Les lipides du sol dans le système des substances humiques
Des recherches récentes ont de nouveau souligné le rôle majeur des constituants non spécifiques de l'humus du sol dans la formation de la fertilité et la genèse des sols. Parmi ces composés figurent diverses substances physiologiquement actives, des glucides, des acides aminés et divers pigments.
Les substances extraites des sols par l'extraction avec un mélange alcool-benzène occupent une position particulière dans ce groupe. Un terme universellement reconnu 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 par le mélange alcool-benzène sont appelées "bitumes", cires-résines dans la littérature, et dans de nombreux cas, on parle simplement d'elles comme un groupe de composés extraits par le mélange alcool-benzène, sans utiliser de terme spécifique.
La plupart des auteurs utilisent le terme **lipides**. Une indétermination terminologique similaire existe également 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 devraient être représentées par des composés peu altérés, 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 d'appeler l'ensemble du groupe de substances en discussion **lipides du sol**.
Actuellement, en biochimie végétale, le terme **lipides** regroupe une grande collection de substances, « ...les graisses et les substances de type graisse (lipoïdes) sont combinées sous le terme général lipides. Les substances de ce groupe se dissolvent dans divers solvants organiques. Les pigments liposolubles peuvent également être inclus dans ce groupe. La composition des lipides distingue généralement :
- les graisses neutres, les cires et les stéroïdes,
- les phospholipides,
- les glycolipides et autres lipides complexes,
- ainsi qu'une série 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 alcool-benzène du sol puissent contenir d'autres composés ; en particulier, l'inclusion d'acide hymatomélanique et de protéines solubles dans l'alcool dans ce groupe ne peut être exclue. Cependant, sur la base des définitions ci-dessus et des données disponibles sur la composition des extraits alcool-benzène, nous considérons qu'il est possible et plus précis d'appeler ce groupe de substances **lipides du sol**.
Les lipides pénètrent dans le sol avec les résidus végétaux ; de plus, la possibilité de synthèse de lipides directement dans le sol par divers micro-organismes, par exemple les levures oxydant la paraffine, n'est pas exclue. Les lipides du sol et des plantes présentent une certaine similitude.
Lors de l'évaluation de 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 conditions de sols tourbeux, de toundra, de sols de montagne, il existe une nette tendance à l'accumulation accrue de ce groupe, jusqu'à 20–24%, et parfois plus.
Par leur structure chimique, les lipides diffèrent fortement des autres groupes de substances humiques, ayant dans leur composition une proportion significative de structures aliphatiques et de groupes hydrophobes. Ce dernier point conduit à un certain nombre de propriétés chimiques spécifiques. Ce groupe est particulièrement intéressant en raison de son "marquage" particulier 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 diverses couleurs, dont la couleur varie de jaune clair (laiteux) à brun-orangé et dépend du type de sol et des associations végétales. Après élimination du solvant, il reste une masse brun-jaunâtre avec une faible odeur balsamique, qui fond à des températures allant de 63° à 87°.
Selon les données de la littérature, la composition des lipides, en plus de C et H, contient O, N, P, S et en fractions de pourcentage de nombreux macro- et micro-éléments. Le rapport approximatif de ces derniers varie dans des limites significatives dans différents sols (58–68% C, 8–10% H ; 22–32% O ; 0.4–2.0% N).
Les lipides du sol et de la tourbe 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. Jusqu'à 56% d'acides sont inclus dans le composant cire du bitume, parmi lesquels l'acide cérotique $C_{25}H_{50}O_{2}$, l'acide carbocérotique $C_{27}H_{54}O_{2}$ et un hydroxyacide de composition $C_{30}H_{60}O_{3}$ ont été identifiés. En outre, la composition des cires contient jusqu'à 44% de substances non saponifiables ; parmi elles, des hydrocarbures saturés — le tritriacontane $C_{33}H_{68}$ et le pentatriacontane $C_{35}H_{72}$, constituant jusqu'à 15%, ont été déterminés. L'alcool saturé — l'heptacosanol $C_{27}H_{55}OH$ avec un point de fusion de 74–75° a également été isolé. Un grand nombre d'hydrocarbures ont été identifiés : n-décane, n-undécane, n-hexadécane, naphtalène, méthylnaphtalène, diphényle, acénaphtène, fluorène. Des stéroïdes et des tanins ont été trouvés.
Un composant des "bitumes" de tourbe est représenté par des esters complexes d'alcools cycliques et d'acides cycliques, à partir desquels des acides insaturés de composition $C_{12}H_{22}O_{2}$ et $C_{14}H_{26}O_{2}$ ont été isolés. De plus, des triterpénoïdes, qui sont très largement représentés dans le règne végétal, ont été identifiés.
La composition des extraits alcool-benzène du sol a été peu étudiée jusqu'à présent, bien que selon 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 ici.
Nous avons étudié les fractions lipidiques des principaux types génétiques de sols. Les lipides ont été extraits d'échantillons de sol secs 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 effectuée dans des appareils Soxhlet et Greffe.
L'extraction dans l'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 Greffe–Zaychenko augmente significativement la quantité de cires-résines extraites du sol (Tableau 1).
| Sol, utilisation des terres | Horizon | Profondeur, cm | Soxhlet | Greffe | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| teneur en lipides, % du sol | teneur en carbone lipídique, % de la teneur en carbone total | teneur en lipides, % du sol | teneur en carbone lipídique, % de la teneur en carbone total | |||
| Tchernozem du Sud, terre arable, Kherson | $A_{pach}$ | 0–23 | 0,09 | 4,35 | 0,28 | 14,04 |
| Tchernozem de chocolat, terre arable, Roumanie | $A_{pach}$ | 0–20 | 0,10 | 0,71 | 0,12 | 12,32 |
| Sol de montagne-prairie, prairie de spirée-ray-grass, Kherson | $A₁$ | 6–20 | 0,45 | 6,61 | 0,76 | 11,06 |
| Terre brune de forêt de montagne, jachère, Kherson | $A₁$ | 1–18 | 0,07 | 6,24 | 0,21 | 19,56 |
| Solonchak encroûté, pâturage, Kherson | $B₁$ | 2–15 | 0,26 | 7,32 | 0,40 | 11,22 |
L'augmentation significative du rendement de substances lors de leur extraction dans l'appareil Greffe peut modifier considérablement nos idées sur le rôle de cette fraction dans la biochimie des sols. Il reste à déterminer quelle fraction est responsable de la différence observée. On peut provisoirement supposer que la partie de cires-résines non déterminée auparavant faisait partie du résidu non hydrolysable et constituait une partie de l'humine dite, 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, et 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 par Soxhlet). Une teneur élevée en lipides est associée aux sols à humidité accrue (hydromorphes), tourbeux, de toundra et de montagne. Une accumulation relative de lipides 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 ce dernier point.
Les caractéristiques physiques et chimiques des lipides et la relation de ces indicateurs avec les conditions écologiques sont examinées plus en détail en prenant l'exemple de sols individuels : profil 106 — krasnozem limoneux léger, limoneux ; profil 127 — le même krasnozem sous terre arable ; profil 123 — podzol subtropical, limoneux moyen ; profil 120 — zheltozem limoneux léger, sablo-limoneux. Étant donné que la composition prédominante de la litière au-dessus des profils 127 et 120 était des feuilles de thé et de fougère, nous avons jugé nécessaire de tracer 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 $A_{pach}$ du podzol subtropical dans le krasnozem sur un plateau et une pente, il y a jusqu'à 33–38% de résines. Dans la composition lipidique du zheltozem sous jachère et terre arable, les résines sont le groupe prédominant de composés organiques (Tableau 2). Dans les lipides des différentes litières, la partie résineuse prédomine, représentant 58–68% d'entre eux.
| Objet | Horizon | Profondeur, cm | Carbone lipídique | Cires, % | Résines, % | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| % du poids de l'échantillon | % du C total | |||||
| Feuilles de thé, profil 127 | — | — | 22,78 | — | 29,12 | 70,78 |
| Feuilles de fougère, profil 120 | — | — | 7,65 | — | 80,21 | 19,79 |
| Litière forestière, profil 106 | $A₀$ | — | 4,36 | — | 33,06 | 66,94 |
| Thé et litière, profil 127 | $A₀$ | — | 2,92 | — | 42,44 | 57,56 |
| Thé et litière, profil 120 | $A₀$ | — | 4,90 | — | 31,99 | 68,01 |
| Litière forestière profil 123 | $A₀$ | — | 5,18 | — | 37,50 | 62,50 |
| Krasnozem limoneux léger, limoneux, profil 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 limoneux léger, limoneux, profil 127 | $A_{pach}$ | 0–10 | 0,14 | 4,1 | 65,00 | 36,00 |
| Zheltozem limoneux léger, Sablo-limoneux, Gleyifié, profil 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 limoneux léger, limoneux, profil 120 | $A_{pach}$ | 0–10 | 0,23 | 11,3 | 29,69 | 70,31 |
| Subtropical, Podzolique, limoneux moyen, Limon grossier, profil 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 |
| Montagne-prairie (Teberda) | $A₁$ | 2–10 | 0,59 | 7,40 | 44,8 | 55,2 |
| Tourbeux-Gley | $A_{t}$ | 0–33 | 3,05 | 13,10 | 65,1 | 34,9 |
| Tchernozem de chocolat | $A_{pach}$ | 0–20 | 0,079 | 6,71 | — | — |
| Tchernozem du Sud | $A_{pach}$ | 0–23 | 0,0618 | 4,35 | — | — |
| Podzolique-gazonné | $B₂$ | 48–69 | 0,0397 | 10,36 | — | — |
| Solonetz | $A_{pach}$ | 0–17 | 0,0987 | 12,88 | — | — |
| Solonchak encroûté | $B₁$ | 45–62 | 0,0397 | 7,32 | — | — |
| Montagne-prairie (Crimée) | A | 0–5 | 0.5033 | 6,61 | — | — |
| Brun forestier | $B₁$ | 2–15 | 0,1866 | 4,68 | — | — |
| $A₁$ | 6–20 | 0,3252 | 11,26 | — | — | |
| $A_{pach}$ | 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 prédominent (80%) dans la composition des lipides des feuilles de fougère, tandis que les lipides des feuilles de thé contiennent majoritairement des résines (71%). Mais déjà dans la litière, des processus liés à la complication de la structure lipidique se produisent, entraînant la prédominance des composants résineux, de poids moléculaire plus élevé, dans toutes les litières.
Le schéma de distribution des cires et des résines à travers les horizons génétiques est différent. Dans le zheltozem, les cires et les résines sont réparties uniformément dans tout le profil ; aucune tendance à l'accumulation ou à l'appauvrissement de l'un ou l'autre groupe n'y est observée. 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 caractéristique est probablement liée aux processus microbiologiques intenses de décomposition des composants de l'humus, ce qui fait que les cires, en tant que groupe plus inerte, s'accumulent dans le profil du krasnozem.
Cette affirmation est confirmée par l'analyse du tchernozem épais, du sol de montagne-prairie et du sol tourbeux-gley. Dans le tchernozem, qui se caractérise par l'un des niveaux d'activité biologique les plus élevés, la proportion de résines atteint 75%, tandis que dans le sol tourbeux-gley, 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%, celle en oxygène de 22 à 25%. Les fractions étudiées contiennent passablement d'azote. Apparemment, l'augmentation de la teneur en azote dans certains lipides est due à la nature des résidus végétaux, dont la composition peut contenir des composés hétérocycliques de type pyrrole et leurs dérivés, tels que la chlorophylle, qui sont extraits par l'alcool-benzène.
| Extrait de quel objet | Composition élémentaire, % de la masse sèche sans cendres | Auteur | |||
|---|---|---|---|---|---|
| C | H | O | N | ||
| Feuilles de thé sous krasnozem, profil 127 | 62,97 | 6,54 | 23,90 | 6,59 | Nos données |
| Litière de thé du krasnozem, profil 127 | 67,18 | 3,90 | 25,37 | — | Nos données |
| Krasnozem, profil 127, hor. $A_{pach}$ | 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 |
| Podzolique-gazonné: a) forêt | — | — | — | 2,02 | Nos données |
| Podzolique-gazonné: b) jachère | — | — | — | 0,41 | Nos données |
| Tchernozem épais, steppe | — | — | — | 1,57 | Nos données |
| Sierozem typique: a) mélange d'herbes | — | — | — | 1,33 | Nos données |
| Sierozem typique: b) terre vierge | — | — | — | 0,22 | Nos données |
Les indices d'acidité des lipides (Tableau 4) varient de 1 à 12 mEq/g. Une teneur accrue en "acides organiques libres" par rapport aux horizons supérieurs des autres sols est observée dans les lipides des zheltozems 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 élevés et un indice d'iode élevé 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 mEq/g) s'expliquent par la prédominance des sables, qui portent une plus petite quantité de groupes fonctionnels. La plage de variation de l'indice d'iode est de 0,5–66 mEq/g. Une certaine corrélation négative est trouvée entre les indices d'ester et d'iode dans les lipides des krasnozems ; moins il y a de composés insaturés, plus le nombre de groupes ester augmente. 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, mEq/g | Indice d'ester, mEq/g | Indice d'iode, mEq/g |
|---|---|---|---|---|
| Podzol subtropical, limoneux moyen, limon grossier, profil 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 limoneux léger, sablo-limoneux, gleyifié, profil 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 limoneux léger, limoneux, sur argile zébrée, profil 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), profil 127 | $A₀$ | 1,45 | 19,48 | 2,61 |
| Krasnozem limoneux léger, limoneux sur pente, profil 127 | $A₁$ (0-10) | 2,70 | 71,25 | 17,00 |
| Tchernozem de prairie | $A₁$ (3-21) | 7,32 | 86,86 | 66 |
| Tourbeux-Gley | $A₁$ (0-33) | 1,36 | 0,96 | 2 |
| Montagne-prairie | $A₁$ (2-10) | 2,42 | 1,88 | 8 |
| Toundra | $A₁$ (3-10) | 2,45 | 7,07 | 2 |
| Podzolique-gazonné | $A₁$ (5-9) | 3,26 | 9,92 | 10 |
Les lipides du hor. du zheltozem sous jachère et du tchernozem présentent les valeurs 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 fonctionnels actifs (caractérisés par les indices d'acidité, d'ester 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, contenant à la fois des composants individuels de la feuille de thé et des produits de leur interaction. Les noyaux aromatiques de nature simple sont peu nombreux dans cette fraction ; 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 ; un enchaînement significatif se produit dans la litière. Des processus simultanés de décomposition et de synthèse de nouveaux composés organiques se produisent dans le sol, ce qui confère aux lipides du sol des traits spécifiques.
L'apparence générale 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 nets pour les substances du groupe des porphyrines (en particulier, phéophytine, 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, la chlorophylle et d'autres substances du groupe des porphyrines sont contenues dans les lipides. 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 similitude dans leur structure. La composition de la feuille de thé contient diverses substances (Tableau 5), dont une partie importante passera dans l'extrait alcool-benzène. La fraction alcoolique des lipides de la feuille de thé contient, probablement, des alcaloïdes (caféine), qui sont caractérisés 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 polyphénols. | 2 | |
| 2. Flavonols-glucosides 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 (contient des 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 déterminent 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 de faibles maxima 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 trouvée dans la région ultraviolette. Les caroténoïdes absorbent dans la région de 338 et 454 nm, la vitamine $A₁$ à 326 nm, 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 de la 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 gamme de $2918–2850\ cm⁻¹$, 1480, $1400–1380\ cm⁻¹$ correspond aux vibrations du groupe CH—. La série de bandes dans la gamme de $2918–2850\ cm⁻¹}$, 1480, $1400–1380\ cm⁻¹$ est due aux vibrations symétriques de $CH₂$ et $CH₃$ inclus dans les 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 à $1710–1730\ cm⁻¹$, qui se situent 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 CO— d'aldéhydes et de cétones présents dans divers composés (alcaloïdes, huiles essentielles, etc.).
Des bandes intenses d'hydroxyles alcooliques et d'éthers simples sont observées dans l'intervalle de $1010–1030\ cm⁻¹$; ces derniers apparaissent également dans la gamme de $1100–1250\ cm⁻¹$. Le spectre des lipides du thé se distingue par la présence de bandes intenses et claires à $1698–1650\ cm⁻¹$ caractéristiques des liaisons $C = C$ dans des structures complexes conjuguées telles que les triterpénoïdes. Les maxima dans la région de $1650–1557\ cm⁻¹$ sont partiellement dus à la teneur en composés aromatiques.
Une caractéristique du spectre IR de la fraction lipidique des feuilles de thé sont les bandes claires à $745–765\ cm⁻¹$, attribuables, probablement, à $\gamma—CH$ au niveau du cycle pyrrole dans les porphyrines, et $819–832\ cm⁻¹$ dues à $\delta—CH$ de composés aromatiques di—et tri—substitués; $1490–1550\ cm⁻¹$ sont les vibrations du cycle pyrrole.
La comparaison des spectres IR des lipides des horizons supérieurs ($A₀$) du krasnozem, du zheltozem et du podzol subtropical montre la prédominance des groupes $CH₂—$ et $CH₃—$ dans le krasnozem et le podzol subtropical, ce qui est confirmé par la forte teneur 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 les réactions de déméthylation avec formation du 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 de produits de leur interaction, ce qui est cohérent 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 cycles porphyriniques ou aux dérivés du pyrrole.
CONCLUSIONS
- L'utilisation de l'appareil Greffe 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, qui est minimale dans les sols de prairie-steppe et de steppe, 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 comparative et à leur inertie.
- Les groupes chimiques fonctionnels actifs (caractérisés par les indices d'ester, d'acidité, d'iode) sont principalement dus aux "résines", et leur teneur est maximale dans le tchernozem, qui se caractérise par l'un des niveaux d'activité biologique les plus élevés.
- Ainsi, le niveau d'activité biologique des sols se reflète à la fois dans la teneur totale en lipides et dans leur composition qualitative.
- Les lipides du sol, selon les données de la chromatographie de pyrolyse-gaz, des spectres d'absorption électroniques et infrarouges, présentent certaines similitudes et des différences définies avec les lipides isolés des plantes et de la litière.