Ґрунтові ліпіди в системі гумусових речовин
Дослідження останніх років знову підкреслили величезну роль неспецифічних складових ґрунтового гумусу у формуванні ґрунтової родючості та генезису ґрунтів. До таких сполук належать різноманітні фізіологічно активні речовини, вуглеводи, амінокислоти, різні пігменти.
Особливе місце в цій групі займають речовини, що вилучаються з ґрунтів екстракцією спирто-бензольною сумішшю. За цією групою досі не закріплений загальновизнаний термін, а її положення в системі гумусових речовин залишається незрозумілим. Речовини, що вилучаються з ґрунтів спирто-бензольною сумішшю, в літературі називають «бітумами», воско-смолами, а в багатьох випадках про них просто говорять як про групу сполук, що вилучаються спирто-бензольною сумішшю, без вживання спеціального терміна.
В основному автори вживають термін ліпіди. Аналогічна термінологічна невизначеність існує і в геологічній літературі, де, зокрема, термін «бітуми» позначає суміш вуглеводнів та їх похідних, що утворилися шляхом перетворення восків, смол і жирних кислот протягом геологічних періодів.
Ґрунтовий гумус являє собою порівняно молоде утворення, і речовини спирто-бензольних екстрактів ґрунтів повинні бути представлені малозміненими сполуками, що входять до складу рослинних залишків і мікробних клітин, тобто восками, смолами, гліцеридами жирних кислот і жирними кислотами. Це дає підставу називати всю обговорювану групу речовин ліпідами.
Наразі в біохімії рослин терміном ліпіди об'єднується велика група речовин, «...жири та жироподібні речовини (ліпоїди) об'єднуються загальним терміном ліпіди. Речовини цієї групи розчиняються в різних органічних розчинниках. До цієї групи можуть бути віднесені також і розчинні в жирах пігменти. У складі ліпідів зазвичай розрізняють:
- нейтральні жири, воски та стероїди,
- фосфоліпіди,
- гліколіпіди та інші складні ліпіди,
- а також низку інших сполук, включаючи кислоти, спирти, вітаміни, вищі вуглеводні, зокрема каротини та каротиноїди тощо.
Ймовірно, в ряді випадків ґрунтові спирто-бензольні екстракти можуть містити й деякі інші сполуки; зокрема, не можна виключати потрапляння до цієї групи гіматомеланової кислоти та спирторозчинних білків. Однак, виходячи з вищенаведених визначень та на підставі наявних даних щодо складу спирто-бензольних екстрактів, ми вважаємо за можливе і більш коректне називати зазначену групу речовин ґрунтовими ліпідами.
Ліпіди потрапляють у ґрунт з рослинними залишками, крім того, не виключена можливість синтезу ліпідів безпосередньо в ґрунті різними мікроорганізмами, наприклад, парафіноокислювальними дріжджами. Ґрунтові та рослинні ліпіди мають певну схожість.
Оцінюючи значення ліпідів у біохімічних системах, необхідно взяти до уваги такі положення: вміст цієї групи речовин у ґрунтовому гумусі становить від 2 до 14%, а за деякими даними в умовах заторфованих ґрунтів, тундри, гірських ґрунтів чітко проявляється тенденція до підвищеного накопичення цієї групи до 20—24%, а іноді й більше.
За хімічною будовою ліпіди різко відрізняються від інших груп гумусових речовин, маючи у своєму складі значну частку аліфатичних структур і гідрофобних груп. Останнє призводить до низки специфічних хімічних властивостей. Особливий інтерес викликає ця група у зв'язку з її своєрідною «міченістю» наявністю таких скелетних форм, як парафін (жири, воски), стероїди, терпени, каротиноїди, хлорофіл та інші порфіринові пігменти. Ці сполуки порівняно легко виявляються за специфічними електронними або молекулярними спектрами, що дає можливість простежити шляхи та механізми трансформації цих речовин у процесі гуміфікації та діагенезу.
Спирто-бензольні екстракти з ґрунтів являють собою рідини різного кольору, забарвлення яких змінюється від світло-жовтого (молочного) до буро-помаранчевого і залежить від типу ґрунту та рослинних асоціацій. Після видалення розчинника залишається жовто-бура маса зі слабким бальзамічним запахом, яка плавиться при температурі від 63° до 87°.
За літературними даними у складі ліпідів, крім С і Н, міститься О, N, Р, S і в частках відсотка багато макро- та мікроелементів. Приблизне співвідношення останніх варіює в значних межах у різних ґрунтах (58—68% С, 8—10% Н; 22—32% О; 0,4— 2,0% N).
Ліпіди ґрунтів і торфів складаються в основному з восків і смол, які, у свою чергу, містять вільні кислоти та речовини, що омилюються, представлені типовими для восків ефірами та характерними для смол ангідридами. До складу восків бітуму входить до 56% кислот, серед яких ідентифіковано церотинову С25Н50О2, карбоцеринову С27Н54О2 та оксикислоту складу С30Н60О3. Крім того, у складі восків міститься до 44% речовин, що не омилюються; серед них визначено граничні вуглеводні — тритриаконтан С33Н68 і пентатриаконтан С35Н72, що становлять до 15%, також виділено граничний спирт — гектакозанол С27Н55О з температурою плавлення 74—75°. Ідентифіковано велику кількість вуглеводнів: н-декан, н-ундекан, н-гексадекан, нафталін, метилнафталін, дифеніл, аценафтен, флуорен. Виявлено стероїди та дубильні речовини.
Складова частина торф'яних «бітумів» представлена складними ефірами циклічних спиртів і циклічних кислот, з яких виділено ненасичені кислоти складу С12H22О2 і С14Н26О2. Крім того, вдалося ідентифікувати тритерпеноїди, які досить широко представлені в рослинному світі.
Склад ґрунтових спирто-бензольних екстрактів поки мало досліджений, хоча за даними низки авторів тут можуть бути присутні жирні кислоти, жири, воски, смоляні кислоти та їхні ефіри, стерини, тритерпеноїди, вуглеводні тощо.
Нами досліджувалися ліпідні фракції найголовніших генетичних типів ґрунтів. Ліпіди вилучали з повітряно-сухої наважки ґрунтів, з яких попередньо відбирали коріння, а також із підстилок свіжого опаду та листя рослин. Розчинником слугувала спирто-бензольна суміш (1 : 1), екстракцію здійснювали в апаратах Сокслетта та Греффе.
Екстракція в апараті Сокслетта протікає довго і не забезпечує повного виходу воско-смол. Інтенсифікація процесу екстракції за допомогою апарату Греффе—Зайченка значно підвищує кількість воско-смол, що вилучається з ґрунту (табл. 1).
| Ґрунт, угіддя | Горизонт | Глибина, см | Сокслетт | Греффе | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| вміст ліпідів, % до ґрунту | вміст вуглецю ліпідів, % до заг. вмісту вуглецю | вміст ліпідів, % до ґрунту | вміст вуглецю ліпідів, % до заг. вмісту вуглецю | |||
| Південний чорнозем, рілля, Херсон | Апах | 0—23 | 0,09 | 4,35 | 0,28 | 14,04 |
| Чорнозем шоколадний, рілля, Румунія | Апах | 0—20 | 0,10 | 0,71 | 0,12 | 12,32 |
| Гірсько-лучний ґрунт, таволго-рейгресовий луг, Херсон | А₁ | 6—20 | 0,45 | 6,61 | 0,76 | 11,06 |
| Гірсько-лісовий бурозем, переліг, Херсон | А₁ | 1—18 | 0,07 | 6,24 | 0,21 | 19,56 |
| Кірковий солончак, вигін, Херсон | В₁ | 2—15 | 0,26 | 7,32 | 0,40 | 11,22 |
Істотне збільшення виходу речовин при екстракції їх в апараті Греффе може значно змінити наші уявлення про роль цієї фракції в біохімії ґрунтів. Ще належить з'ясувати, за рахунок якої з фракцій утворюється спостережувана різниця. Можна поки припустити, що частина воско-смол, яка не визначалася раніше, входила в негідролізований залишок і становила частину так званого гуміну, хоча не виключена їхня присутність і в гумінових кислотах.
У вивчених ґрунтах (табл. 2) вміст ліпідів коливається від 0,02 до 0,50% до ґрунту, від 2,0 до 80,0 % до С органічного. У верхніх гумусових горизонтах багатьох автоморфних ґрунтів частка ліпідів становить 2—10% від загального вуглецю (за екстракцією в апараті Сокслетта). Підвищений вміст ліпідів приурочений до ґрунтів підвищеного зволоження (гідроморфних), торф'янистих, тундрових, гірських. Часто спостерігається відносне накопичення їх у глибших горизонтах. У деяких ґрунтах абсолютний вміст цієї фракції залишається постійним по всій глибині ґрунтового профілю. З останнім, мабуть, пов'язане відносне накопичення ліпідів у горизонтах В і С.
Фізичні та хімічні характеристики ліпідів і зв'язок цих показників з екологічними умовами більш докладно розглядаються на прикладі окремих ґрунтів: р. 106 — червонозем легкоглинистий, пилуватий; р. 127 — той же червонозем під ріллею; р. 123 — субтропічний підзол, середньосуглинковий; р. 120 — жовтозем легкоглинистий, піщано-пилуватий. Оскільки переважаючим складом опаду над розрізами 127 і 120 було листя чаю і папороті, то ми вважали за необхідне простежити вміст і склад ліпідів у системі рослина—підстилка—ґрунт.
Ліпідна фракція легко поділяється на воски та смоли екстракцією останніх ацетоном. Вміст восків і смол у ліпідах варіює в широких межах. У горизонтах А₁ або Апах субтропічного підзолу в червоноземі на плакорі та схилі міститься до 33—38% смол, у складі ліпідів жовтозему під перелогом і ріллею смоли є переважаючою групою органічних сполук (табл. 2). У ліпідах із різних підстилок переважає смолиста частина, що становить у них 58—68%.
| Об'єкт | Горизонт | Глибина, см | Вуглець ліпідів | Воски, % | Смоли, % | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| % до наважки | % до С заг. | |||||
| Листя чаю, р. 127 | — | — | 22,78 | — | 29,12 | 70,78 |
| Листя папороті, р. 120 | — | — | 7,65 | — | 80,21 | 19,79 |
| Лісова підстилка, р. 106 | А₀ | — | 4,36 | — | 33,06 | 66,94 |
| Чай і підстилка, р. 127 | А₀ | — | 2,92 | — | 42,44 | 57,56 |
| Чай і підстилка, р. 120 | А₀ | — | 4,90 | — | 31,99 | 68,01 |
| Лісова підстилка р. 123 | А₀ | — | 5,18 | — | 37,50 | 62,50 |
| Червонозем легкоглинистий, пилуватий, р. 106 | А₁ | 0—14 | 0,39 | 8,5 | 61,11 | 38,89 |
| АВ | 14—26 | 0,09 | 11,3 | 66,92 | 33,08 | |
| В₁ | 26—52 | 0,14 | 36,8 | 67,50 | 32,50 | |
| В₂ | 52—76 | 0,11 | 38,0 | 60,24 | 39,76 | |
| С₁ | 76—140 | 0,09 | 53,0 | 58,46 | 41,54 | |
| С₂ | 140—190 | 0,14 | 77,7 | 55,26 | 44,74 | |
| Червонозем легкоглинистий, пилуватий, р. 127 | Апах | 0—10 | 0,14 | 4,1 | 65,00 | 36,00 |
| Жовтозем легкоглинистий, Піщано-пилуватий, Глейовий, р. 120 | А₁ | 0—15 | 0,18 | 9,5 | 36,73 | 63,27 |
| АВ | 15—36 | 0,19 | 36,1 | 32,59 | 67,41 | |
| В₁ | 36—57 | 0,02 | 5,7 | 29,69 | 70,31 | |
| В₂ | 57—115 | 0,23 | 76,7 | 28,26 | 71,74 | |
| В₃ | 115—150 | 0,12 | 80,0 | 29,51 | 70,49 | |
| ВС | 150—200 | 0,04 | 66,6 | 30,34 | 69,66 | |
| С | 200—220 | 0,10 | 77,0 | 31,71 | 69,29 | |
| Жовтозем легкоглинистий, пилуватий, р. 120 | Апах | 0—10 | 0,23 | 11,3 | 29,69 | 70,31 |
| Субтропічний, підзол., середньосуглинковий, Крупнопилуватий, р. 123 | А₁ | 0—10 | 0,28 | 10,3 | 66,23 | 33,77 |
| А₁А₂ | 10—20 | 0,12 | 14,5 | 50,00 | 50,00 | |
| А₂ | 20—34 | 0,02 | 20,0 | 49,00 | 51,00 | |
| ВС | 34—57 | 0,06 | 24,0 | 37,75 | 62,25 | |
| ВС₁ | 57—100 | 0,14 | 93,4 | 38,00 | 62,00 | |
| ВС₂ | 100—120 | 0,06 | 75,0 | 36,00 | 64,00 | |
| ВС₃ | 120—140 | 0,21 | 87,6 | 35,58 | 64,42 | |
| Лучний чорнозем | А₁ | 3—21 | 0,22 | 2,69 | 24,6 | 75,4 |
| Гірсько-лучний (Теберда) | А₁ | 2—10 | 0,59 | 7,40 | 44,8 | 55,2 |
| Торф'янисто-глейовий | Ат | 0—33 | 3,05 | 13,10 | 65,1 | 34,9 |
| Чорнозем шоколадний | Апах | 0—20 | 0,079 | 6,71 | — | — |
| Південний чорнозем | Апах | 0—23 | 0,0618 | 4,35 | — | — |
| Дерново-підзолистий | В₂ | 48—69 | 0,0397 | 10,36 | — | — |
| Солонець | Апах | 0—17 | 0,0987 | 12,88 | — | — |
| Кірковий солончак | В₁ | 45—62 | 0,0397 | 7,32 | — | — |
| Гірсько-лучний (Крим) | А | 0—5 | 0.5033 | 6,61 | — | — |
| Бурий лісовий | В₁ | 2—15 | 0,1866 | 4,68 | — | — |
| А₁ | 6—20 | 0,3252 | 11,26 | — | — | |
| Апах | 0—28 | 0,0497 | — | — | — | |
| В₁ | 54—84 | 0,0439 | — | — | — | |
Вивчення складу ліпідів із листя папороті та чаю свідчить про різний характер сполук, що їх складають. У складі ліпідів із листя папороті переважають воски (80%), у ліпідах із листя чаю містяться здебільшого смоли (71%). Але вже в підстилці відбуваються процеси, пов'язані з ускладненням структури ліпідів, у результаті чого у всіх підстилках переважають смолисті, більш високомолекулярні компоненти.
Характер розподілу восків і смол по генетичних горизонтах різний. У жовтоземі воски та смоли розподілені рівномірно по профілю, в ньому не спостерігається тенденції до накопичення або збіднення тієї чи іншої групи. У субтропічному підзолі, навпаки, вміст смол із глибиною зростає: 34% у горизонті А₁, 50% у горизонті А₁А₂, 64% у горизонті ВС₃. У червоноземі смоли дещо накопичуються вниз по профілю (від 39% у горизонті А₁ до 45% у горизонті С₂), але переважаючою групою в цьому ґрунті є воски. Така особливість пов'язана, ймовірно, з інтенсивними мікробіологічними процесами розкладання компонентів гумусу, в результаті чого воски, як більш інертна група, накопичуються в профілі червонозему.
Це положення підтверджується при аналізі потужного чорнозему, гірсько-лугового та торф'янисто-глейового ґрунтів. У чорноземі, що характеризується одним із найбільш високих рівнів біологічної активності, частка смол сягає 75%, тоді як у торф'янисто-глейовому ґрунті вона не перевищує 35%. Таким чином, рівень біологічної активності ґрунтів відображається не тільки на загальному вмісті ліпідів, але і на їхньому якісному складі.
Дані елементного аналізу деяких ліпідів показують вельми високий вміст вуглецю: від 63% у ліпідній фракції з листя чаю до 67% у ліпідах із чайної підстилки ґрунту, що узгоджується з літературними даними (табл. 3). Вміст водню варіюється від 4 до 10%, кисню — від 22 до 25%. Досліджені фракції містять досить багато азоту. Мабуть, збільшення вмісту азоту в деяких ліпідах зумовлено характером рослинних залишків, у складі яких можуть міститися гетероциклічні сполуки типу піролу та його похідних, як, наприклад, хлорофіл, що екстрагуються спирто-бензолом.
| З якого об'єкта виділено | Елементний склад, % до беззольної сухої маси | Автор | |||
|---|---|---|---|---|---|
| С | Н | О | N | ||
| Листя чаю під червоноземом, р. 127 | 62,97 | 6,54 | 23,90 | 6,59 | Наші дані |
| Чайна підстилка червонозему, р. 127 | 67,18 | 3,90 | 25,37 | — | Наші дані |
| Червонозем, р. 127, гор. Апах | 67,25 | 5,63 | 23,92 | — | Наші дані |
| Підзолистий суглинок, гор. А₁ | 68,17 | 9,74 | 21,72 | 0,37 | Наші дані |
| Чорнозем А₁ | 66,27 | 8,71 | 24,32 | 0,70 | Наші дані |
| Дерново-підзолистий: а) ліс | — | — | — | 2,02 | Наші дані |
| Дерново-підзолистий: б) пар | — | — | — | 0,41 | Наші дані |
| Потужний чорнозем, степ | — | — | — | 1,57 | Наші дані |
| Типовий сірозем: а) травосуміш | — | — | — | 1,33 | Наші дані |
| Типовий сірозем: б) цілина | — | — | — | 0,22 | Наші дані |
Числа кислотності ліпідів (табл. 4) варіюють від 1 до 12 мг-екв/г. Підвищений порівняно з верхніми горизонтами інших ґрунтів вміст «вільних органічних кислот» відзначається в ліпідах із жовтоземів під перелогом гор. А₁. Ліпіди з цього горизонту відрізняються, крім того, високими числами ефірності (92) та йодним числом (21). Високі числа ефірності та йодного числа характерні й для ліпідів чорнозему. Мінімальне значення числа ефірності в ліпідах із гор. А₁ червонозему, а також невелике значення інших характеристик (число кислотності — 1, йодне число — 6 мг-екв/г) пояснюються переважанням пісків, що несуть меншу кількість функціональних груп. Діапазон зміни йодного числа становить 0,5— 66 мг-екв/г. У ліпідах червоноземів виявляється деяка негативна кореляція чисел ефірності та йодного; чим менше ненасичених сполук, тим більше стає ефірних груп. Крім того, існує залежність між числами кислотності, ефірності, йодним і вмістом восків і смол.
| Ґрунт | Горизонт (Глибина, см) | Число кислотності, мг-екв/г | Число ефірності, мг-екв/г | Йодне число, мг-екв/г |
|---|---|---|---|---|
| Субтропічний підзол, середньосугл., крупнопилуват., р. 123 | А₁ (0-10) | 4,55 | 52,60 | 10,39 |
| В (34-57) | 12,50 | 88,75 | 3,12 | |
| ВС₁ (120-140) | 2,88 | 43,27 | 0,48 | |
| Жовтозем легкоглинистий, піщано-пилуватий, глейовий, р. 120 | А₁ (0-15) | 10,20 | 92,45 | 21,35 |
| В₁ (36-57) | 4,00 | 75,00 | 20,60 | |
| С (200-220) | 3,66 | 95,12 | 2,44 | |
| Червонозем легкоглинистий, пилуватий, на зеброподібній глині, р. 106 | А₁ (0-14) | 0,93 | 6,48 | 6,02 |
| В₁ (26-52) | 3,75 | 71,25 | 2,12 | |
| С₂ (140-190) | 1,32 | 67,11 | 0,52 | |
| Лист (чай) | — | — | — | 2,23 |
| Підстилка (чай), р. 127 | А₀ | 1,45 | 19,48 | 2,61 |
| Червонозем легкоглинистий, пилуват. на схилі, р. 127 | А₁ (0-10) | 2,70 | 71,25 | 17,00 |
| Лучний чорнозем | А₁ (3-21) | 7,32 | 86,86 | 66 |
| Торф'янисто-глейовий | А₁ (0-33) | 1,36 | 0,96 | 2 |
| Гірсько-лучний | А₁ (2-10) | 2,42 | 1,88 | 8 |
| Тундра | А₁ (3-10) | 2,45 | 7,07 | 2 |
| Дерново-підзолистий | А₁ (5-9) | 3,26 | 9,92 | 10 |
Найбільш високі значення чисел мають ліпіди з гор. жовтозему під перелогом і з чорнозему. У цих же ґрунтах переважає смолиста частина (табл. 2), отже, можна говорити про найбільш складну структуру ліпідів у даному ґрунті, тобто всі активні групи, що характеризуються числами кислотності, ефірності, йодним, зумовлені переважно «смолами».
На піроліз-газових хроматограмах виявлено від 7 до 22 і більше піків, які, імовірно, належать до таких сполук:
- СО
- CH₄
- N₂
- CO₂
- бензол
- толуол
- п-ксилол
- фенол
- пірокатехин
- етил-бензол тощо.
Ліпіди з листя чаю мають у своєму складі прості бензольні ядра, заміщені численними алканами і несуть багато функціональних груп кислої природи, що дають невизначені продукти піролізу.
Найбільш складною серед отриманих хроматограм є хроматограма з чайної підстилки, в якій присутні як окремі компоненти чайного листа, так і продукти їх взаємодії. Ароматичних ядер простої природи в цій фракції мало, для неї характерний великий ступінь ароматичності. У складі ліпідів із чайної підстилки багато функціональних замісників, що дають при піролізі нерозділені продукти: жирні кислоти, амінокислоти.
Структура ґрунтових ліпідів із червонозему лабільна, «пухка», що складається з великої кількості бензольних ядер, з'єднаних містками —CH₂—C—O—; є велика кількість замісників у вигляді нормальних і розгалужених алканів.
Таким чином, за даними піроліз-газової хроматографії, найбільш проста структура притаманна ліпідам із чайного листа; у підстилці відбувається її значне ускладнення. У ґрунті відбуваються одночасні процеси розпаду і синтезу нових органічних сполук, у результаті чого ґрунтові ліпіди набувають специфічних рис.
Загальний вигляд видимих спектрів ліпідів із гор. А₁ субтропічних ґрунтів, підстилок і рослинності вельми специфічний. Спектри мають чіткі максимуми поглинання речовин групи порфіринів (зокрема, феофітину, хлорофілу а і б) в області 418—420 нм і 668—670 нм, а також невеликі максимуми при 510 нм, 540 нм і 610 нм. Отже, в ліпідах міститься хлорофіл та інші речовини порфіринової групи. Коефіцієнти екстинкції ліпідів із верхніх горизонтів ґрунтів коливаються від 0,001 до 0,003.
Дослідження спирто-бензольних екстрактів із листя чаю, чайної підстилки та червонозему дозволяють говорити про деяку схожість їхньої будови. У складі чайного листа містяться різні речовини (табл. 5), значна частина яких переходитиме у спирто-бензольний екстракт. У спиртовій фракції з ліпідів чайного листа містяться, ймовірно, алкалоїди (кофеїн), для яких характерні максимуми поглинання при 212 і 286 нм. У підстилці та ґрунті ці максимуми відсутні.
| Речовини у складі чаю | Приблизний вміст, % від сухої речовини | |
|---|---|---|
| А. Фенольні речовини | ||
| 1. Дубильні речовини: таніни, похідні багатоатомних фенолів. | 2 | |
| 2. Флавоноли-глікозиди дифенілпропанового ядра. | 1—2 | |
| Б. Нефенольні речовини | ||
| 1. Вуглеводи | 0,2 | |
| 2. Пектинові речовини | 3 | |
| 3. Алкалоїди (кофеїн, теофілін, теобромін) | 3—5 | |
| 4. Білкові речовини та амінокислоти (є спирторозчинні білки) | 30 | |
| Хлорофіл і супутні йому пігменти (каротин і ксантофіл) | до 1 | |
| Органічні кислоти | ||
| Смолисті речовини (смоляні кислоти) | 7—8 | |
| Вітаміни | ||
| 9. Мінеральні речовини | 4—5 | |
| В. Речовини, що обумовлюють аромат чаю | ||
| Ефірні олії | 1 | |
| Г. Ферменти | ||
Максимуми поглинання при 205—210 нм відповідають ненасиченим органічним кислотам. Дубильним речовинам відповідають слабкі максимуми в області 267, 337 і 420 нм.
У хлороформенній витяжці з ліпідів чайного листа та підстилки також вельми чітко ідентифікуються дубильні речовини (танін і катехіни). Крім того, в ультрафіолетовій області виявляється поглинання каротиноїдів і вітамінів групи А. Каротиноїди поглинають в області 338 і 454 нм, вітамін А₁ — 326 нм, вітамін А₂ — 287 і 351 нм. Таким чином, УФ-спектри досліджених ліпідів мають різнорідний характер.
Аналіз ІЧ-спектрів підтвердив дані хімічного аналізу видимої та ультрафіолетової спектроскопії. Смуги ІЧ-спектрів ліпідів вузькі, чітко окреслені, з певними максимумами поглинання. Широка смуга в області 3100—3400 см⁻¹ відповідає коливанням ОН—групи.
Серія смуг у діапазоні 2918—2850 см⁻¹, 1480, 1400—1380 см⁻¹ відповідає коливанням СН—групи. Серія смуг у діапазоні 2918—2850 см⁻¹, 1480, 1400—1380 см⁻¹ обумовлена симетричними коливаннями СН₂ і СН₃, що входять до складу насичених і ненасичених вуглеводнів. Крім того, характерна смуга в області 720 см⁻¹ відповідає коливанням кінцевих (СН₂)n, де n>4.
Для всіх спектрів характерні інтенсивні смуги 1710—1730 см⁻¹, що лежать в області поглинання карбоксильних груп. Оскільки числа кислотності в досліджених ліпідах, як правило, невеликі, коливання при 1710—1730 см⁻¹ можуть бути обумовлені СО—групами альдегідів і кетонів, що входять до складу різних сполук (алкалоїдів, ефірних олій та ін.).
В інтервалі 1010— 1030 см⁻¹ спостерігаються інтенсивні смуги спиртових гідроксилів і простих ефірів; останні проявляються також у діапазоні 1100— 1250 см⁻¹. Спектр ліпідів із чаю відрізняється наявністю інтенсивних чітких смуг 1698—1650 см⁻¹, властивих С = С—зв'язкам у спряжених складних структурах типу тритерпеноїдів. Максимуми в області 1650—1557 см⁻¹ обумовлені частково вмістом ароматичних сполук.
Особливістю ІЧ-спектра ліпідної фракції з листя чаю є чіткі смуги 745—765 см⁻¹, що відносяться, ймовірно, за рахунок γ—СН при пірольному кільці в порфіринах, і 819—832 см⁻¹ за рахунок δ—СН ди—і три — заміщених в ароматичних сполуках; 1490—1550 см⁻¹ коливання пірольного кільця.
Порівняння ІЧ-спектрів ліпідів із верхніх горизонтів (А₀) червонозему, жовтозему та субтропічного підзолу показує переважання СН₂— і СН₃—груп у червоноземі та субтропічному підзолі, що підтверджується великим вмістом восків (більше 60%). Цікаво відзначити збільшення інтенсивності смуги 1000—1100 см⁻¹ у ліпідах із нижніх горизонтів порівняно з верхніми, що можна пояснити реакціями деметилювання з утворенням оксигрупи. Крім того, не виключено потрапляння тонкодисперсної кремнекислоти у складі ліпідної фракції.
Особливістю ІЧ-спектрів ліпідів із нижніх горизонтів є збільшення ширини смуги 3000—3400 см⁻¹ (водневі зв'язки), що свідчить про зміну первинної молекулярної структури з глибиною.
Судячи з ІЧ-спектрів, препарати ліпідів представлені сумішшю насичених і ненасичених вуглеводнів і спиртів за участю ароматичних сполук кислот і альдегідів та продуктів їх взаємодії, що узгоджується з їхніми хімічними та спектральними характеристиками. Водночас низка смуг у спектрах спирто-бензольних екстрактів із листя чаю, підстилки та ґрунту може бути віднесена частково за рахунок порфіринових кілець або похідних піролу.
ВИСНОВКИ
- Використання апарату Греффе при екстракції замість приладу Сокслетта дозволяє збільшити вихід ліпідної фракції у 2—3 рази.
- Вміст ліпідів, мінімальний у лучно-степових і степових ґрунтах, збільшується в ґрунтах підвищеного зволоження (гідроморфних) — підзолистих, тундрових, гірських і досягає максимуму в торфовищах.
- Накопичення ліпідів відбувається в основному за рахунок восків, що обумовлено їхньою порівняльною біохімічною стійкістю та інертністю.
- Активні функціональні хімічні групи (що характеризуються числами ефірності, кислотності, йодним) обумовлені переважно «смолами», їхній вміст максимальний у чорноземі, що характеризується одним із найбільш високих рівнів біологічної активності.
- Таким чином, рівень біологічної активності ґрунтів відображається як на загальному вмісті ліпідів, так і на їхньому якісному складі.
- Ґрунтові ліпіди за даними піроліз-газової хроматографії, електронним та інфрачервоним спектрам поглинання мають деякі риси схожості та певні відмінності від ліпідів, що виділяються з рослин і підстилки.