Содержание алкалоидов изменяется в зависимости от условий выращивания растений.
Температура. В жарких тропических странах произрастает большое количество алкалоидоносных и гликозидоносных растений, а на севере их мало.
. Влажность. При одной и той же температуре большее увлажнение уменьшает количество как алкалоидов, так и гликозидов.
. Удобрения. Азотные удобрения повышают содержание алкалоидов и гликозидов в растениях. Так, при выращивании белладонны без внесения удобрений количество алкалоидов в ее листьях составляет 0,33%, а при внесении навоза совместно с минеральными азотными удобрениями возрастает до 0,76%. Также азотные удобрения повышали содержание морфина в маке, никотина в табаке, кофеина в чае. Без внесения азота количество синильной кислоты в листьях сорго составляло 0,004%, а при внесении азотных удобрений ее содержание возросло до 0,111%
. Известкование кислых почв, а также внесение некоторых микроэлементов усиливает образование алкалоидов в растениях, а на образование гликозидов не влияет.
Фосфорные удобрения также как и азотные удобрения повышают содержание алкалоидов в растениях, а содержание гликозидов, наоборот, уменьшают.
Калийные удобрения снижают количество алкалоидов в растениях, а количество гликозидов либо не изменяют, либо снижают.
Эфирные масла, растительные смолы. Состав и свойства. Содержание и синтез этих соединений в растениях
Эфирные масла и смолы находятся в определенных секреторных клетках и вместилищах некоторых семейств растений, например, в смоляных ходах хвойных, в железистых клетках и железках некоторых покрытосеменных (губоцветных, зонтичных, миртовых и др.). Эфирные масла - смесь жидких пахучих летучих веществ, выделенных из растительных материалов. Большинство эфирных масел хорошо растворимы в бензине, эфире, липидах и жирных маслах, восках и других липофильных веществах, и очень плохо растворимы в воде. Растворимость эфирных масел в спирте сильно зависит от его крепости (она заметно уменьшается в присутствии воды). Э.м. скапливаются в листьях, цветках, семенах и плодах растений и не принимают участия в обмене веществ. Используют в производстве мыла, в парфюмерной и косметической промышленности, а также в медицине. Их получают из цветков розы, лаванды, мяты, базилика, гвоздики и др. растений.
Смолы представляют собой твёрдые аморфные, то есть не имеющие кристаллической структуры, вещества. Они могут находиться в виде капель в цитоплазме и клеточном соке или выделяются наружу. Смолы нерастворимы в воде, но растворяются или набухают в органических растворителях. На поверхности твёрдых тел, смоченных раствором смолы, после испарения растворителя остаётся блестящая плёнка. Смолы прекрасно растворяются в эфирных маслах, и эти растворы принято называть бальзамами. В такой форме смолы и содержатся в растениях. Со временем эфирное масло улетучивается, живица твердеет, превращается в смолу и становится не очень липкой, хотя небольшое количество эфирного масла в ней всё же остается. Удивительное долголетие смол объясняется также угнетающим действием на микрофлору, которая, с одной стороны, не может использовать их как пищевой субстрат, а с другой - гибнет под воздействием бактерицидных свойств смолы. Эти свойства могут сохраняться на протяжении тысячелетий, о чём свидетельствует эксперимент профессора Ф.В. Хетагуровой. Она исследовала бактерицидное действие кусочка просмоленной ткани, пролежавшей в гробнице фараона около трёх тысяч лет, и нашла, что смоляная пропитка всё ещё подавляет жизнедеятельность бактерий.
Смолы применяют при изготовлении лаков, типографской краски, смазочных масел, используют в медицине. Ископаемая смола вымерших хвойных растений называется янтарем.
Структура и свойства дубильных веществ, лигнина и меланинов. Биологическая роль, основные пути синтеза и содержание их в растениях
Дубильные вещества.
Это эфиры фруктозы и ароматических кислот, имеющие фенольную природу и предохраняющие растения от загнивания. Имеют вяжущий вкус. Соединяясь с белками, они дают нерастворимые соединения, поэтому широко применяются для дубления кож. После дубления кожа делается мягкой, прочной и не пропускает воду. Дубильные вещества обладают бактерицидными свойствами, участвуют в регулировании роста и создании иммунитета у растений. Дубильных веществ нет в зародыше, с началом фотосинтеза в растении синтезируются и дубильные вещества. Незрелые груши, яблоки, хурма содержат дубильные вещества, но по мере созревания они разрушаются и превращаются в органические кислоты.
Благодаря вяжущему и противовоспалительному действию дубильные вещества используют при лечении желудочно-кишечных расстройств, ожогов, кожных и других болезней человека.
Лигнин
Лигнин (от лат. lignum - дерево, древесина), сложное полимерное соединение, содержащееся в клетках сосудистых растений. Относится к инкрустирующим веществам оболочки растительной клетки. Отложение Л. в клеточных оболочках вызывает одревеснение клеток и увеличивает их прочность. Древесина лиственных пород содержит 20-30% Л., хвойных - до 50%; у низших растений (водоросли, грибы) и мхов Л. не обнаружен. Одревесневшие клеточные оболочки обладают ультраструктурой, которую можно сравнить со структурой железобетона: микрофибриллы целлюлозы по своим свойствам соответствуют арматуре, а Л., обладающий высокой прочностью на сжатие, - бетону. Химическое строение Л. не установлено окончательно. Молекула Л. состоит из продуктов полимеризации ароматических спиртов; основной мономер - конифериловый спирт:
Л. - аморфное вещество жёлто-коричневого цвета; нерастворим в воде и органических растворителях; окрашивается основными красителями и даёт цветные реакции, характерные для фенолов. Биосинтез Л. полностью не исследован. Его предшественником, как и ряда др. ароматических соединений в растениях, является шикимовая кислота. Образование Л. осуществляется через следующие основные стадии: шикимовая кислота - фенилаланин - коричная кислота - феруловая кислота - конифериловый спирт - Л.
В медицине Л., или древесной ватой, называют применяемые для перевязок тончайшие гофрированные листы, которые получают из древесины хвойных деревьев путём механической и химической обработки.
Меланины (от греч. melas, melanos - черный), коричневые и черные высокомолекулярные пигменты. Широко распространены в микробном, животном и растительном мире.
Предшественником М. в организме является аминокислота тирозин, окисление которого в диоксифенилаланин (ДОФА), а затем - в ДОФА-хинон катализирует фермент тирозиназа. Дальнейшие превращения протекают без участия ферментов и приводят к образованию М., химическая структура которых не установлена (валовая формула C77H98O33N14S). Меланин содержит в своем составе углерод, азот и водород в соотношении примерно 1:5:5, а также в ряде случаев серу (от 2 до 12%). Меланин нерастворим в воде, кислотах, органических растворителях и т.д. Но меланин волос легко растворяется в щелочах и выпадает в осадок при подкислении растворов. Варьирование цвета кожи определяется присутствием в эпидермисе специализированных клеточных органелл - меланосом.
У высших растений, в т.ч. у винограда, меланины образуются при ферментативном или свободнорадикальном окислении флавонолов. Локализуются в покровных тканях плодов, семян, в цитоплазме клеток и в лепестках цветков; ответственны за потемнение тканей. Существуют в восстановленной и окисленной формах. Имеют вид аморфного коричневого порошка, нерастворимого в воде и органических растворителях, но растворимого в щелочах. Сочетают свойства слабокислотного катионообменника и окислительно-восстановительного полимера; характеризуются стабильным парамагнитным состоянием. В вине в растворенном состоянии меланины находятся в виде комплексов с белками и углеводами; часто обнаруживаются в продуктах покоричневения и полимерных осадках столовых и крепленых вин; содержатся в виноградных выжимках. В сусле меланинов меньше, чем в полученном из него вине; красные вина содержат меланинов 2-4 раза больше, чем белые. Факторами, способствующими образованию меланинов в вине, являются аэрация, нагревание, свет, повышение рН, наличие флаван-3,4-диолов с ортодиоксибензольной группировкой в виде комплексов с белками, углеводами. Переход из восстановленной формы меланинов в окисленную сопровождается изменением окраски от светлой к темно-коричневой, повышением адсорбируемости и электроноакцепторной способности, снижением растворимости. Технологическое значение меланинов связано с их ролью в процессах созревания столовых и крепленых вин, влиянием на окраску и коллоидную стабильность вин. Полученные из выжимок меланины могут быть использованы для обработки вин с целью их осветления и стабилизации.