microbik.ru
1
ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЧАСТЕЙ КРОНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ (LARIX SIBIRICA LDB.).

Трошина А.В.

Санкт – Петербургский государственный лесотехнический университет

имени С.М. Кирова, Санкт – Петербург
Введение

Лиственница сибирская (Larix sibirica Ldb.) относится к основным лесообразующим породам Сибири и является самой распространенной древесной породой в лесосырьевой базе РФ. На её долю приходится 51,2 % площади хвойных лесов и около 43 % всех запасов хвойной древесины, в то время как доля сосны составляет 23 %, а ели 19,9 % [1].

На территории РФ в естественных лесах встречается 12 видов лиственницы, среди которых наиболее распространены 2 вида: лиственница даурская (Larix dahurica Turcz.) и лиственница сибирская (Larix sibirica Ldb.), которые составляют около 86 и 14 %, соответственно.

Ареал произрастания лиственницы сибирской занимает пространства Западной и Средней Сибири и Монголии, простираясь от Оби, Иртыша до Байкала и от тундры в районе Обской губы и устья Енисея до Средней Азии и Монголии.

Средний запас древесины лиственничных лесов в Сибири и на Дальнем Востоке составляет 120 куб. м/га, в Западной и Южной Сибири – 150 куб. м/га, в Северной и Северо – Восточной Сибири – 90 – 100 куб. м/га. По группам возраста лиственничные древостои распределяются следующим образом: молодняки – 8 %, средневозрастные и приспевающие древостои – 33 %, спелые и перестойные – 59 % [2].

В настоящее время в промышленное производство всё в больших масштабах вовлекается древесина лиственницы. Однако вопрос её комплексной переработки остается по-прежнему нерешённым. До настоящего времени отходы лесозаготовки лиственницы – комлевые части деревьев, кора, ветви, хвоя, как правило, остаются на лесосеках, сжигаются, загрязняя их и создавая проблемы экологического характера. Ежегодно на лесоперерабатывающих предприятиях образуется более 18 млн куб. м отходов переработки лиственницы в виде коры – основную массу которой вывозят в отвалы, загрязняющие водные бассейны экстрактивными веществами и продуктами деструкции коры [3].

Следует отметить, что, по сравнению с древесной зеленью других хвойных пород, изучению компонентного состава охвоённых побегов лиственницы сибирской посвящено небольшое число работ, и экстрактивные вещества древесной зелени, в особенности, хвои – практически не изучены. В основном, это обусловлено ограниченностью её ареала и опадением хвои в холодное время года.

Тем не менее, хорошо исследован дигидрокверцетин – водорастворимый флованоид, единственным возможным источником которого является древесина лиственница. Также накоплено большое количество информации, связанной с физико – химической характеристикой арабиногалактана – водорастворимого полисахарида, методами его выделения и очистки.

Таким образом, необходимо изучить экстрактивные вещества лиственницы сибирской (Larix sibirica Ldb.) для возможности комплексного и рационального использования ресурсов.

Цель данного исследования – определение состава структурных компонентов и содержания экстрактивных веществ, извлекаемых растворителями с различными химическими свойствами, из разных частей кроны дерева: хвои, коры и одревесневшей части побегов. Полученные результаты являются характеристикой отдельных частей древесной зелени для последующего более полного и глубокого изучения её экстрактивной части.
Методическая часть

Древесная зелень лиственницы сибирской была собрана 28 июля 2011 года с одного дерева, произрастающего в Томской области – в 20 км восточнее г. Томска, в Турунтаевском лесничестве.

Место произрастания – сырое, мшистое, с большим количеством родников, что способствовало загниванию ядровой части ствола (диаметр отверстия 5 см).

Ботанический вид дерева - Larix sibirica Ldb. был подтвержден кафедрой ботаники и дендрологии СПбГЛТУ имени С.М. Кирова.

Характеристика исследуемого дерева лиственницы сибирской:

  • Возраст около 70 лет;

  • Высота 17,6 м;

  • Диаметр на высоте 30 см – 36 см;

  • Диаметр на высоте 130 см – 28,7 см;

  • Соотношение частей древесной зелени – хвоя : кора : древесная часть – 4 : 2 : 1.

Критерием отбора образцов древесной зелени являлся поперечный диаметр веток – не более 0,7 см. Но фактически, основную часть составляли охвоённые ветки с диаметром 0,3 – 0,5 см и меньше, которые и являются кондиционной древесной зеленью для химической переработки.

Отобранные образцы древесной зелени были разделены на хвою, кору и древесную часть. Перед проведением анализов всё сырьё измельчали в барабанной мельнице до размеров частиц 0,1 – 0,2 см.

Экстрактивные вещества, извлекаемые органическими растворителями (петролейным и диэтиловым эфиром, этилацетатом и изопропиловым спиртом), определяли по стандартной методике экстрагирования в аппарате Сокслета, с последующей отгонкой растворителя на роторном испарителе и высушиванием полученных веществ до постоянного веса. Экстрагирование горячей водой проводили путем настаивания при модуле сырьё : вода – 1 : 50 согласно стандартной методике определения водорастворимых веществ. Массовую долю целлюлозы определяли азотно – спиртовым методом (Кюршнера), а определение лигнина проводили с 72 % - ной серной кислотой в модификации Комарова [4].

Содержание арабиногалактана определяли по известной методике – обработкой водного экстракта спиртом [5].

Массовые доли экстрактивных веществ, целлюлозы, лигнина и арабиногалактана рассчитаны с учетом влажности исследуемых образцов – к абсолютно сухому сырью.

В основе определения хлорофилла и каротиноидов лежит одна из стандартных методик, дополненная некоторыми изменениями, позволяющими повысить точность результата и скорость проведения анализа. Метод заключается в обработке исследуемых образцов древесной зелени – хвои, коры и древесной части ацетоном и тщательным перетиранием с измельченным стеклом. Содержание хлорофилла в ацетоновом экстракте определяли при помощи УФ – спектроскопии. Определение каротиноидов проводили путем хроматографирования сконцентрированного ацетонового экстракта на тонкослойной пластинке на силикагеле, с последующим вымыванием каротиноидов фиксированным количеством гексана с качественного участка хроматограммы и последующим выявлением каротиноидов при помощи УФ – спектроскопии [6].
Экспериментальная часть

В результате была проведена работа по определению и составлению характеристики химического состава древесной зелени исследуемого дерева лиственницы сибирской. Полученные результаты представлены таблице 1.

Таблица 1

Химический состав отдельных частей древесной зелени – хвои, коры и древесной части лиственницы сибирской (Larix sibirica Ldb.), мас. %

Научный и промышленный интерес представляют экстрактивные вещества частей древесной зелени – хвои, коры и древесной части, поэтому целесообразно привести сравнение с аналогичными группами веществ таких хорошо известных и изученных пород как, например, сосна и ель. Подобное сравнение позволит предположить пути дальнейших исследований и использование в промышленности конкретных частей древесной зелени. Большие различия наблюдаются в содержании веществ, экстрагируемых петролейным эфиром – в хвое лиственницы сибирской в 4 – 6 раз меньше, чем в ели и сосне, соответственно. Веществ, извлекаемых диэтиловым эфиром, в лиственнице меньше в 1,5 – 3 раза. По количеству веществ, экстрагируемых изопропиловым спиртом, породы имеют относительно равные значения. Также лиственница уступает по содержанию хлорофилла в хвое в 1,5 – 2 раза, но превосходит по количеству каротиноидов в 1,2 раза. Касательно побегов древесной зелени – коры и древесной части, то по количеству веществ, извлекаемых петролейным и диэтиловым эфиром и изопропиловым спиртом, значительных различий в породах не наблюдается [7, 8].

Обнаруженное количество хлорофилла в хвое превышает ранее установленное его содержание в лиственнице сибирской, характерное для июля [9] – месяца сбора образцов в 1,5 раза. Причем, как сообщается в этом же источнике, именно в июле наблюдается наибольший запас пигментов, в частности, хлорофилла в хвое.

Таким образом, по результатам приведенным в таблице можно сделать следующие выводы: значительные различия наблюдаются по содержанию целлюлозы с наибольшей массовой долей её в древесной части; кора древесной зелени превосходит хвою и древесную часть по содержанию лигнина и экстрактивных веществ растворимых в петролейном эфире и этилацетате; экстрактивные вещества, извлекаемые горячей водой, изопропиловым спиртом и диэтиловым эфиром преобладают в хвое; наивысшее содержание арабиногалактана выявлено в древесной части.
Библиографический список
1. Нифантьев Э.Е., Казиев Г.З., Коротеев М.П. Проблема комплексной переработки древесины лиственницы // Ресурсы. Технологии. Экономика. 2005. №4. С. 10 – 31

2. Чекушкина Н.В., Шаталина Н.В., Ефремов А.А. Состав эфирного масла лиственницы сибирской // Химия растительного сырья. 2008. №3. С. 103 – 105

3. Нифантьев Э.Е., Коротеев М.П., Казиев Г.З. Продукты химического модифицирования кавитированной древесины лиственницы // Химия растительного сырья. 2010. №2. С. 37 – 42

4. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. – М.: Экология, 1991. – С. 75 – 164

5. Антоновский С.Д., Кулакова В.Н., Чочиева А.Ф. Получение и переработка водорастворимых гемицеллюлоз древесины лиственницы // Химия древесины. 1971. №8. С. 147 – 153

6. Сапожников Д.М. Пигменты пластид зеленых растений и методика их исследования. – М.: Наука, 1964.

7. Рощин В.И., Баранова Р.А., Белозерских О.А., Соловьёв В.А. Состав экстрактивных веществ хвои и побегов ели европейской // Химия древесины. 1983. №4. С. 56 – 61

8. Колодынская Л.А., Разина Н.Ю., Рощин В.И., Соловьёв В.А. О различии в групповом составе экстрактивных веществ хвои и побегов сосны обыкновенной // Химия древесины. 1984. №5. С. 74 – 78

9. Панькив О.Г., Паршикова В.Н., Слащенин Д.Г., Степень Р.А. Динамика липилов и их некоторых компонентов древесной зелени лиственницы сибирской // Химия растительного сырья. 2009. №3. С. 99 – 102
CHEMICAL CHARACTERIZATION OF SIBERIAN LARCH (LARIX SIBIRICA LDB.) PARTS OF THE CROWN.

Troshina A.V.

Saint – Petersburg State Forest Technical University, Saint – Petersburg

This work presents a characterization of the chemical composition of green needles - needles, bark and wood part of Siberian larch (Larix sibirica Ldb.).

В данной работе представлена характеристика химического состава древесной зелени – хвои, коры и древесной части лиственницы сибирской (Larix sibirica Ldb.).