Растительные соки
Растительные соки, разнообразные жидкости, находящиеся в клетках и тканях растений. Соки эти иногда выделяются наружу различными специальными органами растения (см. XX, 128/29). При поранении, разрезах или раздавливании разных частей растения соки их стекают или выступают на поверхность в виде капель жидкости разной консистенции. Получение растительных соков путем нанесения различного рода ран на растении носит название подсочки. Так добываются растительные смолы, каучук, опиум, камеди и пр. С растительными соками в их натуральном сгущенном, высушенном или более или менее переработанном виде мы встречаемся в нашем обиходе на каждом шагу, — в пищевых и вкусовых веществах, в лекарствах, в парфюмерии, в технике и пр. Многие растительные соки имеют очень крупное экономическое значение, составляя основу целых отраслей сельского хозяйства (культура сахарной свеклы, винограда и пр.) и промышленности (виноделие, сахарные заводы, каучуковая индустрия, подсочка хвойных деревьев, лаковое производство и пр.). Ряд растительных соков в сгущенном или высушенном виде дает многие из тех москательных и «колониальных» товаров, которые издавна ввозятся в Европу большей частью из тропических стран и издавна составляли и поныне составляют предмет довольно крупной отрасли международной торговли (смолы, камеди, краски, пряности и пр.). Растительные соки часто берутся не в том состоянии, в каком они встречаются в природе. Прежде всего, ряд растений в целях использования их соков издавна введен в культуру; при этом человек, путем отбора (селекции, см.), подверг их иногда резкому изменению в направлении повышения качеств их соков. Таковы виноград, чай, ягодные растения и пр. в культурах Старого Света; агава, какао, мате и пр. — в культурах Нового Света. Процесс введения ценных по своим сокам диких растений в культуру продолжается и поныне: сахарная свекла (начало ХIХ ст.), каучуковые деревья (2-я половина XIX ст.) и пр. Главные достижения в этой области получены чисто эмпирическим путем. Вмешательство научной теории в эту область началось сравнительно недавно (с конца XIX ст.). Тем не менее, в процессе работы отбора улучшенных рас накопилась масса ценнейшего фактического материала по вопросам возникновения сортов и разновидностей. Далее, ряд растительных соков перед их употреблением подвергается предварительному свертыванию (коагуляции - каучук) или брожению (виноделие). С другой стороны, иногда сами содержащие сок ткани подвергаются предварительному изменению путем специальных процессов, при которых важную роль играют как чисто физиологические процессы, так и посмертные брожения: приготовление чая (Китай), какао (Мексика), индиго (Индия), краппа, табака и пр. Наконец, иногда само растение перед добыванием из него сока подвергается «на корню» предварительной подготовке путем заблаговременного нанесения ран, изломов, ушибов и пр. Таким образом, получаемый при этом растительный сок является продуктом совершенно (росной ладан) или отчасти (гашиш) патологическим. Многие народные приемы добывания и переработки растительного сока сплошь и рядом остаются в силе и теперь, — до того они просты, целесообразны и экономически выгодны.
По месту и способу происхождения растительные соки можно разделить на десять групп.
1. Водянистые жидкости. Они могут быть выжаты из различных мясистых, сочных, так называемых паренхиматических тканей плодов и других образований сходной консистенции, каковы, например, луковица, мясистые стебли (например, сахарного тростника), сахарные бураки, чернильные орешки и пр. По своему происхождению жидкости эти представляют собой клеточный сок. В виде более или менее крупных скоплений, так называемых вакуолей, он находится в протоплазме клеток, слагающих эти ткани (рис. 1). Сок этот состоит из водного, всегда сложного раствора разнообразных веществ. При раздавливании клеток он стекает, отделяясь от массы густой тягучей протоплазмы, оболочек и других твердых составных частей клеток, остающихся под прессом в виде потерявшей сочность плотной массы (жмыхи, свекловичный «жом» и проч.).
Рис. 1. Растительная клетка.
Стекающий сок иногда совершенно прозрачен. Это бывает, когда в клетках не содержится массового скопления твердых отложений. Таков, например, сок лимона, винограда. Иногда, наоборот, сок стекает сильно мутным или даже имеющим вид молочных капель. Так бывает в случаях, когда сочные ткани содержат в клетках обильные отложения крахмала (рис. 2). Степень сочности тканей зависит от количества находящегося в их клетках сока. Молодые, еще не разросшиеся почки, листья, плоды и проч. сравнительно малосочны, ибо клетки их еще мелки и содержат лишь небольшие капли клеточного сока или даже совсем не содержат его (рис. 3, А). При разрастании тканей эти капли увеличиваются (рис. 3, В и С). В старых клетках зрелых плодов, ягод и проч. протоплазма сохраняется лишь в виде тонкой выстилки по внутренней поверхности оболочки и в виде тончайших стружек, тянущихся через громадную вакуолю, занимающую почти всю полость клетки. Таковы, например, клетки мякоти зрелого арбуза (рис. 4) или томата. Количество сока в таких тканях делается очень высоким; так, в бураках (сахарной свекле; оно достигает 95-96% (по весу). В свою очередь это ведет к резкому повышению содержания воды.
Рис. 2. Зернышки картофельного крахмала.
Рис. 3. Паренхимные клетки из корня Fritillaria imperialis; А — молодые клетки с верхушки корня, еще бесклеточного сока; В — клетки, взятые в 2-х мм от верхушки корня; С — клетки в 7—8 мм от верхушки корня.
Так, в ягодах винограда количество ее достигает до 76%, в лимонах — до 83%, в дынях — до 92-95% в некоторых сортах огурцов — до 94-97%, в листьях свеклы — до 88%, в бураках до 81%, в листьях лука — до 91%, в листьях лучших сортов столового салата (Lactuca sativa) — до 93-96%, и т. д. Существует целая группа растений, носящая название «суккулентов» (см. ХХVI, 120, от слова succus — сок). Вся внутренняя масса их мясистых листьев (Aloe, Agave) или стеблей (кактуса) состоит из мощно развитой сочной паренхиматической ткани, содержащей большие запасы воды. Последние и спасают эти растения в тех условиях периодически наступающей сухости, которая столь характерна для их обычного местообитания.
Рис. 4. Клетки мякоти арбуза.
Содержание воды в листьях не остается постоянным. Оно обнаруживает определенные суточные колебания. Перед восходом солнца оно достигает у травянистых растений своего максимума. Днем, в яркие солнечные сухие дни, оно понижается, падая в послеполуденные часы % на 4—5, а иногда и больше. В связи с этим стоит хорошо известный в деревне факт различной сочности травы, косимой в разные часы дня. Той же причиной обусловливается и временное завядание, наблюдаемое в жаркие дневные часы у листьев тыквы, огурцов, табака, гречихи, бурака и проч.
Постепенное понижение содержания сока в тканях составляет основную черту процесса созревания семян. Так, зерна пшеницы в стадии «молочной спелости» содержат около 50% воды. Пожелтевшие, но еще не вполне зрелые зерна содержат ее уже около 25%. В периоды жатвы в не знойную погоду содержание воды в зерне обычно доходит % до 20. Позднее, при молотьбе, когда хлеб в снопах просыхает и зерна кажутся нам совершенно сухими, ломкими, процент воды в них падает, у пшеницы, например, до 13, у ржи до 15, у бобов до 14% и т. д. Дальнейшее понижение содержания воды ведет к понижению процентов всхожести семян и обычно не наблюдается. При прорастании семян вода поглощается, и сочность их возрастает до величины, соответствующей началу их подсыхания при созревании. Такое же временное падение сочности, связанное с потерей воды, наблюдается в сухую погоду у мхов и лишайников, переходящих при этом в покоящееся состояние.
Водные растворы, составляющие клеточный сок, большей частью довольно слабы: в них содержится обычно не более 3—6% растворенных веществ. В некоторых случаях, однако, концентрация соков бывает гораздо выше: такова, например, сахарная свекла, в соке которой содержится 14—18, нередко 20—23% (а в отдельных экземплярах и больше) тростникового сахара (см. селекция, XXXVIII, 6/7, и свекла сахарная, XXXVII, 445).
Крепость растительных соков, являющихся частью живых клеток, подвержена постоянным колебаниям в зависимости от непрерывно идущего в них обмена веществ. Например, при хранении овощей и плодов, вследствие непрерывно идущего в них процесса дыхания, концентрация их сока в общем постепенно падает; он делается все более и более водянистым и меняет свой состав. Сахаристые вещества, белки и проч. постепенно тратятся и убывают; другие вещества в результате процессов распада накопляются. Поэтому всегда стремятся хранить живые растительные продукты при более низкой температуре, не грозящей им замерзанием, но в то же время понижающей интенсивность их дыхания и обмена веществ. При наступлении холодной погоды клеточный сок у перезимовывающих в облиственном состоянии растений (озимые хлеба, хвойные и проч.) резко повышает свою концентрацию. Это стоит в связи с появлением у них холодостойкости, отсутствовавшей раньше, в теплое время. При этом в соке их наблюдается поднятие содержания сахара. В листьях у ржи, например, по наступлении холодов, его найдено было 2,4% вместо бывшего раньше 1,3%. Повышается при выдерживании при 0° или + 3° содержание сахара и в картофельных клубнях, где оно доходит — вместо обычных следов до 1,5%. Подобное появление сладкого вкуса у картофеля обычно неправильно приписывается его промерзанию. Сахар образуется здесь еще до замерзания, в качестве средства защиты. Концентрация клеточного сока зависит, наконец, и от общего характера погоды. Один и тот же сорт сахарной свеклы в очень мокрые годы дает бураки на 1—1 ½% в среднем более бедные сахаром, чем в годы сухие.
Водные растворы клеточного сока по химическому составу всегда очень сложны. В то же время они различны, смотря по растению, его органам и тканям и стадии их развития.
Сок этот, как общее правило, в большей или меньшей степени кисел от присутствия в нем органических кислот. Последние очень разнообразны. Чаше всего встречаются кислоты — щавелевая, яблочная, лимонная и виннокаменная. Особенный практический интерес представляет первая, обладающая в больших дозах ядовитыми свойствами. Огурцы, спаржа, лук, виноград, дыня, персики, яблоки, грибы считаются ее не содержащими. Очень мало ее (тысячные доли процентов) и в корнях бурака, репы и в ягодах. В листьях ее гораздо больше, в шпинате, например, до 0,3%. В меньших количествах и в более узком кругу растений распространены другие кислоты: аконитовая (сахарная свекла, сахарный тростник, Aсonitum и др.), салициловая (земляника, малина, яблоки, резеда), гликолевая (незрелый виноград), янтарная (яблоки, виноград, крыжовник, смородина, ревень), муравьиная (крапива), бензойная (клюква, любисток). Корневище и корни лекарственной валерианы содержат 0,25—1,4% валериановой кислоты, сообщающей им их характерный общеизвестный запах. Растение обычно содержит не одну, а ряд кислот с количественным преобладанием одной из них. В зрелой землянике находили около 1,2% лимонной кислоты, 0,1-0,2% яблочной и небольшие количества салициловой; в малине — 1,2-2,4% лимонной кислоты, небольшие количества салициловой кислоты и т. д. Кислоты встречаются в растительных соках, как в свободном виде, так и в виде солей. Щавелевая кислота в соке обыкновенного щавеля содержится в виде кислой щавелево-калиевой соли (1-2%); обычно же эта кислота встречается в виде нерастворимых в воде кристаллов щавелево-кальциевой соли. Салициловая кислота в зрелых плодах земляники и малины встречается, по-видимому в виде ее метилового эфира. Каждый растительный вид имеет в среднем определенную, ему свойственную кислотность клеточного сока.
Кислый вкус и связанное с ним содержание кислот в клеточном соке по мере старения тканей падает. Такое явление наблюдается при созревании плодов, что находит иногда и видимое выражение в их окраске. Часто в их клеточном соке содержатся пигменты из группы так называемых антокианов (см.), которые в кислых растворах имеют красный цвет, в нейтральных — фиолетовый, в щелочных — синий. Давно уже один из этих пигментов — лакмус (см.) вошел в употребление в химии в качестве индикатора. Такие плоды в незрелом состоянии кислы и малиново-красны. По мере созревания они делаются все менее и менее кислыми; их окраска постепенно темнеет от накопления пигмента и принимает все более и более фиолетовый и даже синеватый (черника) оттенок. Та же перемена цвета, связанная с изменением количества кислот в клеточном соке, наблюдается и у венчиков некоторых цветков, например у медуницы.
В растительных соках обычно присутствуют сахаристые вещества (см. глюкозы, виноградный сахар, сахар тростниковый). Особенно много их в соках частей растений, находящих применение в качестве пищевых и вкусовых веществ. Таковы — плоды. Количество сахаров, малое в незрелом состоянии, растет по мере созревания параллельно с убылью кислот. В соке зрелой земляники находили, например, до 1,3—3,0% глюкоз и 0,3—1,2% сахарозы. На долю сахаристых веществ здесь приходится ровно половина всего сухого вещества ягоды. Сок зрелого винограда содержит различное количество сахаристых веществ, смотря по сорту: начиная от 12,9% в столовых сортах до 18% в лечебных. Сахар здесь — декстроза; но некоторые, особенно сладкие сорта содержат еще некоторое количество и тростникового сахара, обладающего более сладким вкусом. На долю сахаров в сладких сортах винограда приходится до 66% всего их сухого вещества. В яблоках накопляется левулеза (плодовый сахар) и лишь в некоторых сладких сортах (во вдвое меньшем количестве), кроме того, сахароза. В некоторых сортах яблок на долю сахаров приходится до 72% всего их сухого вещества, обычно же около 45—47%. В соке зрелых арбузов одним из анализов найдено было 2,13% сахарозы и 2,75% левулезы. В соке апельсина находили до 7% всех сахаров (3% сахарозы, 2,4% декстрозы и 1,6% левулезы). Богат сахарозой и сок сахарной свеклы, содержащий его от 16 до 18 и 19, а у отдельных экземпляров и до 20—26%.
Характерным для соков многих плодов является значительное содержание в них незрелых стадиях дубильных веществ (см. XV, 190, и XXIV, 443/44, приложение, 4), главным образом танина (см.), чем и обусловливается вяжущий вкус многих из них (рябина, кизил, банан, мушмула, терновник). Ко времени зрелости плодов дубильные вещества из них почти исчезают. Так, в соке зрелого винограда их находили всего такие ничтожные количества, как 0,012—0,006%, в то время как незрелый виноград содержит их десятые доли %. В некоторых плодах танин скопляется в таких больших количествах, что это делает их в высушенном виде предметом торговли в качестве танинсодержащего привозного москательного товара (Caesalpinia brevifolia — 68%, Quercus aegilops — 36,6%, Acacia arabica — 30-45%). В соках патологических шаровидных опухолей, известных под названием чернильных орешков (см.), содержание дубильных веществ достигает 57—77% у Rhus semiliata, 58% у Quercus infectoria и 7—32% у Quercus sessiliflora. Присутствуют дубильные вещества обычно и в соке коры деревьев, в некоторых случаях в таких больших количествах (дуб 8-20%, ива 2—16%, ольха 7—12%, сумах 16,7% и т. д.), что это «корье» находит применение в технике (дубление кож). Присутствуют дубильные вещества в различных количествах и в соке листьев; так, в некоторых сортах чая содержание их достигает 15—25% (от их сухого вещества), в листьях кизила до 18%.
Очень важными составными частями растительных соков являются энзимы, или растворимые ферменты (см.). Начало знакомства с энзимами должно быть отнесено к временам примитивного народного эмпиризма. Так, издавна была известна способность сока проростков ячменя, ржи и проч. легко обсахаривать большие массы мучнистых (крахмалистых) материалов. Это привело к детально выработанной и играющей важную роль в пивоварении технике получения солода. Эмпиризм здесь отметил и другое основное свойство энзимов: их легкую разрушаемость от температур выше 60°. Опасность «потери силы» у солода при его перегревании при сушке известна самым примитивным практикам. В соке семян клещевины, льнянки, перца, чистотела и других растений присутствует фермент липаза, расщепляющий жиры. Первые 2 объекта настолько богаты этим энзимом, что находят техническое применение в жировой технике (см. XX, 311). Растительные соки, как общее правило, бедны азотистыми органическими веществами. Так, в соке зрелого винограда их только 0,14—0,23%, в соке сахарной свеклы около 1%.
Растительные соки содержат иногда специфические для той или другой группы их алкалоиды (см.). Вещества эти очень характерны по их ядовитым лекарственным качествам. Народная медицина и житейские приметы уже давно отметили соответствующие свойства этих растений. Лишь позднее химическое исследование их привело к открытию веществ, являющихся причиной этих свойств. Так, туземцы Южной Америки употребляют стрелы, отравленные соком Strychnos toxifera, содержащим знаменитый стрельный яд — кураре (см.). Общеизвестны, далее, ядовитые свойства сока мухомора, обусловленные алкалоидом мускарином. Последний присутствует также в цветах и плодах лекарственной индийской конопли (Cannabis indica). Сюда же относятся и ядовитые вещества соков знаменитой цикуты древних (см. болиголов и кониин), чилибухи (см.; содержит до 1,5% стрихнина), борца, или аконита (см.), наперстянки (см.) и хинной корки (см. хинные деревья и хинин). В семенах кофейного дерева найден был алкалоид кофеин (см.), получивший очень важное значение в медицине. Возбуждающие свойства его, давно подмеченные народным эмпиризмом, и обусловили широкое распространение кофе. Интересно, однако, что тот же алкалоид позднее был найден и в ряде других растений, соки которых издавна употреблялись с теми же целями в других странах: в листьях чая (Китай), в мате (парагвайский чай; см. XXXI, 22), в листьях и семенах гуарана (см.) и в орехах кола (см. стеркулиевые). Семена какао содержат (1—4%) очень близкий к кофеину алкалоид теобромин (см.). Индейцы Боливии и Перу, чтобы уменьшить одышку при ходьбе и усталость при работе, жуют и высасывают листья кока (см.). Эго свойство данного растения настолько ценилось, что последнее издавна было введено в культуру, перенесено на Яву, Цейлон и другие места. При исследовании здесь было найдено несколько алкалоидов с преобладанием среди них кокаина (см.). В плодах черного перца содержится 5—9% летучего, обладающего горьким, жгучим вкусом, алкалоида пиперина (см.).
Столь же характерным для многих растительных соков является и присутствие в них различных веществ из группы глюкозидов (см.). Так, ядовитые и послабляющие свойства проросшего картофеля, а также ягод и других органов близких к картофелю растений (Solanum nigrum, S. Dulcamara) обусловлены присутствием в их соке глюкозида соланина (см.), скопляющегося особенно в местах образования новых побегов (покоящиеся и, особенно, тронувшиеся в рост глазки) и тканей (заживление поранений). Очень характерным для некоторых растений является содержание в них глюкозидов, распадающихся под влиянием фермента эмульсина (см.) с образованием ядовитой синильной кислоты (HCN). Таков амигдалин (см.) в семенах вишни, яблони, айвы, рябины, горького миндаля; таковы кора и листья лавровишни и проч. Много синильной кислоты находится в свежем соке клубней маниока (Mamhot utilissima), доставляющих аррорут (см.). В побегах сорго (Andropogon sorghum) также содержится глюкозид дуррин, распадающийся с образованием HCN. При высушивании на сено последняя почти нацело улетучивается (до 0,005%). Но в свежем виде сорго ядовито; вот почему на траву, поросшую после сенокоса, скот не пускают. Большой интерес (особенно в медицинских сферах) возбудил в последнее время факт присутствия в свежих растительных соках витаминов (см. физиология питания).
Наконец, растительные соки всегда содержат в себе еще минеральные вещества, остающиеся в виде золы после сжигания остатка, полученного от выпаривания. В соке винограда их находили 0,3%; в соке сахарной свеклы 0,9—1,5% и т. д.
Растительные соки при выделении их из тканей обычно более или менее быстро подвергаются химическому изменению. Так, под влиянием происходящих в них окислительных процессов они очень часто буреют. Такое явление общеизвестно у выжатых соков свеклы, редьки и проч. Тем же явлением обусловлено постепенное побурение разрезов яблока, груши, картофеля (и побурение рук при продолжительной их чистке) и невозможность сохранить без побурения в гербарии некоторые растения (Петров крест и пр.). Явление это связано с присутствием в соках особых окислительных ферментов, вызывающих образование бурых пигментов. Под влиянием посмертных процессов, в некоторых растениях накопляются вещества, при жизни или вовсе отсутствующие, или присутствующие в очень малых количествах. Таков, например, ванилин, обусловливающий запах продажной сухой ванили, кумарин, сообщающий характерный запах зубровке (Hierochloa borealis), доннику, душистому колоску, ясменнику, подмареннику, некоторым орхидным и др. Особенно яркий пример подобного явления мы имеем в растениях, доставляющих две известных растительных краски: синюю — индиго («кубовую краску») и красную – крапп (ализарин). В соке живого растения ни того ни другого красящего вещества нет; есть только вещества, способные давать их при посмертном распаде. В соке марены (см.) содержится глюкозид, называемый рубэритриновой кислотой. При высушивании корневищ марены (идущих для крашения) он распадается с образованием глюкозы и ализарина. В соке индигоноски (см.) есть глюкозид индикан. При фабрикации краски индиго листья растения подвергаются особому брожению, при котором индикан распадается с образованием белого индиго. Последний затем уже путем окисления превращается в синее индиго.
Клеточный сок некоторых растительных тканей служит иногда предметом массового фабричного добывания. Иногда это достигается простым выдавливанием, прессованием. Таковы, например, соки: виноградный, лимонный и проч. Иногда прибегают к извлечению сока с помощью воды с непременным предварительным убиванием тканей повышенной температурой (ибо живые клетки своего сока не отдают). Так получаются технические дубильные экстракты, фармацевтические вытяжки (extracta), навары (decocta). Иногда для извлечения употребляется не вода, а спирт (tinctura — настойка). К такому же извлечению водой прибегают ныне и при получении сахара из бураков и сахарного тростника («диффузия»).
Особый случай растительных соков рассматриваемой категории представляет собой так называемое кокосовое молоко — кисло-сладкий сок молочного вида, получаемый из незрелых орехов кокосовой пальмы (см.).
2. Жирные масла (растительные жиры) В виде мельчайших капелек жирные масла встречаются в протоплазме каждой клетки (рис. 3, В). Вот почему жиры присутствуют в составе всякого растительного пищевого вещества, хотя и в малых количествах. Так, в листьях обыкновенного лука их находим около 0,6% (от живого веса), в его луковице — 0,15%, в салате — 0,22-0 44% в плодах клубники - 0,53% (при 86,9%), в малине, яблоках — лишь ничтожные следы. Иногда же жирные масла скопляются в клетке в виде больших капель, и тогда содержание их бывает высоким. Таковы, например, плоды маслины (см.). В наружном мясистом, сочном околоплоднике их у лучших сортов содержится до 22% оливкового масла (при 46,0% воды). Богаты отложениями запасных жиров по зимам и паренхиматические элементы древесины некоторых деревьев, например липы. Последняя содержит в это время до 10% жира, что и учитывается в кормлении животных и в годы тяжелых голодовок. Тем же объясняется и то, что гладко остроганная свежая липовая доска зимней рубки дает масляные пятна на бумаге. Особенно обильны отложения масел в качестве запасных веществ в семенах: у подсолнечника 21% его общего веса, у льна З9%, у миндаля 53% и т. д. Целый ряд растений этого рода ради масел издавна введен в культуру и образует особую группу «масличных сельскохозяйственных растений». Из таких семян их масло легко получается путем прессования на «маслобойных» заводах (см. масла и жиры). Растительные масла всегда содержат некоторое количество свободных жирных кислот, которое повышается, когда масла начинают «портиться» (разлагаться) и семена «стареть». Так, в свежих семенах клещевины свободных жирных кислот обычно ниже 1% (около 0,6%); в старых — 14—14 ½%. Из витаминов в растительных жирах находится витамин А (см. ХLIII, 421), способствующий росту организма.
3. Жидкости, выделяемые различными выделительными органами растения. Сюда относится, например, нектар, собираемый с цветов насекомыми и богатый сахаристыми веществами разного рода (см. мед). Выделение нектара колеблется. Оно усиливается в хорошую погоду, после дождей, и падает в засуху. Оно достигает наибольшей интенсивности ранним утром, падает к полудню и снова нарастает к восходу солнца. Оно развивается по мере развития цветка, достигает maximum’а в период опыления и затем ослабевает. К той же категории соков относятся и жидкости, выделяемые так называемыми гидатодами (см.), или водяными железками растений (см. железы, XX, 128). Железистые волоски, покрывающие листья насекомоядных растений, например росянки (см. XXIX, 652, приложение, 8), обычно влажны и блестят на солнце от покрывающих их капель сока. Сок этот имеет липкую консистенцию, кислую реакцию и содержит ферменты, переваривающие приставших к листу пойманных насекомых. Здесь мы имеем дело с типичными пищеварительными соками растения. Сходное явление мы наблюдаем и на корневых волосках, покрывающих молодые отделы корневой системы и составляющих основной поглотительный аппарат растения. Волоски эти выделяют сок, растекающийся по всей их поверхности и собирающийся на них каплями. Сок этот имеет кислую реакцию и способен действовать растворяющим образом на некоторые твердые вещества почвы и удобрений (например, на кость, мрамор и проч.). Благодаря этому элементы, входившие в состав этих веществ, переходят в раствор и делаются доступными для всасывания. В этом процессе мы имеем дело с явлением корневого пищеварения.
4. Жидкости, выделяемые при поранениях древесины. У некоторых из наших деревьев, у кленов, березы, граба, кизила, у виноградной лозы, у некоторых деревьев и лиан тропиков из отверстий, сделанных в древесине ствола, из пней, остающихся после недавней рубки, вытекает прозрачная бесцветная, приятного сладковатого вкуса прохладная жидкость, называемая пасокой (или древесинным соком). У деревьев наших широт такое явление наблюдается только ранней весной и носит название «весеннего плача». Первые проявления его наблюдаются еще в конце зимы. С развитием весны «плач» делается постоянным: сок из ран начинает вытекать все с большей и большей скоростью, ибо давление, под которым он находится в древесине, растет, превышая иногда в разгар «плача» 2 атмосферы. Количество сока, которое в это время, не губя дерево, можно собрать из одного отверстия, сделанного в стволе крупного экземпляра, очень велико. Так, с одного сахарного клена на кленосахарных промыслах (см. ниже) в хорошую погоду за сутки собирают от 3 до 6 литров пасоки. С развитием листьев у березы и незадолго до этого у кленов, «плач» постепенно ослабевает и, наконец, прекращается. Пасока не исчезает из древесины: последняя у живого дерева всегда влажна, но теперь сок находится в ней под давлением всегда более низким, чем атмосферное, почему и не вытекает из ран. Выход его мы наблюдаем лишь в костре или в печке; здесь из торцевого разреза свежего куска древесины выступает сок. Его выгоняют расширяющиеся от нагревания газы, всегда присутствующие в пасоке. Под тропиками «плач» деревьев наблюдается по временам и в состоянии полного облиствения. Можно это явление обнаружить летом и осенью и у нас у березы в теплую влажную погоду в очень ранние утренние часы.
Пасока некоторых тропических лиан (виды Cissus из семейства виноградных), если вырубить и поставить вертикально кусок их ствола, свободно стекает из нижнего сечения. Изрубив на куски ствол диаметром около 6 см и длиной в 5—6 м, легко и быстро можно получить 1—1 ½ стакана прохладной, приятного вкуса воды для утоления жажды. Этим часто пользуются путники; вот почему растение это и получило название «лианы путешественника».
Рис. 5. Биколатеральный сосудистый пучок из стебля тыквы (поперечный и продольный разрез).
Явление «плача» из пенька легко можно наблюдать и у травянистых растений (картофеля, кукурузы и др.), срезая их надземные органы и поддерживая корневую систему в условиях, благоприятных ее деятельности. «Плач» пня, постепенно ослабевая, продолжается здесь несколько дней и дает значительные количества сока. По своему происхождению пасока представляет собой жидкость, содержащуюся в лишенных протоплазмы и всяких организованных образований мертвых трубчатых элементах, сосудах и трахеидах древесины (рис. 5). Пасока почти никогда целиком не выполняет всех их полостей, а располагается в них в виде т. н. жаменовской цепочки, т. е. колонок жидкости, чередующихся с пузырьками воздуха.
По своему химическому составу пасока представляет собой водный раствор целого ряда органических и неорганических веществ. Раствор этот большей частью очень слаб. Пасока абсолютно прозрачна, не обнаруживает ни малейшей мути, бесцветна и очень похожа по виду и по удельному весу на воду. Благодаря этому ее долго отождествляли с почвенной водой, поглощенной корнями и идущей для переработки в качестве «сырого сока» в листья. Что в пасоке деревьев весной бывает довольно много сахаристых веществ, знали давно, но считали это явление чисто временным, связанным с развитием листьев. Полагали, что, когда это явление кончается, сахаристый сок сменяется снова «сырым соком». Между тем, последний оказался и летом содержащим органические вещества и по существу изменившимся лишь количественно, а не качественно. При выпаривании пасока оставляет от десятых долей процента до 5—6—10 (а иногда и несколько более) процентов сухого остатка, смотря по растению и по сезону. В качестве постоянной составной части здесь всегда присутствуют минеральные вещества, поглощаемые корнями из почвы. В пасоке всегда присутствуют ничтожные количества нитратов. При сжигании ее сухого остатка всегда получается зола в количестве 0, 14—0,04—0,03% от веса пасоки. В ней находили К, Na, Са, Mg, Fe, Мn, Р, S, Si, Cl. Зола пасоки не у всех растений одинакового состава: так, пасока у березы в 3 раза беднее калием, чем у клена. Пасока подсолнечника богата кремнием, между тем как у табака и картофеля она содержит лишь следы этого элемента. Пасока у табака беднее К, Na и Mg, чем у картофеля и т. д. Далее, содержание зольных веществ в пасоке различно в различные периоды «плача». Так, пасока березы в самом начале весны более чем в 2 раза беднее солями (0,05%), чем в мае (0,11%).
Количество органических веществ в пасоке травянистых растений летом невелико: у картофеля оно найдено было равным 0,14%; у подсолнечника — 0,16%. Весенняя пасока гораздо богаче этими веществами, содержа их, смотря по растению и периоду «плача», 2—3—5 и более %. Главными составными веществами здесь являются сахары. Клены содержит тростниковый сахар (сахарозу), береза — менее сладкую левулезу, граб — смесь левулезы и декстрозы. Поэтому сок кленов гораздо слаще. Сахарозу же содержит пасока и у агавы, и у финиковой пальмы. Количество этих сахаристых веществ у разных видов и в разные периоды «плача» различно. У березы оно колеблется от 1,2%в разгар «плача» до 0,3% в конце его. У нашего остролистного клена содержание сахара находили равным 3,7—1,15%; у виргинского клена отдельные анализы давали 2,4%. У американского «сахарного дерева» (Acer saccharinum) содержание сахарозы в пасоке превышало иногда 5% (т. е. концентрацию сахара в сладком чае по официальным нормам). Пасока Agave americana содержит 8-10% сахара, а по некоторым указаниям даже до 12—15%.
Пасока всегда имеет слабокислую реакцию. Общее количество кислот в ней невелико, менее 0,1%. Органические кислоты, находимые в пасоке разных растений, так же различны, как и в клеточном соке. В пасоке березы присутствует яблочная кислота (0,02-0,006%) и винная, не найдено щавелевой и лимонной. В пасоке виноградной лозы найдены винная, янтарная, щавелевая и яблочная кислоты. Кислоты эти встречаются здесь как в свободном состоянии, так и в виде солей.
В пасоке всегда присутствует в очень малых количествах белок, иногда амидо-соединения, лецитин, инозит и, наконец, ферменты окислительные (оксидазы) и амилолитическне (диастаз). Количество оксидаз слабое при самом начале «плача», резко возрастает с ходом развития почек; в конце плача пасока становится очень богатой оксидазами.
Пасока издавна находила практическое применение. Обычно ее употребляли в качестве напитка. В народной медицине у индейцев Северной Америки весенний сок кленов издавна считался обладающим лечебными свойствами. В восточной части Северной Америки, в долине реки св. Лаврентия и возле Великих Озер, на переработке пасоки нескольких видов растущих там кленов издавна создалась совершенно своеобразная, нигде более не встречающаяся отрасль промышленности — клено-сахарное производство. В южной части этого района, в Соединенных Штатах, главным очагом его являются шесть северо-восточных штатов: Вермонт, Нью-Йорк, Огайо, Мичиган. Пенсильвания и Нью-Гемпшир. Эти штаты доставляют 80—95% всех продуктов этого рода.
Производство тянется, пока «плачут» клены. Оно начинается обычно ранней весной, когда земля еще покрыта снегом, ночи холодные, а дни солнечные. Особенно обильные и богатые сахаром сборы сока тянутся около недели. В несколько недель производство заканчивается до следующей весны. Пасока берется от нескольких видов клена: главнейшим из них является Acer saccharinum (sugar maple, или сахарное дерево), особенно богатый сахаром, затем Acer lasycarpum (белый, мягкий клен), дающий более бедную сахаром пасоку, Acer rubrum, Acer negundo (хорошо растущий и у нас на юге, в Киевщине и пр.) и еще 2 других вида. Добывание пасоки ведется ныне путем высверливания отверстия в стволе не глубже 7,5 см (обычно гораздо меньше) диаметром 10—17 мм. В отверстия вставляются особые трубки, служащие для стока сока, собираемого в подвешенные небольшие металлические ведра. Основными продуктами промысла являются кленовый сахар (maple sugar) и кленовый сироп (maple sirup). Первый продукт не аналогичен нашему обычному сахару, ибо не подвергается очистке от других составных частей сока и содержит 0,65—0,84% яблочной кислоты и другие вещества, сообщающие ему особый вкус и аромат. Сироп представляет собой пасоку, сгущенную до содержания (согласно закону) не более 34% воды. И то и другое составляет любимое лакомство и встречается в любой местной продуктовой лавочке. Обычно считается, что 1 дерево за сезон дает в среднем 1 400 фунтов пасоки. 30 фунтов ее дают 1 фунт сахара.
По цензовым данным в САСШ было:
|
1909 г. |
1919 г. |
1928 г. |
Использовано (надрезано) в 10 важнейших производственных штатах деревьев |
18900 |
17457 |
14388 |
Получено сахара в метрических тоннах |
6171,3 |
4390,3 |
|
Получено сиропа (в гектолитрах) |
158081 |
135058 |
|
Ценность продукции в тыс. долларов: Кленового сахара Сахарного сиропа |
1380 3797 |
3146 9235 |
|
Пасока разных растений нередко подвергается сбраживанию. Так, в наших деревнях из березового весеннего сока и поныне готовят квас. В тех же целях виноделия, в каких арийцы и семиты умеренной западной Азии пользовались соком ягод винограда и ввели в культуру это растение, — развивавшаяся совершенно обособленно своеобразная цивилизация умеренных горных плато экваториальной Америки воспользовалась сладкой пасокой Agave americana и также ввела это растение в культуру. Гумбольдт и Буссенго, посетившие Мексику, описывали обширные плантации — до 150 000 экземпляров этого растения, дававшие ежегодно более 15 ½ тыс. гектолитров местного легкого вина, известного под названием «пюльк». В нем было 6% алкоголя, оно было кисловато, мутно по виду, очень похоже на кумыс, и хотя имело запах тухлого мяса и старого сыра, но предпочиталось туземцами привозным виноградным винам.
Сладкая пасока кокосовой, финиковой и других пальм, употребляемая народами тропических стран (Ява и др.) как питье, подвергается также сбраживанию в «пальмовое вино». Из отверстия в стволе, делаемого высоко над землей под кроной готовящейся зацвести пальмы, собирают в сутки с 1 экземпляра по 8—10 литров. Сборы тянутся около 3 месяцев, и общее количество получаемого сока громадно. Интересно отметить, что ни у пальм, ни у агавы такого обильного отделения сока простыми надрезами достичь нельзя. Это достигается лишь сложной техникой.
5. Флоэмный сок. В чистом виде в практической жизни он пока не встречается. Обыкновенно, когда мы делаем разрезы, чтобы получить его — он смешивается с соком окружающих флоэму паренхиматических тканей. Флоэмный сок обычно вытекает медленно и в очень небольших массах. Благодаря этому до сих пор его редко удавалось получить в количествах, достаточных для химического анализа. Большую примесь флоэмного сока мы встречаем в т. н. «камбиальном» соке, обильно покрывающем место срыва коры дерева с его древесины весной и в начале лета. Срыв этот происходит по камбию; но при этом разрываются и нежные элементы внутренних слоев флоэмы, сок которой и смешивается с соком камбиальных клеток. Тот же сок мы можем наблюдать и, не срывая коры, а лишь делая на ней в хороший яркий день поперечные надрезы, достигающие до ее глубоких слоев. У тальника, ивы, ясеня, особенно в конце лета, выступают при этом из раны крупные капельки сильно сахаристого сока, в первые минуты стекающего иногда капля за каплей. Особенно резко это явление наблюдается у сосны, когда надрезы мы делаем над ранами (подобными наносимым при подсочке; см. ниже), перервавшими широкой полосой продольную сплошность коры. Подобное явление, вероятно, имеет место при образовании т. наз. ясеневой манны (см. ниже). Наконец, на огурцах, тыквах и проч., особенно в теплую, влажную и ясную погоду, легко наблюдать, как тотчас после того, как произведен их поперечный разрез, в ряде точек их периферической мясистой части, там, где лежат отдельные сосудистые пучки, быстро собираются довольно крупные капли густого флоэмного сока. Сок этот вытекает из т. н. ситовидных трубок, по которым идут пластические вещества из синтезирующих их хлорофиллоносных тканей листа в места отложения и потребления (см. растение). Флоэмный сок и его движения до сих пор остаются очень слабо изученными, так как экспериментальные трудности на этом пути очень велики.
Любопытно отношение тлей (см.) к этому соку. Эти насекомые поселяются иногда массами на липах, кленах и проч. деревьях и являются одной (по-видимому, не единственной) из причин явления, известного под названием «медовой росы». Тли, питаясь соками листа, делают своим хоботком ряд уколов вглубь его тканей. Они не сразу находят подходящее место. После нескольких пробных уколов они вдвигают свой хоботок уже глубже, ведя его по межклеточному веществу. На препаратах часто можно видеть, как хоботок изгибается, обходя полости клеток, и направляется к флоэме, где и останавливается (см. XLI, ч. 8, 221, рис.). Насосавшись, тля вытягивает хоботок. Остается канал, по которому флоэмный сок может постепенно высачиваться наружу. Насколько на долю его должно быть отнесено образование тех мельчайших сладких капелек, которые падают с кроны или высыхают в виде «медовой росы» на листьях, и насколько в образовании этой последней играют роль сами тли, вопросы эти остаются ближе пока не выясненными. Химический анализ «медовой росы» показал ее довольно близкое сходство с соком листьев. Почти все ее сухое вещество приходится на долю сахаров (40% мелезитозы, принимавшейся раньше за тростниковый сахар, 28,5% глюкозы, 22,5% декстрина и проч.). Общее количество этого сока, падающего с листьев или подсыхающего на них, громадно. Смывши медовую росу с листьев липы, Буссенго нашел на 1 кв. м поверхности листвы до 26,7 г сахаров. Подсчет на 1 взрослую липу дал от 2 до 3 кг сахара.
6. Млечный сок, содержащийся в млечных сосудах (см.). При каждом поранении растений, имеющих млечные сосуды (см. растение, рис. 14), сок этот вытекает в виде мутной, довольно густой, большей частью похожей на молоко жидкости. Количество ее и быстрота, с которой она истекает, зависят от состояния растения; с особенной силой это явление наблюдается в хорошую влажную погоду летом у хорошо упитанных экземпляров. Млечный сок представляет собой эмульсию. Белый цвет ее, как и у молока, обусловливается присутствием взвешенных в основном водном растворе мельчайших бесцветных капелек жира. Но здесь, кроме того, взвешены и мельчайшие частицы каучука и воска, а иногда и редкие мелкие крахмальные зернышки. Основной водный раствор очень сложен и содержит обычно сахар, пектиновые вещества, камеди, дубильные вещества, соли органических кислот, белок и ряд других веществ. Иногда он содержит пигменты, и тогда млечный сок не бел (как у молочая, одуванчика, Ficus и др.), а оранжево-красен (Bockonia), желт (чистотел) или сероват. Иногда он почти прозрачен и бесцветен (хмель, шелковица). Млечный сок, подобно молоку, легко подвергается отстаиванию с образованием подобия сливок. Как и молоко, он легко свертывается от добавления известных веществ, вызывающих образование творожистого сгустка, легко отделяемого от сыворотки. Процесс этот играет важную роль при получении некоторых сортов каучука.
Млечный сок разных растений, сохраняя, в общем, вышеуказанный характер, представляет и специфические особенности как по относительному количеству отдельных составных частей, так и по их качеству. Так, есть растения, у которых млечный сок похож на молоко не только по виду, но и по химическому составу: таково «коровье дерево» (см.) тропической Америки. Млечный сок его похож даже скорее на сливки, содержа, подобно последним, не 80%, как у молока, а 58% воды. Близки к цифрам, характерным для сливок, и количества сахаристых веществ, белков и фосфатов. Млечный сок этого растения туземцами и употребляется в пищу подобно молоку.
Млечный сок присущ и некоторым из наших пищевых веществ: таковы цикорий, салат латук (Lactuca sativa); таковы шляпные грибы из имеющего млечники рода Lactarius — груздь (L. subdulcis), рыжик (L. deliciosus). Однако, очень часто млечный сок ядовит или содержит вещества, специфически действующие на наш организм. Так, близкий родич нашего салата Lactuca virosa, как показывает уже его название, ядовит.
Рис. 6. I — головка персидского мака с косыми надрезами для получения опия; II — головка индийского мака с продольными надрезами; III, IV — инструменты, употребляемые в Индии для надрезывания маковых головок.
Обычным ядовитым началом млечного сока являются алкалоиды. Таково оно у мака. Ради его специфического действия на центральную нервную систему и кишечник, мак издавна был введен в культуру, и еще Гомер называл его «благодетельным устранителем забот». Подсохший млечный сок «мака снотворного» известен под названием опиума (см.). На полях в ясную бездождевую погоду на незрелых плодах этого растения наносят особыми ножами ряд неглубоких ран (рис. 6). Сгустки вытекшего и подсохшего сока на другой день соскабливают и затем спрессовывают в бурую массу («опиум»), поступающую в продажу. До сих пор лучшие сорта опия привозились к нам из Турции, но опыты получения его делались и у нас. Химическое исследование опиума привело к открытию в нем более 20 представителей группы алкалоидов (морфин, кодеин, тебаин и др.), различно действующих на организм. В результате явилась замена в целом ряде случаев применения сложно действующего опиума отдельными входящими в его состав алкалоидами (морфин, кодеин). Млечный сок яванского ядовитого дерева «упас» (см. анчар) содержит обладающий сильным токсическим действием глюкозид антиарин и служит на Яве для приготовления яда для стрел. Даяки Борнео, смешивая этот млечный сок с вытяжкой из Strychnos, готовят еще более сильно действующий стрельный яд – тазем. Млечный сок содержит и ферменты. Так, у дынного дерева (Carica papaya) и винной ягоды (Ficus carica) в нем находится фермент, действующий на белки подобно трипсину нашего пищеварения. Интересно, далее, японское лаковое дерево (Rhus vernicifera; см. сумах), издавна введенное в культуру. Вытекающий из надрезов его коры ядовитый млечный сок употребляется в качестве очень прочного черного лака. Сок этот на воздухе густеет, буреет и застывает в виде той черной блестящей массы, которая всем известна на японских лакированных изделиях из папье-маше и дерева. Изучение этого процесса показало, что образование лака здесь обусловлено присутствием в млечном соке особого окислительного фермента — лакказы, что пролило много света на окислительные процессы в организмах вообще.
Особенно практическое значение имеет содержащийся, по-видимому, во всяком млечном соке каучук (см.). У некоторых растений количество его мало: так, у ласточника (Asclepias cornuti) около 1%, у молочайника 2,7%. В млечном же соке деревьев, дающих технический каучук (сырую резину), количество последнего гораздо выше: у индийского Ficus elastica 10—17%, у бразильских видов рода Неvеа 32-42%, у Landolphia 32%, у Hancornia 31,6% и т. д. Добывание каучука сосредоточивается в тропических лесах Америки, Индии, Зондского архипелага, Мадагаскара и Африки. Америка и Индия являются родиной этого промысла: здесь он известен был издавна.
Вся техника добывания и первоначальной переработки (коагуляция) млечного сока дающих каучук деревьев базируется исключительно на местном народном эмпиризме. Соответственно этому и приемы промысла часто крайне примитивны. Так, в Никарагуа (Центральная Америка) дающая каучук Castilloa elastica просто срубается. На сваленном стволе ее наносятся надрезы, и из них с 1 экземпляра собирается до 90 литров сока. Из него каучук получается путем свертывания этого сока соком другого растения (Achata) с последующим отделением сгустка. Срубание деревьев ради добычи каучука привело к полному исчезновению видов Неvеа с некоторых островов Зондского архипелага в эпоху оживления спроса на резину. Приемы добычи каучука не всегда, однако, столь губительны. В Бразилии Неvеа подсочивается на корню: делается через день ряд небольших косых надрезов коры, один над другим, и подвешивается под последним из них горшок для собирания сока (рис. 7), Так с 1 дерева в сутки собирают от 40 до 150 г каучука. Свертывание сока производится путем копчения над костром намазываемых на палку один за другим слоев свежего материала. Со второй половины XIX ст. спрос на каучук резко повысился. Появились специальные плантации каучуковых деревьев. Культуру их стали переносить на новые места, где они раньше не росли. Найдены были новые деревья, могущие давать каучук. Все это привело к целому ряду новых каучуковых рынков и к большему разнообразию каучукового сырья. Рядом со старыми бразильскими сортами — лучшим и до сих пор составляющим 40% этого товара на мировом рынке паракаучуком (из Hevea brasiliensis — провинция Пара) и маницоба-каучуком (из Mannihot Glasiovii — провинция Цеара) — появились каучуки камерунский (из Landolphia), пенангский (из Willoughbeia, Борнео), мексиканский (из Parthenium), каучук из Ficus elastica (Бирма, Ассам Суматра, Ява, Новая Гвинея) и т. д. Все эти сорта каучука, сохраняя в общем его основные свойства, отличаются друг от друга и по виду, и по качествам (степень эластичности, прочности и т. д.).
Рис. 7. Способы надрезки каучукового дерева Hevea brasiliensis.
Близка к каучуку по свойствам и составу и так называемая гуттаперча (см.), получаемая из гуттаперчевых деревьев (см.). Млечный сок американского вида Mimusops дает вещество твердое подобно гуттаперче, т. н. «балата», но все же обладающее значительной эластичностью. Оно идет в качестве примеси к каучуку для сообщения ему большей твердости. Млечный сок из надрезов коры ост-индского Garcinia Morelia (см. гуммигутовые) после высушивания превращается в известную желтую краску гуммигут, появившуюся в Европе еще с 1600 г.
7. Слизи и камеди. По происхождению они довольно разнородны. Более известны у нас случаи патологического слизистого перерождения тканей, называемого «бактериальным гуммозом» (см. камеди и слизи ХХIII, 232/34).
8. Смолы, терпентины и бальзамы. Термин «смолы» в практике не отличается особенно строгой определенностью. Он применяется иногда к веществам, которых, по существу дела, к смолам отнести нельзя и которые имеют с этими последними лишь общее сходство по внешнему виду, но совершенно отличны от них по своему происхождению. Таковы — гуммигут, лактукарий, представляющие собой (см. 6 группу) высохший млечный сок, и др. (см. смолы, XXXIX, 638/41).
Смолы встречаются в разных состояниях. Свежевыделенные из растения, они имеют вид густых, липких, прозрачных, несмешивающихся с водой, почти бесцветных или желтоватых жидкостей, с характерным, большею частью приятным «смолистым» запахом. В этом виде смолы обычно носят название терпентинов. У некоторых растений смолы и дальше остаются неизменными, становясь лишь постепенно все более и более густыми. Таковы — венецианский терпентин, получаемый (обычно в Италии) из лиственницы, страсбургский терпентин, получаемый из надрезов коры европейской пихты (Abies alba sіvе pectinata). Такой же вид липкой, прозрачной бесцветной или желтой жидкости, стекающей из поранения, имеет в первые моменты и терпентин сосны, ели. Однако, здесь он быстро мутнеет от выделяющихся в нем твердых частичек, густеет и, наконец, застывает в виде хрупких и липких желтоватых натеков. Последние образуют прочный, несмываемый дождем сплошной слой, закрывающий и как бы заживляющий рану. Отсюда произошло русское народное название этого вещества «живица» (см.). Со временем живица постепенно подсыхает, твердеет, делается менее липкой, начинает раздавливаться не в тесто, а в желтый порошок. Тогда народ называет ее «серкой» (еловой, сосновой и т. д.). Некоторые смолы, застывая, буреют. Многие из привозных смолистых веществ в таком твердом виде у нас только и известны. Таков, например, широко распространенный в технике сандарак (см. сандараковый куст). В теле растений смолы содержатся в жидком состоянии. Терпентин здесь находится в особых полостях, носящих название «смоляных ходов» (рис. 8 и 9). В них он заполняет широкий межклеточный ход, окруженный живыми выделительными клетками. Система смоляных ходов пронизывает обычно все органы растения. Смолистый сок у сосны, например, вытекает при поранении не только всех частей ствола, корня и листьев, но и цветков.
У древесины пихты он находится лишь в коре. Смоляной ход (см.) тянется обычно вдоль органа, не ветвясь, в виде длинного канала, и на некотором расстоянии от начала всегда оканчивается слепо. В древесине они тянутся вдоль ее волокон лишь на определенную длину, у ели, например, 40—70 см, у лиственницы 15—30 см и т. д. Существуют, однако, кроме того, гораздо более узкие смоляные ходы, идущие в радиальном направлении по сердцевинным лучам. Эти радиальные ходы сообщаются с продольными и устанавливают, таким образом, связь смоляных ходов между собой. Смола канадских Abies balsamea и Pinus Frazeri, известная под названием канадского бальзама (правильнее — терпентина), обладает способностью сравнительно быстро густеть и затвердевать на воздухе. При этом она не теряет, однако, своей первоначальной прозрачности и не дает ни малейшей мути. Это и обусловливает ее исключительную важность для склеивания стекол в оптике и для других научных целей. Смоляные ходы распространены, однако, и среди многочисленных других систематических групп растений, дающих ряд продуктов важного практического значения. Таково семейство Burseraсеае (см.). представители которого дают ладан (см.), мирру (см.), опопонакс, бделлий (см.), употребляемые в парфюмерии. Деревья из р. Dipterocarpus (сем. Dipterocarpaceae), растущие на Цейлоне и Яве, дают индийский копайский бальзам. Развиты смоляные ходы и у семейства зонтичных. Так, некоторые виды Ferula дают знаменитую вонючую Asa foetida (см.). F. galban (Персия) — ароматическую смолу гальбан. F. tingitana (Африка) и Dorema ammoniacum (Персия) — душистую смолу аммониак (см.), Pistacia Jentiscus — мастикс (см. частичное дерево и смолы). Из Liquidambar orientale (сем. Hamamelidaceae) получают жидкий стиракс (см. бальзамы), из Styrax benzoin — росный ладан (см. ладан), из поранений ствола деревьев из рода Trachilobium (сем. бобовых) — древесный копал (см. XXXIX, 640). Так называемый занзибарский копал, выкапываемый из земли иногда с глубины до 3 м, вывозится в огромном количестве (до 1 млн. кг) и высоко ценится за необычайную прочность блеска, даваемого им лакового слоя, что стоит в тесной связи с очень высокой его температурой плавления. Такого же рода смолу представляет и янтарь (см.). Сохранившиеся внутри его отдельные куски — растительные остатки, показывают, что смола эта принадлежала хвойным, главным образом видам, близким к современной сосне (Ріnus succinifera и др.). Эти отложения встречаются особенно обильно на Балтийском побережья (см. ХIII, 291). Здесь между Мемелем и Данцигом тянется так называемый «янтарный берег», дающий до 200 000 кг янтаря в год. Добывается янтарь и возле Киева, в Галиции, в Сибири и в др. местах. Смола эта имеет еще более высокую температуру плавления и идет поэтому для приготовления самых прочных, не тускнеющих лаков; вместе с тем она является лучшим изолятором для электрических установок. Бальзамы, подобно смолам, содержатся в растениях во вместилищах, совершенно сходных со смоляными ходами и называются «бальзамными ходами». Такие образования мы встречаем у некоторых бобовых, которые издавна служат для добывания разных бальзамов, давно ставших предметом ввоза в Европу и находящих широкое применение в медицине и парфюмерии (см. бальзамы).
Рис. 8. Пересечение смоляных ходов в сосне.
Рис. 9. Поперечный разрез смоляного хода (с).
Смолы добываются из древесных растений наиболее совершенным способом при помощи, так называемой подсочки. Вскрывая надрезами коры и древесины полости, содержащихся в них смоляных ходов, дают находящемуся в них терпентину возможность вытекать, собираться на поверхности раны и стекать в приемник. Наиболее широкого распространения и наиболее обширных промышленных размеров подсочка («терпентинные промысла») давно достигла в разных странах по отношению к разным видам сосен. В 1918 г. мировое производство главных продуктов этой подсочки — канифоли и скипидара — достигло 623 000 тонн для первой и 168 000 тонн для второго. 70% этого количества падало на Северную Америку, 15% на Францию и 10% на остальные страны (Испанию, Португалию, Грецию). Спрос на смоляные продукты со стороны разных отраслей промышленности растет. Терпентинное дело с началом XX ст. стало захватывать все новые и новые страны (Германия, Польша, Россия, Индия). У нас оно привлекло ныне самое серьезное внимание правительственных и общественных кругов. В сезон 1928 г. в разных частях Союза подсочено уже около 50 тыс. га леса. Через 3 года площадь эта должна утроиться. Укрепляется мнение, что ни одна сосна не должна быть срублена без предварительного извлечения из нее смол подсочкой при условии бережного обращения с лесом. Основной операцией подсочки является нанесение на стволе дерева у его основания специальным орудием различного размера раны, носящей техническое название «карры». Рана эта идет через кору не глубже 1 см в древесину и захватывает лишь 5—8 наружных годичных слоев последней. Когда терпентин стечет, застынет и дальнейшее выделение его прекратится, рану расширяют вверх (Франция, Америка) или вниз (Германия), смотря по способу. При этом затянувшееся живицей место старой раны отнюдь не срезается. Над или под ним появляется новая рана, из которой снова начинает сочиться терпентин. Через 1 ½ — 2 дня место это в свою очередь перестает сочиться и засмаливается. Тогда непосредственно возле него, в сторону нетронутой еще подсочкой части ствола, делается третий срез (не трогая места первого и второго), и т. д. Такая операция носит название «подновки». Она повторяется каждые 3 или 4 дня, иногда чаще, иногда реже, смотря по сезону и характеру подсочки. С началом нового сезона работа эта возобновляется. При этом общая поверхность раны постепенно увеличивается. Однако, «работает» не вся она, а только поверхность последнего среза.
Рис. 10. Нанесение «абшоттом» надрезов («карр») на стволе сосны для получения терпентина.
Начало и конец сезона подсочки связаны с наступлением весенних теплых дней и осенних холодов и дождей. Во Франции он тянется около 6 ½ мес., на Украине — 5 ½ мес., на севере РСФСР — 4 ½ мес. Карры бывают широкие (Северная Америка, Австрия, Германия, СССР) или узкие (Франция, Испания, Португалия; рис. 10). Расширение карры (раньше на очень толстых деревьях в лесах Северной Америки — до 30 см, теперь обычно до 18—16 см) ведет к увеличению выходов живицы, но зато ограничивает срок подсочки. За год карра поднимается обычно на 60, самое большее допустимое — 70 см. За 5 лет карра достигает такой высоты, что дальнейшая работа делается практически невозможной. Остается начинать подсачивать снова снизу нетронутые места. Широкая старая рана закрыться новыми годичными слоями, нарастающими с боков, не успеет и остается практически навсегда открытой. Наоборот, узкая рана (9 см раньше, 7 см теперь) довольно быстро зарастает и лет через 15—20 настолько закрывается, что на заросшем месте (благодаря малому углублению среза в древесину) можно бывает делать новые карры. Нетрудно видеть, что это различие ведет и к серьезной разнице в хозяйственной роли подсочки. Если узкая рана допускает длительную подсочку лет на 30-35 и более на одном и том же дереве и ставит терпентинный промысел в положение длительного использования леса, то широкая карра допускает лишь краткосрочную подсочку лет на 5—8 и превращает ее в операцию, предшествующую рубке леса, — в предварительное использование так называемых очередных лесосек. Нетрудно видеть, что хозяйственное значение этих 2 типов различно. И тот и другой не только дают государству ценнейшие продукты, но и несут заработки сельскому населению. Однако, длительная подсочка дает этот заработок на одном месте постоянно, предвырубочная подсочка — перебрасывает рабочие руки иногда на большие расстояния. Длительная подсочка в лесах юга Франции привела к выработке чрезвычайно интересных форм лесного хозяйства и рабочих организаций.
Рис. 11. «Карман», вырубленный на стволе сосны.
По типу производства срезов мы имеем тоже 2 приема: срез делают или вдоль волокон особым орудием, так называемым «абшоттом» (см. рис. 10; Франция), пли поперек (несколько наклонно) волокон (Северная Америка, Германия, РСФСР т. н. скобелем — «хаком». По типу сбора живицы до последнего времени мы имели тоже 2 способа: в Северной Америке издавна был выработан прием вырубания внизу ствола так называемого «кармана» (рис. 11), куда и стекал терпентин. Способ этот ныне совершенно оставлен и сохраняется кое-где у нас по чисто экономическим причинам, из-за недостатка средств, металла, штамповальных мастерских. Он брошен по многим причинам: нанося глубокую рану, он снижает выходы живицы, ослабляет дерево и приводит к ветровалам, появлению трещин в стволе и понижению качества бревна. Во Франции выработан был прием сбора живицы в подвесные приемники (горшки) с забиванием внизу карры оцинкованного железного «крампона», направляющего живицу с карры в горшок. Тип этот ныне принят и на широких каррах в Северной Америке и в Германии. У нас выработаны прижимные (не забивные) крампоны (что увеличивает выхода живицы) и приемники, делающие ненужными какие-либо крампоны.
Количества живицы, получаемые с подсочки, могут быть очень различны в зависимости от условий производства. Здесь, прежде всего, играет важную роль качество рабочей силы, — искусство рабочего, его понимание всех операций и его привычка к систематической регулярной работе без пропусков. Условие это имеет колоссальное значение в странах, где терпентинные промысла только что начинаются, снижая возможные выходы иногда в 2—3 раза за пределы экономической выгодности. Так было у нас, где развитие терпентинных промыслов долго тормозилось отсутствием подготовленных рабочих и двинулось лишь после создания кадров, получивших специальную научную и техническую подготовку инструкторов подсочки. Затем громадное значение имеет характер соснового насаждения — его тип, возраст, местонахождение. Близость грунтовых вод, например, снижает выходы; молодой тонкомерный лес дает меньше, чем старый, и проч. Меньшее, чем раньше думали, имеет значение климат. Холода нашего севера вовсе не оказались препятствием к развитию терпентинных промыслов. Дело свелось лишь к сокращению сезона подсочки.
Наконец, сильно влияет на выходы и характер подсочки — ее хозяйственное положение. В этом отношении мы различаем три типа подсочки: подсочку на жизнь, когда мы рассчитываем вести эту операцию на одном и том же дереве многие годы (лет 30 и более) и потому бережем его, нанося лишь по 1 узкой карре; подсочку на смерть, когда предвидится скорая (года через 3—4) рубка; и подсочку на истощение в год, предшествующий рубке, когда мы ставим задачей взять с дерева все, что можно, рискуя его жизнью. Последний тип очень опасен и требует самого серьезного внимания лесовода, ибо опыт Северной Америки доказал, что такие работы, ослабляя дерево, ведут к размножению в лесу вредителей и последующему эпидемическому развитию их в окружающих нетронутых подсочкой лесах.
В связи с этим понятны и большие различия в цифрах выходов. Во Франции обычно рассчитывают на получение с дерева за сезон 1 литра при 1 карре; но цифра эта поднимается иногда до 1,6—2 литров. Обычные сметные расчеты делаются на 240—250 кг с гектара; но при более интенсивной подсочке выходы поднимаются до 320—340 кг. На Украине, где подсочка началась с 1921 г. и где создались уже значительные кадры подготовленных рабочих, выходы ныне достигли 260 кг на гектар в среднем; в отдельных случаях встречаются и 320 кг и выше. В РСФСР промысловая (не опытная) подсочка началась с 1925 г., и средней цифры вывести пока нельзя, но цифры 260—300 кг встречаются там, где дело наладилось. Это ясно показало, что терпентинные промыслы у нас вполне возможны. Достигаем мы постепенно и стандартных высот нагрузки (5—6 тыс. карр) на 1 рабочего и продуктивности его работы.
Смолы хвойных деревьев в практическом отношении представляются очень ценными не только сами по себе, но и по продуктам, из них получаемым (см. скипидар и смолы). Самым грубым способом получения тех же продуктов является сухая перегонка дерева (см. XIX, 247/48, прил. 2).
Смолистые соки, происходящие из столь разнообразных растений, естественно, очень различны и по своему химическому составу. Как правило, все они представляют собой сложные смеси веществ, не содержащих азота, бедных кислородом и богатых водородом и углеродом. Ближайший состав разных смол остается до сих пор в большинстве случаев малоизученным. Терпентин сосен изучен более подробно. Он представляет собой раствор так называемых смоляных кислот (абиетиновой, пимаровой и др.), остающихся при перегонке в виде «канифоли», в ароматических углеводородах из группы терпенов (пинен, — у нашей сосны более 80% всего терпентинного масла, лимонен, нопинен и др.), отходящих в отгон (см. терпены). Таков же, в общем, характер и других смол и бальзамов. Высыхая и густея, они теряют терпены. Такой процесс происходит уже при застывании терпентина в живицу. В только что вытекшем терпентине терпенов 30—31%; постепенно количество это падает, и в заводской живице их нормально всего процентов 17, не более. Часто при неумелом хранении и, особенно при транспорте много жидких частей живицы стекает, и тогда процент «скипидара» падает до 14, 13 и даже до 9.
9. Эфирные масла и по составу, и по происхождению близки к бальзамам и смолам, но обычно и в технике и в науке выделяются в особую группу (см. масла). В теле растений эфирные масла содержатся в замкнутых полостях и выделяются обычно лишь при поранениях, в некоторых случаях самых незначительных.
Рис. 12. d — железистые волоски.
Типы этих полостей различны. Первый из них представляет собой так называемые железистые волоски. Эфирное масло здесь находится не внутри клеток, а выделяется за оболочку под кутикулу. Последняя вследствие этого вздувается и отстает посередине от оболочки, масло же скопляется в образовавшейся таким образом замкнутой полости (рис. 12). От прикосновения кутикула легко разрывается, масло выливается наружу и смачивает предмет, вызвавший этот разрыв. Таковы волоски на листьях разных видов мяты, вырабатывающие различные сорта мятного масла. Такого же происхождения и эфирные масла, добываемые из других губоцветных: масло душицы (Origanum vulgare L.), богородичной травы (Thymus serpyllum L.), розмарина, лавендулы и проч. К тому же типу относятся и так называемые лупулиновые железки на чешуйках женских соцветий хмеля, превращающихся при созревании в шишки, ради которых ведется его культура. Эти волоски дают характерную «хмелевую горечь» (лупулин), ради которой хмель и употребляется в пивоварении. Такого же происхождения и пахучесть листьев у оранжерейных видов Primula. Их эфирное масло содержит и ядовитые вещества, вызывающие кожные заболевания на руках лиц, ухаживающих за массовыми культурами этих растений. Другой тип местонахождений эфирных масел представляют собой так называемые «вместилища выделений». Некоторые из них лежат в толще тканей, по строению напоминают смоляные ходы и по этому признаку должны бы быть соединены с последними в одну группу. Но по характеру содержимого их соединяют с другими вместилищами выделений, построенными иначе. Часть их возникает через разрушение преимущественно шаровидной группы живых клеток, лежащих среди паренхимы (рис. 13 и 14).
Рис. 13. Поперечный разрез померанцевого листа; о – масляное вместилище.
Рис. 14. Масляные вместилища в померанцевой корке: а – у совершенно незрелого плода; b – у зрелого плода.
В образовавшейся таким образом шаровидной полости и заключено эфирное масло. Таков характер местонахождения последнего в покровах плодов апельсина (Citrus aurantium), лимона (Citrus limonum), бергамотного померанца (Citrus bergamia) и проч. Здесь эти вместилища видны простым глазом ввиду крупных более темных сочных точек на поверхности поперечного разреза. В некоторых случаях содержащие эфирное масло замкнутые полости возникают через образование межклетника простым расщеплением окружающих клеток (в листьях эвкалипта). Подобного же рода — видимые простым глазом в виде прозрачных точек в толще тканей листа зверобоя. Наконец, эфирные масла могут содержаться в особых клетках с опробкованными оболочками (Lauraceae и др.) и в виде мельчайших капелек в клетках эпидермиса (лепестки розы).
Относительные количества эфирного масла в живых тканях очень различны: в листьях Eucalyptus globulus — до 0,7%, в листьях Mentha piperita — около 0,25%; в лепестках розы — всего около 0,0%, — так что для получения 1 г розового масла требуется иметь около 5 кг лепестков. Высокая ценность этого продукта привела к массовым культурам роз.
Химический состав эфирных масел, столь разнообразных по происхождению, естественно очень различен. Все они — сложные смеси и представляют собой растворы разных видов камфары в терпенах и их производных.
К той же категории эфирных масел относят часто и особую группу общеизвестных резко пахнущих растительных соков, содержащих серу и известных под названием горчичных и чесночных масел. Первые представляют собой летучие, малорастворимые в воде жидкости, сильно раздражающие кожу. В живом растении их, однако, нет. Они образуются лишь при растирании тканей горчицы (и вообще крестоцветных) с водой (см. горчица).
Чесночные летучие масла, заключающиеся в чесноке (Allium sativum), луке (Allium сера) и др. видах этого рода, а также отчасти и у крестоцветных, состоят главным образом из сульфидов (аллилсульфид (C3H5)2S у чеснока, аллилпропилдисульфид С3Н5 S.S.С3Н7 — у чеснока, до 6%, и у лука).
10. Сложные и малоисследованные растительные соки. К ним относится, например, ряд высушенных растительных соков, известных под названием «манны». Продукт этот сейчас утратил то значение, которое он имел раньше. Он был известен еще в глубокой древности в качестве пищевого вещества, игравшего роль теперешнего сахара. Манна представляет собой сладкие камедистые выделения, собираемые с листьев, веток и стволов целого ряда деревьев и трав. Известно более 30 растений, дающих этот продукт в разных странах. Австралия имеет эвкалиптовую манну с Eucalyptus mannifera и других видов этого рода (см. эвкалипты) и манну с листьев злака Andropogon. Калифорния получает манну со стволов сахарной сосны. Передняя Азия — с молодых побегов ливанского кедра, Курдистан — с нескольких дубов (Quercus mannifera и др.). В Туркестане, Персии, Афганистане, Аравии манну собирают с нескольких видов астрагалов и с верблюжьей колючки (Alhagi camelorum, Аl. mannifera). Считается, что именно эта манна, называемая туркестанской или персидской, и есть та манна, которая употреблялась в качестве сахара в Европе и Передней Азии в древности. Она и до сих пор употребляется, например, в Бухаре, в качестве лакомства. Особенной известностью пользуется библейская манна (см. XXVIII, 154), получаемая с растущих в Синайской пустыне видов тамариска (Tamarix mannifera). Наконец, Европа издавна имела целый ряд своих продуктов этого рода. Здесь сладкую манну собирали с веточек лиственницы, платана, бересклета, оливкового дерева, ивы (Salix fragilis), ясеня (Fraxinus ornus). Последнее растение получило даже название «маннового ясеня» и издавна культивировалось в Италии на особых манновых плантациях. Все эти манны характеризуются присутствием в них большого количества веществ, обладающих сладким вкусом. Так, в туркестанской манне найдено было 42%, тростникового сахара, 20% слизи, декстрина, камеди и 32% ближе еще не определенных веществ. В астрагаловой манне — более 55% тростникового сахара, 25% левулезы и 20% декстрина. Ясеневая манна содержит 55% маннита, 10% глюкозы, 2 ½% левулезы и до 30% других сахаров (кроме тростникового). Маннит же содержит и платановая манна. Происхождение манны остается ближе не исследованным. Имеется ряд указаний на связь ее образования с развитием тлей (у Tamarix), укусов цикад (у Eucalyptus) или вообще ближе не определенных насекомых (дуб, лиственница, оливковое дерево). На плантациях ясеня делались прямые надрезы коры, из которых выступал застывающий затем сахаристый сок. Об этой операции писалось еще в 1488 г. Отсюда можно заключить, что манна образуется по крайней мере в значительной своей части по типу медовой росы и, следовательно, имеет отношение к категории флоэмных соков (см. группу 5). При получении манны из надрезов коры, к флоэмному соку должен присоединяться и сок остальных тканей последних.
Веществом очень сложного происхождения оказывается и шеллак (см. XXXIX, 639). По химическому составу шеллак относят к группе восков (см.). Он представляет собой сложную смесь эфиров, образованных цериловым и мирициловым спиртами с пальмитиновой, стеариновой и масляной кислотами.
Такого же смешанного происхождения и другие известные в технике привозные растительные воски, собираемые с листьев и стволов восковой пальмы (см.; Сореrnісіа cerifera — карнаубский воск), банана (Musa sapientium, М. paradisiaca — пизангский воск), фикуса (Ficus cerifera — гондангский воск) и пр. Все они также представляют собой смеси высших жирных кислот с их эфирами сложных спиртов.
Несомненно очень сложным и по составу и по происхождению является общеизвестный гашиш (см.).
В нем найдены как терпены, характерные для выделительных волосков, так и вещества, характерные для клеточного сока (мускарин, холин, тригонеллин и др.). Очень сложным по происхождению оказывается и ряд старинных растительных красок, — например, драконова кровь (см.) и мн. др.
Е. Вотчал.
Номер тома | 36 (часть 1) |
Номер (-а) страницы | 60 |