Karácsonyi kémia Svédországból

Svédországban – a déli részek kivételével – igen gyakori a lucfenyô. Ez az ország legfontosabb vegyipari nyersanyaga (fôként cellulózgyártásra használják), de karácsonykor jut belôle az otthonokba is.

A fenyô rostos és extrahálható anyagokból áll. A rostos vagy szerkezeti anyag nagy molekulatömegû polimereket: cellulózt, hemicellulózt és lignint tartalmaz. Az extraktumok kis molekulatömegû szerves anyagok, amelyek semleges szerves oldószerben és vízben oldódnak.

A fa elsôdleges komponense, a cellulóz (a teljes tömeg mintegy 40%-át teszi ki), széles molekulatömeg-eloszlású polimer. Körülbelül 7000 alfa-D-glükóz egységbôl áll. A papíripari termékek legfontosabb nyersanyaga.

A hemicellulóz is szénhidrát-polimer, de a cellulóznál sokkal rövidebb. Körülbelül 150 monomerbôl áll, több-kevesebb mannózból, xilózból és galaktózból. Kémiai feltáráskor a hemicellulóz jelentôs része egyszerû szénhidrátokká bomlik le.

A lignin kémiai összetételét nem ismerjük pontosan, de az utóbbi években egyre több kérdést sikerült megválaszolni. Tudjuk, hogy a puhafa lignin-polimerje szubsztituált fenil-propán egységekbôl, elsôsorban gvajacil-propán egységekbôl áll. A háromdimenziós amorf szerkezetet többféle kémiai kötés rögzíti. A különbözô fafajták eltérô összetételû lignint tartalmaznak. A lignin szerkezetének felderítését megnehezíti, hogy a polimert át- meg átszövi a cellulóz és a hemicellulóz.

A kémiai feltárásnak az az elsôdleges cálja, hogy a fából kioldják a lignint és kinyerjék a cellulózt. Az oldott lignin a feltárás után visszamaradó folyadék fô komponense. A lucfenyô extrahálható anyagának mennyisége néhány százaléktól 25–35%-ig változhat. A tûlevelû fák extraktuma körülbelül 80% koniferil-alkoholt tartalmaz, de a fából kivont anyagok között szinte az összes szerves vegyület elôfordul. A fák extraktumait vizsgáló vegyészek gyakran akadnak új szerves vegyületekre.

A lucfenyô-extraktumot tartalmazó olaj terpentinre, fenyôolajra és gyantára frakcionálható az oldószer elpárologtatása után. A terpentinben sok alfa- és béta-pinén, valamint delta³-karén van. A fenyôolaj fôként alfa-terpineolt, kisebb mennyiségben terpén-szénhidrogéneket, savakat, aldehideket, alkoholokat, étereket, ketonokat és fenolokat tartalmaz. A desztillálás után visszamaradt forró, nyers gyantában mintegy 90%-a gyantasav van.

Az extraktumok elenyészô szerepet játszanak a fa életében. De a lucfenyô számos tulajdonságát, például a karácsonyi hangulathoz nélkülözhetetlen színt és illatot ezeknek a szerves molekuláknak köszönhetjük.