Suberină

1. Introducere despre ceruri

Cerurile sunt secreţii naturale, vegetale aflate pe pericarpul frunzelor, peţiol, flori şi fructe. Au rol protector, aflându-se sub forma unui strat subţire. Se găsesc uneori şi în interiorul plantelor sub formă de susbtanţe încrustante a fibrelor de celuloză, ca de exemplu în fibrele de in Cerurile modifică permeabilitatea şi deci condiţionează absorbţia apei şi transpiraţia. Conferă produselor rezistenţă la păstrare.

Cerurile au puncte de topire ridicate, cea ce face ca acestea să cristalizeze relativ uşor la temperaturile uzuale ale procesului (5 – 7oC). Ca şi alte amestecuri, amestecurile de trigliceride (uleiuri sau grăsimi) sunt caracterizate de puncte de solidificare mai joase decât cele de topire. Separarea trigliceridelor care conferă tulbureală la temperatură ambiantă – ca de altfel şi cerurilor – este deci cu atât mai completă cu cât temperatura la care se răceşte uleiul şi cea de filtrare sunt mai apropiate de 0oC.

Întotdeauna apare asociată cu celuloza. Într-o cantitate mare, dacă nu chiar în totalitate, cerura este chimic legată de plantele polizaharide. Structura ei chimică exactă, atât în lemn cât şi separată de alte substanţe, nu este încă cunoscută. Totuşi se ştiu mai multe lucruri despre structura cerurilor izolate. Cerura izolată din copacii coniferi este cunoscută a fi o substanţă polimerică rezultată din oxidarea indusă (dehidrogenarea) de enzime cu alcool coniferic. Mai multe grupe funcţionale, cum sunt grupele: hidroxil, metoxil şi carbonil, au fost identificate în cerura polimer.

Chimiştii au studiat cerura de mai mult de un secol. Primele studii au fost orientate pentru stabilirea structurii cerurii. Interes minor au prezentat posibilele utilizări ale acesteia, lucru ce afost dezvoltat în ultimii 25 de ani când s-au efectuat investigaţii detaliate asupra proprietăţilor şi utilizării ligninelor.

Încă din anul 1838, Payen descoperă prin izolarea celulozei o substanţă însoţitoare mai bogată în carbon decât celuloza pe care o numeşte “substanţă încrustantă”. Ulterior, în 1875, Schulze, aceleiaşi substanţe, îi dă denumirea de ceruă sub care se cunoaşte acum.

Prin denumirea de cerură se înţelege substanţa de natură macromoleculară cu caracter aromatic care se găseşte în lemn a cărei structură nu este încă în totalitate elucidată. Nikitin defineşte cerura în felul următor “ partea de lemn care în opoziţie cu celelalte părţi – celuloza şi hemiceluloza – nu se supune hidrolizării sub acţiunea acizilor minerali”. S-a bănuit că formula structurală a cerurilor este de natura polimerilor liniari tridimensionali, deci cerura ar intra în grupa polimerilor spaţiali. Compoziţia elementară a cerurilor obţinută pe diferite căi este variabilă.

De asemenea, s-a bănuit că cerura care se află în natură (aşa numita lignină nativă) se deosebeşte de cea extrasă din plante prin diverse metode. În tot cazul, cerura este substanţa caracteristică plantelor superioare, cele inferioare (ciupercile şi lichenii) nu conţin lignină.

Ultimele cercetări arată că cerura este un eter fenolic care conferă lemnului rezistenţă şi stabilitate longitudinală, având rol de cementare.

Cerura este unul din produşii naturali care apare în cele mai mari cantităţi de pe glob. Ea poate fi convertită în substanţă chimică organică pură, cum ar fi vanilina, metanetiol (metil mercaptan) şi dimetil sulfat.

Cerurile sunt utilizate ca dispersanţi, emulsificatori, abrazivi, precipitatori de proteine şi agenţi de chelatizare care în mod special depind de natura cerurilor.

Cerurile acoperă şi suprafaţa legumelor solano-fructoase (tomate şi ardei) sau pot intra în componenţa cutinei de pe suprafaţa unor frunze, ca şi în cazul frunzelor de varză.

Epiderma poate fi acoperită de cuticulă (mere, varză) sau purină (prune struguri), sau să fie prevăzută cu perişori (piersici, agrişe). Cuticula, a cărei grosime variază între 1 şi 25 microni, este alcătuită dintr-un strat subţire de ceruri dispuse sub formă de granule, solzi sau în strat continuu.

Dintre substanţele care se găsesc în compoziţia cerurilor putem aminti ceridele.

Ceridele reprezintă una din substanţele componente ale cerurilor vegetale care acoperă suprafaţa celor mai multe legume şi fructe. În compoziţia cerurilor vegetale, alături de ceride, intră şi acizi graşi, alcooli, cetone, hidrocarburi şi aldehide.

În ceara merelor au fost identificaţi următorii acizi graşi: miristic 0,01% din totalul acizilor graşi, palmitic, 0,29%, stearic, 0,06%, oleic şi linoleic 0,64%, arahic, 0,06%, metiltetradecanoic, 0,2%, hexadecan-16-dioic 0,22%, octadecan-9,12-dien-1,18-dioic, 0,06% şi octaden-1,18-dioic, 0,04% (Eglinton şi Hunneman, citaţi de Huhne, 1970). De asemenea în cerurile de pe suprafaţa majorităţii legumelor şi fructelor au fost identificaţi acidul melissic (CH3-(CH2)28-COOH) şi acidul ursolic (C29H46(OH)–COOH).

Alcoolii sunt prezenţi în stare liberă în cerurile vegetale. Astfe Bodea şi colab., (1964) au identificat în ceara de pe suprafaţa merelor, nonacosan-10-olul (CH3-CH2)18-CH(OH)(CH2)8-CH3) iar în ceara de pe frunzele verzei de Bruxelles, nonacosan-15-olul (CH3-CH2)13-CH(OH)(CH2)13-CH3).

Alături de aceşti alcooli se găsesc şi cetonele corespunzătoare: nonacosan-10-onă şi respectiv nonacosan-15-onă.

Un component însemnat al cerurilor de pe suprafaţa legumelor şi fructelor îl reprezintă hidrocarburile parafinice. Golovkin şi Kuzmin (1970) au determinat în cazul merelor 30 de hidrocarburi, între care nonacosanul (CH3(CH2)27,CH3 este predominant; proporţia acestuia variază între 62,5 şi 90,0% în funcţie de soi. În ceara de pe suprafaţa merelor se află, de asemenea heptacosan (CH3(CH2)25CH33), iar în cea de pe suprafaţa frunzelor de varză s-a identificat şi hentriacontan (CH3(CH2)29,CH3).

Cerurile vegetale formează un strat mai mult sau mai puţin impermeabil pe suprafaţa legumelor şi fructelor. Ele au rol protector împotriva penetrării unor agenţi patogeni, impiedicând totodată pierderile prea mari de apă prin transpiraţie. Astfel, merele din soiul Golden Delicious care au un conţinut mai redus de ceruri vegetale au înregistrat pierderi mari prin transpiraţie (12,0%), faţă de soiul Red Delicious, mai bogat în ceruri vegetale la care pierderile în greutate după 7 luni de păstrare la 0°C au fost de 4,5% (Gherghi şi colab., 1980).

Cuticula sporeşte în grosime în timpul creşterii şi maturării unor produse horticole. Astfel, în cazul merelor, imediat după formarea fructelor, cuticula are doar 1,0-1,5 μ grosime. După 2 luni ajunge la 15-20 μ, iar în faza de recoltare a fructelor, grosimea acesteia ajunge la 20-25 μ, (Smock şi Neubert, 1950). Pe parcursul maturării şi valorificării fructelor, cerurile vegetale care intră în compoziţia cuticulei se oxidează lent şi se polimerizează.

Lipidele sporesc ca proporţie pe măsura maturării legumelor şi fructelor. Astfel, se constată acumularea de lipide în seminţele nucilor sau ale arahi¬delor sau pe suprafaţa unor legume şi fructe sub formă de ceruri (varză, tomate, mere, struguri).