ТЕТРАПИРРОЛЬНЫЕ ПИГМЕНТЫ В ГУМУСОВОМ

Химия растительного сырья. 1999. №4. С. 31–34.
УДК 551.312.1: 667.622
ТЕТРАПИРРОЛЬНЫЕ ПИГМЕНТЫ В ГУМУСОВОМ ОРГАНИЧЕСКОМ
ВЕЩЕСТВЕ
 А.В. Зверева, C.И. Писарева, Н.В. Юдина*
Институт химии нефти СО РАН, пр. Академический 3, 634055, Томск (Россия)
e-mail: [email protected]
Представлены результаты по исследованию состава тетрапиррольных пигментов в торфах разных типов. Отработаны условия выделения и идентификации хлоринов. Содержание хлоринов варьирует в широких пределах от 0.2 до
9.9 мг на 100 г. Во всех образцах присутствует хлорофилл а. В низинных торфах преобладают бактериофеофетины с,
а в верховых – бактериохлорофиллы а. Показано влияние условий хранения торфа на стабильность пигментов.
Введение
В процессе эволюции для образования торфа необходимо накопление и сохранение большого количества растительных веществ. Возможность образования органического вещества зависит от эффективности фотосинтеза, определяемого наличием пигментов. Среди них особое место занимает зеленый пигмент – хлорофилл, способный осуществлять фотосинтез. В биосфере присутствует и функционирует
значительное количество тетрапиррольных пигментов, представленных различными формами хлоринов – хлорофиллы а, b, c, d, отличающиеся положением и количеством заместителей в порфириновом
ядре, бактериохлорофиллы а, b, c, d, характеризуемые более высокой степенью восстановления по сравнению с хлорофиллами, феофетины, не содержащие магния в кольце, бактериофеофетины. При отщеплении от феофетинов фитольной или фарнезольной цепи образуется следующий класс пигментов – феофорбиды. Помимо хлорофиллов в высших растениях всегда присутствуют жирорастворимые пигменты –
каротиноиды, основным из которых является β-каротин. В процессе преобразования торфа хлорофиллы
подвергаются разрушению и с увеличением степени разложения их количество резко снижается [1, 2].
В связи с неустойчивостью пигментов на свету и при воздействии кислорода воздуха из-за большого
количества двойных связей, сложности их выделения и незначительного содержания в отложениях сведения об их количестве и составе в гумусовом органическом веществе ограничены [3].
Целью работы явилось изучение состава тетрапиррольных пигментов в торфах различного геоботанического состава.
Экспериментальная часть
В качестве объектов исследования взяты верховые и низинные торфы и торфосапропели месторождений Томской и Тюменской областей. Геоботаническая характеристика приведена в таблице 1. Для двух
образцов торфов месторождений Таганское и Березовское изучено влияние условий и срока их хранения
на выход хлоринов. Образцы хранили при следующих условиях: 1 – на свету при 20°С, 2 – в темноте при
*
Автор, с которым следует вести переписку.
32
А.В. ЗВЕРЕВА, C.И. ПИСАРЕВА, Н.В. ЮДИНА
20°С, 3 – в темноте при 5°С, 4 – в темноте при – 10°С, 5 – высушенный при 20°С. Из этих образцов через
3 и 6 месяцев выделялись липиды и пигменты.
Выделение липидов осуществлялось двумя растворителями. Навеска торфа заливалась хлороформом
в соотношении 1:2. Экстракция проводилась при интенсивном перемешивании в течении 0.5 часа трижды. Экстракты объединялись, из них отгонялся растворитель на роторном испарители при температуре
40°С и остаточном давлении 0.5–0.7 Па. Кроме того, липиды экстрагировались смесью растворителей
хлороформ : метанол в соотношении 1:1.
Препаративное выделение пигментов из липидов проводилось методом тонкослойной хроматографии
на стандартных пластинках Silufol в системах различной полярности: гексан-бензол-ацетон 4 : 4 : 1 и
гексан-ацетон в разных соотношениях. Все используемые растворители предварительно почищены и
осушены. Навеску липидов растворяли в хлороформе и наносили пипеткой на пластину, отступая от края
15 мм. Пластину подсушивали для удаления растворителя и помещали в камеру с системой растворителей. Окрашенные зоны разделившихся пигментов вырезали, переносили на фильтр Шотта и элюировали
с сорбента ацетоном. Анализ пигментов проводили методом электронной спектроскопии. Одной из важных и легко доступных характеристик пигментов являются их спектры поглощения в ряде полярных и
неполярных растворителей в области 400–600 нм.
Обсуждение результатов
Исследованные торфы представлены травяной и моховой группами с разной степенью разложения.
Ботанический состав обусловливает уровень интенсивности микробиологического распада, который
приводит к образованию различных типов торфов. Торфы относятся к низкозольным.
При извлечении пигментов важен выбор растворителей, вызывающий нарушение их связи с липопротеидами. Так, экстракция липидов хлороформом не позволила выделить весь комплекс пигментов из
торфов. Оптимальным экстрагентом для торфов явилась смесь растворителей хлороформ–метанол в соотношении 1:1.
Таблица 1. Геоботанический состав торфов
Месторождение
Вид торфа
Степень разложения, %
Зольность, %
Осоково-низин.
27
7.5
Сфагновый
29
2.2
Магелланикум
7
1.8
1.5-2.0 м
Компл.-верховой
7
5.3
2.0-2.5 м
Магелланикум
7
4.9
2.5-3.0 м
Магелланикум
11
3.5
3.0-3.5 м
Компл.-верховой
12
5.0
3.5-4.0 м
Шейхцериво-сфаг
21
4.7
Савкино 0.5-1.0 м
Сфагновый
12
5.5
1.5-2.0 м
Сфагновый
12
7.0
Долгое
Сфагновый
7
7.8
Ханты-Мансийское
Сфагновый
5
3.4
Белозернефть
Сфагновый
11
5.0
Томская область
Таганское
Березовское
Чистое 1.0-1.5 м
Тюменская обл.
ТЕТРАПИРРОЛЬНЫЕ ПИГМЕНТЫ …
33
В таблице 2 приведено содержание пигментов в исследованных образцах. Количество хлоринов в
торфах варьирует от 0.2 до 9.9 мг на 100 г.
В исследованных образцах по электронным спектрам поглощения пигменты представлены двумя
классами соединений – хлорофиллами и его производными и каротиноидами. В составе хлоринов преобладают бактериохлорофиллы и бактериофеофетины. Причем в низинном торфе обнаружены бактериофеофетины с с основными максимумами в электронных спектрах 408 и 660 нм, а в верховых торфах основными хлоринами являются бактериохлорофиллы а с максимумами 358 и 773 нм.
В таблице 3 приведены результаты экспериментов по влиянию условий хранения торфа на сохранность в них липидов и пигментов. Содержание липидов в низинном торфе при разных условиях хранения
менялось незначительно. Для верхового торфа эти значения различались в 1.5–2 раза.
Таблица 2. Состав тетрапиррольных пигментов в липидах торфов
Месторождение
Содержание липидов,%
Содержание хлоринов, мг / 100 г
Таганское
1.2
9.9
Березовское
6.6
0.9
1.0–1.5 м
5.3
0.6
1.5–2.0 м
2.6
0.4
2.0–2.5 м
2.9
0.3
2.5–3.0 м
4.5
0.2
3.0–3.5 м
4.4
2.6
3.5–4.0 м
3.7
0.6
0–1.0 м
7.6
4.8
1.0–2.0 м
9.1
1.5
Долгое
5.9
5.2
Ханты-Мансийское
9.2
4.4
Белозернефть
4.1
3.0
Чистое.
Савкино
Таблица 3. Влияние условий хранения торфа на выход хлоринов
Содержание при разных сроках хранения торфа
липидов, % мас.
Месторождения
хлоринов, мг / 100 г
3 мес.
6 мес.
3 мес.
6 мес.
1
1.0
0.9
1.4
0.4
2
1.1
1.0
2.1
1.4
3
1.1
1.0
2.2
1.5
4
1.3
1.2
2.9
1.8
5
0.9
0.8
1.1
следы
1
3.2
2.9
0.3
0.1
2
4.8
4.1
0.5
0.1
3
4.8
4.5
0.6
0.2
4
5.3
4.8
0.6
0.3
5
2.9
2.7
0.1
следы
Таганское
Березовское
34
А.В. ЗВЕРЕВА, C.И. ПИСАРЕВА, Н.В. ЮДИНА
Повышенное количество липидов наблюдалось в торфах, хранящихся при низких температурах. Не-
зависимо от условий хранения во всех исследованных образцах содержание пигментов через 3 месяца
снизилось в 2 и более раз. Через 6 месяцев их содержание достигло следовых количеств.
Рассматривая условия хранения торфа, следует отметить, что свет является фактором, вызывающим
разрушение пигментов. Хранение торфов в темноте при низких температурах способствовало их большему сохранению.
Выводы
1. Содержание тетрапиррольных пигментов варьирует в широких пределах от 0.2 до 9.9 мг на 100 г
образца, представленных бактериохлорофиллами а в верховых торфах и бактериофеофетинами с в низинных торфах.
2. Содержание липидов и количество в них пигментов зависит от условий и времени хранения торфов.
Список литературы
1.
Серебренникова О.В. Эволюция тетрапиррольных пигментов. Новосибирск, 1988.
2.
Белькевич П.И., Голованов Н.Г., Долидович Е.Ф. Битумы торфа и бурого угля. Минск, 1989.
3.
Феофилова Е.П. Пигменты микроорганизмов. М., 1974.
Поступило в редакцию 9 сентября 1999 года