Химичен състав на дъбовата дървесина

Химичният състав на дъбовата дървесина е сложен, варира в широки граници и зависи от вида, от възрастта и от климатичните условия. Дървесината съдържа целулоза (23-50 %), хемицелулоза (19-30 %), лигнин (17-30 %), дъбилни вещества (2-10 %) и смолисти вещества (0,3-0,6 %).
Всички компоненти на дървесината са представени основно от трудноекстрахируеми (труднохидролизуеми) и в по-незначителна част от лесноекстрахируеми (леснохидролизуеми) форми. Разделянето на основните групи компоненти на трудно и леснохидролизуеми има условен и относителен характер, тъй като при контакт на дървесината с разтворители (моделни или реални), се реализира постепенно разрушаване на клетъчните стени и на екстракция се подлагат нови части на клетките.

Целулоза

По молекулен строеж целулозата представлява линеен полимер, изграден от дълги молекулни вериги. Всички части на целулозната молекула са глюкозоанхидридни звена, свързани с 1-4 β-глюкозидни връзки

Схема - част от веригата на макромолекулата на целулозата

Количеството на основните звена в макромолекулата на целулозата (степен на полимеризация) може да достигне няколко хиляди, поради което молекулната маса на целулозата на дъбовата дървесина се приема за 1,5 милиона. За степента на полимеризация няма точни доказателства тъй като при всички методи за отделяне на целулозата от другите групи компоненти на дървесината, протича процес на значителна деполимеризация.
В основните звена на макромолекулата на целулозата, хидроксилните групи са разположени в хоризонтално направление, а водородните атоми - във вертикално. Всяко второ звено на веригата е обърнато на 180° спрямо оста на целулозната молекула, вследствие на което линейната структура е ненапрегната.
От всички групи компоненти, изграждащи дъбовата дървесина, целулозата е най-инертната съставка. За разграждането й до β-глюкозидни димери и тримери и др. на глюкозата-целобиоза, целотриоза и др., са необходими условия (висока температура, високо налягане, силни минерални киселини), които при използуване на дъбовата дървесина във винопроизводството не съществуват.

Хемицелулоза

Дъбовата дървесина е изградена основно от полизахариди. Към тях се отнасят хомополимери (хомополизахариди), в които участвуват едни и същи монозахаридни звена и хетерополимери (хетерополизахариди), състоящи се от различни монозахаридни звена. Основен представител на хетерополизахаридите е хемицелулозата. В настоящия етап от развитието на теорията за състава на дъбовата дървесина, хемицелулозата се дефинира като хетерогенна група, в състава на която участвуват пентозани, хексозани и полиурониди.
В дъбовата дървесина хемицелулозата е изградена основно от пентозани - до 23 % от масата на сухата дървесина. Значителна част от масата на пентозаните заема ксиланът, който се състои от β-D ксилопиранозни звена, свързани с 1,4 глюкозидни връзки. Пентозаните на дървесината включват и арабан - в количества от 0,4 до 2,0 % от масата на дървесината. Арабанът представлява α-L арабиноза и най-често е свързан с глюкозидни връзки към основната верига на ксилана.
От хексозаните в дъбовата дървесина са открити галактан - в количества от 0,3 до 1,3 % и глюкан - до 5,0 % от масата на дървесината.
Полиуронидите представляват средно 5,0 % от масата на сухата дървесина и са изградени от глюкуронова киселина. Най-често полиуронидите са свързани с пентозаните, като в структурата на хемицелулозата, на 1 молекула уронова киселина съответствуват до 6 молекули ксилоза.
Доказано е, че между хемицелулозата и целулозата на дъбовата дървесина няма здрави химически връзки, а те са свързани само с водородни връзки.
В дървесината макромолекулите на хемицелулозата са разположени между микрофибрилите на целулозата и подобно на клей повишават здравината на дървесината. Молекулната маса на хемицелулозата е в интервала от 1500 до 2300. Важно свойство на хемицелулозата е способността й да се хидролизира под действието на киселини и основи. По това свойство, хемицелулозата в дъбовата дървесина условно се разделя на две фракции - леснохидролизуема, която се екстрахира под действие на слаби минерални киселини и труднохидролизуема - за екстрахирането на която е необходимо въздействие с концентрирани минерални киселини.
В реални условия, хидролиза на хемицелулозата протича относително лесно и в присъствие на органични киселини, съдържащи се във виното. Този процес протича в два етапа - разтваряне (екстракция) на полизахаридите и хидролиз до монозахариди.
При стареене на виното в контакт с дъбова дървесина, крайният резултат от наличие на хемицелулоза в дървесината се изразява в натрупване (до известна степен) в старото вино на монозахари - ксилоза, арабиноза, глюкоза и фруктоза, дехидратиране на част от пентозите и хексозите и образуване на фурфурол, метилфурфурол и оксиметилфурфурол. Всичко това води до известно заобляне на вкуса на виното, придобиване на мекота и хармония и във вкуса и в букета.