برای تهیه یک محصول کشاورزی صد در صد ارگانیک و غیر سمی که به محیط زیست هم آسیب نمی رساند می توان به سرکه چوب اشاره کرد در این مقاله در خصوص آشنایی با سرکه چوب و عوامل موثر بر خواص سرکه چوب را بررسی خواهیم کرد.
عوامل موثر بر خواص سرکه چوب
اسید پیرولگنیوس (PA) که سرکه چوب نیز نامیده می شود، مایعی است که از تجزیه در اثر حرارت ضایعات لیگنوسلولز و زیست توده تولید می شود.
آنها از پلیمریزاسیون و تکه تکه شدن سریع و همزمان سلولز، همی سلولز، لیگنین و سایر اجزای زیست توده تشکیل می شوند، این پلیمرهای زیستی به مولکولهای کوچک تر با دمای بالا در زیر هوای کمتر به وجود می آیند.
- بیشتر بخوانید: سرکه چوب در کشاورزی
دود میعانات خام در طی پیرولیز به اصطلاح روغن زیستی نامیده می شود، برای تهیه سرکه این مایع را حداقل به مدت سه ماه در ظرف دربسته قرار داده و از قطرات ته نشین شده روغن زیستی خارج می شود، محلول شفافی به دست می آید، بوی دودی خاصی دارد و رنگ آن زرد رنگ تا قهوه ای تیره است.
سرکه چوب محلول بسیار پیچیده ای است، سهم عمده آب نسبت جزئی بیش از 200 گونه از ترکیبات آلی بود.
اخیراً سرکه چوب به طور گسترده برای پیشنهادات مختلف مانند دارویی، غذایی و تجمع پلاکتی و فعالیت ضد درماتوفیت در دارو سازی استفاده شده است و به طور خاص، در کشاورزی ارگانیک، تعداد زیادی از مواد شیمیایی سمی با سرکه چوب جایگزین شد، محصولی طبیعی که برای مبارزه با بیماریها و آفات، تحریک رشد گیاه، بهبود کیفیت میوه، تسریع سرعت بذر گیاه استفاده می شود.
همچنین سرکه چوب کمک به جوانه زدن و به عنوان علف کش استفاده می شود.
با این حال، فیزیک و شیمی و فعالیت بیولوژیکی سرکه چوب تحت تأثیر عوامل بسیاری مانند ترکیب شیمیایی زیست توده، سیستم پیرولیز و روش تصفیه قرار می گیرد، اخیراً سرکه چوب به طور گسترده برای پیشنهادات مختلف مانند دارویی، غذایی و تجمع پلاکتی و فعالیت ضد درماتوفیت در داروسازی استفاده شده است.
در این بخش دنبال محصولاتی هستیم که در عین حال طبیعی باشد و به مزارع، درختان و گیاهان آسیبی نرساند سرکه چوب جزء آن دسته از محصولات است، در اینجا به عوامل موثر بر خواص سرکه چوب اشاره خواهیم کرد.
سرکه چوب مخلوط پیچیده ای از ترکیبات قطبی و غیر قطبی است که در بین نمونه هایی که ممکن است مشاهده شود، ویژگیهای آنها بسیار متفاوت است، اینها عمدتاً تحت تأثیر نوع ذخایر خوراک کربنی و همچنین تکنیکهای تولیدی هستند.
• سهام خوراک: به طور کلی، سلولز، همی سلولز و لیگنین اجزای اصلی دیواره سلولی گیاهان هستند، یعنی اجزای اصلی چوب را تشکیل می دهند، در حالی که محلول در آب و آلی هستند، ترکیبات محلول ترکیبات جزئی می باشند، پلیمرهای زیستی و ترکیبات جزئی در یک ساختار پیچیده مرتب شده اند.
لازم به ذکر است که تغییرات نسبت ترکیبات نه تنها به گونه گیاهی بستگی دارد، بلکه تحت تأثیر عوامل دیگری مانند زیستگاه، سن، قسمتی از درخت و غیره نیز قرار می گیرد بنابراین، می توان نتیجه گرفت که با تغییرات در ترکیب، ذخایر خوراک مورد برای تهیه سرکه چوب ممکن است خواص متفاوتی برای محصول ایجاد شود.
• خصایص سرکه چوب: سرکه چوب مخلوط پیچیده ای از مواد شیمیایی قطبی و غیرقطبی با وزن مولکولی و ترکیبات مختلف است که به انبار خوراک و شرایط فرآوری بستگی دارد و برخی خواص فیزیکی مانند pH، وزن مخصوص، رنگ، بو، محتوای قطران محلول، باقیمانده اشتعال و شفافیت را گزارش می کنند.
به دلیل وجود اسیدهای آلی مانند اسید استیک، اسید فرمیک و اسید پروپیونیک، اسیدیته سرکه چوب اغلب در محدوده pH 2-4 است.
سهم عمده در سرکه چوب آب است، آب معمولاً با اجزای مشتق از لیگنین الیگومری قابل اختلاط است زیرا اثر حل کنندگی سایر ترکیبات آبگریز قطبی، اسیدهای با وزن مولکولی کم، الکلها، هیدروکسی آلدئیدها و کتونها، عمدتاً از تجزیه کربوهیدراتها نشات می گیرند.
نسبتهای جزئی 10 تا 20 درصد وزنی، ترکیبات آلی محلول در آب وجود دارد، اینها از اسیدها، الکلها، آلدئیدها، کتونها و قندها تشکیل شده اند به نظر می رسد که اسید استیک بالا ترین نسبت را در این بخش دارد، اجزای دیگر نیز یافت می شوند، به عنوان مثال، فنلها و مونولیگنولها (کوایاکول و سیرینگول) که محصولات تخریب لیگنین هستند.
لووگلوکوزان، فورفورال، فوران جایگزین، از سلولز مشتق می شوند، مولکولهای آلی ساده تر از چربیها، موسیلاژ، موم، آلکالوئیدها و ترپنوئیدها تبدیل می شوند، برای نمکهای معدنی و مجتمعهای فلزی معمولا به خاکستر تبدیل می شوند.
سرکه چوب در طول نگهداری طولانی مدت یا فرآیند پیری ناپایدار است.
ویسکوزیته مخلوط به تدریج افزایش می یابد و جداسازی فاز به آرامی اتفاق می افتد و جدای از ته نشینی یک ذره با چگالی بالا و ماده کلوئیدی، این ممکن است نتیجه مجموعه ای از واکنشهای شیمیایی مانند واکنش تراکم آلدول بین آلدئیدها و الکلها، و خود تجمعی آلدئیدها با الیگومرهای واکنش پذیر باشد.
علاوه بر این، اجزای فلزی نیز ممکن است نقش مهمی به عنوان کاتالیز برای واکنش ایفا کنند.
• کیفیت سرکه چوب: همانطور که قبلاً ذکر شد، خواص سرکه چوب به دلیل مخلوطی از ترکیبات بسیار با غلظتهای مختلف، تنوع زیادی دارد.
با این حال، انجمن Pyroligneous از کشور ژاپن، یک نهاد صنعتی می باشد برای تاجران پیرولگنیوس که به منظور استاندارد سازی کیفیت محصول، حد و حدودی تعیین می کند که اینها شامل مقدار pH حدودا 3.0، وزن مخصوص استاندارد در حدود 1.010- و رنگ باید زرد کم رنگ، قهوه ای روشن یا قهوه ای مایل به قرمز باشد.
دارای بوی دودی مشخص باشد، محتوای قطران محلول نباید بیش از 3٪ باشد، باقیمانده احتراق باید باشد که شفافیت را بدون مواد جامد معلق نشان می دهد، با این حال، کیفیت به طور گسترده ای متفاوت است، بر این اساس باید به کسب دانش پایه در فرآیندهای آماده سازی و کنترل کیفیت با استفاده از روشی کاربردی و ارزان توجه شود.
• تصفیه سرکه چوب: سرکه چوب خام، روغن زیستی، محلول بسیار پیچیده ای است که حداقل حاوی ۲۰۰ ماده تشکیل دهنده که برخی از این اجزا می توانند مستعد واکنشهای پیچیده ای مانند اکسیداسیون و پلیمریزاسیون باشند.
ویژگیهای فیزیک و شیمیایی سرکه چوب تولید شده از منابع مختلف حتی بین دسته های تولید در یک منبع دارای تنوع بسیار بالایی است، این امر باعث ناهماهنگی در بهره وری سرکه چوب می شود.
بنابراین، اگر قرار است سرکه چوب منبع آتی تولید مواد شیمیایی طبیعی با فعالیت قوام باشد، باید یک روش جدا سازی موثر برای تولید اجزای زیست فعال نیمه خالص ایجاد شود.
چندین روش مانند ایستادن، فیلتر کردن، تقطیر و استخراج با حلال برای اجزای نیمه خالص و طبقه بندی شده برای به دست آوردن خاصیت خالص ترین و سازگار ترین محصول، سرکه چوب را می توان به محصول نیمه خالص تقسیم کرد.
• روش ایستادن: این برای تهیه سرکه چوب از روغن زیستی خام استفاده می شود، این ساده ترین و بسیار کارآمد ترین روشی است که روغن زیستی خام را در یک ظرف نگهداری می کنند.
هنگامی که به حالت ایستاده رها می شود، ترکیبات ناپایدار در سرکه چوب خام اکسید یا پلیمریزه می شوند دیده می شود تا وقتی که رسوب کنند، معلق شوند یا به دیواره داخلی ظرف بچسبند.
لایه نازک روغنی روی سطح سرکه چوب مایع و شفاف جدا از فاز میانی باید دور ریخته شود و مواد معلق و رسوب شده فیلتر شوند تا سرکه چوب شفاف تولید شود، هنگامی که فرآیند ایستادن و فیلتر کردن چندین بار تکرار می شود، سرکه چوب پایدار و شفاف به دست می آید، در حالی که روش ایستاده نیاز به زمان طولانی دارد.
اما در مقایسه با روشهای دیگر آسان و ارزان است و نتایج خوبی را تضمین می کند در عمل، سرکه چوب به راحتی از روغن زیستی کامل و فراکسیونهای الیگومری چسبناک حاوی لیگنین جدا می شود که حداقل سه ماه بماند.
• فیلتراسیون: فیلتری مانند کاغذ صافی برای حذف مواد رسوب یافته در سرکه چوب و همچنین معلق مانده مورد استفاده قرار می گیرد.
فیلتر کردن روغن زیستی تازه بازیافت شده نمی تواند اجزای ناخواسته را به طور کامل حذف کند، و باعث می شود که ظاهر به روش فیلتر متکی باشد.
برای به دست آوردن سرکه چوب شفاف، ترکیب فیلتر کردن با روش ایستاده ضروری است، در فرآیند فیلتر کردن، روغن و مواد معلق موجود در سرکه چوب به تدریج به کاغذ صافی یا فیلتر می چسبد و زمان فیلتر را طولانی می کند.
برای جلوگیری از این امر، تعویض مکرر کاغذ فیلتر یا فیلتر ضروری است، ظاهر شدن مواد معلق در سرکه چوب شفاف پس از ماندن یعنی ماده ناپایدار باقی می ماند که نیاز به فیلتر بیشتری دارد.
• کروماتوگرافی: اصل کروماتوگرافی ستونی این است که مواد بر اساس قابلیتهای جذب متفاوتشان در فاز ساکن جدا می شوند، ترکیبات قطبی بزرگ در سرکه چوب موجود است به طور کلی، مولکولهای بسیار قطبی به راحتی در فاز ساکن جذب می شوند، در حالی که مولکولهای قطبی ضعیف جذب نمی شوند.
بنابراین، فرآیند کروماتوگرافی ستونی شامل جذب، دفع، جذب مجدد و دفع مجدد است، ژل سیلیکا معمولاً به عنوان فاز ثابت استفاده می شود و یک شوینده بر اساس قطبیت ترکیبات از سرکه چوب انتخاب می شود.
• سکون: تقطیر یک فناوری جدا سازی رایج در صنایع شیمیایی است، این روش اجزاء را با توجه به قرارگیریهای مختلف، آنها را به طور متوالی جدا می کند و برای جدا سازی مخلوطهای مایع ضروری است و به طور کلی دو سیستم تقطیر وجود دارد یعنی تقطیر فشار معمولی و تقطیر با فشار کاهش یافته.
در هر دو سیستم، ترکیبات با استفاده از نقاط جوش تفکیک شده جدا می شوند.
سرکه چوب کربن دار دارای محتوای آب تا 80 تا 90 درصد با اختلاف نسبتاً کمی در نقطه جوش بین 10 درصد باقیمانده مواد آلی است بنابراین، جوشاندن سرکه چوب زیر ۱۰۰ درجه تحت فشار اتمسفر شروع می شود و سپس تقطیر تا ۲۵۰ درجه ادامه می یابد.
با این حال، فرآیند تقطیر نمی تواند به طور کامل پلیمر ناخواسته را حذف کند، استفاده از این روش پس از حذف پلیمر ناخواسته در سرکه خام به روش ایستاده عملی تر است، اما باید دقت کرد زیرا حرارت دادن به نمونه ممکن است باعث اکسیداسیون و پلیمریزاسیون شود که باعث از بین رفتن فعالیت زیستی هر جزء می شود.
• استخراج با حلال: در روش استخراج مایع به نام استخراج با حلال، شامل انتقال انتخابی یک ماده از یک فاز مایع به فاز دیگر است، معمولاً محلول آبی نمونه با یک حلال آلی غیر قابل استخراج می باشد.
بنابراین املاح A بین یک حلال آبی و یک حلال آلی توزیع می شود که در آن براکت مربع نشان دهنده غلظت و KD به عنوان توزیع تعادلی ضریب تقسیم شناخته می شود که مستقل از غلظت کل املاح است.
لازم به ذکر است که دما و فشار ثابت فرض شده و A باید در هر دو فاز دقیقاً یکسان باشد.
تعادل زمانی برقرار می شود که پتانسیلهای شیمیایی (انرژیهای آزاد) ماده حل شونده در دو فاز برابر باشد و معمولاً در عرض چند دقیقه با تکان دادن شدید حاصل می شود.
با انتخاب قطبیت مناسب حلالهای استخراج مانند هگزان، دی اتیل اتر، اتیل استات، استون، آب و غیره می توان محصولات مورد نظر را به دست آورد.
برای به دست آوردن خلوص بالاتر ترکیبات فعال زیستی از سرکه چوب می توان از استخراج گام به گام بر اساس ترتیب قطبیت استفاده کرد.
برخی گزارشها نشان می دهد که ترکیبات فنلی و اسیدهای آلی از سرکه چوب با استفاده از اترها و دی کلرومتان استخراج شده است.
استفاده از سرکه چوب در کشاورزی ارگانیک: استفاده از کودهای شیمیایی نه تنها بارهای سنگین و آلودگی را به محیط زیست تحمیل می کرد بلکه سلامت ما را نیز تهدید می کرد و استفاده طولانی مدت از کودهای شیمیایی مشکلات زیر را به وجود می آورد مانند:
- • فرسودگی مواد آلی خاک
- • حفظ کمتر آب و تغذیه
- • تخریب ساختار خاک
- • تلفات سنگین به آب و خاک
کود شیمیایی بیش از حد نه تنها خاک، آب و هوا را آلوده کرد، بلکه بیشتر باقیمانده ها را در سبزیجات نگه داشت که کیفیت و امنیت عرضه مواد غذایی ما را کاهش می دهد، بنابراین، یافتن و توسعه مواد طبیعی برای تولید سبزیجات بسیار مهم است.
سرکه چوب برای استفاده در کشاورزی ارگانیک بسیار مناسب بود، از آنجایی که سرکه چوب به طور طبیعی ترکیبات آلی بود، تعداد زیادی از مواد شیمیایی سمی در کشاورزی با سرکه چوب جایگزین شد، محصول طبیعی، که برای تقویت رشد و عملکرد برای محصولات زراعی مانند برنج، سیب زمینی شیرین، خربزه، نیشکر، استفاده شده است.
علاوه بر این، سرکه چوب برای بهبود کیفیت میوه، مبارزه با بیماریها و آفات، تسریع سرعت جوانه زنی بذر و به عنوان علف کش استفاده می شود.
رشد و توسعه: به نظر می رسد سرکه چوب رشد سلولی را تحریک می کند و به عنوان یک کاتالیزور برای رشد چندین میکروب و فعال سازی آنزیم عمل می کند، اینها کلیدی برای فرآیندهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مختلف در گیاهان مانند فتوسنتز، جذب مواد مغذی و رشد سلولی هستند، اما مکانیسمهای درگیر مورد مطالعه قرار نگرفته اند.
بسیاری از محققان پیشنهاد کرده اند که محلول پاشی سرکه چوب باعث افزایش محتوای کلروفیل و براق شدن آن می شود.
برگهای گیاه که باعث افزایش فتوسنتز و سنتز قندها و اسیدهای آمینه می شود، علاوه بر این، استرهایی مانند متیل استات و متیل فورمات که رشد و نمو گیاه را تسریع می کنند در سرکه چوب یافت شده است.
یک آنتی اکسیدان و پاک کننده رادیکالها: گزارش شده است که سرکه چوب همچنین فعالیت آنتی اکسیدانی و مهار رادیکال را نشان می دهد.
سرکه چوب جمع آوری شده از تجزیه در اثر حرارت بالا، قوی ترین خواص آنتی اکسیدانی را در مقایسه با پیرولیز در دمای پایین نشان می دهد همچنین وجود ترکیبات فنلی در سرکه چوب، آن را قادر می سازد تا خواص ضد قارچی و سایر آفات را داشته باشد.
حشره کشها: استفاده از مواد شیمیایی مصنوعی رایج ترین روش برای کنترل آفات و بیماریهای گیاهان است، این مواد شیمیایی تولید کشاورزی را تقویت کرده اند، اما کاربردهای آنها تأثیر منفی بر محیط زیست، سیستم اکولوژیکی و سلامت تمام اشکال زندگی دارد.
در حال حاضر، تلاش برای شیوه های کشاورزی پایدار و هوشمند و راه هایی برای به حداقل رساندن وابستگی بیش از حد به استفاده از مواد شیمیایی وجود دارد.
سرکه چوب همچنین به افزایش نفوذ پذیری مواد شیمیایی زراعی به بافت برگها کمک می کند.
به طور معمول، این مواد شیمیایی کشاورزی در ترکیب با برخی از اسیدهای دیگر مانند سرکه چوب با pH 4-5 موثر تر هستند بنابراین گزارش شده است که سرکه چوب باعث افزایش اثر بخشی آفت کشهای شیمیایی در صورت استفاده ترکیبی می شود.
سرکه چوب را می توان به عنوان یک علف کش زیستی با پتانسیل جایگزینی علف کشهای شیمیایی مصنوعی استفاده کرد.
فنلها، اسیدهای آلی، کربونیلها، الکل و اسیدهای آلی موجود در سرکه چوب بر فعالیت علف کش آن تأثیر می گذارد و اسید استیک، جزء اصلی سرکه چوب در کشاورزی برای کنترل علفهای هرز استفاده می شود.
سلامت خاک: سرکه چوب خواص فیزیکی و شیمیایی خاک را بهبود می بخشد زیرا مشخص است که سرکه چوب فعالیت میکروبی خاک را افزایش می دهد، بر این اساس سرکه چوب می تواند بر شستشوی نمکهای محلول و کاهش pH خاک و در نتیجه بهبود بهره وری محصول در خاکهای شور تأثیر داشته باشد.
کود: بسیاری از مطالعات اثرات مفید سرکه چوب را بر روی خاک هنگامی که به عنوان یک کود آلی برای رشد برنج، نیشکر و سیب زمینی شیرین استفاده می شود، نشان دادند و مشخص شد که 20 درصد سرکه چوب به طور قابل توجهی رشد و عملکرد خربزه را در کشت بدون خاک افزایش داد.
جوانه زنی: در بسیاری از مطالعات نشان داده شده که سرکه چوب اثر محرکی بر جوانه زنی بذر گیاهان مختلف دارد و مشخص شد که سرکه چوب باعث تحریک جوانه زنی بذر و رشد ریشه چه های شاهی، گل داوودی، کاهو و زنجبیل می شود.
در خصوص آشنایی با سرکه چوب و عوامل موثر بر خواص سرکه چوب می توان به این نتیجه رسید که سرکه چوب یک محصول کشاورزی صد در صد ارگانیک و غیر سمی است، که به محیط زیست هم آسیب نمی رساند، همچنین سرکه چوب برای درختان و گیاهان بسیار مفید می باشد.
برای خریداری و کسب اطلاعات بیشتر در زمینه سرکه چوب می توانید با همکاران ما در تماس باشید.
