CC BY
120
УДК630.892.6 О.Г. Панькив, В.В. Полянская, В.Н. Паршикова, Р.А. Степень
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ ПИХТЫ
В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Проведенные исследования показывают на то, что углекислотный экстракт древесной зелени пихты в целом и его отдельные фракции могут успешно применяться в сельском хозяйстве. Экстракт и выделенное из него эфирное масло эффективны при введении в полноценный рацион животных, отработанное сырье - в качестве корма и удобрения, кислотная фракция экстракта - повышает урожайность овощей.
Ключевые слова: древесная зелень, пихта, переработка, использование.
O.G. Pankiv, V.V. Polyanskaya, V.N. Parshikova, R.A. Stepen THE USE OF THE RECYCLING PRODUCTS OF THE FIR WOOD GREEN IN AGRICULTURE
The research shows that the carbon extract of the fir wood green in general and its fractions may be sucess-fully used in agriculture. The extract and the essence are very effective as a part of the animal ration, waste raw materials as food and fertilizer, extract acid fraction makes vegetable productivity higher.
Key words: wood green, fir, recycling, use.
Древесная зелень хвойных пород в связи с наличием в ней многих пищевых и биологически активных соединений как сырье существенно превосходит по стоимости стволовую древесину. Ее запасы в Сибири оцениваются в 1800 млн м3, из которых 34%, включая 1,5-2 млн м3 экологически доступных, находятся в Красноярском крае [1]. Значителен здесь вклад и пихтовых биогеоценозов, представленных спелыми и перестойными древостоями, что указывает на целесообразность их скорейшего использования [2].
Наиболее разработанным направлением использования древесной зелени пихты является пихтоваре-ние - отгонка из нее острым паром эфирного масла. В настоящее время оно является практически единственным товарным продуктом производства, хотя имеются наработки утилизации образовавшихся при этом отходов: отработанного остатка, кубового конденсата и флорентинной воды [3, 4 и др.]. Путем экстракции древесной зелени органическими растворителями (бензином, этилацетатом, трет-метилбутиловым эфиром и др.) выделяются препараты, существенно ускоряющие развитие овощных растений (СИЛК, НОВОСИЛ) [5, 6]. Их основой служат сложные тритерпеновые кислоты. Полученные продукты обладают мощным бактерицидным и фунгицидным действием, повышают урожайность культур до 30% и ускоряют созревание плодов.
Успешно развивается в последнее время экстрагирование растительного сырья, в том числе древесной зелени легколетучими растворителями, прежде всего, сжиженным углекислым газом.
В настоящем сообщении рассматривается возможность использования углекислотного экстракта древесной зелени пихты, его отдельных фракций и отработанного сырья в сельскохозяйственных целях.
Объектом исследования служили сентябрьская древесная зелень пихты, отобранная из средней части кроны со здоровых деревьев 25-30-летнего возраста, и полученный при ее переработке углекислотный экстракт. Анализ компонентов экстракта, его отдельных фракций исходного и отработанного сырья проводился стандартными общепринятыми методами [7].
Пихтовый экстракт (плотность 0,9544 г/см3) несколько легче воды, но тяжелее эфирного масла, что указывает на присутствие в его составе более тяжелых соединений, чем летучие терпеноиды. Показатель преломления экстракта - 1,4954, кислотное число - 31,4, эфирное - 53,1 и карбонильное - 48,4 мг КОН/г. Последние два показателя указывают на ароматические свойства данного продукта.
Пихтовый углекислотный экстракт представляет собой многокомпонентную вязкую маслянистую зеленовато-слабо-коричневую жидкость. Его средний выход составляет 4,42% от биомассы древесной зелени. Экстракт характеризуется приятным пихтовым запахом, который в значительной степени определяется наличием в составе эфирного масла. Его доля в экстракте составляет 46,3%, что соответствует высокой насыщенности ассимиляционного аппарата пихты терпеноидами.
Пихтовый экстракт практически не растворяется в воде и в разной степени растворим в органических растворителях. Лучшим из них является петролейный эфир, в котором растворяется свыше 90% входящих в экстракт компонентов. Преимущественно они представлены нейтральными веществами. На кислотные
продукты приходится немного больше 10% петролейноэфирного экстракта, среди которых превалируют высшие жирные кислоты. Наличие в экстракте хлорофиллов, каротиноидов, их производных и других биологически активных веществ указывает на эффективность его использования как добавки к полноценному корму животных. Наряду с возбуждением аппетита он нормализует функционирование желудочно-кишечной микрофлоры.
Основу нейтральных веществ, выделяемых петролейным эфиром из пихтового углекислотного экстракта, составляет эфирное масло. Органолептические и физико-химические показатели препаратов, отогнанных острым паром из углекислотного экстракта и древесной зелени, приведены в таблице 1.
Таблица 1
Характеристика сравниваемых пихтовых эфирных масел
Показатель Эфирное масло
экстракта древесной зелени
Внешний вид, запах Прозрачная маслянистая жидкость с приятным смолистым запахом
Цвет Насыщенный зеленый Зеленый
Плотность, г/см3 0,8942 0,8918
Показатель преломления 1,4653 1,4668
Кислотное число, мг/г 0,96 0,48
Эфирное число, мг/г 81,4 53,3
Органолептические свойства, значение плотности и показателя преломления сравниваемых масел практически одинаковы. Некоторое углубление цвета масла экстракта можно объяснить улетучиванием с водяным паром части пигментов. Более значительны различия в кислотности и содержании эфиров этого препарата. Вероятно, это обусловлено тем, что в последнем случае вместе с терпеноидами отгоняются и другие липидные соединения кислотного и эфирного характера.
В таблице 2 приведены результаты хроматографического анализа сравниваемых эфирных масел.
Таблица 2
Компонентный состав эфирных масел углекислотного экстракта и древесной зелени пихты, % к сумме
Компоненты пихтового масла Эфирное масло
экстракта древесной зелени
1 2 3
Сантен 0,9 1,5
а-Пинен 16,8 13,3
Камфен 22,1 20,4
р-Пинен 5,2 3,7
Мирцен 1,1 0,7
3-Карен 13,2 8,8
Лимонен+р-феландрен 13,2 11,5
Другие 1,9 1,2
Всего монотерпеновые углеводороды 74,4 61,1
Фенхон 0,5 0,6
Изофенхон 0,3 0,1
Камфора 1,8 2,4
Терпинеолы 1,5 1,2
Борнеол 0,3 1,4
Изоборнеол 0,1 0,3
Борнилацетат 14,4 26,4
Другие 1,0 2,4
Всего кислородсодержащих соединений 19,9 34,8
Окончание табл. 2
1 2 3
Лонгифолен 0,3 0,2
Кариофиллен 0,6 1,3
Муролены 0,6 0,3
р-Гумулен 0,5 0,7
р-Бизаболен 0,4 1,0
Кадинен 0,9 0,3
Другие 0,3 0,3
Всего сесквитерпеноидных соединений 2,7 4,1
Данные анализа свидетельствуют о практически одинаковом компонентном составе масла, отгоняемого острым паром непосредственно из древесной зелени, и ее углекислотного экстракта. Их соответствие означает, что эфирное масло экстракта, как и древесной зелени, может использоваться в качестве добавки к корму животных.
Помимо эфирного масла при проведении исследований с пихтовым СО2-экстрактом из него кислотно-щелочным путем выделялась кислотная фракция [8]. Ее выход из освобожденного от эфирного масла препарата составляет 21,2±1,4%, или менее 1% от массы абс. сухой древесной зелени.
С учетом действия СИЛКа проведены опыты по стимулированию раствором этой фракции (после перевода в натриевые соли) растений огурцов сорта «Серпантин». Эксперименты проводились на двух открытых площадках (5x1,3 и 3x1,3 м), на которых поровну были размещены опытные и контрольные растения. Раствор готовили растворением 1,5 г фракции в 3 л теплой воды непосредственно перед использованием. Обработку (2 л на первый и 1 л на второй участок) осуществляли в сухую погоду дважды с перерывом в полмесяца. Первая из них проводилась в фазе 2-3 листьев.
Прореживание, проведенное на четвертые сутки после первой обработки, показало, что надземная биомасса опытных растений на 18-24%, а корней - на 20-25% больше контрольных. Появление плодов в них зафиксировано на 3-4 суток раньше. Собранный в разные периоды урожай опытных растений был на 15-28 % выше по сравнению с контрольными культурами. Улучшенное развитие и повышение урожайности обработанных растворами кислотной фракции углекислотного экстракта растений можно объяснить наличием в ее составе биологически активных компонентов, прежде всего тритерпеновых кислот - действующего начала препарата СИЛКа.
Компонентный состав исходной древесной зелени и ее твердого остатка после углекислотной экстракции приведен в таблице 3.
Таблица 3
Содержание основных компонентов в исходной и отработанной древесной зелени
(на абс. сухую массу)
Компонент Исходное сырье Твердый остаток
Выход экстрактов - 4,42
Клетчатка, % 32,84 33,12
Липиды, % 15,52 4,43
Эфирное масло, % 2,87 0,47
Протеины, % 10,44 10,95
Растворимые углеводы, % 9,12 9,74
Хлорофиллы, мг/кг 2340 2426
Каротиноиды, мг/кг 231 260
Минеральные вещества, % 4,70 5,17
Витамин С, мг % 175 141
Перевариваемость, % 51,1 51,6
Углекислотная переработка существенным образом снижает содержание в сырье липидов и терпено-идных составляющих - эфирного масла. Вклад этих продуктов сокращается на 70-80%. Уменьшается при этом и доля витамина С. Вместе тем в отработанном сырье возрастает содержание протеинов углеводов, пигментов и минеральных веществ, а также незначительно переваримость.
Увеличение в послеэкстракционном остатке вклада пищевых и биологически активных веществ делает его более привлекательным при скармливании животным. В неменьшей мере способствует этому и экстрагирование из сырья основного количества смолистых и терпеноидных продуктов. Существенное сокращение этих компонентов, тормозящих развитие микрофлоры на субстрате, благоприятно сказывается и на разложении послеэкстракционного остатка при его внесении в почву. Его превращение в гумус при достаточной влажности отмечается уже на следующий год после внесения. В связи с низкой кислотностью и благоприятным отношением углерода к азоту (C:N 31) отработанную древесную зелень пихты эффективно использовать для мульчирования и в качестве удобрения [2].
В результате исследований установлена эффективность применения углекислотного экстракта древесной зелени пихты и его фракций в животноводстве и растениеводстве. Экстракт и его эфирное масло нормализуют функционирование желудочно-кишечного микрофлоры, твердый остаток - служит кормом для животных. Последний может служить также в качестве удобрения и мульчи, кислотная фракция экстракта активизирует рост и развитие овощей.
Литература
1. Эколого-экономические проблемы многоцелевого лесопользования / под ред. И.В. Семечкина. -Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1986. - 162 с.
2. Ершов, Ю.И. Земельные и лесные ресурсы Красноярского края, проблемы их рационального использования / Ю.И. Ершов, А.К. Москалев, Р.А. Степень. - Новосибирск: СО РАН, 2001. - 114 с.
3. Лобанов, В.В. Утилизация отходов пихтоварения / В.В. Лобанов, Р.А. Степень // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения. - Красноярск: СибГТУ, 2005. - С.149-153.
4. Черняева, Г.Н. Утилизация древесной биомассы / Г.Н. Черняева, С.Я. Долгодворова, Р.А. Степень. -Красноярск: ИЛиД СО аН СССР, 1987. - 166 с.
5. Пат. 1809975. Российская Федерация. Способ получения биологически активной суммы тритерпено-вых кислот / В.А. Ралдугин [и др.]. - 1990. - Бюл. № 32.
6. Ралдугин, В.А. Терпеноиды пихты и высокоэффективный регулятор роста растений на их основе / В.А. Ралдугин // Рос. хим. журн. - 2001. - Т.48. - № 3. - С. 84-88.
7. Ушанова, В.М. Основы научных исследований. Ч. 3. Исследования химического состава растительного сырья / В.М. Ушанова, О.Н. Лебедева, А.Н. Девятовская. - Красноярск: Изд-во СибГТУ, 2004. - 360 с.
8. Лебедева, О.И. Методика определения состава древесной зелени / О.И. Лебедева, Г.В. Тихомирова // Изучение химического состава древесной зелени. - Рига: Зинатне, 1983. - С. 62-64.
