Chemical compositon of willow (Salix alba L.) wood and bark

Abstract

In this study, the chemical structure of the wood and bark of willow (Salix alba L.), grown naturally in the Lakes Region, was investigated. The main components of the cell wall, the solubility values, the amount of lipophilic and hydrophilic substances obtained by hexane and acetone:water (95:5, v:v) extraction of willow wood and bark, and also fatty acid composition and suberin analysis were studied in the bark. Holocellulose amount was determined in wood and bark, respectively, as 81.70% and 70.18%, α-cellulose 48.42% and 40.32%, klason lignin 24.01% and 33.81%, hot water solubility 4.09% and 21.51%, 1% NaOH solubility 13.88% and 43.48%, hexane solubility 8.24 mg/g and 10.64 mg/g, acetone:water solubility 31.26 mg/g and 30.72 mg/g. Linoleic acid (25.89%) in wood and N-ethylacetamide (32.94 %) in bark were determined as the major lipophilic substances after hexane extraction. In additon, after hexane extraction, the amount of fatty acids was investigated in the bark samples according to the Supelco 37 fatty acid mixture, 9,12-octadecadienoic acid (55.71 %) was found to be predominant fatty acid. 2-methyl-4-keto-pentan-2-ol (17.00%) in the wood and sucrose (32.24%) in the bark were seen as the most common components as hydrophilic substances after acetone:water extraction.

Keywords

• Willow
• Lipophilic extractives
• Hydrophilic extractives
• Fatty Acids
• Suberin monomers

Söğüt (Salix alba L.) odun ve kabuğunun kimyasal yapısı

Abstract

Bu çalışmada Göller Bölgesi’nde doğal olarak yetişen Söğüt (Salix alba L.) ağacının odun ve kabuğunun kimyasal yapısı araştırılmıştır. Söğüt ağacının odun ve kabuk örnekleri üzerinde hücre çeperi ana bileşenleri, çözünürlük değerleri, heksan ve aseton:su (95:5, v:v) ekstraksiyonu ile elde edilen lipofilik ve hidrofilik madde miktarı ve bileşenleri araştırılmış olup ayrıca kabukta yağ asidi tayini ve suberin analizi yapılmıştır. Holoselüloz oranı odun ve kabukta %81.70 ve % 70.18, α-selüloz %48.42 ve %40.32, lignin miktarı %24.01 ve %33.81, sıcak su çözünürlüğü %4.09 ve %21.51, %1’lik NaOH çözünürlüğü %13.88 ve %43.48, heksan çözünürlüğü 8.24 mg/g ve 10.64 mg/g, aseton:su çözünürlüğü 31.26 mg/g ve 30.72 mg/g olarak tespit edilmiştir. Heksan ektraksiyonu sonucu elde edilen lipofilik madde miktarları ve bileşenleri arasında, odunda linoleic asit %25.89, kabukta ise N-ethylacetamide %32.94 olarak en yüksek oranda tespit edilen bileşenlerdir. Heksan ekstraksiyonu sonrası kabuk örneklerinde Supelco 37’li yağ asidi karışımına göre yağ asitleri miktarları araştırılmış ve 55.71 mg/g ile 9,12-octadecadienoic acid en baskın bulunan yağ asidi olarak tespit edilmiştir. Aseton:su ekstraksiyonu sonucu elde edilen hidrofilik madde miktarları ve bileşenleri incelendiğinde ise odunda 2-methyl-4-keto-pentan-2-ol (%17.00) ve kabukta sucrose (%32.24) en fazla bulunan bileşenlerdir.

Keywords

• Söğüt
• Lipofilik ekstraktifler
• Hidrofilik esktraktifler
• Yağ asitleri
• Suberin monomerleri

References

1. Acar, N., 2014. Söğüt (Salix alba) ekstraktı mordanlı pamuk, yün elyaf ve ahşap numunelerinin sarıkız çayı otu (Sideritis trojana ehrend) ile boyanma özelliklerinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tokat.
2. Alkan, Ç., 2004. Türkiye’nin önemli yapraklı ve ibre yapraklı ağaç odunlarının mikrografik yönden incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, ZKÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak.
3. Dönmez, İ.E., 2010. Yükselti farkına göre sarıçamın (Pinus sylvestris L.) anotomik ve kimyasal bileşiminde meydana gelen değişimler. Doktora Tezi, Bartın Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bartın.
4. Dönmez, İ.E., Hafızoğlu, H., Kılıç, A., Hemming, J., Eckerman, C., 2012. Effect of altitude on the composition of suberin monomers in the outer bark of Scots pine (Pinus sylvestris L.). Industrial Crops and Products, 37: 441-444.
5. Dönmez, İ.E., Hemming, J., Willför, S., 2016. Bark extractives and suberin monomers from Arbutus andrachne and Platanus orientalis. BioResources, 11(1): 2809-2819.
6. Eroğlu, H., Usta, M., 1989. Investigations on utilisation possibilities of white willow (Salix alba L.) wood in pulp and paper industry. Journal of Agriculture and Forestry of 13(2): 35-245.
7. Gandini, A., Pascoal, N.C., Silvestre, A.J.D., 2006. Suberin: A promising renewable resource for novel macromolecular materials. Progress in Polymer Science, 31: 878-892.
8. Güvenç, A., 2003. Ankara Çevresinde Yetişen Salix L. (Söğüt) Türleri Üzerinde Farmasötik Botanik Yönünden Araştırmalar. Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri, Proje No: 2001-08-03-033, Ankara.

9. Hafızoğlu, H., 1982. Orman Ürünleri Kimyası, Cilt 1 Odun Kimyası. Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Yayın No: 52, Trabzon.
10. Ishikado, A., Sono, Y., Matsumoto, M., Robida-Stubbs, S., Okuno, A., Goto, M., King, G.L., Blackwell, T.K., Makino, T., 2013. Willow bark extract increases antioxidant enzymes and reduces oxidative stress through activation of Nrf2 in vascular endothelial cells and Caenorhabditis elegans. Free Radical Biology and Medicine, 65: 1506–1515.
11. Kılıç, A., Hafızoğlu, H., Dönmez, İ.E., Tümen, İ., Sivrikaya, H., Reunanen, M., Hemming, J., 2010. Extractives in the Cones of Pinus Species. European Journal of Wood and Wood Products, 69: 37-40.
12. Mahdi, J.G., Mahdi, A.J., Mahdi, A.J., Bowen, I.D., 2006. The historical analysis of aspirin discovery, its relation to the willow tree and antiproliferative and anticancer potential. Cell Proliferation, 39: 147–155.
13. Nunn, J.F., 1996. Ancient Egyptian Medicine. British Museum Press, London.
14. Odabaşı, T., Bozkuş, H.F ., Çalışkan, A., 2004. Silvikültür Tekniği. İstanbul Üniversitesi Genel Yayın No 4459, Orman Fakültesi Yayın No 475, İstanbul.
15. Piatczak, E., Dybowska, M., Płuciennik, E., Kosla, K., Kolniak-Ostek, J., Kalinowska-Lis, U., 2020. Identification and accumulation of phenolic compounds in the leaves and bark of Salix alba (L.) and their biological potential. Biomolecules, 10(10): 1391.
16. Raskin, I., 1995. Salicylic acid. In: Plant Hormones, Physiology, Biochemistry and Molecular Biology. (Ed: Kluwer, D.), Acadian Publication, London.
17. Rowell, R. M, Pettersen, R., Han, J. S., Rowell, J. S., Tshabalala, M. A., 2005. Handwook of wood chemistry and wood composites. CRC Press., New York, USA.
18. Sulaiman, G.M., Hussien, N.N., Marzoog, T.R., Awad, H.A., 2013. Phenolic content, antioxidant, antimicrobial and cytotoxic activities of ethanolic extract Salix alba. American Journal of Biochemistry and Biotechnology, 9: 41–46.
19. Şen, A., Miranda, I., Santos, S., Graça, J., Pereira, H., 2010. The chemical composition of cork and phloem in the rhytidome of Quercus cerris bark. Industrial Crops and Products 31: 417-422.
20. TAPPI, 1999. Test Method T207 cm-99 (water solubility of wood and pulp). Standard by Technical Association of the Pulp and Paper Industry, USA.
21. TAPPI, 2002. Test Method T212 om-02 (One percent sodium hydroxide solubility of wood and pulp). Standard by Technical Association of the Pulp and Paper Industry, USA.
22. TAPPI, 2002. Test Method T222 om-02 (Acid insoluble lignin in wood and pulp). Standard by Technical Association of the Pulp and Paper Industry, USA.
23. Wise, L.E., John, E.C., 1952. Wood Chemistry. 2nd Edition Vol 1-2, Reinhold Publication Co, New York, USA.