بخشی از مقاله
شناسایی ترکیبات شیمیایی موجود در مواد استخراجی چوب درون گردو شمال ایران به روش کروماتوگرافی گازی- طیف سنجی جرمی
چکیده
چوب گردو یکی از چوب های بادوام به شمار میرود که درخت آن به صورت پراکنده یکی از گونههای چوبده صنعتی و پر ارزش کشورمان، بخصوص شمال ایران (جنگل رامسر) را تشکیل میدهد. استخراج مواد استخراجی چوب درون اینگونه طبق استاندارد T 204-OS-76 ، با استفاده از حلال اتانول- تولوئن به طریقه سوکسله انجام شد. میانگین درصد مواد استخراجی چوب درون گردو 10 درصد تعیین گردید. شناسایی ترکیبات شیمیایی در نمونههای استخراج شده با استفاده از دستگاه GC/MS صورت گرفت. در مجموع 13 ترکیب شناسایی شد که با درصدهای متفاوتی در چوب درون وجود دارند. فراوان ترین ترکیب موجود در چوب درون گردو، بنزوییک اسید، 3، 4، - 5 تریس (تری متیل سایلوکسی) (گالیک اسید) بود که به میزان 44/57 درصد مشاهده شد.
مهمترین اسیدهای آلی شناسایی شده دیگر در چوب درون این گونه شامل پروپانوییک اسید،-2 (تری متیل سایلوکسی)تری متیل، 1/07)درصد)، بنزوییک اسید، 3، -4 بیس(تری متیل سایلوکسی)، 2/06)درصد) است. سمی ترین ترکیبات شناسایی شده، ژوگلون 5/15) درصد) و 2، -7 دی متیل فنانترن 5/81)درصد) بوده است.
واژههای کلیدی: گردو، مواد استخراجی، ترکیبات شیمیایی، ترکیبات فنولی، نفتوکینون با قابلیت حفاظتی، گالیک اسید،
پروپانوییک اسید
مقدمه
گردو یکی از مهمترین گونه پهن برگ خزان کننده با چوب صنعتی بسیار با ارزش است که بسته به رویشگاه به صورت درختان نسبتاً بزرگ تقریبا به ارتفاع 20 تا30 متر و یا به صورت درختچه در برخی از نقاط ایران و اروپا میروید. ریشه درختان گردو محکم، استوار، عمیق و نسبتاً قطور و در ابتدا محوری است، به طوریکه از کاشت دانه گردو درسال اول گاهی ریشهای با عمق 1 متر و بیشتر و به قطر بیش از 4 سانتیمتر تولید می شود. ساقه درختان گردوی خودروی جنگلی، بلند، مستقیم، کم و بیش نامنظم و سرعت رشد آنها بسته به عوامل ارثی و محیط متغیر است. انبوهی و فاصله درختان گردوی جنگلی در تشکیل ساقه نقش مهمی دارد. پوست ساقه گردو در جوانی سبز مایل به قهوه ای یا مایل به خاکستری با عدسکهای سفید رنگ میباشد. در پیری پوست آن سفید رنگ و در درختان بسیار مسن چوب پنبه ای و با شیارهای نامنظم طولی، عمیق و تیره رنگ میباشد.[7]
درختان جنگلی گردوی معمولی در برخی از نقاط جنگلهای شمال ایران (حوزه خزر) مانند ناحیه پونل بین بندر انزلی و اسالم، در چمستان نور، امامزاده عبداالله آمل، جنگلهای گردشی ساری، جنگلهای چالمودی نکا، جنگلهای امامزاده زکریا در بخش 6 و 7جنگلهای تحت اختیار نکاچوب، لاجین، جنگلهای تابستان نشین املش لاهیجان، رامسر و غیره وجود دارد.[7 ]
گونه گردو به دلیل چوب بسیار زیبا و با دوام، کاربردهای فراوانی در صنایع چوب از جمله روکش و نماسازی، تخته لایه سازی، خراطی، فرزکاری، منبتکاری، کندهکاری، معرقکاری، ساخت افزار موسیقی، مبلسازی، نردهسازی، داخل ساختمانها، دکوراسیون، پارکتسازی، قفسه سازی، مجسمه سازی و غیره دارد.[1]
مواد شیمیایی سمی موجود در برگ، پوست، میوه، ریشه و چوب گردو تحت عنوان ژوگلاندین به علت خاصیت آلئوپاتی(گیاه کشی یا بازدارنده رویش گیاهان)، کم و بیش دارای اثر گیاه کشی و بازدارندگی رویش گیاهان اطراف خود از جمله درختان سیب می باشد.[7]
همچنین مواد عصاره ای (استخراجی) کلیه اندامهای درخت گردو دارای ترکیبات ارزشمندی است که حتی از بعضی ازآنها در ساخت داروهای با ارزش، سموم حشره کش و ضدآفات و بیماری هامی توان استفاده کرد. در نهایت، شناسایی این مواد استخراجی، راهی برای دستیابی به اطلاعات بنیادی و ارزشمند برای محققین محسوب می گردد.
بنابراین، با توجه به اهمیت چوب گردو، ضروری است که به طور شایسته از دیدگاههای مختلف مورد مطالعه قرار گیرد.
شناخت ساختار شیمیایی ترکیبات موجود در چوب، پوست، میوه، ریشه و برگ درختان گردو باید مورد توجه قرار گیرد. ترکیبات موجود در چوب، بخش اندکی از ساختار اصلی چوب را با نام مواد استخراجی در حفرات و منافذ سلولی تشکیل میدهند که در حلالهای آلی با قطبیت متوسط انحلال پذیرند و گاهی اوقات به عنوان ترکیبات نامحلول در آب، اصطلاح رزین چوب را به خود اختصاص می دهند.[5]
میزان مواد استخراجی موجود در اندام های مختلف درخت گردو بخشی از ساختار ژنتیکی چوب است، به طور ویژه در چوب گردو، با مرگ سلولهای پارانشیمی، چوب برون حاوی این مواد، طی فرآیند بیوسنتزی به چوب درون تبدیل میشود و به همین دلیل تفاوت قابل ملاحظهای بین میزان مواد استخراجی اندامهای مختلف درخت وجود دارد.
نتایج تحقیقات گذشته نشان می دهد که ترکیبات فنولی موجود در چوب گردوکه سبب بالا بردن ارزش این چوب شده است، شامل ژوگلون -5) هیدروکسی، 1و-4 نفتوکینون)، تاننهای هیدرولیز شونده و فلاونوییدها میباشند که شناسایی و جداسازی این ترکیبات کمک بسیار مهمی را به صنایع مختلف چوب و صنعت داروسازی میکند.[10]
برای جداسازی و تشخیص ترکیبات اختصاصی در مواد استخراجی، روشهای کروماتوگرافی مورد استفاده قرار میگیرد. چون مواد استخراجی، عمدتاً از ترکیباتی با وزن مولکولی پائین تشکیل شده، کروماتوگرافی گازی- طیف سنجی جرمی (GC/MS) یک تکنیک ایدهآل به شمار میآید.[6]
قدرت تفکیک بالای ستونهای مویین در سیستم کروماتوگرافی گازی، این روش را به روشی بسیار موثر وکارآمد در آنالیز و تعیین مقدار نسبی ترکیبات پیچیده مواد استخراجی تبدیل کرده است.[6]
به منظور اطمینان از اندازه گیری های کمی، مشتق سازی ترکیبات در روش کروماتوگرافی گازی الزامی است. به این منظور از واکنشگرهای سایلیل دارکننده نظیر N، O –بیس ( تری متیل سایلیل ) برای سایلیل دارکردن کامل الکل های ترپنی، استرول ها و فنول ها استفاده می شود.[6]
اسیدهای رزینی و اسیدهای چرب موجود در مواد استخراجی چوب با سرعت مناسب با واکنشگرهای مذکور سایلیل دار شده و به خوبی به استرهای سایلیل دار شده تبدیل و در دستگاه کروماتوگرافی گازی از هم جدا می شوند. به دلیل پایداری اندک ترکیبات سایلیل دار شده، ضروری است که عمل سایلیل دارکردن،24 ساعت قبل از آنالیز با (GC/MS) صورت گیرد.[17]
ترکیبات فنولی موجود در چوب گردو نظیر کینونها، تاننهای هیدرولیز شونده و فلاونوییدها دارای خاصیت حساسیتزایی، فعالیت نوری، خاصیت آلئوپاتی، ضد اکسایش، ضد التهاب، ضد حساسیت و ضد ویروسی می باشند و به طور طبیعی ضرری برای محیطزیست و انسان ندارند10]،.[11
طبق مطالعات انجام شده، تجزیه شیمیایی چوب گونههای جنگلی از جمله گردو در ایران کمتر مورد توجه محقیقین بوده است. اما دانشمندان خارجی در رابطه با تجزیه شیمیایی چوب، پوست، میوه و برگ درختان، مطالعات متعددی را انجام داده اندکه به طور مختصر به بعضی از این مطالعات، در ذیل اشاره خواهد شد.
ترکمن (1372) در بررسی خود روی مواد استخراجی پوست پنج گونه از درختان پهن برگ ایران نظیر گردو، بلوط، توسکا، ممرز و راش دریافت که درصد کل مواد استخراجی پوست این درختان به ترتیب 29/8، 23/25، 17/9، 16/83 و16/7 درصد بوده و میزان ترکیبات فنولی گونه های مذکور را به ترتیب 26/3، 21/2، 12/6، 13/6، 12/9 و14 درصد گزارش داده است. همچنین در این گونه ها، اسیدهای چرب بنزوییک اسید، اولئیک اسید و لیگنوسریک اسید شناسایی شد.[3 ]
عبداالله پورتراضی نیا (1381) طی مطالعاتی که روی آنالیز شیمیایی چوب و پوست گونه های راش و صنوبر انجام داد، به این نتیجه رسید که با افزایش سن درختان، مواد استخراجی محلول در حلال آلی و محلول در آب، لیگنین و هولوسلولز کاهش می یابد و بین سن درخت صنوبر و میزان مواد استخراجی آن رابطه مشخصی وجود ندارد و مواد استخراجی محلول در حلال آلی چوب و پوست درختان راش و صنوبر به ترتیب 7/47، 17/08، 8/3 و 30/60 درصد گزارش داده شد.[8]
خضرایی و میرشکرایی (1384) مواد استخراجی چوب و پوست گونه راش جنگلهای شمال ایران را مورد آنالیز شیمیایی قرار داده و دریافتند که به طور کلی از24 ترکیب شناسایی شده، 10 ترکیب به طور مشترک در چوب و پوست این گونه با درصدهای متفاوت وجود دارند و فراوانترین ترکیب موجود در مخلوط، پروپیل هیدروسینامات بودکه در چوب به میزان 32/38 درصد و در پوست 19/39 درصد مشاهده شد. این ترکیب در بیوسنتز سیناپیل الکل که پیش ترکیب اصلی لیگنین پهن برگان می باشد، نقش مهمی بر عهده دارد.[4]
همچنین، مهمترین اسیدهای شناسایی شده در چوب و پوست درخت راش، پالمیتیک اسید 1/28) درصد در چوب و 0/78 درصد در پوست)، لیگنوسریک اسید 2/39) درصد در چوب)، استئاریک اسید 0/31) درصد در پوست) و 4 و – 5 دی هیدروکسی، 6 و 7 – دی متوکسی فلاون که از ترکیبات فنولی است 0/59) درصد فقط در پوست) مشاهده شد.[4]
استلر1 درسال]1982به نقل از منبع [13، بازده مواد عصاره ای محلول در حلال اتانول–بنزن را برای پوست گردوی آمریکایی، 13/9 درصد و برای پوست کاج سفید 5/2 درصد گزارش کرد.
جلالالدین هارون و پیترلاوسکی(1985) 1، در طی بررسی روی اجزای شیمیایی پنج گونه چوبی فراوان موجود در آمریکای شمالی، از بین گونههای کاج سفید، کاج قرمز، گردوی آمریکایی، بلوط قرمز و افرای قندی، بیشترین مواد عصاره ای و سوبرین را در عصاره پوست گردوی آمریکایی محلول در حلال اتانول- بنزن گزارش دادند و بیشترین بازده هولوسلولز را در پوست افرای قرمز و بیشترین ترکیبات آروماتیکی و لیگنین را در کاج سفید مشاهده کردند.[13]
ضیا2 و همکاران (2001) مواد شیمیایی عصارههای چربی دوست سبوس برنج را که با استفاده از پنج حلال تولوئن–اتانول، کلروفرم، اترنفت، دی کلرومتان و هگزان به طریقه سوکسله به دست آورده بودند، مورد مطالعه قرار دادند و پنج دسته اصلی از لیپیدها، شامل اسیدهای چرب آزاد، اسیدهای رزینی، استرولها، تریگلیسریدها و مومها را در عصارههای چربی دوست موجود شناسایی کردند.
همچنین آنها گزارش دادند که کمترین بازده از کل مواد عصارهای و بیشترین مقدار از عصارههای چربی دوست توسط اترنفت و هگزان استخراج شد در حالی که در حلال تولوئن-اتانول برعکس این حالت مشاهده شده است و اجزای غیرلیپیدی نظیر کربوهیدراتهای با جرم مولکولی کم و نمکها استخراج شدهاند. مقادیر عصارههای چربی دوست در حلال کلروفرم و دیکلرومتان به طور متوسط مشاهده شده است.[17]
بالابان(2001) 3 تحقیقاتی را روی اجزای شیمیایی مواد استخراجی چوب و پوست بلوط محلی ترکیه با استفاده از حلال اتانول- بنزن، اتانول و سیکلوهگزان به روش سوکسله انجام داد و نشان داد که مواد استخراجی حاصل از چوب و پوست محلول در سیکلوهگزان به دو بخش مواد صابونی شونده و مواد خنثی تقسیم میگردد. مواد صابونی شونده عمدتاً شامل استر اسیدهای چرب و هومولوگهای اشباع شده آنها و بعضی از اسیدهای تری ترپنی مانند ایزومرهای اورسنوییک اسید بوده اندکه به مقدار زیادی در پوست وجود دارند، در صورتی که استرولها و ترپنهای غیر استروییدی جزء ترکیبات خنثی بودهاند.[9]
تانالیر4 و همکاران (2003)، ترکیباتی نظیر پنتا دکانوئیک اسید، هگزادکانوئیک اسید، اولئیک اسید، لیگنولئیک اسید، دکانوئیک اسید و -p ایزوپروپیل فنول را به عنوان اجزای اصلی موجود در روغن حاصل از عصاره چوب درون، چوب برون، ریشه و ساقه گونه Juniperus foetidissima در ترکیه گزارش دادهاند.[15]
مواد و روشها
با توجه به اینکه مواد استخراجی موجود در سلولهای پارانشیمی بیشتر از مواد استخراجی الیاف چوب است و اختلاف زیادی نیز در بافتهای مختلف چوبی از لحاظ مواد مذکور وجود دارد، بنابراین روشهای نمونه گیری بسته به اهداف آنالیز و مواد مورد آنالیز تعیین خواهد شد. در این تحقیق چوب درون گونه گردو 37 ساله شمال کشور (بابران رامسر)، طبق استاندارد - ASTM D1107 96 و T 204- OS -76 به صورت آرد چوب مورد استفاده قرار گرفت.
