Почвенные липиды в системе гумусовых веществ
Исследования последних лет вновь подчеркнули огромную роль неспецифических составляющих почвенного гумуса в формировании почвенного плодородия и генезиса почв. К числу таких соединений относятся разнообразные физиологически активные вещества, углеводы, аминокислоты, различные пигменты.
Особое положение в этой группе занимают вещества, извлекаемые из почв экстракцией спирто-бензольной смесью. За этой группой до сих пор не закреплен общепризнанный термин, а ее положение в системе гумусовых веществ остается неясным. Вещества, извлекаемые из почв спирто-бензольной смесью, в литературе называют «битумами», воско-смолами, а во многих случаях о них просто говорят, как о группе соединений, извлекаемых спирто-бензольной смесью, без употребления специального термина.
В основном авторы употребляют термин липиды. Аналогичная терминологическая неопределенность существует и в геологической литературе, где, в частности, термин «битумы» обозначает смесь углеводородов и их производных, образовавшихся путем превращения восков, смол и жирных кислот в течение геологических периодов.
Почвенный гумус представляет собой сравнительно молодое образование и вещества спирто-бензольных экстрактов почв должны быть представлены малоизмененными соединениями, входящими в состав растительных остатков и микробных клеток, т. е. восками, смолами, глицеридами жирных кислот и жирными кислотами. Это дает основание называть всю обсуждаемую группу веществ липидами.
В настоящее время в биохимии растений термином липиды объединяется большая группа веществ, «...жиры и жироподобные вещества (липоиды) объединяются общим термином липиды. Вещества этой группа растворяются в различных органических растворителях. К этой группе могут быть отнесены также и растворимые в жирах пигменты. В составе липидов обычно различаются:
- нейтральные жиры, воска и стероиды,
- фосфолипиды,
- гликолипиды и другие сложные липиды,
- а также ряд других соединений, включая кислоты, спирты, витамины, высшие углеводороды, в том числе каротины и каротиноиды и т. п.
Вероятно, в ряде случаев почвенные спирто-бензольные экстракты могут содержать и некоторые другие соединения; в частности, нельзя исключать попадания в эту группу гиматомелановой кислоты и спирторастворимых белков. Однако, исходя из вышеприведенных определений и на основании имеющихся данных по составу спирто-бензольных экстрактов, мы считаем возможным и более корректным называть указанную группу веществ почвенными липидами.
Липиды попадают в почву с растительными остатками, кроме того не исключена возможность синтеза липидов непосредственно в почве различными микроорганизмами, например, парафиноокисляющими дрожжами. Почвенные и растительные липиды имеют определенное сходство.
Оценивая значение липидов в биохимических системах, необходимо принять во внимание следующие положения: содержание этой группы веществ в почвенном гумусе составляет от 2 до 14%, а по некоторым данным в условиях заторфованных почв, тундры, горных почв четко проявляется тенденция к повышенному накоплению этой группы до 20—24%, а иногда и более.
По химическому строению липиды резко отличаются от других групп гумусовых веществ, имея в своем составе значительную долю алифатических структур и гидрофобных групп. Последнее приводит к ряду специфических химических свойств. Особый интерес вызывает эта группа в связи с ее своеобразной «меченостью» наличием такого рода скелетных форм, как парафин (жиры, воска), стероиды, терпены, каротиноиды, хлорофилл и другие порфириновые пигменты. Эти соединения сравнительно легко обнаруживаются по специфическим электронным или молекулярным спектрам, что дает возможность проследить пути и механизмы трансформации этих веществ в ходе гумификации и диагенеза.
Спирто-бензольные экстракты из почв представляют собой жидкости различного цвета, окраска которых меняется от светло-желтой (молочной) до буро-оранжевой и зависит от типа почвы и растительных ассоциаций. После удаления растворителя остается желто-бурая масса со слабым бальзамическим запахом, которая плавится при температуре от 63° до 87°.
По литературным данным в составе липидов, помимо С и Н, содержится О, N, Р, S и в долях процента многие макро- и микроэлементы. Примерное соотношение последних варьирует в значительных пределах в разных почвах (58—68% С, 8—10% Н; 22—32% О; 0,4— 2,0% N).
Липиды почв и торфов состоят в основном из восков и смол, которые, в свою очередь, содержат свободные кислоты и омыляемые вещества, представленные типичными для восков эфирами и характерными для смол ангидридами. В состав восков битума входит до 56% кислот, среди которых идентифицированы церотиновая С25Н50О2, карбоцериновая С27Н54О2 и оксикислота состава С30Н60О3. Кроме того, в составе восков содержится до 44% неомыляемых веществ; среди них определены предельные углеводороды—тритриаконтан С33Н68 и пентатриаконтан С35Н72, составляющие до 15%, также выделен предельный спирт — гектакозанол С27Н55О с температурой плавления 74—75°. Идентифицировано большое количество углеводородов: н-декан, н-ундекан, н-гексадекан, нафталин, метилнафталин, дифенил, аценафтен, флуорен. Обнаружены стероиды и дубильные вещества.
Составная часть торфяных «битумов» представлена сложными эфирами циклических спиртов и циклических кислот, из которых выделены непредельные кислоты состава С12H22О2 и С14Н26О2. Кроме того, удалось идентифицировать тритерпеноиды, которые весьма широко представлены в растительном мире.
Состав почвенных спирто-бензольных экстрактов пока мало исследован, хотя по данным ряда авторов здесь могут присутствовать жирные кислоты, жиры, воска, смоляные кислоты и их эфиры, стерины, тритерпеноиды, углеводороды и т. д.
Нами исследовались липидные фракции главнейших генетических типов почв. Липиды извлекали из воздушно-сухой навески почв, из которых предварительно отбирали корни, а также из подстилок свежего опада и листьев растений. Растворителем служила спирто-бензольная смесь (1 : 1), экстракцию осуществляли в аппаратах Сокслетта и Греффе.
Экстракция в аппарате Сокслетта протекает долго и не обеспечивает полного выхода воско-смол. Интенсификация процесса экстракции с помощью аппарата Греффе—Зайченко значительно повышает извлекаемое из почвы количество воско-смол (табл. 1).
| Почва, угодье | Горизонт | Глубина, см | Сокслет | Греффе | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| содержание липидов, % к почве | содержание углерода липидов, % к общ. содержанию углерода | содержание липидов, % к почве | содержание углерода липидов, % к общ. содержанию углерода | |||
| Южный чернозем, пашня, Херсон | Апах | 0—23 | 0,09 | 4,35 | 0,28 | 14,04 |
| Чернозем шоколадный, пашня, Румыния | Апах | 0—20 | 0,10 | 0,71 | 0,12 | 12,32 |
| Горно-луговая почва, таволго-рейгрессовый луг, Херсон | А₁ | 6—20 | 0,45 | 6,61 | 0,76 | 11,06 |
| Горно-лесной бурозем, залежь, Херсон | А₁ | 1—18 | 0,07 | 6,24 | 0,21 | 19,56 |
| Корковый солончак, выгон, Херсон | В₁ | 2—15 | 0,26 | 7,32 | 0,40 | 11,22 |
Существенное увеличение выхода веществ при экстракции их в аппарате Греффе может значительно изменить наши представления о роли этой фракции в биохимии почв. Еще предстоит выяснить, за счет какой из фракций образуется наблюдаемая разница. Можно пока предположить, что не определявшаяся ранее часть воско-смол входила в негидролизуемый остаток и составляла часть так называемого гумина, хотя не исключено их присутствие и в гуминовых кислотах.
В изученных почвах (табл. 2) содержание липидов колеблется от 0,02 до 0,50% к почве, от 2,0 до 80,0 % к С органическому. В верхних гумусовых горизонтах многих автоморфных почв доля липидов составляет 2—10% от общего углерода (по экстракции в аппарате Сокслетта). Повышенное содержание липидов приурочено к почвам повышенного увлажнения (гидроморфным), торфянистым, тундровым, горным. Часто наблюдается относительное накопление их в более глубоких горизонтах. В некоторых почвах абсолютное содержание этой фракции остается постоянным по всей глубине почвенного профиля. С последним, видимо, связано относительное накопление липидов в горизонтах В и С.
Физические и химические характеристики липидов и связь этих показателей с экологическими условиями более подробно рассматриваются на примере отдельных почв: р. 106 — краснозем легкоглинистый, пылеватый; р. 127 — тот же краснозем под пашней; р. 123 — субтропический подзол, среднесуглинистый; р. 120 — желтозем легкоглинистый, песчано-пылеватый. Поскольку преобладающим составом опада над разрезами 127 и 120 были листья чая и папоротника, то мы сочли необходимым проследить содержание и состав липидов в системе растение—подстилка—почва.
Липидная фракция легко разделяется на воски и смолы экстракцией последних ацетоном. Содержание восков и смол в липидах варьирует в широких пределах. В горизонтах А₁ или Апах субтропического подзола в красноземе на плакоре и склоне содержится до 33—38% смол, в составе липидов желтозема под залежью и пашней смолы являются преобладающей группой органических соединений (табл. 2). В липидах из различных подстилок преобладает смолистая часть, составляющая в них 58—68%.
| Объект | Горизонт | Глубина, см | Углерод липидов | Воска, % | Смолы, % | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| % к навеске | % к С общ. | |||||
| Листья чая, р. 127 | — | — | 22,78 | — | 29,12 | 70,78 |
| Листья папоротника, р. 120 | — | — | 7,65 | — | 80,21 | 19,79 |
| Лесная подстилка, р. 106 | А₀ | — | 4,36 | — | 33,06 | 66,94 |
| Чай и подстилка, р. 127 | А₀ | — | 2,92 | — | 42,44 | 57,56 |
| Чай и подстилка, р. 120 | А₀ | — | 4,90 | — | 31,99 | 68,01 |
| Лесная подстилка р. 123 | А₀ | — | 5,18 | — | 37,50 | 62,50 |
| Краснозем легкоглинистый, пылеватый, 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 | |
| Краснозем легкоглинистый, пылеватый, р. 127 | Апах | 0—10 | 0,14 | 4,1 | 65,00 | 36,00 |
| Желтозем легкоглинистый, Песчано-пылеватый, Глееватый, 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 | |
| Желтозем легкоглинистый, пылеватый, р. 120 | Апах | 0—10 | 0,23 | 11,3 | 29,69 | 70,31 |
| Субтропическая, подзол., среднесуглинистая, Крупнопылеватая, 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 | |
| Луговой чернозем | А₁ | 3—21 | 0,22 | 2,69 | 24,6 | 75,4 |
| Горно-лугов. (Теберда) | А₁ | 2—10 | 0,59 | 7,40 | 44,8 | 55,2 |
| Торфянисто-глеевая | Ат | 0—33 | 3,05 | 13,10 | 65,1 | 34,9 |
| Чернозем шоколадный | Апах | 0—20 | 0,079 | 6,71 | — | — |
| Южный чернозем | Апах | 0—23 | 0,0618 | 4,35 | — | — |
| Дерново-подзолистая | В₂ | 48—69 | 0,0397 | 10,36 | — | — |
| Солонец | Апах | 0—17 | 0,0987 | 12,88 | — | — |
| Корковый солончак | В₁ | 45—62 | 0,0397 | 7,32 | — | — |
| Горно-луговая (Крым) | А | 0—5 | 0.5033 | 6,61 | — | — |
| Бурая лесная | В₁ | 2—15 | 0,1866 | 4,68 | — | — |
| А₁ | 6—20 | 0,3252 | 11,26 | — | — | |
| Апах | 0—28 | 0,0497 | — | — | — | |
| В₁ | 54—84 | 0,0439 | — | — | — | |
Изучение состава липидов из листьев папоротника и чая говорит о различном характере составляющих их соединений. В составе липидов из листьев папоротника преобладают воска (80%), в липидах из листьев чая содержатся большей частью смолы (71%). Но уже в подстилке осуществляются процессы, связанные с усложнением структуры липидов, в результате чего во всех подстилках преобладают смолистые, более высокомолекулярные компоненты.
Характер распределения восков и смол по генетическим горизонтам различен. В желтоземе воска и смолы распределены равномерно по профилю, в нем не наблюдается тенденции к накоплению или обеднению той или иной группы. В субтропическом подзоле, напротив, содержание смол с глубиной возрастает: 34% в горизонте А₁, 50% в горизонте А₁А₂, 64% в горизонте ВС₃. В красноземе смолы несколько накапливаются вниз по профилю (от 39% в горизонте А₁ до 45% в горизонте С₂), но преобладающей группой в этой почве являются воска. Такая особенность связана, вероятно, с интенсивными микробиологическими процессами разложения компонентов гумуса, в результате чего воска, как более инертная группа, накапливаются в профиле краснозема.
Это положение подтверждается при анализе мощного чернозема, горно-луговой и торфянисто-глеевой почв. В черноземе, характеризующимся одним из наиболее высоких уровней биологической активности, доля смол достигает 75%, тогда как в торфянисто-глеевой почве она не превышает 35%. Таким образом, уровень биологической активности почв отражается не только на общем содержании липидов, но и на их качественном составе.
Данные элементного анализа некоторых липидов показывают весьма высокое содержание углерода: от 63% в липидной фракции из листьев чая до 67% в липидах из чайной подстилки почвы, что согласуется с литературными данными (табл. 3). Содержание водорода варьируется от 4 до 10%, кислорода — от 22 до 25%. Исследованные фракции содержат довольно много азота. По-видимому, увеличение содержания азота в некоторых липидах обусловлено характером растительных остатков, в составе которых могут содержаться гетероциклические соединения типа пиррола и его производных, как, например, хлорофилл, экстрагирующиеся спирто-бензолом.
| Из какого объекта выделен | Элементный состав, % к беззольной сухой массе | Автор | |||
|---|---|---|---|---|---|
| С | Н | О | N | ||
| Листья чая под красноземом, р. 127 | 62,97 | 6,54 | 23,90 | 6,59 | Наши данные |
| Чайная подстилка краснозема, р. 127 | 67,18 | 3,90 | 25,37 | — | Наши данные |
| Краснозем, р. 127, гор. Апах | 67,25 | 5,63 | 23,92 | — | Наши данные |
| Подзолистый суглинок, гор. А₁ | 68,17 | 9,74 | 21,72 | 0,37 | Наши данные |
| Чернозем А₁ | 66,27 | 8,71 | 24,32 | 0,70 | Наши данные |
| Дерново-подзолистая: а) лес | — | — | — | 2,02 | Наши данные |
| Дерново-подзолистая: б) пар | — | — | — | 0,41 | Наши данные |
| Мощный чернозем, степь | — | — | — | 1,57 | Наши данные |
| Типичный серозем: а) травосмесь | — | — | — | 1,33 | Наши данные |
| Типичный серозем: б) целина | — | — | — | 0,22 | Наши данные |
Числа кислотности липидов (табл. 4) варьируют от 1 до 12 мг-экв/г. Повышенное по сравнению с верхними горизонтами остальных почв содержание «свободных органических кислот» отмечается в липидах из желтоземов под залежью гор. А₁. Липиды из этого горизонта отличаются, кроме того, высокими числами эфирности (92) и йодным числом (21). Высокие числа эфирности и йодного числа характерны и для липидов чернозема. Минимальное значение числа эфирности в липидах из гор. А₁ краснозема, а также небольшое значение других характеристик (число кислотности— 1, йодное число — 6 мг-экв/г) объясняются преобладанием песков, несущих меньшее количество функциональных групп. Диапазон изменения йодного числа составляет 0,5— 66 мг-экв/г. В липидах красноземов обнаруживается некоторая отрицательная корреляция чисел эфирности и йодного; чем меньше ненасыщенных соединений, тем больше становится эфирных групп. Кроме того, существует зависимость между числами кислотности, эфирности, йодным и содержанием восков и смол.
| Почва | Горизонт (Глубина, см) | Число кислотности, мг-экв/г | Число эфирности, мг-экв/г | Йодное число, мг-экв/г |
|---|---|---|---|---|
| Субтропический подзол, среднесугл., крупнопылеват., 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 | |
| Желтозем легкоглинистый, песчано-пылеватый, глееватый, 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 | |
| Краснозем легкоглинистый, пылеватый, на зебровидной глине, 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 |
| Подстилка (чай), р. 127 | А₀ | 1,45 | 19,48 | 2,61 |
| Краснозем легкоглинистый, пылев. на склоне, р. 127 | А₁ (0-10) | 2,70 | 71,25 | 17,00 |
| Луговой чернозем | А₁ (3-21) | 7,32 | 86,86 | 66 |
| Торфянисто-глеевая | А₁ (0-33) | 1,36 | 0,96 | 2 |
| Горно-луговая | А₁ (2-10) | 2,42 | 1,88 | 8 |
| Тундра | А₁ (3-10) | 2,45 | 7,07 | 2 |
| Дерново-подзолистая | А₁ (5-9) | 3,26 | 9,92 | 10 |
Наиболее высокими значениями чисел обладают липиды из гор. желтозема под залежью и из чернозема. В этих же почвах преобладает смолистая часть (табл. 2), следовательно, можно говорить о наиболее сложной структуре липидов в данной почве, т. е. все активные группы, характеризуемые числами кислотности, эфирности, йодным, обусловлены преимущественно «смолами».
На пиролиз-газовых хроматограммах обнаружено от 7 до 22 и более пиков, которые предположительно относятся к следующим соединениям:
- СО
- CH₄
- N₂
- CO₂
- бензол
- толуол
- п-ксилол
- фенол
- пирокатехин
- этил-бензол и т. д.
Липиды из листьев чая имеют в своем составе простые бензольные ядра, замещенные многочисленными алканами и несущие много функциональных групп кислой природы, дающих неопределенные продукты пиролиза.
Наиболее сложной среди полученных хроматограмм является хроматограмма из чайной подстилки, в которой присутствуют как отдельные компоненты чайного листа, так и продукты их взаимодействия. Ароматических ядер простой природы в этой фракции мало, для нее характерна большая степень ароматичности. В составе липидов из чайной подстилки много функциональных заместителей, дающих при пиролизе неразделенные продукты: жирные кислоты, аминокислоты.
Структура почвенных липидов из краснозема лабильная, «рыхлая», состоящая из большого числа бензольных ядер, соединенных мостиками —CH₂—C—O—; имеется большое число заместителей в виде нормальных и разветвленных алканов.
Таким образом, по данным пиролиз-газовой хроматографии, наиболее простая структура присуща липидам из чайного листа; в подстилке происходит ее значительное усложнение. В почве происходят одновременные процессы распада и синтеза новых органических соединений, в результате чего почвенные липиды приобретают специфические черты.
Общий вид видимых спектров липидов из гор. А₁ субтропических почв, подстилок и растительности весьма специфичен. Спектры имеют четкие максимумы поглощения веществ группы порфиринов (в частности, феофитина, хлорофилла а и б) в области 418—420 нм и 668—670 нм, а также небольшие максимумы при 510 нм, 540 нм и 610 нм. Следовательно, в липидах содержится хлорофилл и другие вещества порфириновой группы. Коэффициенты экстинкции липидов из верхних горизонтов почв колеблются от 0,001 до 0,003.
Исследования спирто-бензольных экстрактов из листьев чая, чайной подстилки и краснозема позволяют говорить о некотором сходстве их строения. В составе чайного листа содержатся различные вещества (табл. 5), значительная часть которых будет переходить в спирто-бензольный экстракт. В спиртовой фракции из липидов чайного листа содержатся, вероятно, алкалоиды (кофеин), для которых характерны максимумы поглощения при 212 и 286 нм. В подстилке и почве эти максимумы отсутствуют.
| Вещества в составе чая | Примерное содержание, % от сухого вещества | |
|---|---|---|
| А. Фенольные вещества | ||
| 1. Дубильные вещества: танины, производные многоатомных фенолов. | 2 | |
| 2. Флавонолы-гликозиды дифенилпропанового ядра. | 1—2 | |
| Б. Нефенольные вещества | ||
| 1. Углеводы | 0,2 | |
| 2. Пектиновые вещества | 3 | |
| 3. Алкалоиды (кофеин, теофиллин, теобромин) | 3—5 | |
| 4. Белковые вещества и аминокислоты (есть спирторастворимые белки) | 30 | |
| Хлорофилл и сопутствующие ему пигменты (каротин и ксантофил) | до 1 | |
| Органические кислоты | ||
| Смолистые вещества (смоляные кислоты) | 7—8 | |
| Витамины | ||
| 9. Минеральные вещества | 4—5 | |
| В. Вещества, обусловливающие аромат чая | ||
| Эфирные масла | 1 | |
| Г. Ферменты | ||
Максимумы поглощения при 205—210 нм соответствуют ненасыщенным органическим кислотам. Дубильным веществам соответствуют слабые максимумы в области 267, 337 и 420 нм.
В хлороформенной вытяжке из липидов чайного листа и подстилки также весьма четко идентифицируются дубильные вещества (танин и катехины). Кроме того, в ультрафиолетовой области обнаруживается поглощение каротиноидов и витаминов группы А. Каротиноиды поглощают в области 338 и 454 нм, витамин А₁ — 326 нм, витамин А₂ — 287 и 351 нм. Таким образом, УФ-спектры исследованных липидов имеют разнородный характер.
Анализ ИК-спектров подтвердил данные химического анализа видимой и ультрафиолетовой спектроскопии. Полосы ИК-спектров липидов узкие, четко очерченные, с определенными максимумами поглощения. Широкая полоса в области 3100—3400 см⁻¹ отвечает колебаниям ОН—группы.
Серия полос в диапазоне 2918—2850 см⁻¹, 1480, 1400—1380 см⁻¹ соответствует колебаниям СН—группы. Серия полос в диапазоне 2918—2850 см⁻¹, 1480, 1400—1380 см⁻¹ обусловлена симметричными колебаниями СН₂ и СН₃, входящих в состав насыщенных и ненасыщенных углеводородов. Кроме того, характерная полоса в области 720 см⁻¹ соответствует колебаниям концевых (СН₂)n, где n>4.
Для всех спектров характерны интенсивные полосы 1710—1730 см⁻¹, лежащие в области поглощения карбоксильных групп. Поскольку числа кислотности в исследованных липидах, как правило, невелики, колебания при 1710—1730 см⁻¹ могут быть обусловлены СО—группами альдегидов и кетонов, входящих в состав различных соединений (алкалоидов, эфирных масел и др.).
В интервале 1010— 1030 см⁻¹ наблюдаются интенсивные полосы спиртовых гидроксилов и простых эфиров; последние проявляются также в диапазоне 1100— 1250 см⁻¹. Спектр липидов из чая отличается наличием интенсивных четких полос 1698—1650 см⁻¹ свойственных С = С—связям в сопряженных сложных структурах типа тритерпеноидов. Максимумы в области 1650—1557 см⁻¹ обусловлены частично содержанием ароматических соединений.
Особенностью ИК-спектра липидной фракции из листьев чая являются четкие полосы 745—765 см⁻¹, относимые, вероятно, за счет γ—СН при пиррольном кольце в порфиринах, и 819—832 см⁻¹ за счет δ—СН ди—и три — замещенных в ароматических соединениях; 1490—1550 см⁻¹ колебания пиррольного кольца.
Сравнение ИК-спектров липидов из верхних горизонтов (А₀) краснозема, желтозема и субтропического подзола показывает преобладание СН₂— и СН₃—групп в красноземе и субтропическом подзоле, что подтверждается большим содержанием восков (больше 60%). Интересно отметить увеличение интенсивности полосы 1000—1100 см⁻¹ в липидах из нижних горизонтов по сравнению с верхними, что можно объяснить реакциями деметилирования с образованием оксигруппы. Кроме того, не исключено попадание тонкодисперсной кремнекислоты в составе липидной фракции.
Особенностью ИК-спектров липидов из нижних горизонтов является увеличение ширины полосы 3000—3400 см⁻¹ (водородные связи), что говорит об изменении первичной молекулярной структуры с глубиной.
Судя по ИК-спектрам, препараты липидов представлены смесью насыщенных и ненасыщенных углеводородов и спиртов с участием ароматических соединений кислот и альдегидов и продуктов их взаимодействия, что согласуется с их химическими и спектральными характеристиками. В то же время ряд полос в спектрах спирто-бензольных экстрактов из листьев чая, подстилки и почвы может быть отнесен частично за счет порфириновых колец или производных пиррола.
ВЫВОДЫ
- Использование аппарата Греффе при экстракции вместо прибора Сокслетта позволяет увеличить выход липидной фракции в 2—3 раза.
- Содержание липидов, минимальное в лугово-степных и степных почвах, увеличивается в почвах повышенного увлажнения (гидроморфных) — подзолистых, тундровых, горных и достигает максимума в торфяниках.
- Накопление липидов идет в основном за счет восков, что обусловлено их сравнительной биохимической устойчивостью и инертностью.
- Активные функциональные химические группы (характеризуемые числами эфирности, кислотности, йодным) обусловлены преимущественно «смолами», их содержание максимально в черноземе, характеризующемся одним из наиболее высоких уровней биологической активности.
- Таким образом, уровень биологической активности почв отражается как на общем содержании липидов, так и на их качественном составе.
- Почвенные липиды по данным пиролиз-газовой хроматографии, электронным и инфракрасным спектрам поглощения имеют некоторые черты сходства и определенные отличия от липидов, выделяемых из растений и подстилки.