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红木家具材质微损识别研究现状分析
类别:家具设计 | 录入者:fid | 发布时间:2017-11-30 [2235]

■罗晓妍1 黄明华2 郭 佳1 Luo Xiaoyan1 & Huang Minghua2 & Guo Jia1

(1.中山市中广测协同创新中心,广东中山 528476;2.中国广州分析测试中心,广东广州 510070)

摘 要:基于红木资源的稀缺与环境保护政策的出台,红木家具价格持续上扬,一些不法商家在暴利的驱使下不惜铤而走险以次充好,严重扰乱了红木市场的经营持续,伤害了消费者的合法权益,在这种情况红木家具的树种识别需求日益凸显,在此背景下,本文阐述了红木家具传统材质识别方法的局限性以及目前国内研究较为集中的几种红木家具材质无损识别方法的优缺点,提出了关于红木家具材质无损识别发展的一些建议,希望对市场中红木家具的识别具有一定的理论指导意义。

关键词:红木家具;无损识别;可修复;共享


Abstract:Redwood furniture price rises continually due to the scarcity of redwood resources and the introduction of environmental protection policies. Some unscrupulous businessmen driven by huge profits take the risk of selling seconds, seriously disturb the business order of redwood market, and damag the legitimate rights and interests of consumers. In this case, the demand for redwood species identification is increasingly prominent. under this background, this paper expounds the limitation of traditional redwood furniture material identification method, and ananlyzes the advantages and disadvantages of nondestructive identification method to special kinds of redwood furniture material that concentrated uses in domestic research. It also puts forward some suggestions about the development of redwood furniture material nondestructive identification, to have a certain theoretical guiding significance for the identification of redwood furniture in market.

Key words:Redwood Furniture; Nondestructive Identification; Repairable; Shared


集收藏、消费、投资于一身的红木家具,因材质稀有贵重、家具高雅耐用及保价升值等潜力,倍受消费者青睐。目前,由于国际动植物保护组织加大红木资源的保护力度,限制或禁止红木资源采伐贸易,使部分较为常用的木材被列入濒危物种及出口国的严格控制使当地的采伐成本增加,从而造成进口红木材料普涨,部分不良商家为赚取利润,采用“以次充好、偷梁换柱”手段,严重伤害了消费者利益、扰乱了红木市场秩序,因此正确识别红木家具材质,对于保护消费者权益、维护红木市场健康有序发展具有深刻的意义。

1 现状

我国红木家具材质传统的识别方法主要有两种,即基于木材的宏观纹理与微观显微结构特征,辅以相应的木材检索手段来确定其种属,但这种传统的识别方法在实际工作中存在着许多缺陷,如:①过于依赖正确的木材标本和具有丰富经验及专业技能的人员;②取样量大,且对木制品具有不可逆的破坏性,难以满足市场的实际需求,因此,采取一种简单高效易修复的方法来识别红木家具材质迫在眉睫[1]

在检测技术高速发展的今天,产生了诸如基于化学成分的气相色谱质谱联用技术,基于官能团结构的近红外光谱技术,基于基因测序的的DNA、稳定同位素技术,基于识别树种液化后的生物油的光纤液滴分析技术等的一系列木材识别方法,极大的拓宽了木材识别范围,使材质微损易修复识别的实现成为可能[2]

2 几种红木材质识别技术

2.1 基于化学成分的气质联用识别方法 

鉴于红木家具材质是一种天然材料,心材的内含物含量及化学组成因树种及抽提方法而异[3],因此,越来越多的学者倾向于从分子的角度探索识别红木家具材质,主要有高效液相色谱法、顶空气相法和气质联用法等,尤其集中在基于气质联用的识别技术上。

朱涛等利用气质联用技术采用间接导入和直接导入两种不同进样方式,依据木材特征化学成分的差异来识别和鉴定木材[4];仇镇武等利用GC-MS分别对刺猬紫檀、大果紫檀、巴里黄檀等三种红木的苯醇抽提液进行化学成分分析,同时结合特征色谱峰的参数识别三种红木材质[5~7];杨柳等[8]采用顶空进样与气质联用技术相结合的方法测定降香黄檀和越南香枝木中可挥发性成分与脂溶性成分,并结合指纹图谱来识别两种材质;刘喜明等[9]利用GC-MS从奥氏黄檀的甲醇提取液中得到14种化合物,苯醇提取液中得到19种化合物。

该法取样量少,操作方便,对取样人员的专业要求较低,但内含抽提物受木材来源、生长时间、运输存放等因素的影响,对标本的要求较高,且识别结果的准确与否需大量的样本验证。

2.2 基于官能团的红外(FTIR)光谱识别法

李艳艳等[10]通过对红木提取液的光谱信息分析,发现红木光谱指纹谱图数据PAC聚类分析较好;张郅悦等[11]通过对红木内含抽取物进行研究,依据两种红木在中红外区域的吸收峰的强度不同来识别两类易混红木;杨金勇等[12]利用主成分分析与Fisher判别模型结合近红外光谱技术进行木材树种的分类识别研究,可以对不同树种进行快速有效识别;梁龙等[13]将稳定度自适应重加权采样特征变量选择算法用于支持向量机定性分析,建立了常用木材的树种识别模型,提高近红外在线分析模型在木材材性分析中的稳健性和适用性;庞晓宇等[14]利用近红外光谱结合误差反向传播神经网络(BP)对三种人工林木材在三个波段进行识别,正确率均高于95%以上;窦刚等[15]基于木材表面光谱反射率的树种分类识别系统研究表明五种树种的混合识别率也达到了95%以上,具有较好的分类识别精度。

可见,近红外光谱进行红木材质识别克服了传统识别方法中受主观因素影响等缺点,具有可行性,但是基于官能团的近红外识别技术的研究依赖于大量的标本,且由于近红外相关识别技术参差不齐,缺乏相关识别标准,应进一步加大木材识别的标准化研究。

2.3 基于基因测序的DNA识别方法

研究表明,木材制品中的DNA由于受干燥工艺、存放时长等因素的影响而严重降解,使DNA的提取难度更高。如王娟等[16]在不同温干燥度处理下对降香黄檀木材DNA提取的研究中发现,不同干燥温度对对DNA条形码序列的扩增不同;目前,从干燥木材中提取DNA的瓶颈已有突破,如姜笑梅等[17]分别采用EFHN和IJHYXK试剂盒法从低温储藏及高温干燥等不同处理条件下杉木的心边材组织中提取到了较高质量的DNA,并成功实现了扩增;陈柏旭等采用Plant Mini Kit、CTAB-NuClean PlantGen DNA Kit 和SDS-CTAB-NuClean PlantGen DNA Kit 这三种方法分别对经过不同温度处理的5种木材提取DNA,结果表明三种方法提取的DNA均可满足后续PCR扩增的要求,因此要根据不同的DNA降解情况,选择不同的提取方法[18]

相对于基于化学成分和基于光谱识别技术,由于DNA识别技术是从遗传学的角度表现木材的信息,所以无论是根茎花叶果任一生长部位,其DNA信息也是一致的,此外,DNA识别木材的合法性验证具有可行性,这点已在树木花卉等方面成功应用,但在木材识别领域,DNA的提取技术尚未成熟,基因数据库尚不完备,需要进一步的完善木材DNA数据库系统,实现信息共享。

2.4 基于化学元素的同位素识别方法

稳定同位素技术早已应用于食品领域,与DNA技术一样,近几年开始逐渐应用于木材识别领域,区别在于稳定同位素技术主要利用D/H和18O/16O的比率识别木材原产地,而DNA技术则可精细化识别到木材的“种”。目前,殷亚方负责的团队正在开展木材识别新技术的研究,该方法与DNA技术信息相结合,极大的提高了木材原产地和树种识别的精准度。但该法目前尚未走出实验室,原因在于:①木材采伐地区标准样本的选取较为困难;②建立完善的木材标本信息数据库尚有很长的路要走。

2.5 基于云计算+物联网的图像技术的识别方法

这种方法主要用于木材及其制品的现场检测,依靠手持显微镜、手持近红外仪等便携式设备,在现场获取三切面图、红外光谱谱图等,再根据物联网将图像输入计算机进行云计算检索进而识别木材,解决了传统检测中取

样破坏性和木样特征局限性问题,有利于了解单一树种微观特征的变异情况,能够提高识别结果的准确性,基本上可以满足检测要求,但是也存在一定的局限性,当家具上有深色油漆时就无法获取图片,这时单纯采用计算机图像识别技术就难以准确鉴别了,仍需与传统取样方式相结合。

2.6 基于光纤液滴分析技术的识别方法

光纤液滴分析技术是1992年始见报道的一项新技术,具有较高的液体识别水平,能够准确识别出同一厂家不同年代生产的同一品牌酒及在外观、气味、制备原料等方面都非常相似的液体,如七喜汽水和雪碧、各种品牌矿

泉水等[19]

近年来这项技术与热裂解技术相结合,逐步应用于木材识别领域。冯国红等[20]采用光纤液滴分析技术比较了白松红松两种树种的光纤液滴指纹图的形状,对两个树种的9个特征值差异性进行了检验,得出两个树种的特

征值差异性显著,说明利用光纤液滴分析技术识别树种具有可行性。但是木材液化后的液体比较粘稠,需要专用的供液泵以保证液滴的指纹谱图具有重复性,这需要加大专用供液泵的技术改进力度,在此基础上,建立与完善液滴指纹谱图数据库对于准确识别木种也是必不可少的。

3 结语

从目前文献资料来看,红木家具材质识别方法有多种,受样本及其来源多样性和当前检测技术的限制,单纯依靠一种检测手段来快速准确无损鉴别红木家具材质尚有一定的难度,需要大量的样本验证。建议在木材识别领域今后应:①从标本来源抓起,建立标本溯源跟踪机制;②追加研发费用,增强无损便携式检测仪器的开发力度;③加强合作,实现已有标本共享与数据库信息共享;④普及红木材质知识,提高消费者对红木的认知;⑤密切市场与科技前沿的联系,及时融合新术。

(责任编辑:贺 辉)

参考文献:

[1]朱长岭,戴向东.红木家具产业的现状及未来发展[J].家具与室内装饰,2016,(04):11-12.

[2]何拓,罗建举.红酸枝木显微构造美学应用研究[J].家具与室内装饰,2016,(04):24-26.

[3]彭万喜,朱同林,郑真真,等.木材抽提物的研究现状与趋势[J].林业科技开发,2004,18(05):6-9.

[4]朱涛,林金国.气相色谱质谱联用技术在木材识别中的应用[J].木材工业,2017,31(02):57-60.

[5]仇镇武,陈智勇,黄明华,等.基于指纹图谱的微损鉴别巴里黄檀种属的方法[P].中国:2015108999615,2015-12-9.

[6]仇镇武,陈智勇,黄明华,等.基于指纹图谱的微损鉴别刺猬紫檀种属的方法[P].中国:201510899962.X,2015-12-9.

[7]仇镇武,陈智勇,黄明华,等.基于指纹图谱的微损鉴别大果紫檀种属的方法[P].中国:201510899923.X,2015-12-9.

[8]杨柳,方崇荣,张建,等.气质联用鉴别降香黄檀与越南香枝的研究[J].南京林业大学报,2016,40(01):97-103.

[9]刘喜明,马景蕃,陈瑞英,等.奥氏黄檀的化学特性研究[J].湖北农业科学,2014,31(02):331-333.

[10]李艳艳,孙多永.基于气相色谱-主成分分析的红木分类识别方法研究[J].计算机与应用化学,2010,27(02):237-240.

[11]张郅悦,张方达,黄安民,等.基于红外光谱技术的檀香紫檀与卢氏黑黄檀的鉴别研究[J].中国光学学会光谱专业委员会,2014,34(10):143-144.

[12]杨金勇,李学春,黄安民,等.基于主成分分析与Fisher判别的NIR木材识别[J].东北林业大学学报,2013,41(12):2405-2408.

[13]梁龙,房桂干,吴珽,等.基于支持向量机的近红外特征变量选择算法用于树种快速识别[J].分析测试学报,2016,35(01):101-106.

[14]庞晓宇,杨忠,吕斌,等.基于近红外光谱与误差反向传播神经网络技术的三种人工林木材识别研究[J].光谱与光谱学分析,2016,36(11):3552-3556.

[15]窦刚,陈广胜,赵鹏,等.基于近红外光谱反射率特征的木材树种分类识别系统的研究与实现[J].光谱与光谱学分析,2016,36(08):2425-2429.

[16]王娟.不同温度干燥处理下的降香黄檀木材DNA提取方法的研究[D].安徽:安徽农业大学,2016.

[17]焦立超,殷亚方,姜笑梅,等.基于DNA的木材识别新技术发展与应用[J].木材工业,2012,26(01):27-30+38.

[18]陈柏旭.基于DNA条形码技术的楠属与润楠属木材识别研究[D].广西:广西大学,2016.

[19]裘祖荣,张国雄,王春海,等.液滴分析技术的研究[J].天津大学学报,2001,34(05):587-590.

[20]冯国红,朱玉杰,杨慧敏,等.光纤液滴分析技术对红松和白松树种的识别[J].东北林业大学学报,2017,45(02):50-52.


基金项目:中山市协同创新专项资助项目(2016C1004)

作者简介:罗晓妍(1981-),女,硕士研究生,研究方向:红木化学分析研究,E-mail:112497592@qq.com

引文格式:罗晓妍,黄明华,郭佳.红木家具材质微损识别研究现状分析[J].家具与室内装饰,2017,(10):58-59.

Luo xiaoyan , Huang minghua , Guo jia , etal . Analysisi of Status of Slight Damage Identification to Redwood Furniture [J].

Furniture & Interior Design , 2017,(10):58-59.



注:本文来源于《家具与室内装饰》


 
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