Дубильные вещества или танины в растениях

Что такое дубильные вещества

Дубильные вещества, известные также как танины (таннины, танниды), представляют собой биологически активные соединения, так называемые вторичные метаболиты, вырабатываемые растениями в процессе их жизнедеятельности и являющиеся промежуточным продуктом обмена веществ.

Это аморфные, водо- и спирторастворимые, легко окисляющиеся, нетоксичные продукты, темнеющие на открытом воздухе за счет поглощения содержащегося в нем кислорода. 

Функции дубильных веществ, их характеристики, свойства и особенности

Помимо участия в обменных процессах, дубильные вещества выполняют защитные функции в растениях, предохраняя от губительного действия ультрафиолетового излучения, предотвращая повреждение их травоядными животными и различными патогенами, а также играют роль природных пестицидов. Они входят в состав корней, листьев, коры, древесины, плодов, семян и других частей растений.

Дубильные вещества придают характерный аромат и терпко-вяжущий вкус некоторым продуктам питания, поэтому хорошо знакомы нам в качестве компонента, содержащегося в таких плодах как хурма, гранат, айва, ягодах тернослива, шиповника, черники, в орехах и др. Они присутствуют в листьях чая и кофейных зернах, создают неповторимый букет виноградных вин. 

Применение дубильных веществ для обработки кожи

Происхождение названия танин предположительно связано с англо-нормандским словом tanner и средневековым латинским tannāre, обозначающими кору дуба. С античных времён именно кора дуба использовалась для дубления кожи, так как в ней содержится значительное количество веществ с вяжущими и дубящими свойствами. Благодаря дубильным веществам – танинам – шкура животных, обработанная специальным образом, получала защиту от процессов гниения, приобретала прочность и определённую окраску.

Для дубления кожи пригодны далеко не все дубильные вещества, а только те, молекулярная масса которых превышает 1000 г/моль. Некоторые из них образуют очень устойчивые цветовые комплексы с солями металлов, в основном солями железа, которые затем могут использоваться для производства чернил и других красящих жидкостей.

От чего зависит содержание дубильных веществ в тканях растений

Количество дубильных веществ в растительных тканях очень изменчиво и может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от географических условий (солнечное освещение, высотность расположения, влажностный режим и т. п.), климатических особенностей произрастания, почвенных характеристик, вида и возраста растения, фазы его развития, времени суток и пр.

Наибольшее содержание дубильных веществ обнаружено в шарообразных патологических образованиях на листьях дуба, т. н. галлах, где оно может достигать 50–70%.  

История исследований, посвященных получению и изучению дубильных веществ. Классификация танинов 

Исследование природы и функций дубильных веществ или дубильных кислот проводилось в течение нескольких веков. Впервые их удалось получить из растений в 1793 году французскому химику и фармацевту Николя Дейе. В 1891 году вяжущие вещества были выделены в отдельную группу, и профессор Генри Тримбл (США) дал им название танины.

Наиболее трудной оказалась задача получения чистой субстанции танинов, без сахаров. Первые очищенные субстанции отвечали по структуре дигалловой кислоте. Теоретическое обоснование и подтверждение полученных лабораторных данных было сделано в 1912 году: Эмиль Фишер и Карл Фройденберг показали, что структура танина соответствует ангидриду галловой кислоты. 

В 1962 году учёные Тони Свейн и Эдгар Чарлз Бейт-Смитт, вошедшие в историю как основатели группы по изучению фенольных растительных веществ, позже превратившейся в Европейское фитохимическое общество, дали  определение танинам как классу вяжущих, ароматических, полифенольных, безазотистых соединений с большим количеством гидроксильных (–ОН) групп и молекулярной массой от 500 до более 3000 (г/моль), которые способны создавать прочные связи с белками, полисахаридами и другими биополимерами, в т. ч. целлюлозой, пектиновыми веществами, аминокислотами, алкалоидами и т. п. 

Лишь в 2013 году группе французских учёных удалось впервые обнаружить растительную органеллу, получившую название танносома, в которой происходит синтез танинов – дубильных веществ. Она образуется в хлоропластах и после полимеризации танинов изолируется в мембранной оболочке. В таком виде происходит перемещение танносомы в вакуоль, где затем и остаются танины. 

 
Из-за непостоянной химической структуры танинов вследствие того, что они представляют соединения разнообразных полифенолов, их довольно трудно классифицировать. Наиболее ранняя, созданная в 1894 году Г. Проктером классификация была основана на виде конечного продукта (пирокатехин или пирогаллол), образующегося в результате распада танина при нагревании до +180…200°С. По этому признаку танины делятся на две группы: пирокатехиновую и пирогалловую. 

Гораздо позже, уже в 1933 году К. Фрейденберг усовершенствовал предыдущую классификацию, взяв за основной критерий продукты распада танинов в результате кислотного гидролиза. На основании этого появилась более современная классификация, согласно которой различают гидролизуемые танины и конденсированные.    

По виду происхождения различают танины синтетические и натуральные. Обе эти группы имеют большое значение в нашей жизни. Таниновые соединения, полученные в результате синтеза, отличаются отсутствием примесей и высокой чистотой, что очень важно в фармацевтике и дает возможность соблюдения точной дозировки в медицинских препаратах.

Но что касается их применения именно в технологии дубления кожи, то после практического использования синтетических препаратов, полученных в результате кропотливых научных исследований, потребители всё же вернулись к натуральным дубильным веществам и сократили использование продуктов с химическим происхождением.  

Современное применение дубильных веществ в промышленности

Сегодня дубильные вещества в качестве натурального ингредиента широко используются во многих отраслях промышленности. Они нашли применение в пищевой, текстильной, кожевенной, косметологической, фармацевтической, медицинской и других сферах человеческой деятельности. Танин как пищевой краситель (Е181) имеет вид светло-желтого порошка, растворимого в воде, спирте и глицерине.