Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Экономическое значение хвойных связано с использованием их древесины и экстрактивных веществ, представляющих собой исключительно ценный материал для лесоперерабатывающей промышленности. Продуктивность хвойных во многом определяется интенсивностью биосинтеза элементов растительных клеток. Липидам в этих процессах отводится особая роль. Будучи обязательными компонентами клеточных мембран, липиды определяют их структуру, функции и выступают в качестве основных регуляторов обмена веществ в растительных клетках. Кроме того, липиды выполняют и роль "депо" энергии.
Несмотря на многочисленные работы в области биохимии и физиологии древесных растений, липидный обмен хвойных изучен ограниченно. Между тем, исследование метаболизма липидов в связи с онтогенезом растений крайне важно, так как в конечном итоге позволит разработать методы регуляции синтеза биомассы хвойных растений.
Проведение работ по изучению липидов тканей хвойных растений имеет и другой важный аспект, связанный с промышленной переработкой хвойного сырья. Будучи природными биологически активными веществами, липиды хвойных используются недостаточно. Слабая изученность их химического состава сдерживает разработку наукоемкость технологий. На современном этапе развития науки и техники предусматривается широкое внедрение прогрессивных технологий, одной из которых является безотходная химическая переработка всей биомассы дерева. Успехи химии природных соединений и развитие биотехнологии за последние десятилетия открыли широкие возможности для использования препаратов липидов во многих областях медицины, ветеринарии, пищевой, парфюмерно-косметической промышленности.
Огромное экономическое значение хвойных растений и недостаточная изученность липидных компонентов, во многом ответственных за продуктивность хвойных растений и в то же время представляющих большое практический интерес для лесохимических производств, определяют актуальность настоящих исследований.
Исследования выполнялись в соответствии с планом НИР Красноярской государственной технологической академии и входили в координационный план АН СССР "Химия древесины и ее основных компонентов" координационный план Минвуза СССР "Восстановление и рациональное использование лесных ресурсов", НТП Миннауки РФ "Комплексное использование и воспроизводство древесного сырья", НТП Министерствг общего и профессионального образования РФ "Переработка растительного сырья и утилизация отходов", НТП "Поддержка малого предпринимательства и новых экономических структур в науке и научном обслуживании высшей школы", НТП "Наукоемкие химические технологии", НТЕ "Биотехнология", Региональную НТП "Экология, новые технологии и материалы".
Изучить закономерности варьирования липидов в фитомассе органої хвойных растений сем, Pinaceae ( лиственницы сибирской, пихты сибирской, сосны обыкновенной, сосны сибирской, ели сибирской ) в ходе онтогенеза и определить возможности реализации полученных результатов ш практике.
-
Изучить содержание и состав липидов тканей ствола ( камбиаль ной зоны, луба ) и древесной зелени ( хвои, побегов ) Larix sibirica Ledb Выявить доминирующие направления метаболизма липидов в этих тканя? в ходе онтогенеза дерева.
-
Исследовать содержание и состав липидов в древесной зелени Abie; sibirica Ledb., Pinus sylvestris L., Pinus sibirica R.Mayr, Picea obovata L. і
5 различные периоды годового цикла. Изучить состав липидов семян Pinus sibirica R. Mayr.
-
Исследовать процесс экстрагирования отдельных групп липидов из древесной зелени различными по полярности экстрагентами, установить влияние условий экстракции на состав полученных продуктов.
-
Изучить влияние способа подготовки и температурных условий экстракции семян Pinus sibirica R.Mayr на свойства полученного из них кедрового масла.
-
Обосновать возможности и пути промышленного использования результатов исследований.
Впервые создано новое направление в химии экстрактивных веществ хвойных растений - химия липидов. Осуществлены систематические исследования содержания и состава липидов глицеролового типа ( ацилглице-ролов, фосфо- и пгаколипидов ) и неглицеролового типа ( восков, свободных жирных кислот ) в различных анатомических частях лиственницы сибирской в годовом цикле. Определены доминирующие направления в метаболизме липидов в тканях лиственницы в ходе онтогенеза. Предложена классификация липидов хвойных растений с учетом специфики их состава. Проведены углубленные исследования состава восков, стеринов, фосфоли-пидов древесной зелени Pinus sibirica R. Mayr, Pinus sylvestris L., Abies sibirica Ledb., Picea obovata L. и семян Pinus Sidirica R. Mayr. Расширены и углублены сведения об экстракции липидов из древесной зелени хвойных и семян сосны сибирской.
Закономерности изменения содержания и состава липидов тканей лиственницы сибирской в ходе онтогенеза могут быть использованы при создании общей теории ксилогенеза хвойных.
Предложены новые направления в переработке липидов хвойных растений с получением новых продуктов: кедрового масла из семян сосны
сибирской, концентратов липидов из древесной зелени сжиженными углеводородами, концентратов стеринов из древесной зелени хвойных и отходов переработки семян сосны сибирской.
Разработана научно-техническая документация на технологию и технические условия на кедровое масло, которые переданы в Комитет по лесу Республики Тыва для внедрения. Разработаны схемы получения концентратов липидов из древесной зелени сжиженными углеводородами и концентратов стеринов из древесной зелени и отходов переработки семян сосны сибирской, успешно опробованные в промышленных условиях.
Основные положения диссертации представлялись на конференциях и симпозиумах - Всероссийской конференции "Проблемы физиологии и биохимии древесных растений" (Красноярск, 1982); Всесоюзной конференции "Химия и использование экстрактивных веществ древесины" ( Горький, 1982 ); IV Международном симпозиуме "Фундаментальные исследования в области комплексного использования древесины" ( Рига, 1982 ); Всесоюзной конференции "Экстрактивные вещества древесных растений" ( Новосибирск, 1986 ); XIV Международном конгрессе по биохимии (Будапешт, 1988 ); Международном симпозиуме ЮФРО ( Рига, 1989 ); Всесоюзной конференции "Химия и использование экстрактивных веществ дерева" (Горький, 1990 ); Межреспубликанском семинаре "Исследования в области химии древесины"(Рига, 1991); Региональной конференции "Рациональное использование природных ресурсов Сибири" ( Томск, 1989); Международном симпозиуме "Строение, гидролиз и биотехнология растительной биомассы" ( С-Петербург, 1992 ); Совещании республик Средней Азии и Казахстана по химическим реактивам ( Ташкент, 1990 ); Российской научно-практической конференции "Проблемы увеличения использования вторичных ресурсов и рационального применения отходов в целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей и лесохимической промышленности" (Москва, 1993 ); Всероссийской конференции "Биологически активные сое-
динения: способы получения, промышленный синтез и применение" ( Пенза, 1995 ); Международной конференции ( Луизиана, 1994 ); Международном симпозиуме ЮФРО ( Красноярск, 1996 ); Международной инвестиционной конференции "Красноярскому краю - 60 лет" ( Красноярск, 1994 ); Международной инвестиционной конференции "Инвестиционные проекты Нижнего Приангарья и Красноярского края" ( Красноярск, 1996) и др.
По теме диссертации опубликовано более 60 работ, получено 2 патента, опубликовано учебное пособие.
СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ