～1 168 μm，平均921 μm，不具分隔木纖維。軸向薄壁組織翼狀、聚翼狀、傍管帶狀(帶寬2～4個細胞)，薄壁細胞中存在晶體(圖2j箭頭處)。射線同形單列，偶見兩列射線，射線高度2～7個細胞，射線疊生(圖2i、2j、2k、2l)。

2.3 細胞形態(tài)

A、B樣品的細胞構(gòu)成主要為導管細胞、木纖維細胞、木射線細胞，3種木材的細胞具體形態(tài)見圖3-圖5。

注：a.導管；b.木纖維；c.軸向薄壁細胞；d.射線細胞；e.晶體。

注：a.導管；b.木纖維；c.軸向薄壁細胞；d.射線細胞。

注：a.導管；b.木纖維；c.軸向薄壁細胞；d.射線細胞；e.含晶體的薄壁細胞。

2.4 鑒定結(jié)果分析

結(jié)合宏觀構(gòu)造特征及微觀構(gòu)造特征[9]，對照相關(guān)資料[10]，可以判定A樣品樹種為豆科(Leguminosae)印度蘇木屬(Hardwickia)的二出印度蘇木(Hardwickiabinata)，也叫二出亞尼安印度蘇木，印度市場俗名為Anjan,原產(chǎn)于印度南部。此樹種極硬，在印度木材中最重,而且相當耐用。作為未經(jīng)處理的枕木，可以使用8～10 a，然而容易受到蟲蛀卻不會被白蟻攻擊。木材常常被用作柱子、梁、犁，車輪的轂以及橋梁用的支柱等。

表2 微觀構(gòu)造區(qū)別

結(jié)合宏觀構(gòu)造特征及微觀構(gòu)造特征[9]，對照相關(guān)資料[11]，可以判定B樣品為使君子科(Combretaceae)欖仁樹屬(Terminalia)毛欖仁(Terminaliatomentosa),又稱栗褐欖仁,印度市場俗名為Laurel。主要分布于泰國、緬甸、越南、柬埔寨、印度等地，在市場流通時不規(guī)范俗名為黑雞翅，也被用來冒充紅木中的雞翅木[12]。此樹種硬度大,強度高,干縮率大,干燥速度慢,易開裂,極耐腐,抗蟲[12]。未經(jīng)處理的枕木可使用年限5～7 a，木材經(jīng)常被用來作梁、柱子、門等建筑用材以及高級家具等[11]。

通過與檀香紫檀進行對比，三者在宏觀特征上略有差異，檀香紫檀具有香氣，其弦切面上可以觀察到波痕。在微觀構(gòu)造方面，三者在橫切面上極其相似，都是主為單管孔，軸向薄壁組織翼狀、聚翼狀。3種木材的差異主要存在于弦切面，檀香紫檀射線具有疊生構(gòu)造，這是區(qū)別它與二出印度蘇木與毛欖仁最明顯的特征。二出印度蘇木與毛欖仁的區(qū)別在于前者射線同形多列，后者射線全為同形單列。

2.5 紅外光譜分析

傅里葉紅外光譜法(FTIR)是通過化合物特有的紅外吸收光譜的位置，形狀以及峰值來分析化合物結(jié)構(gòu)或官能團[14-15]，是一種具有高靈敏度的分析木材手段[16]。因此，對檀香紫檀、二出印度蘇木以及毛欖仁的紅外譜圖進行比較，并對主要吸收峰的歸屬進行歸納(表3)，進一步對比三者在成分上的區(qū)別。

表3 紅外光譜特征吸收峰及官能團歸屬

由圖6可知，這3種木材的化學官能團的組成波數(shù)基本一致，是因為木材主要是由纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素這三大天然有機高分子組成[17]。闊葉材的纖維素和半纖維素含量較高[18]。3 394～3 412 cm-1范圍內(nèi)是O-H特征峰[18]，2 902～2 934、1 422～1 425、1 371～1 375 cm-1等范圍內(nèi)的峰是纖維素的特征峰[19]。位于1 730 cm-1附近的吸收峰來自乙酰基上C=O伸縮振動,該峰位是半纖維素區(qū)別于其他組分的特征吸收峰,檀香紫檀在1 730cm-1附近相較于二出印度蘇木和毛欖仁來說，其半纖維素羥基(C=O)的吸收峰稍強，后者的吸收峰非常弱，幾乎沒有，說明后者半纖維素有一定程度的降解，也表明半纖維素較纖維素與木質(zhì)素而言易降解[21],木材本身在自然老化的過程中產(chǎn)生某些酸性物質(zhì)促進其降解[22]，符合試樣來自老舊家具的情況。1 600 cm-1與1 500 cm-1附近的吸收峰是木素苯環(huán)骨架伸縮振動吸收峰,特別是1 500 cm-1附近的吸收峰,歸屬為木質(zhì)素苯環(huán)骨架伸縮振動的純吸收帶[23]，二出印度蘇木和毛欖仁在1 500 cm-1附近的吸收強度強于檀香紫檀，這表明在二出印度蘇木和毛欖仁中，木質(zhì)素相對含量高于檀香紫檀。890 cm-1附近的吸收峰來自異頭碳(C1)振動，檀香紫檀和毛欖仁在890 cm-1附近是單吸收峰，二出印度蘇木則有兩個吸收峰，說明后者在多糖結(jié)構(gòu)上與前者們存在差異。

圖6 檀香紫檀、二出印度蘇木、栗褐欖仁木材紅外光譜

3 結(jié)論與討論

通過將二出印度蘇木、毛欖仁與檀香紫檀進行對比發(fā)現(xiàn)，三者在宏觀下的差異為檀香紫檀具有香氣且在弦切面可以觀察到波痕，二出印度蘇木與毛欖仁不具特殊氣味和波痕。在微觀構(gòu)造方面，三者的橫切面并無太大差異，以單管孔為主，軸向薄壁組織翼狀、聚翼狀、帶狀。在弦切面則可以清楚地區(qū)分3種木材，檀香紫檀射線單列疊生，二出印度蘇木射線同形多列，毛欖仁的木射線單列但是不具有疊生構(gòu)造。解離后測量二出印度蘇木、毛欖仁以及檀香紫檀的導管和纖維長度發(fā)現(xiàn)，導管長度毛欖仁(392 μm)>二出印度蘇木(236 μm)>檀香紫檀(211 μm)；纖維長度毛欖仁(1 176 μm)>二出印度蘇木(988 μm)>檀香紫檀(921 μm)。

二出印度蘇木與毛欖仁的傅立葉紅外光譜圖表明，兩者在1 730 cm-1附近的羥基(C=O)吸收峰都幾乎消失，表明二者的半纖維素有一定的降解，這符合構(gòu)件來自于老舊家具的情況。而且，二出印度蘇木與檀香紫檀、毛欖仁在多糖結(jié)構(gòu)上存在差異。

本研究對二出印度蘇木與毛欖仁這2種易于與檀香紫檀混淆的木材進行解剖構(gòu)造研究，豐富了木材鑒定尤其是珍貴木材鑒定的理論知識。將二者與檀香紫檀進行對比，探究其與檀香紫檀的區(qū)別，為鑒別市場上假冒檀香紫檀的木材提供一定的參考。