2.4.3. Определение таннинов

К таннинам (дубильным веществам) относят природные полифенольные соединения с молекулярной массой от 500 до 3000, способные образовывать прочные связи с белками и вследствие этого превращать сырую кожу в дубленую. Таннины присутствуют в коре многих древесных пород и могут находить- ся в древесине (ядровой части) некоторых древесных пород.

Таннины подразделяют на гидролизуемые и конденсиро- ванные. Гидролизуемые таннины — сложные эфиры моносаха- ридов, главным образом глюкозы, и фенолкарбоновых кислот (галловой, дигалловой, эллаговой и др.). Гидролизуемые тан- нины включают галлотаннины и эллаготаннины. Последние при кислотном гидролизе, кроме моносахаридов, дают эллаговую кислоту или биогенетически родственные ей кислоты. К кон- денсированным таннинам относят разнообразные по строению полигидроксифенольные соединения — производные флаванолов, флавандиолов и гидроксистильбенов.

Таннины можно экстрагировать из древесины или коры водой при температуре 80...120°С (оптимальной считают температуру 90°С). Они могут также извлекаться водными растворами ацетона или этанола (1:1) при комнатной темпе- ратуре. Полученные экстракты, кроме таннинов, содержат также вещества, не способные связываться белками кожи и включаю- щие в свой состав сахара, полисахариды, некоторые фенольные соединения, минеральные соли. Всю эту группу веществ услов- но называют нетаннинами. Отношение в дубильном экстракте таннинов к нетаннинам называют доброкачественностью дуби- теля. Для качественного определения таннинов в водных эк- страктах используют их способность образовывать осадок (или муть) с желатиной, а также цветные реакции с солями железа (зеленое или синее окрашивание).

Из-за сложной природы таннинов, выделяемых из раститель- ных источников, достаточно совершенные методы количествен- ного определения отсутствуют. В практике кожевенной про- мышленности применяют эмпирические методы оценки экстрак- тов для характеристики их дубящих свойств, основанные на оп- ределении массы таннинов, фиксируемых хромовым кожным по- рошком или гольевым порошком в стандартных условиях. Этот метод обладает существенными недостатками: кожный поро- шок может частично адсорбировать полисахариды и полиурони- ды; условия определения отличаются от условий дубления в про- изводстве (порошок имеет большую поверхность адсорбции и по- вышенную реакционную способность по сравнению с сырой ко- жей) и др. Кожный порошок можно заменить синтетическим ад-

сорбентом — синтетическим полиамидом, например поликапрами- дом. Адсорбция таннинов белками кожи или полиамидом обу- словливается образованием водородных связей между полифено- лами и кетоимидными группировками полиамидов.

Вследствие эмпирической основы и трудоемкости стандарт- ных методов с применением кожного порошка в исследова- тельской практике используют другие методы, включающие гравиметрические, титриметрические, фотоколориметрические, спектрофотометрические и хроматографические методы. В гра- виметрических и титриметрических методах пользуются не- которыми химическими реакциями таннинов, например конден- сацией с формальдегидом, реакцией окисления и др., в фото- колориметрических методах проводят прямое измерение окрас- ки водных растворов таннинов, в спектрофотометрических — измерение УФ-поглощения при длинах волн 280 и 203 нм. В фотоколориметрических и спектрофотометрических методах необходима градуировка по водным растворам таннинов, в которых определена их концентрация каким-либо другим методом. Эталонные растворы таннинов получить очень трудно. Точность измерения при их применении не повышается. Спектрофотометрические свойства таннинов изучены еще не- достаточно, но результаты исследований показывают, что максимумы поглощения таннинов различного строения лежат при разных длинах волн и коэффициенты поглощения значитель- но различаются. Следовательно, для экстрактов из древесины и коры различных пород необходимо строить свои градуировочные графики.

В хроматографических методах для разделения и определения таннинов чаще всего используют колонки, наполненные поли- капрамидом или другими адсорбентами с последующим элюи- рованием, а также методы тонкослойной хроматографии и др.

Методика определения таннинов титриметрическим методом. Метод основан на окислении таннинов водным раствором перманганата калия с применением в качестве индикатора индигосульфокислоты.

Навеску древесных опилок или измельченное коры массой около 2 г помещают в коническую колбу вместимостью 250 см³ и заливают 50 см³ кипящей дистиллированной воды. Колбу соединяют с обратным холодильником и нагревают на кипя- щей водяной бане в течение 30 мин при частом перемеши- вании. По истечении этого времени содержимому колбы дают отстояться в течение 2...3 мин, после чего экстракт фильтруют через стеклянную конусообразную воронку с бумажным фильт- ром в мерную колбу на 250 см³. Попавшие на фильтр частицы исследуемого сырья смывают новой порцией (50 см³) горячей

дистиллированной воды обратно в коническую колбу и снова нагревают (как описано выше). Экстрагирование го- рячей водой по 30 мин повторяют еще 2...3 раза до отрица- тельной реакции раствора на таннины с железоаммонийными квасцами.

Качественную реакцию осуществляют следующим образом: на полоску фильтровальной бумаги наносят каплю раствора железоаммонийных квасцов и каплю экстракта. Затем полоску бумаги подсушивают над электри- ческой плиткой Отсутствие зеленого окрашивания указывает на полноту экстрагирования таннинов.

Экстракт в мерной колбе охлаждают, доводят объем до метки дистиллированной водой и хорошо перемешивают. Отбирают пипеткой пробу экстракта 5 см³, помещают в коническую колбу вместимостью 250 см³, добавляют 150 см³ дистиллированной воды, 5 см³ раствора индигосульфокислоты и титруют при постоянном перемешивании раствором перманганата калия кон- центрацией (1/5 КМnО₄) 0,1 моль/дм³ до перехода окраски из темно-синей в золотисто-желтую. Параллельно проводят контрольное титрование, используя вместо экстракта 5 см³ воды.

Массовую долю таннинов, % к абсолютно сухой древесине или коре, рассчитывают по формуле

где а — расход раствора перманганата калия концентрацией 0,1 моль/дм³ на титрование рабочей пробы, см³; b — расход раствора перманганата калия концентрацией 0,1 моль/дм³ при контрольном титровании, см³; v—объем пробы разбавленного экстракта, взятый на титрование, см³, v = 5 см³; g — масса навески абсолютно сухой древесины или коры, г; 0,004157 — масса таннинов, соответствующая 1 см³ раствора перманганата калия концентрацией 0,1 моль/дм³, г.

При малой массовой доле таннинов в растворе объем пробы v увеличивают.

Примечания:

1. Для приготовления раствора индигосульфокислоты ра- створяют 1 г индигокармина в 25 см³ концентрированной серной кислоты (плотностью 1,83...1,84 г/см3) при тщательном перемешивании. Затем добавляют еще 25 см³ концентрирован- ной кислоты, перемешивают и осторожно при перемешивании вливают полученный раствор индигосульфокислоты в мерную колбу на 1000 см³ с дистиллированной водой. После охлаждения раствор в колбе доводят до метки дистиллированной водой.

2. Для приготовления раствора железоаммонийных квасцов растворяют 2 г додекагидрата сульфата железа (Ш)-аммония NH₄Fe(SO₄)₂12Н₂О (железоаммонийных квасцов) в 100 см³ дистиллированной воды.

3. Для повышения точности определения при контрольном титровании вместо дистиллированной воды рекомендуют ис- пользовать экстракт после обработки смесью желатины и кислоты. С этой целью полученный экстракт предварительно разделяют на две части. Такой метод позволяет учесть содер- жащиеся в экстракте фенольные нетаннины.

Методика определения таннииов методом прямого фото- колориметрирования. Серийное определение таннинов осущест- вляется по методу, основанному на измерении оптической плот- ности экстракта при длине волны 440 нм.

Водный раствор таннинов получают по методике, изложенной выше. Пробу разбавленного водного раствора таннинов поме- щают в кювету с толщиной просвечивающего слоя 10 мм и из- меряют оптическую плотность на фотоэлектрическом колори- метре или спектрофотометре при длине волны 440 нм, используя в качестве раствора сравнения дистиллированную воду По значению оптической плотности с помощью градуировочного графика определяют концентрацию раствора таннинов.

Массовую долю таннинов, % к абсолютно сухой древесине или коре, рассчитывают по формуле

где с—концентрация раствора таннинов, мг/дм³; g—масса навески абсолютно сухой древесины или коры, г.

Концентрация раствора таннинов подбирается таким об- разом, чтобы измеряемая оптическая плотность находилась в пределах 0,3...0,7. При слишком высокой концентрации ра- створ дополнительно разбавляют, учитывая разбавление при расчете. При низкой концентрации используют кювету боль- шей толщины или же при получении экстракта разбавление проводят в мерной колбе меньшей вместимости.

Методика определения конденсированных таннинов с фор- мальдегидом. Гравиметрический метод определения конденси- рованных таннинов основан на реакции их конденсации с формальдегидом, катализируемой кислотой. Фенолы типа пирокатехина и пирогаллола гидролизуемых таннинов в эту реакцию не вступают [29].

Водный раствор таннинов получают по методике, изложен- ной выше. Пробу разбавленного раствора объемом 100 см³ по-

мешают в колбу вместимостью 250 см³. Приливают 10 см³ 40%-ного раствора формальдегида и 5 см³ концентрированной соляной кислоты (плотностью 1,19 г/см³). Полученную смесь нагревают с обратным холодильником на кипящей водяной бане в течение 30 мин. Образовавшийся осадок резольной смолы отфильтровывают на предварительно высушенном до постоян- ной массы стеклянном пористом фильтре средней пористо сти и промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции. Фильтр с осадком сушат в сушильном шкафу при температуре (103±2)°С до постоянной массы и взвешивают.

Массовую долю конденсированных таннинов, % к абсолютно сухой древесине или коре, рассчитывают по формуле

где m₁ — масса стеклянного пористого фильтра со смолой, г, m — масса пустого стеклянного пористого фильтра, г; g — маc- са навески абсолютно сухой древесины или коры, г

Примечания.

1. Для облегчения промывки стеклянных фильтров можно использовать нафталиновую подушку (см. с. 162).

2. Вместо фильтрования на стеклянном пористом фильтре можно применять фильтрование через два уравновешенных на аналитических весах бумажных фильтра (фильтры без- зольные «синяя лента» диаметром 150 мм), вложенных один в другой. После сушки до постоянной массы взвешива- ют смолу, помещая нижний фильтр на чашку весов с разно- весом.