Структура и свойства дубильных веществ

5. Структура и свойства дубильных веществ, лигнина и меланинов. Биологическая роль, основные пути синтеза и содержание их в растениях.

Дубильные вещества.

            Это эфиры фруктозы и ароматических кислот, имеющие фенольную природу и предохраняющие растения от загнивания. Имеют вяжущий вкус. Соединяясь с белками, они дают нерастворимые соединения, поэтому широко применяются для дубления кож. После дубления кожа делается мягкой, прочной и не пропускает воду. Дубильные вещества обладают бактерицидными свойствами, участвуют в регулировании роста и создании иммунитета у растений. Дубильных веществ нет в зародыше, с началом фотосинтеза в растении синтезируются и дубильные вещества.

Незрелые груши, яблоки, хурма содержат дубильные вещества, но по мере созревания они разрушаются и превращаются в органические кислоты.

Благодаря вяжущему и противовоспалительному действию дубильные вещества используют при лечении желудочно-кишечных расстройств, ожогов, кожных и других болезней человека.

Лигнин.

Лигнин (от лат. lignum — дерево, древесина), сложное полимерное соединение, содержащееся в клетках сосудистых растений. Относится к инкрустирующим веществам оболочки растительной клетки. Отложение Л. в клеточных оболочках вызывает одревеснение клеток и увеличивает их прочность. Древесина лиственных пород содержит 20—30% Л., хвойных — до 50%; у низших растений (водоросли, грибы) и мхов Л. не обнаружен. Одревесневшие клеточные оболочки обладают ультраструктурой, которую можно сравнить со структурой железобетона: микрофибриллы целлюлозы по своим свойствам соответствуют арматуре, а Л., обладающий высокой прочностью на сжатие, — бетону. Химическое строение Л. не установлено окончательно. Молекула Л. состоит из продуктов полимеризации ароматических спиртов; основной мономер — конифериловый спирт:

Л. — аморфное вещество жёлто-коричневого цвета; нерастворим в воде и органических растворителях; окрашивается основными красителями и даёт цветные реакции, характерные для фенолов. Биосинтез Л. полностью не исследован. Его предшественником, как и ряда др. ароматических соединений в растениях, является шикимовая кислота. Образование Л. осуществляется через следующие основные стадии: шикимовая кислота - фенилаланин - коричная кислота - феруловая кислота - конифериловый спирт - Л. 

В лекции "12. Истолкование уравнения Д. Бернулли" также много полезной информации.

В медицине Л., или древесной ватой, называют применяемые для перевязок тончайшие гофрированные листы, которые получают из древесины хвойных деревьев путём механической и химической обработки.

 Меланины.

Меланины (от греч. melas, melanos — черный), коричневые и черные высокомолекулярные пигменты. Широко распространены в микробном, животном и растительном мире.

Предшественником М. в организме является аминокислота тирозин, окисление которого в диоксифенилаланин (ДОФА), а затем — в ДОФА-хинон катализирует фермент тирозиназа. Дальнейшие превращения протекают без участия ферментов и приводят к образованию М., химическая структура которых не установлена (валовая формула C₇₇H₉₈O₃₃N₁₄S). Меланин содержит в своем составе углерод, азот и водород в соотношении примерно 1:5:5, а также в ряде случаев серу (от 2 до 12%). Меланин нерастворим в воде, кислотах, органических растворителях и т.д. Но меланин волос легко растворяется в щелочах и выпадает в осадок при подкислении растворов. Варьирование цвета кожи определяется присутствием в эпидермисе специализированных клеточных органелл - меланосом .

 У высших растений, в т.ч. у винограда, меланины образуются при ферментативном или свободнорадикальном окислении флавонолов. Локализуются в покровных тканях плодов, семян, в цитоплазме клеток и в лепестках цветков; ответственны за потемнение тканей. Существуют в восстановленной и окисленной формах. Имеют вид аморфного коричневого порошка, нерастворимого в воде и органических растворителях, но растворимого в щелочах. Сочетают свойства слабокислотного катионообменника и окислительно-восстановительного полимера; характеризуются стабильным парамагнитным состоянием. В вине в растворенном состоянии меланины находятся в виде комплексов с белками и углеводами; часто обнаруживаются в продуктах покоричневения и полимерных осадках столовых и крепленых вин; содержатся в виноградных выжимках. В сусле меланинов меньше, чем в полученном из него вине; красные вина содержат меланинов 2—4 раза больше, чем белые. Факторами, способствующими образованию меланинов в вине, являются аэрация, нагревание, свет, повышение рН, наличие флаван-3,4-диолов с ортодиоксибензольной группировкой в виде комплексов с белками, углеводами. Переход из восстановленной формы меланинов в окисленную сопровождается изменением окраски от светлой к темно-коричневой, повышением адсорбируемости и электроноакцепторной способности, снижением растворимости. Технологическое значение меланинов связано с их ролью в процессах созревания столовых и крепленых вин, влиянием на окраску и коллоидную стабильность вин. Полученные из выжимок меланины могут быть использованы для обработки вин с целью их осветления и стабилизации.