Tannin

För den mytiska varelsen, se Tannin (monster) .

Ej att förväxla med Tanin (disambiguation) .

Garvsyra , en typ av tannin

Tanninpulver (blandning av föreningar)

En flaska garvsyralösning i vatten

Tanniner (eller tannoider ) är en klass av sammandragande , polyfenoliska biomolekyler som binder till och fäller ut proteiner och olika andra organiska föreningar inklusive aminosyror och alkaloider .

Termen tannin (från anglo-normansk garvare , från medeltida latin tannāre , från tannum , ekbark ) syftar på användningen av ek och annan bark i garvning av djurhudar till läder . I förlängningen är termen tannin allmänt applicerad på alla stora polyfenoliska föreningar som innehåller tillräckligt med hydroxyler och andra lämpliga grupper (såsom karboxyler ) för att bilda starka komplex med olika makromolekyler .

Tanninföreningarna är brett spridda i många växtarter, där de spelar en roll i skyddet mot predation (fungerar som bekämpningsmedel ) och kan hjälpa till att reglera växttillväxt. Sammandragningen från tanninerna är det som orsakar den torra och rynkiga känslan i munnen efter konsumtion av omogen frukt, rött vin eller te . På samma sätt spelar förstörelsen eller modifieringen av tanniner med tiden en viktig roll när man bestämmer skördetider.

Tanniner har molekylvikter som sträcker sig från 500 till över 3 000 ( gallsyraestrar ) och upp till 20 000 Dalton ( proantocyanidiner ) .

Struktur och klasser av tanniner

Det finns tre huvudklasser av tanniner: Nedan visas basenheten eller monomeren av tannin. Särskilt i de flavon-härledda tanninerna måste den visade basen vara (ytterligare) kraftigt hydroxylerad och polymeriserad för att ge det högmolekylära polyfenolmotiv som kännetecknar tanniner. Typiskt kräver tanninmolekyler minst 12 hydroxylgrupper och minst fem fenylgrupper för att fungera som proteinbindare.

Basenhet / ställning	Gallussyra	Phloroglucinol	Flavan-3-ol
Polymerklass	Hydrolyserbara tanniner	Florotanniner	Kondenserade tanniner	Phlobatanniner (C-rings isomeriserade kondenserade tanniner)
Källor	Växter	Brunalger	Växter	Träd kärnved

Oligostilbenoider (oligo- eller polystilbener) är oligomera former av stilbenoider och utgör en mindre klass av tanniner.

Pseudo-tanniner

Pseudo-tanniner är föreningar med låg molekylvikt associerade med andra föreningar. De ändrar inte färg under Goldbeaters hudtest , till skillnad från hydrolyserbara och kondenserade tanniner, och kan inte användas som garvningsföreningar. Några exempel på pseudo-tanniner och deras källor är:

Pseudo tannin	Källor
Gallussyra	Rabarber
Flavan-3-oler ( katekiner )	Te , akacia , catechu , kakao , guarana
Klorogensyra	Nux-vomica , kaffe , kompis
Ipecacuanhic syra	Carapichea ipecacuanha

Historia

Ellaginsyra , gallsyra och pyrogallsyra upptäcktes först av kemisten Henri Braconnot 1831. Julius Löwe var den första personen som syntetiserade ellaginsyra genom att värma gallsyra med arseniksyra eller silveroxid.

Maximilian Nierenstein studerade naturliga fenoler och tanniner som finns i olika växtarter. Tillsammans med Arthur George Perkin beredde han ellaginsyra från algarobilla och vissa andra frukter 1905. Han föreslog att den skulle bildas från galloylglycin av Penicillium 1915. Tannas är ett enzym som Nierenstein använde för att producera m- digallinsyra från gallotanniner . Han bevisade närvaron av katekin i kakaobönor 1931. Han visade 1945 att luteinsyra , en molekyl som finns i myrobalanitaninen, ett tannin som finns i frukten av Terminalia chebula , är en mellanliggande förening i syntesen av ellaginsyra .

Vid dessa tidpunkter bestämdes molekylformler genom förbränningsanalys . Upptäckten 1943 av Martin och Synge av papperskromatografi gav för första gången möjligheten att kartlägga växternas fenoliska beståndsdelar och för deras separation och identifiering. Det var en explosion av aktivitet inom detta område efter 1945, inklusive framstående arbete av Edgar Charles Bate-Smith och Tony Swain vid Cambridge University .

1966 föreslog Edwin Haslam en första heltäckande definition av växtpolyfenoler baserad på de tidigare förslagen från Bate-Smith, Swain och Theodore White, som inkluderar specifika strukturella egenskaper som är gemensamma för alla fenoler som har en garvningsegenskap. Det kallas White–Bate-Smith–Swain–Haslam (WBSSH) definition.

Förekomst

Tanniner är fördelade i arter i hela växtriket . De finns vanligtvis i både gymnospermer och angiospermer . Mole studerade fördelningen av tannin i 180 familjer av tvåhjärtbladiga och 44 familjer av enhjärtbladiga (Cronquist). De flesta familjer av tvåhjärtbladiga innehåller tanninfria arter (testade genom deras förmåga att fälla ut proteiner). De mest kända familjerna av vilka alla testade arter innehåller tannin är: Aceraceae , Actinidiaceae , Anacardiaceae , Bixaceae , Burseraceae , Combretaceae , Dipterocarpaceae , Ericaceae , Grossulariaceae , Myricaceae för dicot och Mon Najadaceae . Till ekfamiljen, Fagaceae , innehåller 73 % av de testade arterna tannin. För de av akacior, Mimosaceae , innehåller endast 39% av de testade arterna tannin, bland Solanaceae sjunker andelen till 6% och 4% för Asteraceae . Vissa familjer som Boraginaceae , Cucurbitaceae , Papaveraceae innehåller inga tanninrika arter.

De vanligaste polyfenolerna är de kondenserade tanninerna , som finns i praktiskt taget alla familjer av växter, och som utgör upp till 50 % av bladens torrvikt.

Cellulär lokalisering

I alla studerade kärlväxter tillverkas tanniner av en kloroplast -härledd organell , tannosomen . Tanniner är huvudsakligen fysiskt belägna i växternas vakuoler eller ytvax. Dessa lagringsplatser håller tanniner aktiva mot växters rovdjur, men hindrar också vissa tanniner från att påverka växternas ämnesomsättning medan växtvävnaden är vid liv.

Tanniner klassificeras som ergastiska ämnen , dvs icke-protoplasmamaterial som finns i celler. Tanniner, per definition, fäller ut proteiner. I detta tillstånd måste de lagras i organeller som kan motstå proteinutfällningsprocessen. Idioblaster är isolerade växtceller som skiljer sig från närliggande vävnader och innehåller icke-levande ämnen. De har olika funktioner som lagring av reserver, utsöndringsmaterial, pigment och mineraler. De kan innehålla olja, latex, gummi, harts eller pigment etc. De kan också innehålla tanniner. I japansk persimmon ( Diospyros kaki )-frukter ackumuleras tannin i vakuolen av tanninceller, som är idioblaster av parenkymceller i köttet.

Närvaro i jordar

Se även: Markens pH

Den konvergenta utvecklingen av tanninrika växtsamhällen har skett på näringsfattiga sura jordar över hela världen. Tanniner ansågs en gång fungera som försvar mot växtätare, men fler och fler ekologer känner nu igen dem som viktiga styrare av nedbrytnings- och kvävekretsloppsprocesser. När oron för global uppvärmning växer, finns det ett stort intresse för att bättre förstå polyfenolernas roll som regulatorer av kolets kretslopp, särskilt i nordliga boreala skogar.

Lövströ och andra ruttnande delar av kauri ( Agathis australis ), en trädart som finns i Nya Zeeland, bryts ner mycket långsammare än de av de flesta andra arter. Förutom sin surhet bär växten även ämnen som vaxer och fenoler, framför allt tanniner, som är skadliga för mikroorganismer .

Närvaro i vatten och trä

Utlakning av mycket vattenlösliga tanniner från ruttnande vegetation och löv längs en bäck kan producera vad som kallas en svartvattenflod . Vatten som rinner ut ur myrar har en karakteristisk brun färg från lösta torvtanniner . Närvaron av tanniner (eller humussyra ) i brunnsvatten kan göra att det luktar illa eller smakar bittert, men det gör det inte osäkert att dricka.

Tanniner som läcker ut från en oförberedd drivvedsdekoration i ett akvarium kan orsaka pH-sänkning och färgning av vattnet till en teliknande nyans. Ett sätt att undvika detta är att koka veden i vatten flera gånger och kassera vattnet varje gång. Att använda torv som akvariesubstrat kan ha samma effekt. Många timmars kokning av drivveden kan behöva följas av många veckor eller månader av konstant blötläggning och många vattenbyten innan vattnet blir klart. Att höja vattnets pH-nivå , t.ex. genom att tillsätta bakpulver , kommer att påskynda urlakningsprocessen.

Mjukträ , även om det i allmänhet är mycket lägre i tanniner än lövträ, rekommenderas vanligtvis inte för användning i ett akvarium, så att använda ett lövträ med en mycket ljus färg, vilket tyder på en låg tanninhalt, kan vara ett enkelt sätt att undvika tanniner. Garvsyra är brun till färgen, så i allmänhet har vita träslag en låg tanninhalt . Trä med mycket gul, röd eller brun färg (som cederträ, redwood, röd ek, etc.) tenderar att innehålla mycket tannin.

• 

  Tanninrikt sötvatten som rinner ut i Cox Bight från Freney Lagoon, Southwest Conservation Area, Tasmanien, Australien

• 

  Myrved (liknar, men inte, drivved ) i ett akvarium , vilket gör vattnet till ett teliknande brunt

• 

  Upper Tahquamenon falls Panoramautsikt

• 

  Den tanninrika Oparara-floden i västkusten i Nya Zeeland

Extraktion

Det finns inget enda protokoll för att extrahera tanniner från allt växtmaterial. De förfaranden som används för tanniner varierar mycket. Det kan vara så att aceton i extraktionslösningsmedlet ökar det totala utbytet genom att hämma interaktioner mellan tanniner och proteiner under extraktion eller till och med genom att bryta vätebindningar mellan tannin-proteinkomplex.

Tester för tanniner

Det finns tre grupper av metoder för analys av tanniner: utfällning av proteiner eller alkaloider, reaktion med fenolringar och depolymerisation.

Alkaloidutfällning

Alkaloider som koffein , cinchonin , kinin eller stryknin , fäller ut polyfenoler och tanniner. Denna egenskap kan användas i en kvantifieringsmetod.

Goldbeaters hudtest

När goldbeaters hud eller oxskinn doppas i HCl , sköljs i vatten, blötläggs i tanninlösningen i 5 minuter, tvättas i vatten och sedan behandlas med 1 % FeSO ₄ -lösning, ger det en blåsvart färg om tannin fanns.

Järnkloridtest

Användning av järnklorid (FeCl ₃ ) tester för fenoler i allmänhet. Pulveriserade växtblad från testväxten (1,0 g) vägs upp i en bägare och 10 ml destillerat vatten tillsätts. Blandningen kokas i fem minuter. Två droppar 5% FeCl3 _tillsätts sedan. Produktion av en grönaktig fällning är en indikation på närvaron av tanniner. Alternativt späds en del av vattenextraktet med destillerat vatten i förhållandet 1:4 och några droppar 10 % järnkloridlösning tillsätts. En blå eller grön färg indikerar närvaron av tanniner (Evans, 1989).

Andra metoder

Hudpulvermetoden används vid tanninanalys för lädertannin och Stiasnymetoden för trälim . Statistisk analys visar att det inte finns något signifikant samband mellan resultaten från hudpulvret och Stiasny-metoderna.

Hide-Powder-metod

400 mg provtanniner löses i 100 ml destillerat vatten. 3 g lätt kromaterat hudpulver som tidigare torkats i vakuum under 24 timmar över CaCl2 _tillsätts och blandningen omrörs under 1 timme vid rumstemperatur. Suspensionen filtreras utan vakuum genom ett sintrat glasfilter. Hudpulvrets viktökning uttryckt i procent av utgångsmaterialets vikt likställs med procentandelen tannin i provet.

Stiasnys metod

100 mg provtanniner löses i 10 ml destillerat vatten. 1 ml 10M HCl och 2 ml 37% formaldehyd tillsätts och blandningen upphettas under återflöde i 30 min. Reaktionsblandningen filtreras medan den är varm genom ett sintrat glasfilter. Fällningen tvättas med varmt vatten (5 x 10 ml) och torkas över _CaCl2 . Utbytet av tannin uttrycks i procent av utgångsmaterialets vikt.

Reaktion med fenolringar

Barktanninerna från Commiphora angolensis har avslöjats genom de vanliga färg- och utfällningsreaktionerna och genom kvantitativ bestämning med metoderna enligt Löwenthal-Procter och Deijs ( formalin - saltsyrametoden) .

Kolorimetriska metoder har funnits såsom Neubauer-Löwenthal-metoden som använder kaliumpermanganat som ett oxidationsmedel och indigosulfat som en indikator, ursprungligen föreslog av Löwenthal 1877. Svårigheten är att fastställandet av en titer för tannin inte alltid är bekvämt eftersom det är extremt svårt att få det rena tanninet. Neubauer föreslog att man skulle undanröja denna svårighet genom att fastställa titern inte med avseende på tannin utan med avseende på kristalliserad oxalsyra , varvid han fann att 83 g oxalsyra motsvarar 41,20 g tannin. Löwenthals metod har kritiserats. Till exempel är mängden indigo som används inte tillräcklig för att märkbart fördröja oxidationen av icke-tanninämnena. Resultaten som erhålls med denna metod är därför endast jämförande. En modifierad metod, som föreslogs 1903 för kvantifiering av tanniner i vin, Feldmanns metod, är att använda kalciumhypoklorit istället för kaliumpermanganat och indigosulfat.

Matvaror med tanniner

Granatäpplen

Huvudartikel: Granatäpple ellagitannin

Tillbehör frukt

Jordgubbar innehåller både hydrolyserbara och kondenserade tanniner.

Bär

Jordgubbar i en skål

De flesta bär, såsom tranbär och blåbär , innehåller både hydrolyserbara och kondenserade tanniner.

Nötter

Nötter varierar i mängden tanniner de innehåller. Vissa arter av ekollon av ek innehåller stora mängder. Till exempel visade sig ekollon av Quercus robur och Quercus petraea i Polen innehålla 2,4–5,2 % och 2,6–4,8 % tanniner som andel av torrsubstansen, men tanninerna kan avlägsnas genom urlakning i vatten så att ekollonen blir ätbara. Andra nötter – som hasselnötter , valnötter , pekannötter och mandel – innehåller mindre mängder. Tanninkoncentrationen i råextraktet av dessa nötter översattes inte direkt till samma förhållanden för den kondenserade fraktionen.

Örter och kryddor

Kryddnejlika , dragon , spiskummin , timjan , vanilj och kanel innehåller alla tanniner.

Baljväxter

De flesta baljväxter innehåller tanniner. Rödfärgade bönor innehåller mest tanniner, och vitfärgade bönor har minst. Jordnötter utan skal har en mycket låg tanninhalt. Kikärter (garbanzobönor) har en mindre mängd tanniner.

Choklad

Chokladsprit innehåller ca 6% tanniner.

Drycker med tanniner

Huvudartiklar: Tanniner i te och tanniner i vin

De viktigaste källorna till tanniner från människans kost är te och kaffe. De flesta viner som lagras på förkolnade ekfat har tanniner som absorberas från träet. Jordar med mycket lera bidrar också till tanniner i vindruvor. Denna koncentration ger vin dess karaktäristiska sammandragning .

Kaffemassa har visat sig innehålla låga till spårmängder av tanniner.

Fruktjuicer

Även om citrusfrukter inte innehåller tanniner, innehåller orangefärgade juicer ofta tanniner från livsmedelsfärg. Äppel-, druv- och bärjuice innehåller alla höga mängder tanniner. Ibland tillsätts även tanniner till juicer och cider för att skapa en mer sammandragande känsla i smaken.

Öl

Förutom alfasyrorna som extraheras från humle för att ge bitterhet i öl , finns även kondenserade tanniner. Dessa kommer både från malt och humle. Utbildade bryggmästare, särskilt de i Tyskland, anser närvaron av tanniner vara ett fel [ . Men i vissa stilar är närvaron av denna sammandragning acceptabel eller till och med önskvärd, som till exempel i en Flanders red ale .

I öl av lagertyp kan tanninerna bilda en fällning med specifika disbildande proteiner i ölet vilket resulterar i grumlighet vid låg temperatur. Denna kyldimring kan förhindras genom att ta bort en del av tanninerna eller en del av de disbildande proteinerna. Tanniner avlägsnas med PVPP , disbildande proteiner genom att använda kiseldioxid eller garvsyra.

Egenskaper för djurfoder

Tanniner har traditionellt sett ansetts som antinutritionella , beroende på deras kemiska struktur och dosering.

Många studier tyder på att kastanjetanniner har positiva effekter på ensilagekvaliteten i rundbalsensilage , särskilt genom att reducera NPN (icke-proteinkväve) i den lägsta vissningsnivån.

Förbättrad jäsbarhet av sojamjölskväve i vommen kan förekomma. Kondenserade tanniner hämmar växtätares matsmältning genom att binda till konsumerade växtproteiner och göra dem svårare för djur att smälta, och genom att störa proteinabsorptionen och matsmältningsenzymer (för mer om det ämnet, se växtförsvar mot växtätande ). Histatiner , en annan typ av salivproteiner , fäller också ut tanniner från lösningen, vilket förhindrar adsorption av matsmältningen.

Baljväxtfoder som innehåller kondenserade tanniner är ett möjligt alternativ för integrerad hållbar kontroll av gastrointestinala nematoder hos idisslare, vilket kan hjälpa till att hantera den världsomspännande utvecklingen av resistens mot syntetiska anthelmintika . Dessa inkluderar nötter, tempererade och tropiska bark, johannesbröd, kaffe och kakao.

Tannin användning och marknadsföring

Tannin i en plastbehållare

Tanniner har använts sedan antiken i processerna för garvning av hudar för läder och för att bevara järnföremål (som med japanska järntekannor).

Industriell tanninproduktion började i början av 1800-talet med den industriella revolutionen, för att producera garvmaterial för behovet av mer läder. Före den tiden använde processerna växtmaterial och var långa (upp till sex månader).

Det var en kollaps på den vegetabiliska tanninmarknaden under 1950-1960-talet, på grund av uppkomsten av syntetiska tanniner , som uppfanns som svar på en brist på vegetabiliska tanniner under andra världskriget. Vid den tiden stängde många små tanninindustrianläggningar. Vegetabiliska tanniner beräknas användas för produktion av 10–20 % av den globala läderproduktionen.

Kostnaden för slutprodukten beror på den metod som används för att extrahera tanninerna, i synnerhet användningen av lösningsmedel, alkali och andra kemikalier som används (till exempel glycerin ). För stora mängder är den mest kostnadseffektiva metoden varmvattenutvinning .

Garvsyra används över hela världen som klargörande medel i alkoholhaltiga drycker och som aromingrediens i både alkoholhaltiga och läskedrycker eller juicer. Tanniner från olika botaniska ursprung finner också omfattande användningsområden inom vinindustrin.

Används

Tanniner är en viktig ingrediens i processen för garvning av läder. Tanbark från ek , mimosa , kastanj och quebrachoträd har traditionellt varit den primära källan till garverietannin , även om oorganiska garvningsmedel också används idag och står för 90 % av världens läderproduktion.

Tanniner producerar olika färger med järnklorid (antingen blått, blåsvart eller grönt till grönsvart) beroende på typen av tannin. Järngalbläck framställs genom att en lösning av tanniner behandlas med järn(II)sulfat .

Tanniner kan också användas som betningsmedel och är särskilt användbara vid naturlig färgning av cellulosafibrer som bomull. Typen av tannin som används kan eller kanske inte har en inverkan på fiberns slutliga färg.

Tannin är en komponent i en typ av industriellt lim för spånskivor som utvecklats gemensamt av Tanzania Industrial Research and Development Organization och Forintek Labs Canada. Pinus radiata tanniner har undersökts för tillverkning av trälim .

Kondenserade tanniner , t.ex. quebracho-tannin, och hydrolyserbara tanniner , t.ex. kastanjtannin, verkar kunna ersätta träspånskivor med en hög andel syntetisk fenol i fenol- formaldehydhartser .

Tanniner kan användas för tillverkning av korrosionsskyddande grundfärger för behandling av rostade stålytor före målning, omvandling av rost till järntanat samt konsolidering och tätning av ytan.

Användningen av hartser gjorda av tanniner har undersökts för att avlägsna kvicksilver och metylkvicksilver från lösningen. Immobiliserade tanniner har testats för att återvinna uran från havsvatten.

Se även

• Polyfenol

externa länkar

• Tanniner: fascinerande men ibland farliga molekyler
•   "Tannin Chemistry" (PDF) . (1,41 MB)
•   Haslam, Edwin (1989). Växtpolyfenoler: vegetabiliska tanniner återbesöks . CUP Arkiv. ISBN 978-0-521-32189-1 .