ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, 2015, № 3, с. 8-13
УДК 66.093:553.97
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ
СФАГНОВОГО ТОРФА © 2015 г. Г. В. Наумова, А. Э. Томсон, Н. А. Жмакова, Н. Л. Макарова, Т. Ф. Овчинникова
Институт природопользования НАН Беларуси, Минск Е-таИ: zhmakova@mail.ru Поступила в редакцию 16.04.2014 г.
Установлено присутствие в химическом составе наиболее распространенных видов сфагнового торфа грядовой и мочажинной групп неспецифических биологически активных соединений, присущих болотным растениям-торфообразователям.
Б01: 10.7868/80023117715030081
Торф — сложный природный конгломерат, образующийся при разложении отмерших болотных растений в увлажненной среде при ограниченном доступе воздуха. Он содержит в своем составе целую гамму биологически активных соединений, встречающихся в живой природе, а также образующихся при отмирании и разложении болотных растений, целебные свойства которых издавна известны.
Согласно кадастровым данным, Беларусь располагает значительными запасами сфагнового торфа. Сведения о промышленных запасах сфагнового торфа со степенью разложения (Я) до 22% в отдельных административных областях Беларуси [1] представлены в табл. 1.
Промышленные запасы сфагнового торфа со степенью разложения до 22% размещаются на 94 месторождениях, охватывая 38 административных районов, и составляют более 200 млн т в пересчете на условную 40%-ную влажность. Наиболее богата залежами такого торфа Витебская область (более 144 млн т). На порядок ниже запасы сфагнового торфа в Гомельской и Минской областях, а также незначительны в Могилевской области (около 23 млн т). Минимальными его резервами обладают такие области, как Гродненская (654 тыс. т) и Брестская (758 тыс. т).
Несмотря на то что ряд торфяных месторождений несет важную природоохранную функцию, а отдельные входят в состав заказников и заповедников, сфагновый торф можно рассматривать как ценное природное сырье для малотоннажных производств по получению медицинских и ветеринарных препаратов, биологически активных кормовых добавок, консервантов кормов, регуляторов роста и средств защиты растений.
Специфическую и наиболее представительную группу биологически активных соединений
торфа составляют гуминовые вещества и, в первую очередь, гуминовые кислоты, на долю которых приходится до 50—60% его органической массы. Гуминовые вещества не синтезируются в живых растениях, но в значительных количествах накапливаются после их отмирания и разложения в торфяной залежи растительных остатков при активном участии микрофлоры.
Неспецифические биологически активные соединения торфа органической природы представлены веществами растительного происхождения, которые входят в состав болотных расте-ний-торфообразователей, а после их отмирания способны сохраняться в торфяной залежи. При этом в зависимости от микробиологической и биохимической устойчивости их уровень, по сравнению с содержанием в исходных растениях, может уменьшаться или возрастать за счет интен-
Таблица 1. Промышленные запасы сфагнового торфа в отдельных административных областях Беларуси
Область Количество торфяных месторождений Количество административных районов Запасы сфагнового торфа (Я до 22%), тыс. т
Брестская 1 1 758.0
Витебская 50 18 144453.0
Гомельская 6 4 17655.3
Гродненская 1 1 654.3
Минская 20 6 15020.6
Могилевская 16 8 22818.2
Итого 94 38 201359.4
Таблица 2. Содержание свободных фенольных соединений в сфагновом торфе и мхах (мг/г)
Вид торфа (мха)
Степень разложения торфа, %
Магелланикум-мох — 13.2 13.3
Магелланикум-торф 5 12.1 12.3
15 9.6 9.8
20 9.2 9.4
25 8.3 8.5
Фускум-мох - 12.6 12.4
Фускум-торф 5 11.8 11.5
15 9.0 9.3
20 8.5 8.8
25 7.8 7.7
Месторождение
Оболь-2
Габы
сивного разложения других лабильных органических компонентов и разрушения органомине-ральных комплексов.
Большой научный и практический интерес представляют неспецифические биологически активные вещества торфа растительного или микробного происхождения. К ним относятся индивидуальные биологически активные соединения, высокомолекулярные соединения типа смолистых веществ, пектины, фенольные соединения и др.
Многообразие природных факторов, под воздействием которых формируется торфяная залежь при участии сотен видов болотных растений, обусловливает сложный химический состав торфа, а обнаружение и идентификация его биологически активных компонентов связаны со значительными методическими трудностями.
Важно отметить, что болотные растения содержат отдельные биологически активные соединения в значительно меньших количествах, чем торф, сформировавшийся на их основе. К таким биологически активным соединениям, устойчивым в болотной среде, способным аккумулироваться в торфах высокой степени гумификации, относятся соединения стероидного и терпеново-го строения.
Многолетнее изучение битуминозной части торфа позволило расшифровать химическую природу органических соединений смолы торфяного воска, среди которых обнаружены биологически активные кислоты и спирты алифатического, ароматического и стероидного строения. Из соединений стероидного и терпенового строения найдены Р-ситостерин, кампестерин, тритерпе-ноиды и каротиноиды [2, 3], а из ароматических — бетулин [4].
В Институте природопользования НАН Беларуси уделялось значительное внимание исследованию фенольных соединений сфагнового торфа [5]. Для их изучения использовали сборные пробы магелланикум и фускум-торфа одинаковой степени разложения, отобранные на торфяных месторождениях Оболь-2 (Витебская область) и Габы (Минская область). Кроме малоразложив-шегося торфа дополнительно анализировали, для сравнения, более разложившийся магелланикум и фускум-торф со степенью разложения 25%, а также неразложившиеся сфагновые мхи — сфаг-нум-магелланикум и сфагнум-фускум, собранные на этих же месторождениях в конце июня. В этих образцах определяли общее содержание свободных фенольных соединений, катехинов, флавонолов и фенолкарбоновых кислот с использованием известных биохимических методов [6—9]. Сведения о содержании свободных фенольных соединений в сфагновом торфе, а для сравнения — в растениях-торфообразователях представлены в табл. 2.
Установлено, что наиболее высокий уровень выхода свободных фенольных соединений характерен для неразложившихся сфагновых мхов, а также для образцов торфа этих же видов при минимальной степени разложения (5%), у которых этот показатель находится в пределах 11.5— 13.3 мг/г сухого вещества сырья. С повышением степени разложения от 5 до 25% содержание свободных фенольных соединений в нем постепенно снижается до 8.3—8.5 мг/г для магелланикум-тор-фа и до 7.7—7.8 мг/г для фускум-торфа. При равновеликой степени разложения несколько больше свободных фенольных соединений содержит магелланикум-торф, в сравнении с фускум-тор-фом, но эта разница незначительна. Не обнаружено различия по уровню содержания свободных фенольных соединений одноименных по виду образцов торфа, отобранных на различных торфяных месторождениях.
Содержание флавонолов, катехинов и фенолкарбоновых кислот в исследуемых мхах и образцах торфа, как показывают данные табл. 3, существенно изменяется при переходе от мха к торфу и при его дальнейшем разложении в залежи.
Однако отдельные группы этих соединений проявляют различную устойчивость. Так, уровень фенолкарбоновых кислот резко снижается при переходе от сфагнового мха-магелланикум к одноименному торфу, а затем продолжает падать с повышением степени его разложения до 25%. Если магелланикум-мох содержит в сухой массе 875—881 ррт фенолкарбоновых кислот, то одноименный торф — лишь 188—190 ррт, а для фус-кум-мха и такого же торфа этот показатель находится на уровне 834—841 и 173—180 ррт соответственно. Это можно объяснить высокой
Таблица 3. Содержание флавонолов, катехинов и фенолкарбоновых кислот в сфагновом торфе и мхах (ррт в сухой массе)
Вид торфа (мха) Степень разложения, % Торфяное месторождение Оболь-2 Торфяное месторождение Габы
фенолкар-боновые кислоты катехины флавонолы фенолкар-боновые кислоты катехины флавонолы
Магелланикум-мох - 875 738 2497 881 744 2501
Магелланикум-торф 5 694 671 2805 698 668 2798
15 518 775 3649 509 759 3584
20 295 799 3972 293 803 3878
25 188 856 4398 190 866 4402
Фускум-мох - 834 697 2288 841 702 2314
Фускум-торф 5 653 653 2452 649 648 2430
15 485 714 3296 478 708 3259
20 249 751 3755 257 255 3800
25 173 799 4202 180 168 4187
Таблица 4. Содержание хлорофилла в сфагновом магелланикум-торфе и мхе сфагнум-магелланикум
Объект исследования Содержание, ррт в сухой массе Отношение хлорофилла а/б
хлорофилл а хлорофилл б сумма хлорофилла
Магелланикум-мох:
зеленая часть 169 85 254 20
отмершая часть 28 18 46 16
Магелланикум-торф (%):
Я 5 26 16 41 16
Я 10 21 14 36 15
Я 15 15 11 27 13
Я 25 - - - -
реакционной способностью фенолкарбоновых кислот и их участием во вторичных процессах образования гуминовых веществ.
Следует отметить, что наиболее существенная часть свободных фенольных соединений представлена флавонолами, которые не только сохраняются в составе сфагнового торфа в процессе его гумификации, но и относительно накапливаются. Если исходный сфагновый мох содержит около 2300—2500 ррт флавонолов в сухой массе, то торф максимальной степени разложения — около 4200—4400ррт, а их доля в суммарном количестве свободных фенольных соединений в наиболее разложившемся торфе приближается к 50%.
Содержание катехинов в сухой массе торфа также имеет тенденцию несколько повышаться с возрастанием его степени разложения (от 668— 671 до 856— 866 ррт). При этом в суммарном содержании свободных фенольных соединений их доля возрастает с 5.6% для магелланикум-торфа со степенью разложения 5 до 9.6% для наиболее
разложившегося торфа данного вида. При этом по всем исследуемым группам фенольных соединений у магелланикум-торфа показатели несколько выше, чем у фускум-торфа при одинаковой степени разложения, что согласуется с их содержанием в исходных сфагновых мхах.
Среди биологически активных веществ растительного происхождения большое практическое значение
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.