автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Особенности химического состава корки и луба PINUS SYLVESTRIS L.

' 1 5 № ^

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

КОРБУКОВА Инна Валерьевна

ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА КОРКИ И ЛУБА PINUS SYLVESTRIS L.

05.21.03. Технология и оборудование химической

переработки древесины : химия древесины

АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата химических наук

Санкт-Петербург - 1997

Работа выполнена на кафедре технологии лесохимических продуктов и биологически активных веществ Санкт-Петербургской лесотехнической академии

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

- доктор химических наук,

профессор Дейнеко И.П.

- доктор химических наук, профессор Рощин В.И.

- доктор химических наук, профессор Школьников Е.В.

- кандидат химических наук

доцент Буров A.B.

Архангельский технический университет

Защита состоится "¿5" ¡.МИЧМиЛ- 1997 г. в часов на заседании специализированного совета Д.063.50.02. в Санкт-Петербургской лесотехнической академии по адресу:

194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, второе учебное здание, библиотека кафедры целлюлозно-бумажного производства

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке академии Автореферат разослан"

Ученый секретарь специализированного совета

¡Jjßtfoy^- Калинин H.H.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Комплексное использование всей биомассы дерева должно включать и переработку древесной коры. Кора является многотоннажным и малоиспользуемым отходом предприятий химико-лесного комплекса. Ежегодно на целлюлозно-бумажных комбинатах России ее накапливается около 1,5 млн. м3.

Древесная кора является одной из важных частей дерева и выполняет целый ряд специальных функций. Она участвует в проведении и накоплении продуктов ассимиляции, защищает дерево от перегрева и переохлаждения, от потери влаги, от механических и биологических повреждений. Большая часть синтезируемых в коре соединений обладает биологической активностью. В связи с этим кора может служить источником различных ценных продуктов.

Однако состав коры очень сложен и, несмотря на обширные исследования как русских ( Гелес И.С., Черняева Г.Н., Шарков В.И., Ярцева Н.А. и др. ), так и зарубежных ( Ekman R., Hemingway R.W., Norin Т. и др.) ученых, изучен еще недостаточно, что сдерживает разработку перспективных технологий ее комплексной химической переработки. Поэтому углубленное изучение химического состава коры является весьма актуальным.

Цель и задачи исследования. Целью работы являлось качественное и количественное определение химического состава отдельных частей коры (корки и луба) сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и изучение сезонной изменчивости содержания основных компонентов в корке и лубе.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи :

- определить массовую долю отдельных частей коры на всем протяжении ствола дерева ;

- исследовать групповой и компонентный химический состав корки и луба в нижней и средней частях ствола ;

- изучить сезонную изменчивость химического состава корки и луба.

Научная новизна.

На основании выполненной работы :

- предложены уравнения зависимости массовой доли коры, корки и луба от геометрических параметров ствола (высоты и диаметра) ;

-4- определены особенности химического состава отдельных частей коры (корки и луба);

- выяснено влияние места расположения по высоте ствола образца коры на количественное содержание оснозных компонентов в корке и лубе ;

- установлены закономерности сезонной изменчивости содержания основных компонентов во внутренней и наружной частях коры.

Практическая ценность.

Предложенная эмпирическая зависимость содержания (массовой доли) коры, корки и луба от высоты и диаметра ствола, позволяет оценивать удельный и потенциальный запасы сосновой коры и ее составных частей.

Данные по химическому составу корки и луба могут служить теоретической основой при разработке технологий комплексной переработки отходов окорки. Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы были представлены на международном симпозиуме ( Фужоу, 1995 г.) и обсуждены на ежегодных научно-технических конференциях ЛТА,1994-1995 гг.

Публикации результатов исследования. По теме диссертации имеются 2 публикации.

На защиту выносятся следующие основные положения :

- зависимость массовой доли коры и ее отдельных частей от геометрических параметров ствола (высоты, диаметра) описывается полиномом второй степени;

- химический состав луба характеризуется повышенным содержанием углеводов (29-36%), водорастворимых таннидов (9-12%), эфирорастворимых веществ (5,5-9,2%) ; корка имеет высокое содержание щелочерастворимых таннидов (38-45%) и лигнина (2128%);

- содержание эфирорастворимых веществ максимально в нижней части ствола, в верхней его части наблюдается повышенное содержание углеводов и щелочерастворимых таннидов ;

- сезонная динамика содержания эфирорастворимых веществ и таннидов в различных частях коры имеет противоположный характер : в лубе максимальное их накопление приходится на весенне-летний

период ; в корке же массовая доля названных веществ в период вегетации минимальна.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованной литературы (102 наименования) и приложения. Материал изложен на "ISO страницах, включая 55 таблиц и 32 рисунка.

Краткое содержание работы.

Сосна обыкновенная (Pinus silvestris L.) является одной из основных лесообразующих пород России. Объектом исследования являлась кора сосны обыкновенной, заготовленная с 50-60 летних деревьев, произрастающих в Ленинградской области (Токсовский и Лисинский лесхозы).

1. Определение содержания коры в стволе дерева.

Одним из зажных вопросов, относящихся к исследованию коры, является вопрос оценки ее запасов в общем объеме древесного сырья. Поскольку сосновая кора может служить перспективным сырьем для химической переработки, необходимо иметь количественные данные о ее содержании в дереве.

Проведенное исследование свидетельствует о том, что массовая доля коры в дереве зависит от высоты и от диаметра ствола. Наибольшее ее количество (11,7±0,9%) находится в комлевой части дерева (0,5 м), тогда как в средней части ствола ее относительная доля уменьшается в 2 раза и на высоте 13,5м составляет 5,2±0,6%. Предложена математическая зависимость массовой доли коры и ее отдельных частей от геометрических параметров ствола. С использованием стандартной программы определены коэффициенты полинома второй степени, полученного обработкой экспериментального материала по методу наименьших квадратов:

Y=Av)/2+Bv+C (1), где Y- массовая доля коры,

V =100xhxd Н2

h- расстояние от вершины ствола до места определения массовой доли коры, м

d-диаметр ствола на высоте h, м

Н-высота дерева, м

В табл. 1 представлены коэффициенты уравнения 1.

Таблица 1.

Значения коэффициентов уравнения для оценки массовой доли коры и ее составных частей по высоте ствола

коэффициент кора корка луб

А 10,9 8.1 2.8

В -8.2 -1.6 -6.6

С 5,9 0,6 5.3

Эмпирическая зависимость (линия) и экспериментальные данные (точки) представлены на рис. 1,2.

Предложенное уравнение с удовлетворительной точностью описывает распределение коры в стволе дерева, коэффициент корреляции - 0,93.

Задача определения соотношении отдельных частей коры, корки и луба в литературе практически не рассмотрена. В связи с тем, что химический состав внутренней и наружной частей коры значительно отличается, корка и луб могут являться источником различных продуктов. Поэтому необходимо иметь количественные данные о запасах отдельных частей коры сосны. Статистическая обработка данных по массовой доле корки, выполненная для 15 деревьев свидетельствует о том, что ее количество в нижней части ствола (0,5м) составляет 10,1+0,9%, в средней же части дерева (13,5 м) ее содержание снижается до 1,1 ±0,2%. Обработка данных по массовой

доле луба показала, что его содержание на высоте 0,5м от поверхности земли составляет 1,б±0,2%, с высотой его доля возрастает и достигает к 13,5м 4,1±0,4%. Зависимость массовой доли корки и луба от геометрических параметров стеолэ, описываемая в координатах уравнения 1 (коэффициент корреляции-0,97), приведена на рис. 2 а и б.

Полученные данные имеют реальное практическое значение. Предложенные уравнения дают возможность рассчитывать содержание названных частей дерева. Оценка удельного и потенциального запасов коры и ее составных частей является весьма важной при создании технологии переработки отходов окорки. Среднее содержание коры в 15-ти метровых сортиментах 55 летних деревьев составляет 7% (21,4 кг) в том числе, корк - 4,8% (14,8 кг), луо^ - 2,2% (6,6кг). а б

16 14 12 10 8 6 4 2 О

Рис. 2. Зависимость содержания (У) корки (а) и луба (б) от геометрических параметров (у) ствола.

2. Особенности химического состава отдельных частей коры.

Химический состав корки и луба изучался на образцах заготовленных из нижней (0,5 м) и средней (13,5 м) частей ствола.

Каждое дерево, как биологический объект, обладает определенной индивидуальностью. В связи с этим, перед изучением химического состава отдельных частей коры сосны, определен диапазон индивидуальной изменчивости исследуемых образцов, который, как оказалось, не является доминирующим фактором при выявлении отличий в химическом составе корки и луба.

Из табл. 2 видно, что принципиальные отличия в химическом составе отдельных частей коры проявляются в следующем : лубяная

ткань обогащена эфирорастворимыми и водорастворимыми веществами, а также неорганическими элементами. В тоже самое время в корке в заметно больших количествах накапливаются азотсодержащие соединения, лигнин и щелочерастворимые вещества.

2.1. Эфирорастворимые вещества

Достаточно высокое содержание смолистых веществ в коре, главным образом, в лубе, позволяет рассматривать их в качестве потенциального сырья для выделения ценных продуктов. Поэтому при рациональном использовании всей массы коры, необходимо иметь сведения о групповом и компонентном составе эфирорастворимых веществ корки и луба. Состав эфирорастворимых веществ определяли по схеме приведенной на рис. 3.

Групповой состав эфирорастворимых веществ внутренней и наружной частей коры представлен в табл. 3.

Таблица 2.

Элементный и групповой состав отдельных частей коры сосны заготовленных весной (%)

луб корка

0,5 м 1355 М 0,5 м 13,5 м

С 47,6 46,1 52,8 50,5

н 6,2 6,4 5,7 6,6

N 1,4 1,0 1,7 1,5

Р 0,052 0,046 следы следы

зола 5,2 — 2,1 —

О(по разности) 39,6 46,4 37,7 41,4

Эфирораствори- 8,3 6,2 3,9 3.7

мые вещества

Водораствори- 28,3 26,6 5,0 8,6

мые вещества

Щелочерастэо- 33,4 36,8 45,7 31,6

мые вещества

Лигнин 2,9 3,3 21,6 19,1

Целлюлоза 18,8 18,8 17,5 —

кость. - 1995, В 3. - С. 8-10.

4. Кебич U.C., Зильберглвйт H.A., Горбатенко И.З. Утклизешия отходов деревообработки методом биоконверсии // Лес-95: - Тез. докл. междунар. научно-практ. конф. - Минск, 1995. - С. 74.

5. Кебич М.С., Зильберрлейт М.А., Горбатенко И.В. Трансформация гидролизного лигнина в гумусовые вещества при получении лигноорганическопо удобрения // Проблема промюзленной экологии к комплексная утилизация отходов производства: Tes. докл. междуиар. науч. хонф. - Витебск, 1995. ^ С. 121.

6. Зильберрлейт H.A., Кебич rï.C., Горбатенко K.B. Утилизация малоценных отходов древесного вещества в пуиусосодержащее удобрение (обзор) // Материалы, теннологии, инстр! 1енты. - 1996, » 3. -С. 56-66.

7. Зильберплейт М.А., Кебич U.C., Горбатенко И.В., Фёдорова 0-И. Влияние принудительной аэроции на скорость био-оиверсии компонентов древесины // Весц1 Акадэм11 навук Белерус1. Сер. xinlH-ных навук. - 1996, » 3. - С. 111-115. t

В. Zilbergleit И.А., Gorbatenko I.V., Kebich M.S. Biodeat-cuction of ligno-cellulosic materials to hunqj componda //■ Innecna.tional 3yKPosiura on Cellulose and Lignocelluloaics-ge. -China, 1996. - 3. 129-130.

9. Зильберрлейт М.А.,. Горбатенко И.В., Кебич М.С. Гумусовые вещества иэ отходов древесины // Ресурсосберегающие и экологически чистые технологии: Тез. докл. научно-техн. конф. - Гродно,

1996. - С. 208-209.

10. Пат. 1449 Республики Беларусь, .МКИ 6 С 05 F. 11/00. Способ голуччния оргиноминеральиого компосте на основе малоценных отходов древесины { М.С. Кебич, М.А. Зильберрлейт, Е.П. Шишаков, В. Д. Боруи, A.M. Петрашкевич, И.В. Горбатенко (РБ). - Заявл. 23.12.93; бпубл. 15.12.95; Бил. 14(1). -4с,

11. Зильберглейт H.A., Кебич М.С., Горбатенко И.В. Гумификация древесных отходов в процессе их биодеструкции // Агрохимия. -

1997, » 3. - С. 17-21.

рэзгоэ

ГД^БДЦЕНКА 1рына ВАк'-арау.ча

ПЕРАЛРЩОУКА ЙДЫХОДАУ ЛIГНАЦЗЛШОЗНЫХ НАТЭРиЯЛАУ У ГУМУСДУТРЫМЛIВАЮЧАЕ АРГАКАШНЕРМШАЕ УГКШШй

о

Адыходы дрвуняныя, тзки1чкы л±пн1н, дэструкцыя, СИяканвер-с!я, »ум1ф1кацыя, .гумусавыя рэчывы, пую.наБыя к1сг.оты7 фулъ-^ вакхслоты, аргвнакхнерпльние 'агнне.

Дб'ект даследавання —. кара хвойна-л!ставка парод, п1лаз1нне ял1ны, п1лав1нне ас!ны, п1дрол1зны л1г);1н.

Мэта работы - абгрунтвванна - распрацоука тгхквлаг1чнага > працэсу атрымання эфекты$>нага арганага-неральнапа урнагннн шляхам бХядэструкцы^ адыходиу лХрпвцэпхтозкын магэрыялау.

У рвбоце вывучаны £шшу тэхиалаПчныя паракстрау не працэс бгядэструкцыд. адыходау л±гаацзлюлозкых матэрычлау 1 утварзина гумусовых рэчывау. Аптьа-а.эвва»ш умовы атрымання руиусаутрьмлхваича-, га уриагнпя з роэныи о1дпу драупяных адыходау. Вывучаны углыу ' дзеяння актыаатарау .-¡а працэс б1ядэградацы1 адыходау драунЛны. . Установлена, што павел1чэнне расгхОду к1см:5роду паветра значна повышав ступень дэструкцьо. лоЛ'кхну. Еыяу.гекы рплыу природы катыёну оэотутрымл1ваючай сол! на ступень дэструкцы1 кекпанентву зынодна-га матэрыяяу 1 выхад гумусовых рэчьпзау. Распрацаваны працэс 1и-тэисХунай дэструкцы1 адыходау ррауи±ннага рэчква ва умоввк натуральней асацылцьй га.крааргаш.зма$ з атрыманиеи гум1ф1имрвванара продукту для сельскай гиспадарк!.

Бьтучаны прэп^раты гумусовых к1слот з гум1ф1цыраавных адшсо-/ дау л1гнацэлмлозных матэрыялау 1 1дзнтыф1кавань. на адгтведнасць класа гутиавыя кхслот 1 фульг , кэ-слот. Установлена, што вьшучаныя ппгуариты па асаоугщгл уласц±висцях 6л1зк±я дв галадых формау гле-б^г,ьас гумусавых кАслот,

Праведзена выпрабаванне арганакшеральнага упнаення на прад-прыемствах пры вырош-.ваннх разнастайньос культур. Апзначаны ста-(юучы $тплы$ арганам1нерельнага $»гнаення на рост 1 разв1ццё розных Ыдау расл1н.

РЕЗЕМЕ

. ГОРБАТЕНКС Ирина Викторовна

ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ЛИГКОЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ Б ГУМУСОСОДЕРЖАЩЕЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЫГОЕ УДОБРЕНИЕ

Отходы древесине, технический лигнин, деструкция; биоконаер-сия, гумификация, гумусовые ьедества, гукиновые кислоты, фульво-кислогы, орраноминеральное удобрение.

Объект исследования - кора явойно- лиственных пород, опилки ели, опилки осины, гидролизный лигнин.

Цель работы - обосновали? и разработка технологического процесса получения з$фектиз..ого ерпаноминерального удобрения путём биодеструкции отаг.дов лигноцеллюлознът материалов.

В рс.Зоте изучено злкяние технологических параметров на процесс биодеструкаия ог.с^коа г.крноцеллилозкья материалов я образование гумусовых аепасг Оптж-* «.зкровоны услопцл получения румусо-содержащего удобрен.« ли рвэлкчк*яс йиг.оз древсснья отходов. Изучено влияние действия егтяввторо» на процесс бмодеградации отходов древесины. Уствноы"'- но, что увеличение раскола кислорода воздуха значительно повък-не? степень деструкции лигнина. Выявлено влияние прГ'роды катиона -ззотсодергащгй соли на степень деструкции компонентов исходного ис.'ериала и пьлсод гумусовыя веществ. Разработан процесс «о!Т2!1сйчшой деструкции отяодоа древесного веиества в условиям естественной ассоциации микроорганизмов с получением руиифицированкого продукта для сельского хозяйства.

Еиделены препараты гумусовых кислот из гумифицированньи отколов лигноцаллютозных иатерчалов и идентифицированы на соответствие ^классу гуминор« кислот и фулъвокислот. Установлено, что выделенные препараты по основном свойствам близки к молодым формам почвенньс; гумусовых кислот.

' Проведена апробация органомииеральних удобрений на предприятиях при еыретавании различных культур. Отмечено положительное влияние орпапсминерального удобрения на рост и развитие разных видов растений.

SUMMARY G'RBATEHKO Irena Viktorovna

RECLAMATION OF LIGNO-CELLULOSIC MATERIALS TO HUHUS ORGANIC-MIHERAL FERTILIZER *

Wood wastes, technical lienine, destruction, biokonversion, gunification, humus substance, hu.vj.mc acids, phu.lvoaci.d3, organic-mineral fertilizer.

The object^of investigation ia barb- of coniferous end leef-bearing sorts, fir sawdust, asp sawdust, hydrolized ligriine.

The aim of the-work is foundation and design of technological process of production of an effective organic-ainecal fertilizer by the wi>y of biodeatruction of wastes of ligno-oelluloaic materials.

In this worfe the influence of technological ptirtweterea on

the process of biodestruction of wastes -of ligno-callulooic

materials and focnotion of hiuaus substances ji studied. The

conditions of humus fertilizer preparation froa different sorts

of word vtjtea ore optimized. The influence of tha action oS

activators on the process of biodeg nidation of wood vaatea is

studied. It is 3hovn, that the increase of consumption of the c

oxygen iEprove significantly the degree of lignine destruction.

The influer :e of N-containing salt cation nature on the degree

destruction of coEH-jnents of starting Katerial and yield of hue

substances is established. The process of intensive destructici

of wood materials wastes in under the conditions of natural » ,

association ot micro-organi3iu3 producing the of humified produ< fop agriculture is designed.

The preparates of huraua acids fron huiaified wastes of ligi cellulosic materials are isolated. They ere identified in tern of their correspondence to the class of huninic ocid3 and phulvoacida. It is shown, that the obtained preparates ate clo to young fornis of soil h№UO ccida for their raain properties.

The evaluation of organic mineral" i'artilizera on factorie; during the growing of different crops ia conducted. The po3iti influence of orgoniq mineral fertilizer on the growth nnd development of different sorts of plants ia noted.

Рис. 3. Схема анализа эфирорастворимых веществ

Нейтральные вещества

Основная группа эфирорастворимых веществ во внутренней и наружной мастях коры представлена нейтральными веществами (см. табл. 3). В лубе их количество в 2,5 раза выше, чем в корке. Разделение фракции нейтральных веществ на связанные кислоты и неомыляемые вещества показало, что количество неомыляемых веществ в нижней части ствола как в лубе, так и в корке приблизительно одинаково и равно 0,6%.

Таблица 3.

Групповой состав эфирорастворимых веществ корки и луба сосны обыкновенной, ( числитель - % от эфирорастворимых веществ, знаменатель - % от абсолютно сухой корки (луба)).

луб корка

0.5 м 13,5 м 0,5 м 13,5 м

Нейтральные 68.3 59.3 47,1 45.4

вещества 5,7 3,4 1,8 1.7

в том числе :

неомыляемые 13. 9.3 18.5 18,7

вещества 0,6 0,5 0.6 0,7

связанные 49.3 46.5 24,9 21.0

кислоты 3,6 2,7 0,9 0,8

Свободные

кислоты:

Жирные 8.3 16,6* 18,0 29,1*

кислоты 0.7 1,0 0,7 1,0

Смоляные 6,2 12.0

кислоты 0,5 0.5

Кислоты,вы- 21 3,9 11.5

деляемые об- 0,2 0,2 0,3 0,4

работкой МаНСОз

Фенолы §2 6,0 3.9 1А

0,4 0.4 0,2 0,3

* - Сумма смоляных и жирнык кислот

Неомыляемые вещества корки и луба идентифицированы методом ГЖХ. Сравнительное изучение внутренней и наружной частей коры показало, что в лубяной ткани преобладает ( 40% от массы фракции неомыляемых веществ ) в основном р-ситостерин (1). Доля остальных компонентов весьма незначительна. В корке помимо р-ситостерина (10%) присутствуют в значительных количествах алифатические спирты (около 20%). Впервые установлено присутствие в коре такого алифатического спирта, как изононадеканол. На оснозаниии хроматомасс-спектрометрического анализа

идентифицированы соединения (10% от массы фракции) серратенового ряда (2). Ранее финскими учеными было показано присутствие в коре сосны четырех соединений такого типа (Я-|=Н, К2=ОСНз, Яз=Я4=0 ; Я-|=ОСН3, !Ч2=Н, Р3=Я4=0; Я-рН, Я2=ОСНз. Я3=аОСН3, Я^Н ; Яч=ОСНз, Я2=Н, Я3=аОСН3, 1Ч4=Н). Однако, нами, помимо этих соединений во фракции неомыляемых веществ обнаружены 21-метоксисеррат-14-ен-З-он, 3,21-диол-серрат-14-ен и 3-метокси-серрат-14-ен-21-ол. Все эти соединения при ионизации методом электронного удара претерпевают ретро-диеновый распад по двум направлениям. Разрыв связей в кольце Д дает осколочные ионы с массами 122 и 284. Разрушение же кольца С приводит к образованию одного сравнительно устойчивого иона с массовым числом 221. Помимо названых фрагментов эти соединения дают характеристические для каждой структуры пики, связанные с отщеплением соответствующих кислородсодержащих заместителей. Необходимо подчеркнуть, что, как нами установлено, рассмотренные тритерпеноиды накапливаются, в основном, в наружной части коры.

Связанные и свободные кислоты

Жирные кислоты в коре сосны присутствуют в свободной и связанной форме. Содержание связанных кислот в корке составляет более 50%, а в лубе их доля достигает 82-83%, считая от суммы жирных кислот.

Анализируя состав свободных и связанных жирных кислот отдельных частей коры можно отметить, что в наружной части коры преобладают насыщенные жирные кислоты - бегеновая (С22) и тетракозановая (С24), тогда как в лубяной ткани присутствуют преимущественно непредельные кислоты ( С^)-

но

т

Интересным является факт наличия изоэвгенола (3) в наружной части коры сосны ( 7% от массы фракции связанных кислот). Его присутствие в коре ранее не отмечалось.

Среди смоляных кислот корки и луба идентифицированы пимаровая (4), сандаракопимаровая, изопимаровая, абиетиновая и дегидроабиетиновая кислоты. При этом основной кислотой в корке является пимаровая кислота ( 8% от массы фракции), а в лубе -дегидроабиетиновая (15%).

В наружной части коры в повышенном количестве содержатся феруловая (5) и протокатеховая (6) кислоты, очевидно играющие защитную роль при патологических повреждениях. Впервые в коре сосны обыкновенной обнаружена азелаиновая (нонандиовая) кислота.

2.2. Водорастворимые вещества

Водорастворимые вещества коры сосны представлены, в основном, соединениями фенольной природы (танниды) и углеводами. Их групповой состав приведен в табл. 4.

сош I

си

5■ 6

Видно, что распределение водорастворимых веществ в отдельных частях коры ессь.'/з неравномерное. Содержание дубильных веществ в лубе на высота 0,5 м от поверхности земли достигает 42% от фракции водорастворимых веществ, что составляет 13% от массы луба; в корке же их количество не превышает 2%.

3. Влияние различных факторов на химический состав отдельных частей коры сосны.

3.1. Зависимость химического состава корки и луба от высоты

ствола.

Таблица 4.

Групповой состав водорастворимых вещегтз отдельных частей коры сосны, %

Компоненты луб корка

0,5 м 13,5 м 0,5м 13,5 м

Такниды 1,9 9,4 1,3 3,9

РВ до гидролиза 2,7 3,7 1.0 1,2

РВ после гидролиза — »,'2 •з о 4,0

Анализ образцов коры из нижней (0,5 м) и средней (13,5 м) частей ствола показал (см. табл. 2-4), что с увеличением высоты ствола проявляется тенденция к снижению массовой дели эфирорастворимых веществ, повышению содержания углеводов и щелочерастворимых таннидов. Имеются изменения в содержании и других рассмотренных в

разделе 2 соединений, но они не очень значительны (в пределах 20% отн.).

3.2 Сезонная изменчивость химического состава внутренней и наружной частей коры.

Сезонные изменения изучались на образцах коры, заготовленных в течении одного фенологического цикла. Полученные результаты позволяют отметить, что со сменой времени года наблюдаются а 6

2501 0! 05 25 ЮГ НИ 2511

25Й1 0805 ЯШ М10 гвм

Рис.4. Сезонная изменчивость содержания эфирорастворимых веществ (а) и низкомолекулярных Сахаров (б) в корке (2,4) и лубе (1,3)

колебания в содержании различных компонентов коры сосны. Как видно из рис. 4а, в весенне-летний период содержание смолистых веществ в лубе максимально, тогда как в корке, наоборот, минимально. Массовая доля низкомолекулярных Сахаров в лубе меньше всего весной, а в корке - осенью (см. рис. 46).

Содержание высокомолекулярных соединений (целлюлозы и лигнина) в коре в течение года существенно не изменяется.

Выводы

1. На основании проведенного систематического исследования установлены массовая доля и химический состав корки и луба сосны обыкновенной. Выяснены закономерности их изменения по высоте ствола и в зависимости от сезона.

2. Массовое содержание корки максимально в нижней части (90%), а луба - в верхней части (80-90%) ствола дерева. Зависимость массовой доли коры, корки и луба от геометрических параметров ствола (высоты,

диаметра) удовлетворительно описывается полиномом второй степени с коэффициентом корреляции 0,93-0,97.

3. Составные части коры характеризуются различным химическим составом. Основным компонентом корки являются щелочерастворимые танниды (38-45%) и лигнин (21-28%). Лубяная ткань содержит, главным образом, углеводы (29-36%), водорастворимые танниды (9-12%) и эфирорастворимые вещества ( 5,5-9,2%).

4. Доминирующими компонентами эфирорастворимых веществ луба являются ненасыщенные жирные кислоты C-iß (60%). Фракция неомыляемых веществ (1%) содержит в больших количествах ß-ситостерин (40%). Эфирорастворимые соединения корки представлены, в основном, насыщенными жирными кислотами - С22, С24 ( 40%), жирными спиртами - Cis-C24(20%) и тритерпеноидами серратенового типа, концентрирование которых в наружной части коры установлено впервые.

5. С удалением от поверхности земли по высоте ствола проявляется тенденция к снижению массовой доли эфирорастворимых веществ и повышению содержания углеводов и щелочерастворимых таннидов как в корке , так и в лубе.

6. Фенологический цикл оказывает непосредственное влияние на химический состав компонентов коры :

а) массовая доля эфирорастворимых веществ в весенне-летний период максимальна в лубе и минимальна в корке ;

б) массовая доля низкомолекулярных углеводов имеет минимум в лубе весной, в корке - осенью ;

в) содержание высокомолекулярных соединений коры в течении года существенно не изменяется.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Deineko I.P., Korbukova I.V. The group composition of ether soluble substances of the pine bark constituent part // 2nd International Symposium on Chemistry and Utilization of Tree Extractives. Abstracts of Papers. -China, Fuzhou, 1995.Nov.29-Des.2, -p. 197-198.

2. Дейнеко И.П., Корбукова И.В. Химический состав отдельных частей коры сосны // Лесохимия и органический синтез. Тез. докл.- Сыктывкар, 1996 г. - с. 125.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенной подписью направлять по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, Лесотехническая академия, Ученый совет.

Лвдийоан» и изчать и ордгинак макэга 10.12.96р. Формат 60хУ0

1/16. Пэчать вфоетная. Бумага. пявчля.'Азд.К 15а. Пэч.я. I.

Тираж ЮОзкз» Заказ № 106. 0.15а. Редакционно-вздатв-аоквй отя,ви ЛТА.

194018. Санкг-Пзгзрбург» Институтский пер. д 5.

и