Les Lipides du Sol dans le Système des Substances Humiques
LES LIPIDES DU SOL DANS LE SYSTÈME DES SUBSTANCES HUMIQUES
Des études récentes ont de nouveau souligné le rôle énorme des composants non spécifiques de l'humus du sol dans la formation de la fertilité et la genèse des sols. Ces composés comprennent diverses substances physiologiquement actives, des glucides, des acides aminés et divers pigments.
Une position particulière dans ce groupe est occupée par les substances extraites des sols par extraction avec un mélange alcool-benzène. Un terme généralement accepté n'a pas encore été établi pour ce groupe, et sa position dans le système des substances humiques reste incertaine. Les substances extraites des sols avec le mélange alcool-benzène sont appelées "bitumes" ou cires-résines dans la littérature, et dans de nombreux cas, on parle simplement d'un groupe de composés extraits par le mélange alcool-benzène, sans utiliser de terme spécial.
La plupart des auteurs utilisent le terme **lipides**. Une ambiguïté terminologique similaire existe dans la littérature géologique, où, en particulier, le terme "bitumes" désigne un mélange d'hydrocarbures et de leurs dérivés, formés par la transformation de cires, de résines et d'acides gras au cours des périodes géologiques.
L'humus du sol est une formation relativement jeune, et les substances des extraits alcool-benzène des sols doivent être représentées par des composés peu modifiés, faisant partie des résidus végétaux et des cellules microbiennes, c'est-à-dire des cires, des résines, des glycérides d'acides gras et des acides gras. Cela justifie l'appellation de l'ensemble du groupe de substances discutées comme **lipides**.
Actuellement, en biochimie végétale, le terme lipides englobe un grand groupe de substances, « ...les graisses et les substances de type graisse (lipoïdes) sont regroupées sous le terme général lipides. Les substances de ce groupe sont solubles dans divers solvants organiques. Les pigments solubles dans les graisses peuvent également être inclus dans ce groupe. Dans la composition des lipides, on distingue généralement :
- les graisses neutres, les cires et les stéroïdes,
- les phospholipides,
- les glycolipides et autres lipides complexes,
- ainsi qu'un certain nombre d'autres composés, y compris les acides, les alcools, les vitamines, les hydrocarbures supérieurs, y compris les carotènes et les caroténoïdes, etc.
Il est probable que dans certains cas, les extraits de sol à l'alcool-benzène puissent contenir d'autres composés ; en particulier, on ne peut exclure la présence d'acide humatomélanique et de protéines solubles dans l'alcool dans ce groupe. Cependant, sur la base des définitions ci-dessus et des données disponibles sur la composition des extraits d'alcool-benzène, nous considérons qu'il est possible et plus correct d'appeler ce groupe de substances **lipides du sol**.
Les lipides pénètrent dans le sol avec les résidus végétaux ; de plus, la possibilité de la synthèse de lipides directement dans le sol par divers microorganismes, par exemple, des levures oxydant la paraffine, ne peut être exclue. Les lipides du sol et les lipides végétaux présentent une certaine similitude.
En évaluant l'importance des lipides dans les systèmes biochimiques, il est nécessaire de prendre en compte les points suivants : la teneur de ce groupe de substances dans l'humus du sol varie de 2 à 14 %, et selon certaines données, dans les sols tourbeux, la toundra et les sols de montagne, il existe une tendance claire à une accumulation accrue de ce groupe, atteignant 20 à 24 %, et parfois plus.
Par leur structure chimique, les lipides diffèrent fortement des autres groupes de substances humiques, ayant une proportion significative de structures aliphatiques et de groupes hydrophobes dans leur composition. Cette dernière conduit à un certain nombre de propriétés chimiques spécifiques. Ce groupe suscite un intérêt particulier en raison de son « marquage » singulier par la présence de formes squelettiques telles que la paraffine (graisses, cires), les stéroïdes, les terpènes, les caroténoïdes, la chlorophylle et d'autres pigments porphyriniques. Ces composés sont relativement faciles à détecter par des spectres électroniques ou moléculaires spécifiques, ce qui permet de tracer les voies et les mécanismes de transformation de ces substances au cours de l'humification et de la diagénèse.
Les extraits alcool-benzène des sols sont des liquides de différentes couleurs, dont la teinte varie de jaune clair (laiteux) à brun orangé et dépend du type de sol et des associations végétales. Après l'élimination du solvant, il reste une masse jaune-brun avec une faible odeur balsamique, qui fond à une température comprise entre 63° et 87°.
Selon les données de la littérature, la composition des lipides, en plus de C et H, contient O, N, P, S et des fractions de pour cent de nombreux macro et microéléments. La proportion approximative de ces derniers varie considérablement dans différents sols (58—68 % C, 8—10 % H ; 22—32 % O ; 0,4—2,0 % N).
Les lipides des sols et des tourbes se composent principalement de cires et de résines, qui, à leur tour, contiennent des acides libres et des substances saponifiables, représentées par des esters typiques des cires et des anhydrides caractéristiques des résines. Le composant cireux du bitume comprend jusqu'à 56 % d'acides, parmi lesquels l'acide cérétique C25H50O2, l'acide carbocérique C27H54O2 et un hydroxyacide de composition C30H60O3 ont été identifiés. En outre, les cires contiennent jusqu'à 44 % de substances insaponifiables ; parmi elles, des hydrocarbures saturés—le tritriacontane C33H68 et le pentatriacontane C35H72, représentant jusqu'à 15 %, ont été identifiés, ainsi qu'un alcool saturé—l'heptacosanol C27H55O avec un point de fusion de 74—75°. Une grande quantité d'hydrocarbures a été identifiée : n-décane, n-undécane, n-hexadécane, naphtalène, méthylnaphtalène, diphényle, acénaphtène, fluorène. Des stéroïdes et des tanins ont également été détectés.
Le composant des "bitumes" de tourbe est représenté par des esters complexes d'alcools cycliques et d'acides cycliques, desquels des acides insaturés de composition C12H22O2 et C14H26O2 ont été isolés. De plus, il a été possible d'identifier des triterpénoïdes, qui sont très répandus dans le monde végétal.
La composition des extraits alcool-benzène du sol est encore peu étudiée, bien que selon les données de plusieurs auteurs, des acides gras, des graisses, des cires, des acides résineux et leurs esters, des stérols, des triterpénoïdes, des hydrocarbures, etc., puissent être présents.
Nous avons étudié les fractions lipidiques des principaux types génétiques de sols. Les lipides ont été extraits d'un échantillon de sol séché à l'air, dont les racines avaient été préalablement retirées, ainsi que des litières de chute fraîche et des feuilles de plantes. Le solvant utilisé était un mélange alcool-benzène (1 : 1), et l'extraction a été réalisée dans des appareils Soxhlet et Graefe.
L'extraction dans un appareil Soxhlet est longue et n'assure pas un rendement complet de cires-résines. L'intensification du processus d'extraction à l'aide de l'appareil Graefe-Zaichenko augmente significativement la quantité de cires-résines extraites du sol (Tableau 1).
| Sol, Utilisation | Horizon | Profondeur, cm | Soxhlet | Graefe | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| teneur en lipides, % du sol | teneur en carbone lipide, % du C total | teneur en lipides, % du sol | teneur en carbone lipide, % du C total | |||
| Tchernozem du Sud, terre arable, Kherson | Apakh | 0—23 | 0.09 | 4.35 | 0.28 | 14.04 |
| Tchernozem Chocolaté, terre arable, Roumanie | Apakh | 0—20 | 0.10 | 0.71 | 0.12 | 12.32 |
| Sol de Prairie Montagneuse, prairie de spirée-ivraie, Kherson | A₁ | 6—20 | 0.45 | 6.61 | 0.76 | 11.06 |
| Sol Brun Forestier Montagneux, jachère, Kherson | A₁ | 1—18 | 0.07 | 6.24 | 0.21 | 19.56 |
| Solontchak Encroûté, pâturage, Kherson | В₁ | 2—15 | 0.26 | 7.32 | 0.40 | 11.22 |
L'augmentation significative du rendement des substances lors de leur extraction dans l'appareil Graefe peut modifier considérablement nos idées sur le rôle de cette fraction dans la biochimie des sols. Il reste à déterminer quelle fraction est à l'origine de la différence observée. On peut provisoirement supposer que la partie de cires-résines non déterminée auparavant était incluse dans le résidu non hydrolysable et faisait partie de ce qu'on appelle l'humine, bien que leur présence dans les acides humiques ne soit pas exclue.
Dans les sols étudiés (Tableau 2), la teneur en lipides varie de 0,02 à 0,50 % du sol, de 2,0 à 80,0 % du C organique. Dans les horizons humiques supérieurs de nombreux sols automorphes, la proportion de lipides est de 2 à 10 % du carbone total (selon l'extraction dans l'appareil Soxhlet). Une teneur élevée en lipides est associée aux sols à humidité accrue (hydromorphes), tourbeux, de toundra, de montagne. Une accumulation relative est souvent observée dans les horizons plus profonds. Dans certains sols, la teneur absolue de cette fraction reste constante sur toute la profondeur du profil du sol. L'accumulation relative de lipides dans les horizons B et C est apparemment liée à cela.
Les caractéristiques physiques et chimiques des lipides et la relation de ces indicateurs avec les conditions écologiques sont examinées plus en détail sur l'exemple de sols individuels : p. 106 — Krasnozem argileux léger, limoneux ; p. 127 — le même Krasnozem sous terre arable ; p. 123 — Podzol subtropical, limoneux moyen ; p. 120 — Zheltozem argileux léger, sablo-limoneux. Étant donné que la composition prédominante de la litière au-dessus des coupes 127 et 120 était des feuilles de thé et de fougère, nous avons jugé nécessaire de suivre la teneur et la composition des lipides dans le système plante—litière—sol.
La fraction lipidique est facilement séparée en cires et résines par extraction de ces dernières à l'acétone. La teneur en cires et résines dans les lipides varie dans de larges limites. Dans les horizons A₁ ou Apakh du Podzol subtropical dans le Krasnozem sur plateau et pente, il y a jusqu'à 33–38 % de résines, tandis que dans la composition des lipides du Zheltozem sous jachère et terre arable, les résines sont le groupe prédominant de composés organiques (Tableau 2). La partie résineuse, représentant 58 à 68 % dans les lipides des différentes litières, prédomine.
| Objet | Horizon | Profondeur, cm | Carbone lipide | Cires, % | Résines, % | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| % de l'échantillon | % du C total | |||||
| Feuilles de thé, p. 127 | — | — | 22.78 | — | 29.12 | 70.78 |
| Feuilles de fougère, p. 120 | — | — | 7.65 | — | 80.21 | 19.79 |
| Litière forestière, p. 106 | A₀ | — | 4.36 | — | 33.06 | 66.94 |
| Thé et litière, p. 127 | A₀ | — | 2.92 | — | 42.44 | 57.56 |
| Thé et litière, p. 120 | A₀ | — | 4.90 | — | 31.99 | 68.01 |
| Litière forestière p. 123 | A₀ | — | 5.18 | — | 37.50 | 62.50 |
| Krasnozem argileux léger, limoneux, p. 106 | A₁ | 0—14 | 0.39 | 8.5 | 61.11 | 38.89 |
| AB | 14—26 | 0.09 | 11.3 | 66.92 | 33.08 | |
| B₁ | 26—52 | 0.14 | 36.8 | 67.50 | 32.50 | |
| B₂ | 52—76 | 0.11 | 38.0 | 60.24 | 39.76 | |
| C₁ | 76—140 | 0.09 | 53.0 | 58.46 | 41.54 | |
| C₂ | 140—190 | 0.14 | 77.7 | 55.26 | 44.74 | |
| Krasnozem argileux léger, limoneux, p. 127 | Apakh | 0—10 | 0.14 | 4.1 | 65.00 | 36.00 |
| Zheltozem argileux léger, sablo-limoneux, Gleyique, p. 120 | A₁ | 0—15 | 0.18 | 9.5 | 36.73 | 63.27 |
| AB | 15—36 | 0.19 | 36.1 | 32.59 | 67.41 | |
| B₁ | 36—57 | 0.02 | 5.7 | 29.69 | 70.31 | |
| B₂ | 57—115 | 0.23 | 76.7 | 28.26 | 71.74 | |
| B₃ | 115—150 | 0.12 | 80.0 | 29.51 | 70.49 | |
| BC | 150—200 | 0.04 | 66.6 | 30.34 | 69.66 | |
| C | 200—220 | 0.10 | 77.0 | 31.71 | 69.29 | |
| Zheltozem argileux léger, limoneux, p. 120 | Apakh | 0—10 | 0.23 | 11.3 | 29.69 | 70.31 |
| Podzol subtropical, limoneux moyen, limoneux grossier, p. 123 | A₁ | 0—10 | 0.28 | 10.3 | 66.23 | 33.77 |
| A₁A₂ | 10—20 | 0.12 | 14.5 | 50.00 | 50.00 | |
| A₂ | 20—34 | 0.02 | 20.0 | 49.00 | 51.00 | |
| BC | 34—57 | 0.06 | 24.0 | 37.75 | 62.25 | |
| BC₁ | 57—100 | 0.14 | 93.4 | 38.00 | 62.00 | |
| BC₂ | 100—120 | 0.06 | 75.0 | 36.00 | 64.00 | |
| BC₃ | 120—140 | 0.21 | 87.6 | 35.58 | 64.42 | |
| Tchernozem de Prairie | A₁ | 3—21 | 0.22 | 2.69 | 24.6 | 75.4 |
| Prairie Montagneuse (Teberda) | A₁ | 2—10 | 0.59 | 7.40 | 44.8 | 55.2 |
| Sol Tourbeux-Gleyique | At | 0—33 | 3.05 | 13.10 | 65.1 | 34.9 |
| Tchernozem Chocolaté | Apakh | 0—20 | 0.079 | 6.71 | — | — |
| Tchernozem du Sud | Apakh | 0—23 | 0.0618 | 4.35 | — | — |
| Sol gazonné-Podzolique | B₂ | 48—69 | 0.0397 | 10.36 | — | — |
| Solonetz | Apakh | 0—17 | 0.0987 | 12.88 | — | — |
| Solontchak Encroûté | B₁ | 45—62 | 0.0397 | 7.32 | — | — |
| Prairie Montagneuse (Crimée) | A | 0—5 | 0.5033 | 6.61 | — | — |
| Sol Brun Forestier | В₁ | 2—15 | 0.1866 | 4.68 | — | — |
| A₁ | 6—20 | 0.3252 | 11.26 | — | — | |
| Apakh | 0—28 | 0.0497 | — | — | — | |
| B₁ | 54—84 | 0.0439 | — | — | — | |
L'étude de la composition des lipides des feuilles de fougère et de thé indique une nature différente de leurs composés constitutifs. Les cires (80 %) prédominent dans la composition des lipides des feuilles de fougère, tandis que les lipides des feuilles de thé contiennent principalement des résines (71 %). Mais déjà dans la litière, des processus liés à la complication de la structure lipidique se produisent, ce qui entraîne la prédominance des composants résineux, de poids moléculaire plus élevé, dans toutes les litières.
Le schéma de distribution des cires et des résines dans les horizons génétiques est différent. Dans le Zheltozem, les cires et les résines sont réparties uniformément le long du profil, et il n'y a pas de tendance à l'accumulation ou à l'appauvrissement de l'un ou l'autre groupe. Dans le Podzol subtropical, au contraire, la teneur en résines augmente avec la profondeur : 34 % dans l'horizon A₁, 50 % dans l'horizon A₁A₂, 64 % dans l'horizon BC₃. Dans le Krasnozem, les résines s'accumulent légèrement vers le bas du profil (de 39 % dans l'horizon A₁ à 45 % dans l'horizon C₂), mais les cires sont le groupe prédominant dans ce sol. Cette particularité est probablement liée aux processus microbiologiques intenses de décomposition des composants de l'humus, ce qui entraîne l'accumulation de cires, en tant que groupe plus inerte, dans le profil du Krasnozem.
Cette affirmation est confirmée par l'analyse du Tchernozem profond, du sol de prairie montagnarde et du sol tourbeux-gleyique. Dans le Tchernozem, qui se caractérise par l'un des niveaux les plus élevés d'activité biologique, la proportion de résines atteint 75 %, alors que dans le sol tourbeux-gleyique, elle ne dépasse pas 35 %. Ainsi, le niveau d'activité biologique des sols se reflète non seulement dans la teneur totale en lipides, mais aussi dans leur composition qualitative.
Les données d'analyse élémentaire de certains lipides montrent une très forte teneur en carbone : de 63 % dans la fraction lipidique des feuilles de thé à 67 % dans les lipides de la litière de thé du sol, ce qui est cohérent avec les données de la littérature (Tableau 3). La teneur en hydrogène varie de 4 à 10 %, et en oxygène de 22 à 25 %. Les fractions étudiées contiennent beaucoup d'azote. Apparemment, l'augmentation de la teneur en azote dans certains lipides est due à la nature des résidus végétaux, qui peuvent contenir des composés hétérocycliques de type pyrrole et leurs dérivés, tels que la chlorophylle, qui sont extraits par l'alcool-benzène.
| Objet d'où est isolée | Composition élémentaire, % de la masse sèche sans cendres | Auteur | |||
|---|---|---|---|---|---|
| C | H | O | N | ||
| Feuilles de thé sous Krasnozem, p. 127 | 62.97 | 6.54 | 23.90 | 6.59 | Nos données |
| Litière de thé de Krasnozem, p. 127 | 67.18 | 3.90 | 25.37 | — | Nos données |
| Krasnozem, p. 127, hor. Apakh | 67.25 | 5.63 | 23.92 | — | Nos données |
| Limon Podzolique, hor. A₁ | 68.17 | 9.74 | 21.72 | 0.37 | Nos données |
| Tchernozem A₁ | 66.27 | 8.71 | 24.32 | 0.70 | Nos données |
| Gazonné-Podzolique: a) forêt | — | — | — | 2.02 | Nos données |
| Gazonné-Podzolique: b) jachère | — | — | — | 0.41 | Nos données |
| Tchernozem profond, steppe | — | — | — | 1.57 | Nos données |
| Serozem typique: a) mélange d'herbes | — | — | — | 1.33 | Nos données |
| Serozem typique: b) terre vierge | — | — | — | 0.22 | Nos données |
Les indices d'acidité des lipides (Tableau 4) varient de 1 à 12 mg-éq/g. Une teneur accrue en "acides organiques libres" par rapport aux horizons supérieurs des autres sols est observée dans les lipides du Zheltozem sous jachère, hor. A₁. Les lipides de cet horizon se distinguent également par des indices d'ester élevés (92) et un indice d'iode (21). Des indices d'ester et d'iode élevés sont également caractéristiques des lipides du Tchernozem. La valeur minimale de l'indice d'ester dans les lipides de l'hor. A₁ du Krasnozem, ainsi que la faible valeur des autres caractéristiques (indice d'acidité— 1, indice d'iode— 6 mg-éq/g) s'expliquent par la prédominance des sables, qui portent une moindre quantité de groupes fonctionnels. La plage de variation de l'indice d'iode est de 0,5 à 66 mg-éq/g. Dans les lipides du Krasnozem, il existe une certaine corrélation négative entre les indices d'ester et d'iode ; moins il y a de composés insaturés, plus il y a de groupes ester. De plus, il existe une dépendance entre les indices d'acidité, d'ester, d'iode et la teneur en cires et résines.
| Sol | Horizon (Profondeur, cm) | Indice d'Acidité, mg-éq/g | Indice d'Ester, mg-éq/g | Indice d'Iode, mg-éq/g |
|---|---|---|---|---|
| Podzol subtropical, limoneux moyen, limoneux grossier, p. 123 | A₁ (0-10) | 4.55 | 52.60 | 10.39 |
| B (34-57) | 12.50 | 88.75 | 3.12 | |
| BC₁ (120-140) | 2.88 | 43.27 | 0.48 | |
| Zheltozem argileux léger, sablo-limoneux, Gleyique, p. 120 | A₁ (0-15) | 10.20 | 92.45 | 21.35 |
| B₁ (36-57) | 4.00 | 75.00 | 20.60 | |
| C (200-220) | 3.66 | 95.12 | 2.44 | |
| Krasnozem argileux léger, limoneux, sur argile zébrée, p. 106 | A₁ (0-14) | 0.93 | 6.48 | 6.02 |
| B₁ (26-52) | 3.75 | 71.25 | 2.12 | |
| C₂ (140-190) | 1.32 | 67.11 | 0.52 | |
| Feuille (thé) | — | — | — | 2.23 |
| Litière (thé), p. 127 | A₀ | 1.45 | 19.48 | 2.61 |
| Krasnozem argileux léger, limoneux, sur pente, p. 127 | A₁ (0-10) | 2.70 | 71.25 | 17.00 |
| Tchernozem de Prairie | A₁ (3-21) | 7.32 | 86.86 | 66 |
| Sol Tourbeux-Gleyique | A₁ (0-33) | 1.36 | 0.96 | 2 |
| Prairie Montagneuse | A₁ (2-10) | 2.42 | 1.88 | 8 |
| Toundra | A₁ (3-10) | 2.45 | 7.07 | 2 |
| Sol gazonné-Podzolique | A₁ (5-9) | 3.26 | 9.92 | 10 |
Les lipides de l'hor. A₁ du Zheltozem sous jachère et du Tchernozem ont les valeurs d'indices les plus élevées. La partie résineuse prédomine également dans ces sols (Tableau 2), par conséquent, on peut parler de la structure la plus complexe des lipides dans ce sol, c'est-à-dire que tous les groupes actifs, caractérisés par les indices d'ester, d'acidité et d'iode, sont principalement dus aux « résines ».
De 7 à 22 pics ou plus ont été trouvés sur les chromatogrammes de pyrolyse-gaz, qui sont attribués hypothétiquement aux composés suivants :
- CO
- CH₄
- N₂
- CO₂
- benzène
- toluène
- p-xylène
- phénol
- pyrocatéchol
- éthyl-benzène, etc.
Les lipides des feuilles de thé ont dans leur composition des noyaux benzéniques simples, substitués par de nombreux alcanes et portant de nombreux groupes fonctionnels de nature acide, qui donnent des produits de pyrolyse indéfinis.
Le chromatogramme de la litière de thé est le plus complexe parmi ceux obtenus, dans lequel sont présents à la fois des composants individuels de la feuille de thé et des produits de leur interaction. Il y a peu de noyaux aromatiques de nature simple dans cette fraction, et elle se caractérise par un degré élevé d'aromaticité. La composition des lipides de la litière de thé contient de nombreux substituants fonctionnels qui donnent des produits non séparés lors de la pyrolyse : acides gras, acides aminés.
La structure des lipides du sol du Krasnozem est labile, « lâche », composée d'un grand nombre de noyaux benzéniques reliés par des ponts —CH₂—C—O— ; il y a un grand nombre de substituants sous forme d'alcanes normaux et ramifiés.
Ainsi, selon les données de la chromatographie de pyrolyse-gaz, la structure la plus simple est propre aux lipides de la feuille de thé ; dans la litière, sa complexité augmente considérablement. Dans le sol, des processus simultanés de décomposition et de synthèse de nouveaux composés organiques se produisent, ce qui confère aux lipides du sol des traits spécifiques.
L'aspect général des spectres visibles des lipides de l'hor. A₁ des sols subtropicaux, des litières et de la végétation est très spécifique. Les spectres présentent des maxima d'absorption clairs pour les substances du groupe des porphyrines (en particulier, la phéophytine, la chlorophylle a et b) dans la région de 418—420 nm et 668—670 nm, ainsi que de petits maxima à 510 nm, 540 nm et 610 nm. Par conséquent, les lipides contiennent de la chlorophylle et d'autres substances du groupe des porphyrines. Les coefficients d'extinction des lipides des horizons supérieurs du sol varient de 0,001 à 0,003.
Les études des extraits alcool-benzène des feuilles de thé, de la litière de thé et du Krasnozem permettent de parler d'une certaine similarité dans leur structure. La composition de la feuille de thé contient diverses substances (Tableau 5), dont une partie significative passera dans l'extrait alcool-benzène. La fraction alcoolique des lipides de la feuille de thé contient probablement des alcaloïdes (caféine), qui se caractérisent par des maxima d'absorption à 212 et 286 nm. Ces maxima sont absents dans la litière et le sol.
| Substances dans la composition du thé | Teneur approximative, % de la matière sèche | |
|---|---|---|
| A. Substances phénoliques | ||
| 1. Tanins : tanins, dérivés de phénols polyhydroxylés. | 2 | |
| 2. Flavonols-glycosides du noyau diphénylpropane. | 1—2 | |
| B. Substances non phénoliques | ||
| 1. Glucides | 0.2 | |
| 2. Substances pectiques | 3 | |
| 3. Alcaloïdes (caféine, théophylline, théobromine) | 3—5 | |
| 4. Substances protéiques et acides aminés (présence de protéines solubles dans l'alcool) | 30 | |
| Chlorophylle et pigments associés (carotène et xanthophylle) | jusqu'à 1 | |
| Acides organiques | ||
| Substances résineuses (acides résineux) | 7—8 | |
| Vitamines | ||
| 9. Substances minérales | 4—5 | |
| C. Substances qui conditionnent l'arôme du thé | ||
| Huiles essentielles | 1 | |
| D. Enzymes | ||
Les maxima d'absorption à 205—210 nm correspondent aux acides organiques insaturés. Les tanins correspondent à des maxima faibles dans la région de 267, 337 et 420 nm.
Les tanins (tanin et catéchines) sont également clairement identifiés dans l'extrait chloroformique des lipides de la feuille de thé et de la litière. De plus, l'absorption des caroténoïdes et des vitamines du groupe A est détectée dans la région ultraviolette. Les caroténoïdes absorbent dans la région de 338 et 454 nm, la vitamine A₁ à 326 nm et la vitamine A₂ à 287 et 351 nm. Ainsi, les spectres UV des lipides étudiés ont un caractère hétérogène.
L'analyse des spectres IR a confirmé les données d'analyse chimique et de spectroscopie visible et ultraviolette. Les bandes des spectres IR des lipides sont étroites, clairement délimitées, avec des maxima d'absorption définis. Une large bande dans la région de 3100—3400 cm⁻¹ correspond aux vibrations du groupe OH—.
Une série de bandes dans la plage 2918—2850 cm⁻¹, 1480, 1400—1380 cm⁻¹ correspond aux vibrations du groupe CH—. La série de bandes dans la plage 2918—2850 cm⁻¹, 1480, 1400—1380 cm⁻¹ est due aux vibrations symétriques de CH₂ et CH₃, qui font partie des hydrocarbures saturés et insaturés. De plus, une bande caractéristique dans la région de 720 cm⁻¹ correspond aux vibrations des (CH₂)n terminaux, où n>4.
Des bandes intenses de 1710—1730 cm⁻¹, situées dans la région d'absorption des groupes carboxyle, sont caractéristiques de tous les spectres. Étant donné que les indices d'acidité dans les lipides étudiés sont généralement faibles, les vibrations à 1710—1730 cm⁻¹ peuvent être dues aux groupes C=O des aldéhydes et des cétones, qui font partie de divers composés (alcaloïdes, huiles essentielles, etc.).
Dans l'intervalle 1010— 1030 cm⁻¹ on observe des bandes intenses d'hydroxyles alcooliques et d'éthers simples ; ces derniers se manifestent également dans la plage 1100— 1250 cm⁻¹. Le spectre des lipides du thé se distingue par la présence de bandes claires et intenses de 1698—1650 cm⁻¹, caractéristiques des liaisons C=C— dans les structures complexes conjuguées de type triterpénoïdes. Les maxima dans la région de 1650—1557 cm⁻¹ sont partiellement dus à la teneur en composés aromatiques.
Une particularité du spectre IR de la fraction lipidique des feuilles de thé est la présence de bandes claires de 745—765 cm⁻¹, attribuables, probablement, à γ—CH au niveau de l'anneau pyrrolique dans les porphyrines, et 819—832 cm⁻¹ dues à δ—CH de di— et tri—substitués dans les composés aromatiques ; 1490—1550 cm⁻¹ correspondent aux vibrations de l'anneau pyrrolique.
La comparaison des spectres IR des lipides des horizons supérieurs (A₀) du Krasnozem, du Zheltozem et du Podzol subtropical montre une prédominance des groupes CH₂— et CH₃— dans le Krasnozem et le Podzol subtropical, ce qui est confirmé par la teneur élevée en cires (plus de 60 %). Il est intéressant de noter l'augmentation de l'intensité de la bande 1000—1100 cm⁻¹ dans les lipides des horizons inférieurs par rapport aux supérieurs, ce qui peut s'expliquer par des réactions de déméthylation avec formation d'un groupe hydroxyle. De plus, l'inclusion d'acide silicique finement dispersé dans la fraction lipidique n'est pas exclue.
Une caractéristique des spectres IR des lipides des horizons inférieurs est l'augmentation de la largeur de la bande 3000—3400 cm⁻¹ (liaisons hydrogène), ce qui indique un changement de la structure moléculaire primaire avec la profondeur.
À en juger par les spectres IR, les préparations de lipides sont un mélange d'hydrocarbures et d'alcools saturés et insaturés avec la participation de composés aromatiques, d'acides et d'aldéhydes et des produits de leur interaction, ce qui concorde avec leurs caractéristiques chimiques et spectrales. En même temps, un certain nombre de bandes dans les spectres des extraits alcool-benzène des feuilles de thé, de la litière et du sol peuvent être attribuées partiellement aux anneaux de porphyrine ou aux dérivés du pyrrole.
CONCLUSIONS
- L'utilisation de l'appareil Graefe pour l'extraction au lieu de l'appareil Soxhlet permet d'augmenter le rendement de la fraction lipidique de 2 à 3 fois.
- La teneur en lipides, minimale dans les sols de prairie-steppe et steppiques, augmente dans les sols à humidité accrue (hydromorphes) - podzoliques, de toundra, de montagne et atteint un maximum dans les tourbières.
- L'accumulation de lipides se fait principalement au détriment des cires, ce qui est dû à leur stabilité biochimique et leur inertie relatives.
- Les groupes chimiques fonctionnels actifs (caractérisés par les indices d'ester, d'acidité et d'iode) sont principalement dus aux « résines » ; leur teneur est maximale dans le Tchernozem, caractérisé par l'un des niveaux les plus élevés d'activité biologique.
- Ainsi, le niveau d'activité biologique des sols se reflète à la fois sur la teneur totale en lipides et sur leur composition qualitative.
- Les lipides du sol, selon les données de la chromatographie de pyrolyse-gaz, les spectres d'absorption électronique et infrarouge, présentent certaines similitudes et des différences définies par rapport aux lipides isolés des plantes et de la litière.