Что это и сколько их
Если залить опилки спиртом или ацетоном, раствор окрасится и запахнет смолой. Всё, что перешло в раствор, это экстрактивные вещества. Обычно это несколько процентов массы древесины.
К экстрактивным веществам относят соединения, не входящие в каркас клеточной стенки и извлекаемые нейтральными растворителями без её разрушения. Их делят на три большие группы: терпены и терпеноиды (включая смоляные кислоты), жиры, воски и стерины, фенольные соединения. В анализе древесины их удаляют первыми, чтобы они не исказили определение лигнина и углеводов.
Терпены и смола
Смола хвойных пахнет сосной из-за терпенов. Из живицы получают скипидар, а то, что остаётся, это канифоль. Ей натирают смычки и добавляют её в клеи и краски.
Терпены построены из изопреновых единиц C5. Летучие монотерпены (α- и β-пинен, 3-карен) составляют скипидар, нелетучие дитерпеновые смоляные кислоты (абиетинового и пимарового типов) канифоль. Смола находится в смоляных ходах и паренхиме хвойных. При сульфатной варке хвойной древесины терпены отгоняются в виде сульфатного скипидара, а смоляные и жирные кислоты всплывают в виде сульфатного мыла, которое подкисляют серной кислотой и получают сырое талловое масло.
Жиры, воски и стерины
В живых клетках заболони дерево запасает жиры, как мы запасаем энергию. А в бересте много бетулина: во многом именно он придаёт коре берёзы белый цвет.
Жиры (в основном триглицериды ненасыщенных жирных кислот, прежде всего линолевой и олеиновой) и стерины (β-ситостерин) сосредоточены в клетках паренхимы заболони. При хранении древесины триглицериды гидролизуются до свободных жирных кислот. В лиственных породах смоляных кислот практически нет: их липофильные экстрактивные вещества состоят в основном из жиров, восков и стеринов. Наружная кора берёзы богата тритерпеном бетулином.
Фенольные соединения
Ядро многих пород пропитано фенольными веществами. Они ядовиты для грибов, поэтому ядро гниёт медленнее. Из дуба такие вещества переходят в вино при выдержке в бочке, а из лиственницы выделяют дигидрокверцетин.
К фенольным экстрактивным веществам относят стильбены (пиносильвины в ядре сосны), лигнаны (особенно много их в сучках ели, прежде всего гидроксиматаирезинола), флавоноиды (дигидрокверцетин, он же таксифолин, в ядре лиственницы) и дубильные вещества (гидролизуемые танины дуба, конденсированные танины коры). Они образуются при формировании ядра и защищают его от биологического разрушения.
Почему они важны
Экстрактивные вещества определяют цвет, запах и стойкость древесины. В производстве бумаги смола может налипать на оборудование. А побочные продукты варки, скипидар и талловое масло, сами по себе ценное сырьё.
Экстрактивные вещества влияют на цвет и запах древесины, природную стойкость ядра, а также на склеивание и отделку. В целлюлозно-бумажном производстве липофильные экстрактивные вещества вызывают смоляные затруднения (отложения на оборудовании и в бумаге). Сульфатный скипидар, талловое масло и канифоль, а также бетулин и дигидрокверцетин используются как химическое сырьё.
Главное в цифрах
- сосна, по Шёстрёму
- 3,5%
- берёза, по Шёстрёму
- 3,2%
- группы
- терпены, жиры, фенолы
- скипидар
- монотерпены C10
- канифоль
- смоляные кислоты C20
- побочный продукт варки
- талловое масло
Источники главы
- Sjöström E. Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993.
- Fengel D., Wegener G. Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Berlin; New York: De Gruyter, 1984.
- Ek M., Gellerstedt G., Henriksson G. (eds.) Wood Chemistry and Wood Biotechnology. Pulp and Paper Chemistry and Technology, vol. 1. Berlin: De Gruyter, 2009.
- Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров: учебник. 2-е изд. СПб.: Лань, 2010.