A bükk (Fagus sylvatica L.) álgeszt színanyagainak képződési és szerkezetvizsgálata
DOI:
https://doi.org/10.17164/EK.2025.03Kulcsszavak:
bükk, álgesztesedés, kromofórok, polifenolos vegyületek, színhiba, gombaállóságAbsztrakt
Az álgeszt a bükk (Fagus sylvatica L.) legjellemzőbb színhibája, mely az utóbbi évtizedek technológiai és marketing próbálkozásai ellenére máig jelentős gazdasági veszteséget okoz. Az értékét és hasznosíthatóságát növelő technológiai eljárások hatékonyságát növelné a színanyagok kémiai szerkezetének, összetételének és sejtfalbeli elhelyezkedésének felderítése, amiről nem közöltek még eredményeket a szakirodalomban. Laboratóriumi, in vitro körülmények között tanulmányoztuk az álgeszt színanyagok (kromofórok) képződési reakcióját prekurzor (előanyag) vegyületekből. Nagy hatékonyságú kromatográfiás/tandem tömegspektrometriás eljárással elválasztottuk és vizsgáltuk a keletkezett színes reakciótermékek szerkezetét (molekulatömeg). Megállapítottuk, hogy az álgeszt pH-ján bükkenzimkivonat hatására a bükk faanyagának jellemző polifenoljai közül a (+)-katechin és a (-)-epikatechin polikondenzáció és oxidáció hatására színes termékekké alakul. A taxifolin gyenge reakciókészséget mutat, a fenolkarbonsavak (ferulasav, kumársav) és a kvercetin nem alakulnak át színes vegyületekké. Az izomer (+)-katechin, a (-)-epikatechin reakciói azonosak, a belőlük keletkező taxifolinnal különböző arányú (1:1, 575 m/z; 1:2, 861 m/z és 2:2, 1149 m/z) kondenzációs termékeket képeznek, amelyek további reakciókban vesznek részt, újabb színes termékeket hozva létre. A végeredmény egy igen bonyolult anyagkeverék. Az in vitro reakcióelegyből elsőként azonosítottunk olyan vegyületeket, (575 m/z, 863 m/z) amelyek az in vivo keletkezett álgeszt kivonatában is jelen vannak és bizonyítják a (+)-katechin, a (-)-epikatechin részvételét az álgeszt színanyagainak képzésében. Az azonosított vegyületek vízoldhatók és molekulatömegük alapján feltételezhetően nem épülnek be a sejtfalszerkezetbe, ami oka lehet az álgesztes faanyag álgesztmenteshez képest valamivel jobb tartósságának gombakárosítókkal szemben, és magyarázhatja az álgeszt színének változékonyságát. A kromofórok összetételének és szerkezetének ismerete új lehetőséget kínál a szín homogenizálására, stabilitásának biztosítására és a gombaállóság növelésére.
Hivatkozások
Antonucci S., Santopuoli G., Marchetti M., Tognetti R., Chiavetta U. & Garfi V. 2021: What Is Known About the Management of European Beech Forests Facing Climate Change? A Review. Current Forestry Reports 7: 321–333.https://doi.org/10.1007/s40725-021-00149-4.
Arač K., Orlović J. & Diminić D. 2021: Effect of Fungus Meripilus giganteus (Pers.) P. Karst. on Occurrence and Develop ment of False Heartwood and Rot in Fagus sylvatica L. Round Wood. Croatian journal of forest engineering 42(3): 529–542. https://doi.org/10.5552/CROJFE.2021.885.
Bento-Silva A., Vaz Patto M.C. & do Rosário Bronze M. 2018: Relevance, structure and analysis of ferulic acid in maize cell walls. Food Chem. 246: 360-378. https://doi: 10.1016/j.foodchem.2017.11.012. Epub 2017 Nov 3. PMID: 29291861.
Bíró B. 2005: A Bükk Álgesztesedés Vizsgálata a Somogyi Erdészeti És Faipari Részvénytársaság Erdőállományaiban. In Proceedings of the Doktori (PhD) disszertáció. Sopron. Magyarország.
Chateigner-Boutin A.L., Prdaz-Otiz J.J., Alvadaro C., Bouchet B., Durand S., Verhertbruggen Y. et al. 2016: Developing Pericarp of Maize: A Model to Study Arabinoxylan Synthesis and Feruloylation. Forntiers in Plant Science 7: 1476. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01476
Galgonek J. & Vondrášek J. 2024: The IDSM Mass Spectrometry Extension: Searching Mass Spectra Using SPARQL. Bioinformatics 40(4): btae174. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btae174
Gesteiro N., Burtón A., Estévez S. & Santiago R. 2021: Unraveling the role of maize (Zea mays L.) cell-wall phenylpropa noids in stem-borer resistance. Phytochemistry 185: 112683. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2021.112683
Göntz B. 2018: Bükk álgeszt kimutatása elektromos mérés segítségével. Doktori (PhD) disszertáció. Soproni Egyetem.Sopron.
Gurda S., Sokolović D., Knežević J., Hajdarević S. & Avdibegović J. 2017: Impact Of Site Quality And Some Taxation Elements On Beech Red Heart Formation In Forest Compartments. 107. M.U. „Gostelja“ and 47. M.U. „Srednja Drin jača“. Radovi Šumarskog fakulteta Univerziteta u Sarajevu 47: 60–76. https://doi:10.54652/rsf.2017.v47.i1.67.
Hofmann T., Visi-Rajczi E. & Albert L. 2025: Role of extractable and non-extractable polyphenols in the formation of beech (Fagus sylvatica L.) red heartwood chromophores. Forests 16, xxx-xxx (közlésre benyújtva, bírálat alatt).
Hofmann T., Albert L. & Rétfalvi T. 2004: Quantitative TLC Analysis of (+)-Catechin and (−)-Epicatechin from Fagus sylva tica L. with and without Red Heartwood. JPC-J Planar Chromatography 17: 350–354. https://doi.org/10.1556/JPC.17.2004.5.5
Hofmann T., Albert L. & Rétfalvi T. et al. 2008: TLC Analysis of the In-Vitro Reaction of Beech (Fagus sylvatica L.) Wood Enzyme Extract with Catechins. JPC-J Planar Chromatography 21: 83–88. https://doi.org/10.1556/JPC.21.2008.2.2
Hofmann T., Guran R., Zitka O., Visi-Rajczi E. & Albert L. 2022: Liquid Chromatographic/Mass Spectrometric Study on the Role of Beech (Fagus sylvatica L.) Wood Polyphenols in Red Heartwood Formation. Forests 13: 10. https://doi.org/10.3390/f13010010
Horai H., Arita M., Kanaya S., Nihei Y., Ikeda T., Suwa K. et al. 2010: MassBank: A Public Repository for Sharing Mass Spectral Data for Life Sciences. Journal of Mass Spectrometry 45: 703–714. https://doi:10.1002/jms.1777.
Khan K.A., Saleem M.H., Afzal S., Hussain I., Ameen F. & Fahad S. 2024: Ferulic acid: therapeutic potential due to its antioxidant properties, role in plant growth, and stress tolerance. Plant Growth Regulation 104(3): 1329-1353. https://doi.org/10.1007/s10725-024-01243-w
Klement I. & Vilkovská T. 2019: Color Characteristics of Red False Heartwood and Mature Wood of Beech (Fagus sylvatica L.) Determining by Different Chromacity Coordinates. Sustainability 11: 690. https://doi.org/10.3390/su11030690
Knoke T. 2003: Predicting Red Heartwood Formation in Beech Trees (Fagus Sylvatica L.). Ecological Modelling 169: 295–312. https://doi:10.1016/S0304-3800(03)00276-X.
Lakatos F. & Molnár M. 2009: Mass Mortality of Beech (Fagus Sylvatica L.) in South-West Hungary. Acta Silvatica et Lignaria Hungarica 5: 75–82. https://doi:10.37045/aslh-2009-0006.
Langer G.J. & Bußkamp J. 2023: Vitality Loss of Beech: A Serious Threat to Fagus Sylvatica in Germany in the Context of Global Warming. Journal of Plant Diseases and Protection 130: 1101–1115. https://doi:10.1007/s41348-023-00743-7.
López-Malvar A., Main O., Guillaume S., Jacquemot M.P., Meunier F., Revilla P. et al. 2025: Genotype-dependent response to water deficit: increases in maize cell wall digestibility occurs through reducing both p-coumaric acid and lignification of the rind. Front Plant Science 16: 1571407. https://doi: 10.3389/fpls.2025.1571407. PMID: 40416088; PMCID: PMC12098441.
Mämmelä P. 2001: Phenolics in selected European hardwood species by liquid chromatography–electrospray ionisation mass spectrometry. Analyst 126: 1535–1538.
Matsuda M., Otsuka Y., Jin S., Wasaki J., Watanabe J., Watanabe T. & Osaki M. 2008: Biotransformation of (+)-catechin into taxifolin by a two-step oxidation: primary stage of (+)-catechin metabolism by a novel (+)-catechin-degrading bac teria, Burkholderia sp. KTC-1, isolated from tropical peat. Biochemical and Biophysical Research Communications366(2):414-9. https://doi: 10.1016/j.bbrc.2007.11.157. Epub 2007 Dec 7. PMID: 18068670.
Molnár S., Németh R., Fehér S., Tolvaj L., Papp Gy., Varga F. & Apostol T. 2001: Technical and technological properties of hungarian beech consider the red heart. Wood Research 46: 21-30.
Pöhler E., Klingner R. & Künniger T. 2006: Beech (Fagus sylvatica L.) – technological properties, adhesion behaviour and colour stability with and without coatings of the red heartwood. Annals of Forest Science 63(2): 129-137. https://doi.org/10.1051/forest:2005105
Rukh S., Sanders T.G.M., Krüger I., Schad T. & Bolte A. 2023: Distinct Responses of European Beech (Fagus Sylvatica L.) to Drought Intensity and Length—A Review of the Impacts of the 2003 and 2018–2019 Drought Events in Central Europe. Forests 14: 248. https://doi:10.3390/f14020248.
Sawada Y., Nakabayashi R., Yamada Y., Suzuki M., Sato M., Sakata A. et al. 2012: RIKEN Tandem Mass Spectral Data base (ReSpect) for Phytochemicals: A Plant-Specific MS/MS-Based Data Resource and Database. Phytochemistry 82: 38–45, https://doi:10.1016/j.phytochem.2012.07.007.
Tolvaj L., Varga D., Molnár S. & Pál A. 2001: A gőzölés színváltoztató hatása fehér és színes gesztű bükk faanyag esetében. Faipar 4: 11–12.
Trenčiansky M., Lieskovský M., Merganič J. & Šulek R. 2017: Analysis and Evaluation of the Impact of Stand Age on the Occurrence and Metamorphosis of Red Heartwood. iForest - Biogeosciences and Forestry 10: 605.https://doi:10.3832/ifor2116-010.
Walthert L., Ganthaler A., Mayr S., Saurer M., Waldner P., Walser M. et al. 2021: From the Comfort Zone to Crown Dieback: Sequence of Physiological Stress Thresholds in Mature European Beech Trees across Progressive Drought. Science of The Total Environment 753: 141792, https://doi:10.1016/j.scitotenv.2020.141792
Zell J., Hanewinkel M. & Seeling U. 2004: Financial optimisation of target diameter harvest of European beech (Fagus sylvatica) considering the risk of decrease of timber quality due to red heartwood. Forest Policy and Economics 6: 579–593. https://doi.org/10.1016/S1389-9341(03)00007-8
##submission.downloads##
Megjelent
Hogyan kell idézni
Folyóirat szám
Rovat
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
