Факультет

Студентам

Посетителям

Содержание веществ в древесной зелени, экстрагируемых эфиром

Кроме целлюлозы, гемицеллюлоз и лигнина, древесина содержит вещества, которые не входят в состав клеточной стенки -— это алифатические и ароматические углеводороды и кислоты, терпены, фенолы, смолистые и жирные кислоты, смолы, жиры, стерины, эфирные масла и др. Состав и количество этих веществ зависят от породы, условий местопроизрастания и других факторов. Эти вещества можно экстрагировать из древесины такими растворителями, как вода, ацетон, бензол, эфир, спирт, хлороформ и др.

Внутри микроструктуры дерева состав экстрактивных веществ меняется. Смолистые кислоты присутствуют в эпителиальных клетках, а жиры — в паренхимных. Содержание экстрактивных веществ зависит не только от породы, оно изменяется в течение года, зависит от климатических условий и т. д. При анализах экстрактивные вещества разделяют на летучие с паром, растворимые в эфире, растворимые в спирте, растворимые в воде. Органическими растворителями в основном экстрагируются жиры, смолы и жирные кислоты, эфиры этих кислот, воск, фитостерины и т. п.

П. Крамер и Т. Козловский (1963) описывают схему веществ, входящих в состав эфирных экстрактов, которая показана ниже. Охарактеризуем кратко вещества, входящие в состав эфирных экстрактов.

Жиры — это сложные эфиры жирных кислот и трехатомного спирта (глицерина). Они входят в класс органических соединений, называемых липидами, которые могут быть определены как эфиры жирных кислот и спиртов. Многие вещества, входящие в липиды, не растворяются в воде, но растворяются в горячих спиртах, хлороформе, в эфире, ацетоне, в четыреххлористом углероде и бензине. Кроме жиров, к липидам относятся воски, стеролы и фосфолипиды. Жиры в семенах, почках, ветках и коре деревьев используются как дыхательный субстракт (Крамер и Козловский, 1963). В начале роста буковых деревьев запасы жира в коре и почках быстро истощаются. Запасы жиров в ветках превращаются в растворимые вещества и используются растением при весеннем росте.

По данным П. Крамера и Т. Козловского (1963), из жирных кислот в составе жиров деревьев наиболее широко рапространена и в наибольшем количестве встречается олеиновая кислота. Пальмитиновая, линолевая, олеиновая и иногда линоленовая кислоты имеются в жирах, содержащихся в вегетативных частицах и семенах. Олеиновая кислота у некоторых пород является главной составной частью жиров коры.

Жирные кислоты, входящие в состав жиров деревьев, представляют собой соединения с прямой углеродной цепью и четным число атомов углерода. В жирах деревьев встречаются кислоты: лауриновая, стеариновая, миретиновая, арахиневая и пальмитиновая. Все они относятся к насыщенным кислотам.

Содержание жиров у древесных растений важно как с физиологической, так и с экономической точек зрения. П. Крамер и Т. Козловский (1963) отмечают, что жиры являются одной из форм запасных питательных веществ в деревьях.

П. Крамер и Т. Козловский (1963) пишут, что жиры рассеяны в виде мелких капелек в цитоплазме, притом в семенах и плодах капли жиров значительно крупнее, чем в вегетативных органах. В листьях общее содержание жиров в эфирной вытяжке редко превышает 4—5% сухого веса. В эту фракцию, кроме жиров, входят воски, стеролы, фосфолипиды и др.

Деревья принято классифицировать на «крахмальные» и «жировые», беря за основу характер запасных веществ зимой. В жировых деревьях крахмал к зиме исчезает и жиры составляют единственный запас питательных веществ.

«Крахмальные» деревья имеют обычно тяжелую плотную древесину, а «жировые» — менее плотную. По мнению П. Крамера и Т. Козловского (1963), рассеяннопорые породы относятся к жировым деревьям, тогда как кольцепорые — к «крахмальным». Они пишут, что жиры семян, как правило, образуются в самих семенах и плодах, а не перемещаются туда из листьев или ствола, причем синтез жиров и масел происходит за короткое время.

Смолы — это смеси смоляных кислот (С20Н30О2), жирных кислот, сложных эфиров этих кислот, стеролов, спиртов, восков. Синтезируют смолы как хвойные, так и лиственные породы.

Смолы выполняют защитную функцию. Смолистая древесина не разлагается так быстро, как древесина, содержащая мало смол.

Существует два вида смол: физиологическая и патологическая. Физиологическая смола встречается обычно внутри неповрежденной ткани, а патологическая образуется при повреждении коры или древесины.

Смолы используют для получения скипидара. Кроме того, к группе соединений типа жиров и смол относят латекс, из которого получают каучук, эфирные масла и др.

Смола в жизни растений играет прежде всего защитную роль. Она является превосходным средством для закрытия ран. В засмоленной древесине почти никогда не наблюдается загнивания.

Воски — это сложные эфиры, в которых простые жирные кислоты соединены с одноатомными спиртами высокого молекулярного веса. В термин «воск» часто включают и другие химические соединения, имеющие сходные с восками физические свойства. Воски в растении содержатся в кутикуле кожицы листа и на поверхности кожицы многих плодов.

Терпены — это растительные продукты, составленные из множества молекул изопрена С5—Н8. Терпенами являются эфирные масла, смолы, живица, каротин, гуттаперча, каучук и др.

Живица образуется в живых клетках эпителиального слоя, который выстилает смоляные ходы. Поэтому истечение живицы зависит от количества и размеров смоляных ходов, давления смолы и ее вязкости. Давление смолы связано с влажностью ствола н изменяется в течение дня. Живица состоит приблизительно из 66% смоляных кислот, 7% неэфирных нейтральных веществ, 25% терпентина, 2% воды и эфирных масел.

Каучук — это политерпен, состоящий из 500—5000 изотерпеновых остатков. Он встречается в растениях в виде мелких капелек в латексе — жидкости, образуемой в специальных клетках или ходах. Латекс содержит множество веществ. Среди них производные терпенов, белка, сахара, органические кислоты, стеролы и энзимы.

В целлюлозно-бумажном производстве группу веществ, экстрагируемую органическими растворителями, обычно называют смолами, подразумевая под ними гидрофобные вещества, растворимые в нейтральных органических растворителях. Определение содержания смол в древесине имеет большое значение для практических целей, особенно в производстве целлюлозы и бумаги.

Состав смолистых веществ может меняться в зависимости от растворителя, которым производится экстракция, и частично от условий экстракции, т. е. температуры сушки хвои (перед экстракцией), ее измельчения и др. Так, в результате экстракции весенней хвои ели эфиром, бензином и сероуглеродом было получено до 10% сырого продукта, в составе которого оказались сложные эфиры кислот (пальмитиновой, оксимальмитиновой, стеариновой) и спиртов (цетилового, церилового и мирицилового); в этерифицированном виде найдены абиетиновая и олеиновая кислоты, а также фитостерин.

Зеленые (хлорофиллы) и желтые (каротиноиды) пигменты относятся также к веществам, растворяемым в органических растворителях.

Содержание веществ, экстрагируемых эфиром в хвое, коре и древесине сучьев ели и пихты, произрастающих на различной высоте над уровнем моря. Содержание эфирорастворимых веществ в хвое, коре и древесине сучьев нами изучалось у ели европейской, произрастающей на территории Ворохтянского лесокомбината, на четырех участках на высоте 1360, 1050, 900 и 700 м и у пихты белой на трех участках на высоте 940, 720 и 530 м над уровнем моря. Первый из трех участков пихты расположен на территории Ворохтянского, второй — Выгодского и третий — Солотвинского лесокомбинатов УССР.

Содержание эфирорастворимых веществ в листьях, коре и древесине стволиков тонкомера. Нами исследовался тонкомер диаметром от 2 до 10 см. Для анализа отбирали пробы березы, бука, дуба, пихты, ели и сосны, произрастающих в Карпатах.

Для указанных пород было выбрано по три модельных дерева каждой ступени толщины. Деревья спиливали, от них отделяли сучья и техническую зелень, а со стволика снимали кору.

Можно отметить также незначительное увеличение содержания эфирорастворимых веществ с увеличением диаметра стволика. Очевидно, это связано с возрастом дерева. С увеличением возраста дерева во всех его частях увеличивается количество смол и жиров.

Характерно, что у всех исследуемых нами пород в коре стволика отмечается повышенное содержание веществ, экстрагируемых эфиром, равное содержанию их в коре сучьев взрослого дерева.

Содержание веществ, экстрагируемых эфиром, у дерева в зависимости от его возраста. Объектами для исследования служили разновозрастные экземпляры хвойных и лиственных пород, произрастающих в Карпатах.

У каждой древесной породы исследовали древесину и кору (у основания ствола, на 1/2 части ствола, на 1/2 части размещения кроны у вершин), а также древесину и кору сучьев, хвою и листья, расположенные в нижней, средней и верхней частях кроны.

Содержание эфирорастворимых веществ зависит от возраста дерева. Чем старше дерево, тем больше содержится эфирорастворимых веществ во всех его частях.

У бука, дуба скального и дуба черешчатого больше всего эфирорастворимых веществ содержится в листьях и меньше всего в древесине ствола. Содержание эфирорастворимых веществ уменьшается в таком порядке: листья, кора сучьев, кора ствола, древесина сучьев и древесина ствола.

У хвойных пород с увеличением возраста дерева наблюдается увеличение в нем количества эфирорастворимых веществ.

Ежегодно образующееся количество смолы тоже увеличивается с возрастом дерева.

Вещества, экстрагируемые эфиром, по-видимому, не только вырабатываются клетками ежегодно, но и откладываются в запас. С возрастом дерева они расходуются в меньшем количестве, чем откладываются.

Содержание веществ, экстрагируемых эфиром, в различных частях дерева. Нами исследовалось содержание эфирорастворимых веществ в древесине и коре ствола (по его высоте), коре сучьев и в листьях, взятых из различных частей (по высоте) дерева.

Для отбора проб модельные деревья спиливали, пробы древесины ствола брали в виде дисков толщиной 2—6 см у корневой шейки, затем на 1/2 высоты ствола, на 1/2 высоты кроны на стволе и на расстоянии 0,5 м от вершины дерева. Крона дерева была поделена на три части — нижнюю, среднюю и верхнюю — и из середины каждой части были взяты ветви.

Пробы, взятые со стволовой древесины и сучьев, превращали на круглопильном станке в опилки. Для анализа отбирали фракцию опилок 1X1. Кора с сучьев и древесины ствола, а также хвоя измельчались на мельнице «Пируэт».

Содержание веществ, экстрагируемых эфиром, в различных частях дерева, определялось у ели европейской, кедровой сосны, пихты белой, бука, дуба скального и черешчатого.

Деревья были разного возраста, диаметра, высоты и произрастали на склонах разной экспозиции. Всего было взято восемь елей, шесть кедров, три пихты, три бука, пять дубов скальных и три дуба черешчатых. Подбирались модельные деревья естественного происхождения, наиболее характерные для условий Карпат.

Результаты анализов по содержанию эфирорастворимых веществ в различных частях дерева у ели европейской, кедра и пихты белой показали, что в стволовой древесине кедра, ели и пихты наибольшее количество эфирорастворимых веществ отмечается у основания ствола: у ели 1,30, у кедра 3,85 и у пихты 0,91%, а минимальное — в 1/2 высоты ствола.

К кроне содержание эфирорастворимых веществ увеличивается и в древесине вершины оно достигает у ели 1,02, у кедра 3,48 и у пихты белой 0,85%, т. е. почти столько же, сколько у основания ствола.

Что касается коры ствола, то максимальное содержание эфирорастворимых веществ находится в коре у основания ствола; у ели 2,076, у кедра 3,86 и у пихты — 4,94%, минимальное — в коре на 1/2 высоты ствола и составляет у ели 1,549, у кедра 3,67 и у пихты — 4,61%. Выше, к кроне, содержание эфирорастворимых веществ в коре увеличивается и в коре вершины достигает у ели 2,03, у кедра 3,76 и у пихты — 4,81%.

Содержание эфирорастворимых веществ в древесине и коре сучьев в нижней части кроны наибольшее и составляет у ели соответственно 1,62 и 3,72%, у кедра 3,52 и 4,6%, у пихты 1,01 и 6,08%.

Минимальное количество эфирорастворимых веществ приходится на древесину и кору сучьев из средней части кроны. Максимальное количество эфирорастворимых веществ находится в хвое в верхней части кроны: у ели 6,977, у кедра 7,08 и пихты — 6,76%, а минимальное — в хвое нижней части кроны: у ели 5, 6, у кедра 7,05 и у пихты — 5,95%.

Результаты исследований по содержанию эфирорастворимых веществ в различных частях дерева у лиственных пород (бука, дуба скального и черешчатого) показывают, что максимальное количество эфирорастворимых веществ в древесине ствола бука составляет 0,657, дуба скального — 0,664, дуба черешчатого 0,707% (у основания ствола), минимальное — на 1/2 высоты ствола и составляет у бука 0,527, у дуба скального 0,588 и дуба черешчатого 0,607%; далее, к кроне, содержание эфирорастворимых веществ увеличивается и достигает в древесине вершины у бука 0,63, дуба скального 0,64 и дуба черешчатого 0,70%/

В коре ствола максимальное количество эфирорастворимых веществ находится у основания ствола: у бука 1,356, у дуба скального 1,282 и дуба черешчатого 1,374%. Минимальное количество их отмечается в коре на уровне 1/2 части ствола и составляет у бука 1,290, у дуба скального 1,13 и дуба черешчатого 1,24%. Далее содержание эфирорастворимых веществ возрастает и в коре вершины достигает у бука 1,35, у дуба скального 1,25 и дуба черешчатого 1,34%.

Содержание эфирорастворимых веществ в коре сучьев из нижней части кроны наибольшее и составляет у бука 1,85, у дуба скального 1,397 и дуба черешчатого 1,697%, а наименьшее — в коре сучьев из средней части кроны: у бука 1,443, у дуба скального 1,265 и дуба черешчатого 1,525%. Для древесины сучьев четкой зависимости отметить нельзя.

У бука, дуба скального и дуба черешчатого эфирорастворимых веществ в листьях из верхней части кроны наибольшее количество (у бука 3,62, у дуба скального 5,002, у дуба черешчатого 3,986%), а минимальное — в листьях из нижней части кроны (у бука 3,48, дуба скального 4,696 и дуба черешчатого 3,389%).

Таким образом, можно отметить, что наибольшее количество веществ, экстрагируемых эфиром, как у хвойных, так и у лиственных пород находится в древесине комлевой части, наименьшее — на 1/2 части ствола. Выше по стволу содержание эфирорастворимых повышается, и в зоне активного действия кроны, ближе к вершине дерева, содержание их как у лиственных, так и у хвойных пород почти достигает максимума (как у основания ствола). Такая же зависимость наблюдается и в коре ствола.

В древесине сучьев хвойных и лиственных пород эфирорастворимых веществ больше всего содержится в сучьях в нижней части кроны, т. е. в сучьях более старых. В сучьях средней части кроны эфирорастворимых веществ наблюдается наименьшее количество. В сучьях верхней части кроны, ближе к вершине, содержание эфирорастворимых веществ снова увеличивается, по-видимому, за счет более активного физиологического процесса, происходящего в клетках. В коре сучьев наблюдается такая же закономерность.

У хвойных и лиственных древесных пород отмечается четкая зависимость содержания эфирорастворимых веществ в листьях (хвое) от высоты кроны. Больше всего их содержится в листьях (хвое) верхней части кроны, более освещенной, где процесс образования эфирорастворимых веществ, по-видимому, происходит более энергично. Минимальное количество эфирорастворимых веществ имеют листья (хвоя) нижней части кроны.

Содержание веществ, экстрагируемых эфиром, в хвое, коре и древесине сучьев в разное время года. Изучение изменения содержания эфирорастворимых веществ в течение года в хвое, коре и древесине сучьев у ели, пихты и кедра проводилось нами в Солотвинском лесокомбинате, расположенном в Карпатах. Пробы для анализа отбирали в середине каждого месяца.

Результаты исследований показывают, что максимальное количество эфирорастворимых веществ в разное время года составляет в хвое кедра 7,75—8, в коре 5,08—5,12 и в древесине сучьев 3,50—3,73% и отмечается в ноябре-декабре; минимальное количество (весной и летом) составляет для хвои 4,12—4,2, коры 3—3,37 и древесины сучьев 1,46—1,74%.

Максимальное содержание эфирорастворимых веществ у ели европейской в хвое 6,67—6,8, коре 4,75—4,89 и древесине сучьев 1,77—1,88% наблюдается осенью и зимой, минимальное количество в хвое 3,48—4,3, коре 1,37—2,08 и древесине сучьев 1,10— 1,22% приходится на весну-лето.

Наибольшее количество эфирорастворимых веществ в хвое пихты 7—7,1, коре 6,48—6,91 и древесине сучьев 1,36—4,48% бывает осенью и зимой (в ноябре, декабре и январе), а минимум в хвое 3,8—4,5, коре 2,65—3,56 и древесине сучьев 0,75—0,86% приходится на весну и лето.

Можно отметить, что содержание эфирорастворимых веществ в хвое, коре и древесине сучьев кедра, ели и пихты в течение года не бывает постоянным: максимум их — осенью и зимой, минимум — весной и в начале лета.

В коре сучьев пихты эфирорастворимых веществ больше (6,91%), чем у ели (4,89%) и кедра (5,12%).

Количество эфирорастворимых веществ в коре исследуемых нами пород, несмотря на их уменьшение до минимума весной, никогда не падает до такой величины, которая наблюдается в древесине. Количество смол и жиров в коре обычно намного больше, чем в заболони или ядровой древесине.

Содержание веществ, экстрагируемых эфиром, в хвое, коре и древесине сучьев исследуемых нами пород не постоянно в течение года. Максимум наступает глубокой осенью и в начале зимы. К весне и с наступлением вегетации содержание этих веществ сокращается до минимума.

Можно сказать, что выводы, сделанные нами на основании полученных данных, согласуются с выводами большинства исследований, проведенных ранее по другим породам и в других районах (Шарков и др., 1954, Крамер и Козловский, 1963).

Содержание веществ, экстрагируемых эфиром, в разновозрастной хвое. В Верховинском и Солотвинском лесокомбинатах УССР было отобрано по три модельных дерева кедра карпатского, ели европейской и пихты белой, произрастающих на разной высоте над уровнем моря.

Пробы на анализ брали с растущих деревьев из средней части кроны. Средняя проба технической зелени складывалась из равных количеств, отобранных с северной, южной, восточной и западной стороны кроны. От технической зелени отделялась хвоя одно-, двух-, трех- и четырехлетняя.

Установлено, что содержание эфирорастворимых веществ зависит от возраста хвои. Например, в среднем для трех модельных деревьев, произрастающих на высоте 1360 м, содержится эфирорастворимых веществ в хвое однолетней 3,84, двухлетней 6,23, трехлетней 7,18 и четырехлетней 10,05%. У ели, произрастающей на высоте 1050 м, эфирорастворимых веществ содержится в однолетней хвое 3,41, в двухлетней 5,59, в трехлетней 6,33, в четырехлетней 8,74%. У деревьев, произрастающих на высоте 900 м, в однолетней хвое 2,90, двухлетней 5,95, трехлетней 6,29, четырехлетней 7,74%. На высоте 700 м, также в среднем для трех модельных деревьев, содержится эфирорастворимых веществ в хвое однолетней 2,02, двухлетней 4,96, трехлетней 5,89, четырехлетней 6,93%.

Средние данные по содержанию эфирорастворимых веществ в хвое, равные в однолетней 3,042, двухлетней 5,682, трехлетней 6,422 и четырехлетней 8,365%, показывают: чем старше хвоя, тем больше содержится в ней эфирорастворимых веществ.

У кедра и пихты белой, растущих в Карпатах, также прослеживается четкая зависимость содержания эфирорастворимых веществ от возраста хвои. Так, у деревьев, растущих на высоте 1460 м, в хвое однолетней их содержится 6,596, двухлетней 7,876, трехлетней 9,693 и четырехлетней 10,06. У деревьев, произрастающих на высоте 1330 м, содержится эфирорастворимых веществ (средние данные для трех модельных деревьев) в однолетней хвое 5,77, двухлетней 7,413, трехлетней 8,956, четырехлетней — 9,81%. У деревьев, произрастающих на высоте 1330 м, содержится эфирорастворимых веществ в однолетней хвое 5,77, двухлетней 7,226, трехлетней 8,71 и четырехлетней: 9,23%.

У пихты белой, произрастающей на высоте 940 м, в однолетней хвое содержится 3,77% эфирорастворимых веществ (среднее для трех модельных деревьев), двухлетней 6,5, трехлетней 8,42 и четырехлетней 10,53%. У деревьев на высоте 720 м эфирорастворимых веществ в однолетней хвое содержится 3,47%, двухлетней 5,93, трехлетней 8,06, четырехлетней 9,03%. У деревьев на высоте 530 м эфирорастворимых веществ в однолетней хвое 3,06, двухлетней — 5,56, трехлетней 7 и четырехлетней 8,54%.

У пихты белой, произрастающей на высоте 940 м, содержится эфирорастворимых веществ (среднее для трех модельных деревьев) в однолетней хвое 3,77, двухлетней 6,53, трехлетней 8,42 и четырехлетней 10,53%. У деревьев на высоте 720 м эфирорастворимых веществ в однолетней хвое 3,47%, двухлетней 5,93, трехлетней 8,06 и четырехлетней 9,03%. У деревьев на высоте 530 м эфирорастворимых веществ в однолетней хвое 3,06, двухлетней — 5,56, трехлетней 7,00 и четырехлетней 8,54%.

Таким образом, содержание веществ, экстрагируемых эфиром, в хвое кедра, ели и пихты увеличивается с возрастом хвои. Если в среднем для всех исследуемых нами высот в однолетней хвое содержится веществ, экстрагируемых эфиром, у ели 3,04%, у пихты 3,43 и у кедра 5,97%, то в четырехлетней хвое их у ели 8,36, у пихты 9,36 и у кедра 9,70%.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: