Под термином «древесная зелень» понимается листья, хвоя, листья и неодревесневшие побеги. Древесная зелень хвойных пород (ГОСТ 21769-76) представляет собой покрытые хвоей ветки диаметром не более 8мм, взятые со свежезаготовленных деревьев и имеющие следующие соотношения фракций, %:
Содержание хвои и неодревесневших побегов не менее 60
Содержание коры не более 30
Содержание минеральных примесей не более 0,2
Содержание органических примесей (листьев, мха, лишайников)
не более 10.
В связи с этим представляет интерес механический состав древесной зелени, т.е. соотношение в ней хвои, коры и древесины. Ф.Т. Солодкий в своей работе показал, что в зеленой массе дерева хвоя, кора и древесные побеги находятся в соотношении 8:3:2. Это соотношение колеблется в зависимости от породы и возраста деревьев (последнее для лиственных пород- несущественно), а также от диаметра побега. В таблице 1 приведено изменение механического состава древесной зелени в зависимости от породы дерева. В таблице 2 показаны различия в соотношении с учетом диаметра побега.
Таблица 1.
Порода
Механический состав древесной зелени, % общей массы
Хвоя
кора
древесина
Ель
64,90
16,30
18,80
Пихта
68,70
15,60
15,70
Сосна
80,99
10,64
8,35
Таблица 2.
Диаметр побегов, мм
Механический состав древесной зелени, % общей массы
Ель
Пихта
Сосна
хвоя
кора
древ.
хвоя
кора
древ.
хвоя
кора
древ.
2
77,6
11,6
10,8
80,9
12,1
7,0
85,7
7,6
6,7
4
73,7
12,9
13,4
77,1
13,7
9,2
82,3
11,1
6,6
6
65,5
13,6
20,9
75,4
14,3
10,3
78,3
13,4
7,8
8
63,1
15,3
21,6
67,3
13,5
16,2
76,8
15,2
10,0
10
61,1
15,9
22,8
64,2
15,8
20,0
69,6
14,9
15,5
средн., до 8
70,0
13,35
16,7
75,8
13,4
10,7
80,8
12,3
7,8
средн., до10
68,2
13,9
17,9
73,4
13,9
12,5
78,5
12,8
9,32
В.И. Ягодин, проводя вначале измельчение древесной зелени хвойных пород на частицы 2-8мм, а затем подвергая ее пневмосортировке, достиг снижения содержания древесных частиц в сырье на 7-10%. Т.о. при тщательной пневмосортировке содержание хвои в древесной зелени можно повысить до 90% и более.
Химический состав древесной зелени
Азотсодержащие соединения.
Растения осуществляют первичный синтез и являются основным источником белкового питания человека. Белковые молекулы в растительных тканях постоянно обновляются (в молодых растениях - весь азот за 72 часа).
Состав азотных соединений зависит от породы и возраста дерева (и самой хвои), времени года и др. В течение вегетационного периода динамика азота имеет два максимума: весенний (апрель-май)- начало роста хвои и распускание почек, и осенний (наблюдается в хвое и молодых побегах). Падение содержания азота связано с прекращением роста и замедлением дифференциации клеток.
Биологическая ценность белка определяется содержанием входящих в него аминокислот и соотношением отдельных фракций. По результатам фракционирования сосны и ели, нерастворимые азотистые соединения составляют 30%, растворимые включают альбумины (31%), глютелины (42,5%), проламины (9,5%). По сравнению с хвоей, содержание протеина в древесной зелени ниже на 25%.
Растения синтезируют все аминокислоты в достаточном своему организму количестве. Для оценки биологической ценности белка производят определение аминокислотного состава (белок неполноценный, если не содержит всех незаменимых АК). Для этого гидролизуют белок 6 н. соляной кислотой, затем анализируют прибором ААА-881 (ионообменная хроматография). В альбумине содержится максимум незаменимых АК- 42% общего количества, в глутелине- 36,5%. Самой некачественной (в отношении питательной ценности) можно считать проламины- нет метионина, мало содержание лизина.
Липиды.
Содержание и фракционный состав колеблется в зависимости от видового состава, возраста хвои, сезона года и почвенно-климатических условий. Основная масса нейтральных липидов состоит из углеводородов (терпены, пигменты, витамины, др.)
Древесная зелень- богатый источник жирорастворимых витаминов(витамин Е (токоферол) и витамины группы К), при практическом извлечении следует обоснованно выбирать хвою с учетом возраста хвои и дерева, времени года (содержание варьируется). Максимальная концентрация токоферола в растении наблюдается летом, увеличивается с возрастом деревьев. С помощь хроматографии на бумаге установлено наличие в хвое только б- токоферола (наибольшая биологическая активность). Содержание витамина К в хвое на порядок выше, чем в коре и побегах, концентрация его зимой выше (в листьях достигает максимума перед пожелтением).
Зелень содержит также каротиноиды и хлорофиллы (могут использоваться как лекарственные/кормовые продукты). Пик накопления каротина в хвое приходится на зимний период, причем в коре его значительно меньше, а в древесине нет вообще. Аналогична зависимость от возраста растения и для накопления хлорофилла. Максимум его накопления приходится на фазу полного развития, в июле-августе.
Биологическое значение витаминов.
Провитамин А (группа каротиноидов) отвечает за рост и развитие организма, формирование скелета и нормальное функционирование клеток эпителия кожи и слизистых оболочек. Оказывает влияние на обмен липидов и процессы их окисления, на метаболизм гликопротеидов и гликозаминогликанов. Он обеспечивает функцию глаз, сумеречное и цветное зрение, повышает сопротивляемость инфекциям, влияет на многие виды обмена, а также функцию половых и щитовидных желез.
Витамин Е способствует усвоению вит. А и Д, поддерживает стабильность клеточной мембраны и внеклеточных структур (антиоксидантные свойства: тормозит перекисное окисление ПНЖК), предотвращает взаимодействие жирных кислот со свободными радикалами. Токоферол влияет на функцию половых и др. эндокринных желез, замедляет старение.
Витамин К (филлохинон, пренилменахинон) обеспечивает свертывание крови, нормализует двигательную функцию ЖКТ, участвует в энергетических процессах.
Эти биологически активные вещества находят применение в медицине, выпускаются фармацевтическими компаниями как в составе поливитаминных препаратов, так и в виде монопрепаратов. На сегодняшний день стремительно развивается рынок биологически активных добавок, также включающих эти вещества.
Эфирные масла древесной зелени.
Содержание эфирного масла в хвое и побегах зависит от влажности воздуха, освещенности кроны, плодородия почвы, вида сырья, периода вегетации растения. Экстрагируемые масла имеют применение в медицинской (ароматерапия) и фармацевтической промышленности, могут использоваться в парфюмерии. В сосновом и кедровом маслах важнейшим компонентом является б-пинен, в масле лиственницы- г-муролен и в-гумулен, кариофиллен. Эфирные масла хвойных пород широко применяются в виде ингаляций при простудных и других заболеваниях.
Углеводы.
На содержание и динамику влияют климатические и географические условия, порода дерева, возраст хвои и др.факторы. В течение вегетационного периода в однолетней хвое присутствуют моносахариды(глюкоза, фруктоза), дисахариды(сахароза, до 40% всей суммы сахаров хвои), трисахариды(раффиноза). Высокомолекулярные углеводы- конечные продукты фотохимического синтеза зеленых растений (крахмал содержится в виде крахмальных зерен), также присутствуют гемицеллюлоза и целюллоза.
Фенольные соединения.
Широко распространенной группой фенольных соединений в компонентах древесной зелени являются флавоноиды (кемпферол, кварцетин, мирицетин) и их гликозиды. Имеются также лигнинные вещества. В растительной ткани они «склеивают» целюллозные пучки и придают механическую прочность стволам и стеблям.
Минеральные вещества.
Максимум минеральных веществ имеет однолетняя хвоя (до 1,36%). Обнаружено 19 микроэлементов, из которых преобладают цинк, титан, олово, барий, свинец, медь. Эти компоненты важны для жизнедеятельности растения. Содержание неорганических веществ в побегах почти вдвое меньше (неизменно количество кальция- искл.)
Заготовка древесной зелени
На сохранность БАВ влияют влажность воздуха, степень освещенности, наличие ветра, место хранения, вид сырья (отделена зелень от веток или нет). Большинство веществ лучше сохраняются при невысоких температурах и неотделенных от веток зеленых элементах. Также основным качественным показателем является свежесть. Широко применяются хвоеотделители (барабанного типа). Рационально отделять зелень в местах ее переработки, что позволяет механизировать погрузку. Для отделения древесной зелени перспективным является измельчение сучьев, отходов и сортировка измельченной массы в вертикальном потоке на древесную зелень и щепу (для производства ДСП либо как топливо). Развитие механизации позволяет снизить трудозатраты.
Продукты древесной зелени
По общей питательной ценности свежая древесная зелень в ряде случаев превосходит травянистые растения. Преимуществом этого вида корма является значительное содержание витаминов С,Д,Е,К, группы В, каротина, фитонцидов, бактериостатических и антигельминтных веществ неизвестной природы, таннидов, а также относительная дешевизна.
Одним из распространенных способов переработки древесной зелени является получение витаминной муки. В технологии можно выделить две стадии: заготовка кондиционной древесной зелени и переработка ее на витаминную муку (этот процесс включает сушку скоростным методом, размол и затаривание готовой продукции). Получают хвойно-витаминную муку на передвижных и стационарных установках. Технология сушки сильно влияет на качество конечного продукта (содержание каротина).
Хлорофилло-каротиновая паста представляет собой фитонцидный, поливитаминный галеновый препарат, стимулирующий процессы заживления кожи и слизистых оболочек; состоит из натриевых солей жирных и смоляных кислот, неомыляемых веществ, БАВ: производные хлорофилла, каротиноиды, токоферол, стерины, фитонциды и др. Хлорофилл близок по составу к пигменту крови- гемоглобину, увеличивает содержание в крови животных эритроцитов и гемоглобина. Добавление в рацион хлорофилло-каротиновой пасты увеличивает усвоение белка и липидов. Технология производства включает следующие операции: измельчение древесной зелени; экстракция измельченной древесной зелени бензином; отгонку растворителя и эфирных масел из экстракта; омыление смолистых веществ 40%водным раствором едкого натра и разбавление водой до 40-50% влажности. Разлив готовой пасты осуществляется в горячем виде.
Процесс получения концентрата хлорофиллина натрия (наиболее устойчивая форма хлорофилла)был разработан в ГЛТА. Препарат применяется как БАД в косметических препаратах, как лечебное средство в медицине. Стадии технологического процесса: измельчение древесной зелени; экстракция бензином; охлаждение и фильтрация бензинового экстракта древесной зелени (для отделения воскообразных продуктов); омыление экстрактов водным раствором едкого натра; отделение бензинового раствора неомыляемых веществ; разложение водного раствора омыленных смолистых веществ разбавленной серной кислотой; отмывка кислот от хлорофиллина-сырца и промывка его водой. Как показали исследования, проведенные ГЛТА, неомыляемые вещества (побочный продукт) содержат БАВ: витамины Е, К, каротин, фитол, стерины и др., и следовательно, могут быть использованы для создания новых биологически активных препаратов из древесной зелени.
Технология производства натурального хвойного экстракта включает подготовку зелени к экстрагированию, экстрагирование, переработку растворов и разгонку эфирных масел. Полученный экстракт представляет собой жидкость коричнево-черного цвета с характерным запахом хвойного эфирного масла. Применяется как лечебное средство для приготовления хвойных ванн.
Для получения твердого соляно-хвойного экстракта 50%-ный жидкий экстракт смешивают с высушенной и размолотой поваренной солью и уваривают до 125?С. Затем брикетная паста автоматически дозируется по 50,0.
Хвойный экстракт (водный) может служить питательной средой для микроорганизмов- продуцентов белка, таких как дрожжи или грибы (фитонциды- ингибиторы роста, следует ожидать роста штаммов устойчивых к фитонцидам хвойных), основными источниками питания которых являются моносахариды (глюкоза, до 30% всех моноз) и олигосахариды. В составе древесной зелени имеются микро- и макроэлементы, присутствие которых может оказать стимулирующее влияние на накопление биомассы, а наличие никеля, ванадия, бора, молибдена и др. усиливает питательную ценность водных экстрактов (их содержание даже в ничтожно малых количествах сильно активизирует жизнедеятельность микроорганизмов). Рост микроорганизмов также зависит от температуры культивирования. Например, для выращивания дрожжей наиболее благоприятны условия 36-39?С.
Водный экстракт по составу близок к натуральному клеточному соку хвои, но концентрация водорастворимых веществ в нем ниже.
Комплексная переработка древесной зелени
Предусматривает полное использование входящих компонентов, в том числе побочных продуктов. Для этого совмещают в производствах экстракцию органическими растворителями и водой.
2. Ягодин В.И. основы химии и технологии переработки древесной зелени. Издательство Ленинградского университета, Л.:1981.
3. Малютина Л.А., Выродов В.А. Повышение эффективности использования древесной зелени.- В кн.: Химическая и механическая переработки древесины и древесных отходов: Межвузовский сборник трудов. Л.: ЛТА, 1979, вып.5.