Древесная зелень сосны обыкновенной - перспективный источник биологически активных веществ

17. Zotrin, R. Perspektiven zum Waldsterben - von der Rosalia gesehen / R Zotrin, A. Krapfenbauer // Forst und Holz. - 1990. - 45. - № 4. - S. 95-98.

18. Hecht-Buchholz, C. Effect of excess aluminum and manganese on Norway spruce seedlings as related to magnesium nutrition / C. Hecht-Buchholz, C.A. Jorns, P. Keil // J. Plant Nutr. - 1987. - 10. - № 9-10. -P. 1103-1110.

19. Wyttenbach, A. The concentration of Fe, Zn, and Co in successive needle age classes of Norway spruce [Picea abies (L.) Karst.] / A. Wyttenbach, L. Tobler// Trees. - 2000. - № 14. - P. 198-205.

20. Ивашов, П.В. Биогеохимическая индикация оловянной минерализации / П.В. Ивашов. - М.: Наука, 1987. - 247 с.

21. Herman, F. Pollution-related stress factors for forest ecosystems / F. Herman, C. Lutz, S. Smidt// ESPR - Environ. Sci. Pollut. Res. - 1998. - Special Issue. - № 1. - P. 2-15.

---------♦'----------

УДК 634.0.813 Л.Н. Журавлева, А.Н. Девятловская, Л.П. Рубчевская

ДРЕВЕСНАЯ ЗЕЛЕНЬ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ - ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ИСТОЧНИК БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Предложен новый подход к процессу экстрагирования древесной зелени сосны обыкновенной с использованием сжиженного пропана. Проведен анализ влияния степени измельчения сырья на выход липидов древесной зелени при экстракции сжиженным пропаном. Показано, что применение сжиженного пропана в качестве экстрагента, в отличие от бензина, позволяет сохранить термолабильные компоненты.

На долю стволовой части приходится около 70% общей массы дерева, коры - от 9 до 24, сучьев -

8, пней и корней - 13%. На лесосеках при сплошных рубках остается не менее 20% всей органической массы, при рубках ухода от 80 до 100%. Кроме того, на деревообрабатывающих предприятиях древесные отходы составляют от 30 до 50%. Из этого количества отходов около 100 млн м3 являются экономически доступными, но до сих пор используются крайне мало. Переработка древесной зелени, оставляемой только на лесосеках, позволит получить ежегодно до 10 млн т пищевого протеина, 180 т каротина, 26,5 тыс. т витамина С, более 3,6 млн т натурального клеточного сока и многих других продуктов, необходимых для народного хозяйства.

Под термином "древесная зелень” понимаются хвоя, листья и неодревеневшие побеги. Практически, учитывая технические и экономические возможности заготовки сырья, древесная зелень представляет собой смесь хвои (листьев), коры, ветвей и побегов древесины.

Изучению химического состава древесной зелени хвойных посвящено большое число работ. Одни классы соединений изучены широко, другие, напротив, меньше, а наличие некоторых компонентов только предполагается.

Липиды древесной зелени хвойных являются самым обширным классом соединений. В работах отечественных и зарубежных ученых показано, что содержание липидов в древесной зелени хвойных зависит от многих факторов, среди которых основными являются возраст хвои и побегов, почвенно-климатические условия произрастания, календарные сроки отбора образцов древесной зелени и др.

Ацилглицеролы, фосфо- и гликолипиды долгое время являлись одними из наименее изученных липидных компонентов. Это было связано с тем, что при переработке древесной зелени эти группы соединений гидролизуются с образованием жирных кислот, которые входят в состав полученных продуктов - хло-рофилло-каротиновой пасты, хлорофиллина натрия и др.

Современные способы переработки липидов хвойных основаны на их выделении из хвойного сырья в виде суммы экстрактивных веществ органическим растворителем. В качестве последнего чаще всего используется бензин. Полученная масса экстрактивных после удаления из них эфирных хвойных масел и

воска подвергается омылению щелочью. Этот способ заложен в основе производства хлорофиллокаротиновой пасты и хлорофиллина натрия [1]. Бензин долгое время был единственным, используемым экстрагентом для выделения липидов из хвойного сырья. Липиды, входящие в состав полученных продуктов, в процессе обработки щелочью омыляются. При этом из состава экстрактов практически полностью исчезают фосфо- и гликолипиды, ацилглицеролы, эфиры стеринов и другие сложные и простые эфиры, обладающие биологической активностью. Кроме того, высокие температуры экстракции также отрицательно влияют на их состав.

Современный уровень развития техники и технологии создал предпосылки для совершенствования промышленных способов переработки липидов хвойного сырья. В настоящее время прослеживаются две тенденции в этом процессе:

расширение набора экстрагентов, используемых для выделения экстрактивных веществ, включая липиды, и одновременно разработка и применение новых типов аппаратов, позволяющих интенсифицировать сам процесс экстрагирования;

выделение отдельных групп липидов или классов соединений из общей массы экстрактивных веществ с использованием современных физико-химических методов.

В последние годы предложено в качестве экстрагентов использовать растворители с низкой температурой кипения - сжиженные газы. Удаление сжиженных газов из мисцеллы осуществляется при температуре 18-30оС, что позволяет максимально сохранять экстрактивные вещества и устраняется стадия регенерации экстрагента.

Процесс экстракции сжиженными газами проводится при большом статическом давлении, что должно обязательно соблюдаться в технологии, так как при снятии давления экстрагент легко улетучивается из полученного экстрагента.

В последнее время для извлечения экстрактивных веществ из растительного материала в качестве растворителя предложено применять сжиженный диоксид углерода. Этот растворитель нетоксичен. Для экстракции растительного сырья сжиженный СО2 используют в докритическом жидком состоянии (р < 7,9 МПа, t < 31,1оС) и сверхкритическом псевдотекучем (р > 7,9 МПа, t > 31,1оС). Применение в промышленности способы и установки для получения СО2-экстрактов из растительного сырья разнообразны. Они различаются периодичностью работы, направлением движения сырья и растворителя, производительностью и т.д. Существуют различные мнения о достоинствах и недостатках способов экстрагирования, схем и конструктивных особенностей установок, которые высказаны в ряде работ [2-4].

Использование сжиженного СО2 для экстрагирования древесной зелени хвойных позволяет получить новые продукты, имеющие применение в пищевой, парфюмерно-косметической промышленности, медицине и бытовой химии. Особенностью сжиженного СО2 является способность извлекать одновременно с липо-фильными соединениями и гидрофильные вещества. Поэтому в настоящее время исследователями проводятся поиски новых экстрагентов, селективно извлекающих липофильные вещества. Этими свойствами обладают сжиженные углеводороды и их производные. С их помощью удается выделить, как и при использовании бензина, липофильные компоненты. Мягкие температурные условия экстрагирования позволяют максимально сохранить в полученных экстрактах термолабильные вещества [5-7].

Исследования проводили сжиженным пропаном, используя древесную зелень сосны обыкновенной, отвечающую требованиям ГОСТ 21769-84 «Зелень техническая». Отбор проб проводили в Енисейском леспромхозе Красноярского края [8, 9].

Решающее значение для экстракции растительного сырья имеет его предварительная подготовка. Количество и состав веществ, извлекаемых при экстракции, зависит от факторов, влияющих на процесс мас-сопередачи внутри частиц сырья и в свободном экстрагенте. Вид, способ и степень измельчения сырья оказывают существенное влияние на скорость процесса экстракции и коэффициент извлечения экстрактивных веществ. Хорошее измельчение сокращает время экстракции и способствует лучшему извлечению экстрактивных веществ. По данным В.И. Ягодина, при измельчении древесной зелени до волокнистой массы продолжительность экстрагирования можно сократить с 3-3,5 часов до 20-40 минут [1]. В технологии переработки древесной зелени в зависимости от полярности экстрагента и типа используемого экстрактора крупность сырья варьирует в широких пределах (от 0,1 до 5 см).

1,0

0,8

12 3^56 7 8

Время зкстрагиродания, час

Характерный размер частиц сырья  - 5 - 10 мм

И -10-20 мм

Извлечения липидов из древесной зелени сосны обыкновенной сжиженным пропаном

На рисунке показано влияние степени измельчения сырья на выход липидов древесной зелени сосны обыкновенной при экстракции сжиженным пропаном. Измельчение сырья приводит к увеличению выхода экстракта за счет улучшения диффузионных процессов. Большая крупность частиц, напротив, отрицательно влияет на выход липидов вследствие перехода процесса во внутридиффузионную область.

Сопоставительный анализ выхода при использовании сжиженного пропана с количеством извлекаемых липидов кипящим бензином показывает существенное увеличение массы извлекаемых компонентов из древесной зелени при использовании первого экстракта (табл.).

Групповой состав пропанового экстракта древесной зелени Pinus silvestris, % к экстракту

Наименование Экст ракт

бензиновый пропановый

Нейтральные липиды 78,00 81,25

В том числе:

хлорофиллы 442,10 522,30

каротин 20,20 34,90

витамин Е 1,22 4,18

стерины 4,00 10,12

Фосфолипиды 2,80 4,50

Гликолипиды 9,88 12,25

Воска 3,00 Следы

Из полученных данных следует, что наиболее легкоизвлекаемым компонентом из древесной зелени являются летучие вещества. При продолжительности экстракции 2,5 часа всеми экстрагентами извлекается более 70% всех летучих, присутствующих в исходном сырье. Наиболее медленно извлекаемыми компонентами являются глико- и фосфолипиды. Максимальное их количество экстрагируется через 8 часов.

Экстрагирование древесной зелени хвойных сжиженным пропаном позволяет выделять липидный концентрат, который характеризуется высокой сохранностью составляющих его биологически активных веществ. Использование сжиженных углеводородов в качестве экстрагентов открывает широкие возможности в области переработки древесного сырья и создания новых видов продуктов.

Литература

1. Ягодин, В.И. Основы химии и технологии переработки древесной зелени / В.И. Ягодин. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1981. - 223 с.

2. Репях, С.М. Химия и технология переработки древесной зелени / С.М. Репях, Л.П. Рубчевская. - Красноярск: Изд-во КГТА, 1994. - 320 с.

3. Пономарев, В.Д. Экстрагирование лекарственного сырья / В.Д. Пономарев. - М.: Медицина, 1976. - 203 с.

4. Касьянов, Г.И. Натуральные пищевые ароматизаторы - СО2-экстракты / Г.И. Касьянов, А.В. Пехов, А.А. Таран. - М.: Пищевая пром-сть, 1978. - 175 с.

5. Журавлева, Л.Н. Состав жирных кислот пропан-бутанового экстракта древесной зелени пихты сибирской / Л.Н. Журавлева, Л.П. Рубчевская // Вестн. Сиб ГтУ. - 2002. - № 2. - С. 41-42.

6. Журавлева, Л.Н. Извлечение биологически активных веществ из древесной зелени хвойных сжиженными углеводородами / Л.Н. Журавлева, С.М. Репях // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения: сб. ст. всерос. науч.-практ. конф. - Красноярск, 2003. - С. 300-303.

7. Журавлева, Л.Н. Химический состав бутановых экстрактов древесной зелени пихты сибирской / Л.Н. Журавлева, Л.П. Рубчевская // Лесной и химический комплексы: проблемы и решения: сб. ст. всерос. науч.-практ. конф. - Красноярск, 2003. - С. 298-299.

8. Сукачев, В.Н. Методика технологических исследований в лесу / В.Н. Сукачев, С.В. Зон. - М.: Наука, 1961. - 56 с.

9. Родин, Л.Е. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах / Л.Е. Родин, Н.П. Ремезов, Н.И. Базелевич. - Л.: Наука, 1968. - 143 с.

---------♦'----------

УДК 597-155.3(282.256.3) А.Н. Гадинов, П.М. Долгих

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВИДОВАЯ СТРУКТУРА ИХТИОЦЕНОЗА, ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ЧИСЛЕННОСТЬ И ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЫБ р. ЕНИСЕЙ

В статье рассматривается современная структура ихтиофауны р. Енисея после его зарегулирования на участке от плотины Красноярской ГЭС до устья р. Ангары. Выявлены особенности распределения видов рыб по отдельным участкам, определена относительная численность и биомасса ценных и основных промысловых видов рыб.

Внутренние водоемы Восточной Сибири являются поставщиками ценной рыбной продукции (сиговых, лососевых). Так, например, годовые уловы только сиговых в бассейне Енисея в настоящее время составляют до 70% от общего вылова. В связи с высоким качеством рыбы, добываемой из водоемов Восточной Сибири, и значительным потребительским спросом населения перед рыбохозяйственными организациями встает задача сохранения рыбных запасов. Безусловно, решить это с наибольшим успехом возможно лишь при условии изучения закономерностей природных и антропогенных явлений, определяющих рыбопродуктивность водоемов.

С вводом в эксплуатацию Красноярской ГЭС наблюдается резкое изменение гидрологического режима реки в нижнем бьефе Енисея. Уменьшилась водность реки, зимний сток увеличился за счет летнего, значительно снизились летние и увеличились зимние температуры воды (Одрова, 1977; Ершова, 1979; Косма-ков и др., 1980). Это привело к экологической перестройке всех сообществ гидробионтов. В связи с изменившимися условиями обитания, структура ихтиоценоза в нижнем бьефе стала значительно отличаться от естественной. Сформировались иные, не свойственные для речных участков Енисея популяции рыб. Кроме того, большое влияние на видовой состав и численность различных видов рыб и других гидробионтов при-плотинного участка реки оказывает биосток Красноярского водохранилища.

Изучение реки, с точки зрения мониторинга условий обитания рыб, представляет интерес для изучения экологической пластичности видов, возникновения адаптаций, изменения их биологических характеристик, что в свою очередь дает возможность экологического прогнозирования развития ихтиоценоза при зарегулировании водоемов.