Main chemical components of Dalbergia granadillo Pittier and Platymiscium lasiocarpum Sandw wood
J. G. Rutiaga–Quiñones; F. E. Pedraza–Bucio; P. López–Albarrán
Facultad de Ingeniería en Tecnología de la Madera. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Apartado Postal Núm. 580. C. P. 58000 Morelia, Michoacán. MÉXICO.
Recibido: 23 de abril, 2010
Aceptado: 21 de junio, 2010
RESUMEN
Se realizó un análisis químico de la madera (duramen, zona de transición y albura) de dos especies tropicales (Dalbergia granadillo y Platymiscium lasiocarpum) de acuerdo a las normas ASTM. Los componentes químicos determinados fueron: cenizas, extraíbles (etanol–benceno, agua caliente y agua a temperatura ambiente), lignina y holocelulosa. Las cantidades de componentes químicos encontrados en las muestras de madera variaron de la siguiente manera: cenizas (0.62 a 1.84 %), solubilidad total (10.19 a 33.35 %), lignina (25.24 a 27.24 %) y holocelulosa (49.24 a 55.25 %). El análisis estadístico de varianza de los resultados indicó que la cantidad de componentes químicos es diferente estadísticamente (P<0.05) entre las dos especies y los tres tipos de madera.
Palabras clave: Química de la madera, duramen, albura, extraíbles, holocelulosa, lignina, cenizas.
ABSTRACT
A chemical analysis of the wood (heartwood, transition zone and sapwood) of two tropical species (Dalbergia granadillo and Platymiscium lasiocarpum) was conducted according to ASTM standards. The chemical components determined were: ash, extractives (ethanol–benzene, hot water and water at ambient temperature), lignin and holocellulose. The amounts of chemical compounds found in the wood samples ranged as follows: ash (0.62 to 1.84 %), total solubility (10.19 to 33.35 %), lignin (25.24 to 27.24 %) and holocellulose (49.24 to 55.25 %). The statistical analysis of variance of the results indicated that the amount of chemical components is statistically different (P<0.05) between the two species and the three types of wood.
Keywords: Wood chemistry, heartwood, sapwood, extractives, holocellulose, lignin, ash.
INTRODUCCIÓN
]]> Dalbergia granadillo Pittier (zangalicua, granadillo, cocobolo mexicano) es un árbol de la familia Leguminosae (Mc Vaugh, 1987) que se desarrolla en México en el bosque tropical caducifolio, desde Jalisco hasta Chiapas y también en Quintana Roo (Niembro, 1990). Su madera presenta marcada diferencia entre el duramen castaño rojizo oscuro con vetas casi negras y la albura de color amarillo; por sus propiedades acústicas, es muy apreciada por los artesanos de Michoacán en la elaboración de instrumentos musicales, principalmente guitarras de estudio y de concierto (Guridi, 1996), y también se usa para elaborar artesanías, mangos para cuchillos, castañuelas, teclas de marimba y decoración en general (Díaz y Huerta, 1986; Niembro, 1990). Se ha reportado que el extracto etanol–benceno del duramen de esta madera inhibe el desarrollo del hongo Trichoderma viride (Rutiaga y Rodríguez, 1998) y que sus extractos ciclohexánico y etanólico presentan efecto fungistático contra hongos que degradan la madera (Rutiaga et al., 1995; Rutiaga y Windeisen, 2007).Por su parte, Platymiscum lasiocarpum Sandw (granadillo) es un árbol de la misma familia Leguminosae (Lawrence, 1959) que se desarrolla en Michoacán, Estado de México, Oaxaca y Jalisco (Mc Vaugh, 1987). Su madera presenta diferencia de color entre el duramen castaño rojizo y la albura amarillo pálido; es apreciada para elaborar claves, piezas de ajedrez, artículos torneados y castañuelas; los guitarreros michoacanos la usan exclusivamente para el diapasón de la guitarra de estudio y popular tipo español (Guridi, 1996).
La familia a la que pertenecen estas dos maderas tiene amplia distribución mundial, con alrededor de 500 géneros y varios miles de especies (Robbins et al., 1974); desde el punto de vista maderable, existen numerosas especies distribuidas ampliamente, de las cuales en México se estima que vegetan aproximadamente 150 (Standley, 1922), que poco han sido estudiadas en relación a su composición química. De ahí se plantea el objetivo para este trabajo, determinar la composición química básica de las maderas tropicales Dalbergia granadillo y Platymiscium lasiocarpum.
MATERIALES Y MÉTODOS
Un árbol de cada especie fue colectado en un estrato arbóreo de una selva mediana caducifolia con clima templado–cálido en la región de Tomatlán, Jalisco, México (INEGI, 1988). D. granadillo (Dg) presentó un diámetro de 30.5 cm medido a 1.30 m, con altura total de 14 m, y P. lasiocarpum (Pl) un diámetro de 26.8 cm medido a 1.30 m, con altura total de 9 m. De ambos ejemplares se tomó, a la altura de 1.3 m del tocón, una rodaja de 30 cm de espesor, de la cual se obtuvieron muestras representativas de la zona del duramen (D), de la zona de transición (ZT) y de la albura (A). Estas muestras fueron convertidas en harina de madera y luego tamizadas, utilizando la fracción de malla 40 para el análisis químico. Posteriormente se determinó el porcentaje de humedad por el método de deshidratación a 105 ± 3 °C de acuerdo a T 264 cm–97 (TAPPI, 2000).
La determinación de los componentes químicos de la madera se realizó siguiendo en general la metodología de las normas de la ASTM (1981), que a continuación se listan:
Las normas utilizadas indican que los análisis deben efectuarse al menos por duplicado, y en este estudio se hicieron cinco repeticiones para realizar un análisis de varianza a 95 % de confianza estadística; también se aplicó la prueba de rangos múltiples de la mínima diferencia significativa (LSD) (Montgomery, 1991) para determinar si existe diferencia estadística entre ambas especies y entre las zonas de estudio, en relación a la cantidad de sus componentes químicos principales. Los datos recabados fueron procesados mediante el programa Statgraphics Plus versión 4.0.
Para el caso de la solubilidad de la madera se realizó una extracción sucesiva en equipo Soxhlet con etanol–benceno 1:2 (EB), agua caliente (AC) bajo reflujo y finalmente agua a temperatura ambiente (AF); el análisis estadístico fue para la cantidad total de sustancias extraíbles así determinada. En la harina de madera sin extraer se determinó la cantidad de sustancias minerales y la harina de madera libre de extraíbles se utilizó para determinar lignina y holocelulosa.
]]>RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Análisis estadístico
El resultado del análisis de varianza (anova) sólo se da como ejemplo para el caso del contenido de cenizas (Cuadro 1), pues en todos los casos el valor p es menor al valor fijado de 0.05 (p < 0.05), lo que indica que existe diferencia estadística significativa entre las dos especies (D. granadillo, P. lasiocarpum) y entre el tipo de madera (duramen, zona de transición y albura). Para cada análisis químico se reportan la gráfica de medias (Figuras 1, 3, 4 y 5) y la prueba de rangos múltiples (Cuadros 2, 3, 5 y 6), obtenidas del análisis estadístico, que corroboran el resultado del análisis de varianza respectivo (p < 0.05).
Sustancias inorgánicas
Los resultados encontrados en este estudio variaron de 0.62 % para el duramen de D. granadillo hasta 1.84 % para la albura de P. lasiocarpum (Cuadro 2), valores que se encuentran dentro del rango reportado para algunas maderas tropicales (Fengel y Wegener, 1984). El contenido de sustancias inorgánicas o cenizas determinado revela el mismo esquema en ambas maderas, decremento de albura hacia duramen (Figura 1), patrón observado también por Fengel y Grosser (1975) y por Mayer y Koch (2007) en distintas especies de maderas.
Solubilidad de la madera
El resultado de la solubilidad total de estas maderas varió de 14.16 % (albura) a 33.35 % (duramen) para D. granadillo y de 10.19 % (albura) a 26.93 % (duramen) para P. lasiocarpum (Cuadros 3 y 4), y se aprecia que la cantidad total de sustancias extraíbles revela el incremento típico de albura a duramen en ambas maderas (Figuras 2 y 3), esquema también observado en otra madera tropical, Tectona grandis (Windeisen et al., 2003), coincidiendo en esto con Browning (1975), quien menciona que las sustancias extraíbles ocurren en menor cantidad en la albura, y también con Fengel y Grosser (1975), quienes han observado el mismo patrón en la madera de diferentes especies.
Asimismo, se observa que en la zona de transición el contenido total de sustancias extraíbles fue mayor en que algunas de ellas han sido reportadas con propiedades antifúngicas (Schwager y Lange, 1998; Rutiaga, 2001), puede esperarse que el duramen de las especies aquí estudiadas, ricas en sustancias extraíbles en etanol–benceno, pudieran presentar alta resistencia al biodeterioro; sin embargo, se requiere de estudios complementarios de durabilidad natural para poder concluir con certeza.
Lignina
]]> Los valores promedio del contenido de lignina encontrados en las maderas estudiadas van de 25.24 % en la zona de transición para P. lasiocarpum a 27.24 % en albura de D. granadillo (Cuadro 5). Estos resultados se encuentran en el límite inferior del rango reportado para algunas maderas tropicales (Fengel y Wegener, 1984), aunque suelen encontrarse valores relativamente altos en estas especies (Harzmann, 1988), por ejemplo, 41.0 % para el duramen de Lophira alata (Wagenführ, 1989), 47.0 % en Tarrieta cochinchinesis (Harzmann, 1988) o 39.0 % en Brosimun guianense (Scholz et al., 2007).En la madera de D. granadillo se presenta un patrón de disminución del contenido de lignina de albura hacia duramen, lo que no sucede con P. lasiocarpum, pues en la zona de transición se obtuvo un valor ligeramente inferior (25.24 %) al obtenido en su duramen (25.65 %) (Figura 4, Cuadro 5). En la albura de ambas especies se encontraron valores ligeramente más altos que en el duramen.
Holocelulosa
Los resultados aquí obtenidos varían de 49.24 % para la zona de transición en D. granadillo a 55.25 % para albura en P. lasiocarpum (Cuadro 6), aunque se pueden encontrar valores mayores en maderas tropicales (Fengel y Wegener, 1984).
El contenido de holocelulosa en la madera de P. lasiocarpum presenta una ligera disminución de albura a duramen (Figura 5), que concuerda con lo reportado para otra madera tropical, Tectona grandis (54.5 % en albura, 53.0 % en duramen) (Windeisen et al., 2003), pero este esquema no se presentó con D. granadillo, en la cual la cantidad determinada en su duramen (49.65 %) es ligeramente mayor a la encontrada en su zona de transición (49.24 %) (Cuadro 6).
CONCLUSIONES
El análisis de varianza de los resultados, indicó que la cantidad de componentes químicos es diferente estadísticamente (P<0.05) entre las dos especies y los tres tipos de madera.
Se encontró que los valores de los componentes químicos de ambas maderas variaron como sigue: para D. granadillo: cenizas (0.62 a 0.82 %), solubilidad total (14.16 a 33.35 %), lignina (26.24 a 27.24 %) y holocelulosa (49.24 a 50.66 %). Para P. lasiocarpum: cenizas (0.95 a 1.84 %), solubilidad total (10.19 a 26.93 %), lignina (25.24 a 25.95 %) y holocelulosa (53.26 a 55.25 %).
En el contenido de sustancias minerales se observó un decremento de albura a duramen, y en el caso del contenido total de sustancias extraíbles se apreció un aumento típico de albura a duramen, coincidiendo esto con datos reportados en la literatura.
]]> Mediante la extracción sucesiva aplicada, la mayor solubilidad de la madera fue en etanol–benceno y la menor en agua a temperatura ambiente. En relación al contenido de lignina y de holocelulosa, se encontró mayor cantidad en la albura que en el duramen.Por el alto contenido de sustancias extraíbles en etanol–benceno que presentan ambas maderas aquí estudiadas, es probable que presenten alta durabilidad natural. Por otra parte, aun cuando estas maderas presentan bajo contenido de lignina, definitivamente no se recomendarían para obtener pulpa celulósica, ya que son ricas en sustancias extraíbles, además de que por su coloración son maderas con gran belleza natural y pueden ser usadas para decoración de interiores y en la elaboración de artesanías.
AGRADECIMIENTOS
Se reconoce a la Coordinación de la Investigación Científica de la Universidad Michoacana el apoyo al Proyecto CIC–JGRQ–21.3, dentro del cual se desarrolló este trabajo. La identificación botánica de las especies estudiadas se agradece profundamente al M.C. Xavier Madrigal Sánchez, Profesor Investigador de la misma Universidad.
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