Tannine
Tannine (oder Tannoide) sind eine Klasse adstringierender, polyphenolischer Biomoleküle, die an Proteine und verschiedene andere organische Verbindungen, darunter Aminosäuren und Alkaloide, binden und diese ausfällen. ⓘ
Der Begriff Tannin (von anglo-normannisch tanner, von mittellateinisch tannāre, von tannum, Eichenrinde) bezieht sich auf die Verwendung von Eichen- und anderer Rinde beim Gerben von Tierhäuten zu Leder. Im weiteren Sinne wird der Begriff Tannin auf alle großen polyphenolischen Verbindungen angewandt, die genügend Hydroxylgruppen und andere geeignete Gruppen (z. B. Carboxylgruppen) enthalten, um starke Komplexe mit verschiedenen Makromolekülen zu bilden. ⓘ
Tanninverbindungen sind in vielen Pflanzenarten weit verbreitet, wo sie eine Rolle beim Schutz vor Räubern (auch als Pestizide) spielen und bei der Regulierung des Pflanzenwachstums helfen können. Die Adstringenz der Tannine ist für das trockene und pikante Gefühl im Mund nach dem Verzehr von unreifem Obst, Rotwein oder Tee verantwortlich. Ebenso spielt die Zerstörung oder Veränderung der Tannine mit der Zeit eine wichtige Rolle bei der Bestimmung des Erntezeitpunkts. ⓘ
Tannine haben Molekulargewichte von 500 bis über 3.000 (Gallussäureester) und bis zu 20.000 Dalton (Proanthocyanidine). ⓘ
Die Tannine (von franz. tanin Gerbstoff) sind pflanzliche Gerbstoffe, die in einigen bedecktsamigen Stauden, Sträuchern und Baumblättern und anderen Pflanzenteilen besonders der Tropen und Subtropen weit verbreitet sind und von pflanzenfressenden Säugetieren aufgenommen werden. Diese Verbindungen haben eine molare Masse von 500–3000 g/mol. Als Monomer tritt häufig die Gallussäure auf. ⓘ
Tannine gehören zu den so genannten quantitativen pflanzlichen Sekundärstoffen. Sie haben im Gegensatz zu qualitativen Wirkstoffen (Alkaloiden) ein weiteres Abwehrspektrum gegen Pflanzenfresser (Herbivore), da sie wahrscheinlich hauptsächlich die Verdauung beeinflussen, indem sie Proteine deaktivieren. ⓘ
Struktur und Klassen von Tanninen
Es gibt drei Hauptklassen von Tanninen: Unten ist die Grundeinheit oder das Monomer des Tannins abgebildet. Insbesondere bei den von Flavonen abgeleiteten Tanninen muss die dargestellte Basis (zusätzlich) stark hydroxyliert und polymerisiert werden, um das für Tannine charakteristische Polyphenolmotiv mit hohem Molekulargewicht zu erhalten. In der Regel benötigen Tanninmoleküle mindestens 12 Hydroxylgruppen und mindestens fünf Phenylgruppen, um als Proteinbinder zu fungieren. ⓘ
| Grundeinheit/Gerüst |  Gallussäure |
 Phloroglucinol |
 Flavan-3-ol ⓘ | |
|---|---|---|---|---|
| Klasse der Polymere | Hydrolysierbare Gerbstoffe | Phlorotannine | Kondensierte Tannine | Phlobatannine (mit C-Ring isomerisierte kondensierte Tannine) |
| Quellen | Pflanzen | Braunalgen | Pflanzen | Kernholz von Bäumen |
Oligostilbenoide (Oligo- oder Polystilbene) sind oligomere Formen von Stilbenoiden und bilden eine kleinere Klasse von Tanninen. ⓘ
Pseudogerbstoffe
Pseudogerbstoffe sind Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht, die mit anderen Verbindungen assoziiert sind. Im Gegensatz zu hydrolysierbaren und kondensierten Tanninen verändern sie beim Goldbeater-Hauttest nicht die Farbe und können nicht als Gerbstoffe verwendet werden. Einige Beispiele für Pseudogerbstoffe und ihre Quellen sind:
| Pseudogerbstoff | Quelle(n) ⓘ |
|---|---|
| Gallussäure | Rhabarber |
| Flavan-3-ole (Catechine) | Tee, Akazie, Catechu, Kakao, Guarana |
| Chlorogensäure | Nux-vomica, Kaffee, Mate |
| Ipecacuanh-Säure | Brechwurzel (Ipecacuanha) |
Geschichte
Ellagsäure, Gallussäure und Pyrogallussäure wurden erstmals 1831 von dem Chemiker Henri Braconnot entdeckt. Julius Löwe war der erste, der Ellagsäure durch Erhitzen von Gallussäure mit Arsensäure oder Silberoxid synthetisierte. ⓘ
Maximilian Nierenstein untersuchte die natürlichen Phenole und Gerbstoffe in verschiedenen Pflanzenarten. In Zusammenarbeit mit Arthur George Perkin stellte er 1905 Ellagsäure aus Algarobilla und bestimmten anderen Früchten her. Er schlug 1915 die Bildung von Ellagsäure aus Galloyl-Glycin durch Penicillium vor. Tannase ist ein Enzym, das Nierenstein zur Herstellung von m-Digallsäure aus Gallotanninen verwendete. Er wies 1931 das Vorhandensein von Catechin in Kakaobohnen nach. 1945 wies er nach, dass Lautensäure, ein Molekül, das im Myrobalanitannin, einem Tannin aus der Frucht von Terminalia chebula, enthalten ist, eine Zwischenverbindung bei der Synthese von Ellagsäure ist. ⓘ
Zu dieser Zeit wurden die Formeln der Moleküle durch Verbrennungsanalyse bestimmt. Die Entdeckung der Papierchromatographie durch Martin und Synge im Jahr 1943 ermöglichte es erstmals, die phenolischen Bestandteile von Pflanzen zu erfassen, zu trennen und zu identifizieren. Nach 1945 kam es zu einer explosionsartigen Entwicklung auf diesem Gebiet, unter anderem durch die herausragenden Arbeiten von Edgar Charles Bate-Smith und Tony Swain an der Universität Cambridge. ⓘ
1966 schlug Edwin Haslam eine erste umfassende Definition der pflanzlichen Polyphenole vor, die sich auf die früheren Vorschläge von Bate-Smith, Swain und Theodore White stützt und die spezifische strukturelle Merkmale enthält, die allen Phenolen mit Gerbstoffcharakter gemeinsam sind. Sie wird als White-Bate-Smith-Swain-Haslam-Definition (WBSSH) bezeichnet. ⓘ
Vorkommen
Tannine sind im gesamten Pflanzenreich verbreitet. Sie sind sowohl in Gymnospermen als auch in Angiospermen weit verbreitet. Mole untersuchte die Verteilung von Tannin in 180 Familien von Dikotyledonen und 44 Familien von Monokotyledonen (Cronquist). Die meisten Familien der Dikotyledonen enthalten tanninfreie Arten (getestet anhand ihrer Fähigkeit, Proteine auszufällen). Die bekanntesten Familien, bei denen alle getesteten Arten Tannin enthalten, sind: Aceraceae, Actinidiaceae, Anacardiaceae, Bixaceae, Burseraceae, Combretaceae, Dipterocarpaceae, Ericaceae, Grossulariaceae, Myricaceae bei den Dikotylen und Najadaceae und Typhaceae bei den Monokotylen. In der Familie der Eichengewächse (Fagaceae) enthalten 73 % der untersuchten Arten Tannin. Bei den Akaziengewächsen (Mimosaceae) enthalten nur 39 % der untersuchten Arten Tannin, bei den Nachtschattengewächsen (Solanaceae) sind es nur 6 % und bei den Korbblütlern (Asteraceae) 4 %. Einige Familien wie die Boraginaceae, Cucurbitaceae, Papaveraceae enthalten keine gerbstoffreichen Arten. ⓘ
Die am häufigsten vorkommenden Polyphenole sind die kondensierten Tannine, die in praktisch allen Pflanzenfamilien vorkommen und bis zu 50 % des Trockengewichts der Blätter ausmachen. ⓘ
Tannine gehören zu den Anti-Nährstoffen, mit denen sich verschiedene nährstoffreiche Pflanzen, die auch in der menschlichen Ernährung verwendet werden (Leguminosen wie Limabohnen), vor Fressfeinden schützen. Siehe auch: Pflanzliche Abwehr von Herbivoren ⓘ
Man findet sie im Holz und der Rinde von Eichen, Birken und Kastanien, in der Fruchthülle der Walnuss, in den Hülsen des Divi-Divi-Baums (Caesalpinia coriaria), in Sumachgewächsen, in der Frucht des Kaki-Baums und des Speierlings, Kirschpflaumen, Trillo, Valonea, Blutwurz, in Weintrauben, Quitten sowie in Pflanzengallen. Diese Stoffe werden außerdem von Akazien wie dem Gummiarabikumbaum produziert, um potenzielle Fressfeinde abzuschrecken. Monomere Gruppen der Tannine sind auch im Hopfen sowie in schwarzem und grünem Tee enthalten, im Tee zum Beispiel das Catechin. Der Tanningehalt in Lebensmitteln wird meistens in Milligramm pro 100 Gramm angegeben. ⓘ
Zelluläre Lokalisierung
In allen untersuchten Gefäßpflanzen werden die Tannine von einer aus dem Chloroplasten stammenden Organelle, dem Tannosom, hergestellt. Die Tannine befinden sich hauptsächlich in den Vakuolen oder im Oberflächenwachs der Pflanzen. Diese Speicherstellen halten die Tannine gegen Pflanzenfresser aktiv, verhindern aber auch, dass einige Tannine den Pflanzenstoffwechsel beeinflussen, solange das Pflanzengewebe lebt. ⓘ
Tannine werden als ergastische Substanzen eingestuft, d. h. als Nicht-Protoplasma-Materialien, die in Zellen vorkommen. Tannine präzipitieren per Definition Proteine. In diesem Zustand müssen sie in Organellen gespeichert werden, die dem Prozess der Proteinausfällung standhalten können. Idioblasten sind isolierte Pflanzenzellen, die sich von den benachbarten Geweben unterscheiden und nicht lebende Substanzen enthalten. Sie haben verschiedene Funktionen wie die Speicherung von Reserven, Ausscheidungsstoffen, Pigmenten und Mineralien. Sie können Öl, Milchsaft, Gummi, Harz oder Pigmente usw. enthalten. Sie können auch Gerbstoffe enthalten. In den Früchten der Japanischen Kaki (Diospyros kaki) sammelt sich das Tannin in den Vakuolen der Tanninzellen, die Idioblasten der Parenchymzellen im Fruchtfleisch sind. ⓘ
Vorkommen in Böden
Auf nährstoffarmen, sauren Böden in aller Welt haben sich tanninreiche Pflanzengemeinschaften entwickelt. Früher glaubte man, dass Tannine als Abwehrstoffe gegen Pflanzenfresser fungieren, aber immer mehr Ökologen erkennen sie jetzt als wichtige Kontrolleure von Zersetzungs- und Stickstoffkreislaufprozessen an. Angesichts der wachsenden Besorgnis über die globale Erwärmung besteht ein großes Interesse daran, die Rolle der Polyphenole als Regulatoren des Kohlenstoffkreislaufs besser zu verstehen, insbesondere in den nördlichen borealen Wäldern. ⓘ
Die Blattabfälle und andere verrottende Teile des Kauri (Agathis australis), einer Baumart in Neuseeland, zersetzen sich viel langsamer als die der meisten anderen Arten. Neben ihrem Säuregehalt enthält die Pflanze auch Stoffe wie Wachse und Phenole, insbesondere Tannine, die für Mikroorganismen schädlich sind. ⓘ
Vorkommen in Wasser und Holz
Die Auslaugung von stark wasserlöslichen Tanninen aus verrottenden Pflanzen und Blättern entlang eines Baches kann zu einem so genannten Schwarzwasserfluss führen. Wasser, das aus Mooren fließt, hat eine charakteristische braune Farbe, die von gelösten Torfgerbstoffen herrührt. Das Vorhandensein von Tanninen (oder Huminsäure) in Brunnenwasser kann dazu führen, dass es schlecht riecht oder bitter schmeckt, was aber nicht bedeutet, dass es nicht trinkbar ist. ⓘ
Tannine, die aus einer unvorbereiteten Treibholzdekoration in einem Aquarium ausgelaugt werden, können den pH-Wert senken und das Wasser teeartig färben. Eine Möglichkeit, dies zu vermeiden, besteht darin, das Holz mehrmals in Wasser aufzukochen und das Wasser jedes Mal zu verwerfen. Die Verwendung von Torf als Aquariensubstrat kann den gleichen Effekt haben. Nach stundenlangem Auskochen des Treibholzes kann es sein, dass es mehrere Wochen oder Monate lang eingeweicht werden muss und viele Wasserwechsel nötig sind, bevor das Wasser klar bleibt. Die Zugabe von Backpulver zum Wasser, um den pH-Wert anzuheben, beschleunigt den Prozess der Auslaugung, da die alkalischere Lösung die Gerbsäure schneller aus dem Holz herausziehen kann als pH-neutrales Wasser. ⓘ
Weichhölzer enthalten im Allgemeinen viel weniger Tannine als Harthölzer und werden daher in der Regel nicht für die Verwendung in Aquarien empfohlen. Die Verwendung von Harthölzern mit einer sehr hellen Farbe, die auf einen geringen Tanningehalt hinweist, kann eine einfache Möglichkeit sein, Tannine zu vermeiden. Gerbsäure hat eine braune Farbe, daher haben weiße Hölzer im Allgemeinen einen geringen Tanningehalt. Hölzer mit einer gelben, roten oder braunen Färbung (wie Zeder, Redwood, Roteiche usw.) enthalten in der Regel viel Tannin. ⓘ
Gerbstoffreiches Süßwasser, das von der Freney Lagoon in die Cox Bight fließt, Southwest Conservation Area, Tasmanien, Australien
Moorholz (ähnlich, aber nicht Treibholz) in einem Aquarium, das das Wasser teeartig braun färbt
Obere Tahquamenon-Wasserfälle Panoramablick
Der tanninreiche Oparara River in der Westküstenregion Neuseelands ⓘ
Extraktion
Es gibt kein einheitliches Protokoll für die Extraktion von Tanninen aus allen Pflanzenmaterialien. Die für Tannine verwendeten Verfahren sind sehr unterschiedlich. Möglicherweise erhöht Aceton als Extraktionsmittel die Gesamtausbeute, indem es die Wechselwirkungen zwischen Tanninen und Proteinen während der Extraktion hemmt oder sogar Wasserstoffbrücken zwischen Tannin-Protein-Komplexen aufbricht. ⓘ
Tests für Tannine
Es gibt drei Gruppen von Methoden für die Analyse von Tanninen: Ausfällung von Proteinen oder Alkaloiden, Reaktion mit Phenolringen und Depolymerisation. ⓘ
Ausfällung von Alkaloiden
Alkaloide wie Koffein, Cinchonin, Chinin oder Strychnin fällen Polyphenole und Tannine aus. Diese Eigenschaft kann für eine Quantifizierungsmethode genutzt werden. ⓘ
Goldschlägerhauttest
Wenn Goldschlägerhaut oder Ochsenhaut in HCl getaucht, mit Wasser abgespült, 5 Minuten lang in die Tanninlösung getaucht, mit Wasser gewaschen und dann mit einer 1%igen FeSO4-Lösung behandelt wird, ergibt sich eine blauschwarze Farbe, wenn Tannin vorhanden war. ⓘ
Eisen(III)-chlorid-Test
Mit Eisen(III)-chlorid (FeCl3) werden Phenole im Allgemeinen getestet. Die pulverisierten Blätter der Testpflanze (1,0 g) werden in ein Becherglas eingewogen und mit 10 ml destilliertem Wasser versetzt. Die Mischung wird fünf Minuten lang gekocht. Dann werden zwei Tropfen 5%iges FeCl3 hinzugefügt. Die Bildung eines grünlichen Niederschlags ist ein Hinweis auf das Vorhandensein von Gerbstoffen. Alternativ wird ein Teil des Wasserextrakts mit destilliertem Wasser im Verhältnis 1:4 verdünnt und einige Tropfen einer 10%igen Eisenchloridlösung hinzugefügt. Eine blaue oder grüne Farbe weist auf das Vorhandensein von Tanninen hin (Evans, 1989). ⓘ
Andere Methoden
Die Hautpulvermethode wird bei der Tanninanalyse für Ledergerbstoffe und die Stiasny-Methode für Holzklebstoffe verwendet. Die statistische Analyse zeigt, dass es keinen signifikanten Zusammenhang zwischen den Ergebnissen der Hautpulver- und der Stiasny-Methode gibt. ⓘ
- Hide-Powder-Methode
400 mg der Gerbstoffprobe werden in 100 ml destilliertem Wasser gelöst. 3 g leicht chromatiertes Hautpulver, das zuvor 24 Stunden lang im Vakuum über CaCl2 getrocknet wurde, werden hinzugefügt, und die Mischung wird 1 Stunde lang bei Raumtemperatur gerührt. Die Suspension wird ohne Vakuum durch einen Sinterglasfilter filtriert. Die Gewichtszunahme des Hautpulvers, ausgedrückt in Prozent des Gewichts des Ausgangsmaterials, wird mit dem prozentualen Anteil des Tannins in der Probe gleichgesetzt. ⓘ
- Methode von Stiasny
100 mg Probengerbstoffe werden in 10 ml destilliertem Wasser aufgelöst. 1 ml 10M HCl und 2 ml 37%iges Formaldehyd werden hinzugefügt und das Gemisch 30 Minuten lang unter Rückfluss erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird noch heiß durch einen Sinterglasfilter filtriert. Der Niederschlag wird mit heißem Wasser (5× 10 ml) gewaschen und über CaCl2 getrocknet. Die Ausbeute an Tannin wird als Prozentsatz des Gewichts des Ausgangsmaterials ausgedrückt. ⓘ
Reaktion mit Phenolringen
Die Rindengerbstoffe von Commiphora angolensis wurden durch die üblichen Farb- und Fällungsreaktionen sowie durch quantitative Bestimmung nach den Methoden von Löwenthal-Procter und Deijs (Formalin-Salzsäure-Methode) nachgewiesen. ⓘ
Es gibt auch kolorimetrische Methoden wie die Neubauer-Löwenthal-Methode, die Kaliumpermanganat als Oxidationsmittel und Indigosulfat als Indikator verwendet und ursprünglich von Löwenthal 1877 vorgeschlagen wurde. Die Schwierigkeit besteht darin, dass die Bestimmung eines Titers für Tannin nicht immer einfach ist, da es äußerst schwierig ist, reines Tannin zu erhalten. Neubauer schlug vor, diese Schwierigkeit zu beseitigen, indem er den Titer nicht in Bezug auf das Tannin, sondern in Bezug auf die kristallisierte Oxalsäure bestimmte, wobei er feststellte, dass 83 g Oxalsäure 41,20 g Tannin entsprechen. Löwenthals Methode ist kritisiert worden. So reicht beispielsweise die verwendete Indigomenge nicht aus, um die Oxidation der Nichtgerbstoffe merklich zu verzögern. Die mit dieser Methode erzielten Ergebnisse haben daher nur vergleichenden Charakter. Eine modifizierte Methode, die 1903 für die Quantifizierung von Tanninen in Wein vorgeschlagen wurde, die Feldmann-Methode, verwendet Kalziumhypochlorit anstelle von Kaliumpermanganat und Indigo-Sulfat. ⓘ
Lebensmittel mit Tanninen
Ergänzende Früchte
Erdbeeren enthalten sowohl hydrolisierbare als auch kondensierte Tannine. ⓘ
Beeren
Auch viele Beeren enthalten Tannine. Vor allem Heidelbeeren, Himbeeren und Brombeeren enthalten Tannine. Der Tanningehalt von Heidelbeeren liegt bei 160 mg pro 100 g, der von Himbeeren bei 120 mg pro 100 g und der von Brombeeren bei 78 mg pro 100 g. Diese Beeren enthalten auch viele andere Antioxidantien. ⓘ
Nüsse
Nüsse enthalten unterschiedlich viele Gerbstoffe. Einige Eichelarten der Eiche enthalten große Mengen davon. So wurde beispielsweise in Eicheln von Quercus robur und Quercus petraea in Polen ein Tanningehalt von 2,4-5,2 % bzw. 2,6-4,8 %, bezogen auf die Trockenmasse, festgestellt; die Tannine können jedoch durch Auslaugen in Wasser entfernt werden, so dass die Eicheln essbar werden. Andere Nüsse - wie Haselnüsse, Walnüsse, Pekannüsse und Mandeln - enthalten geringere Mengen. Die Tanninkonzentration im Rohextrakt dieser Nüsse lässt sich nicht direkt auf die gleichen Verhältnisse in der kondensierten Fraktion übertragen. ⓘ
Kräuter und Gewürze
Nelken, Estragon, Kreuzkümmel, Thymian, Vanille und Zimt enthalten alle Tannine. ⓘ
Hülsenfrüchte
Die meisten Hülsenfrüchte enthalten Tannine. Rote Bohnen enthalten die meisten Tannine, weiße Bohnen die wenigsten. Erdnüsse ohne Schale haben einen sehr geringen Gerbstoffgehalt. Kichererbsen (Kichererbsen) haben einen geringeren Anteil an Tanninen. ⓘ
Schokolade
Schokoladenlikör enthält etwa 6 % Tannine. ⓘ
Getränke mit Tanninen
Der Gehalt an Tanninen und ihre Struktur sind ein ausschlaggebender Faktor für die Qualität eines Weines. Teils wird irrtümlich angenommen, dass Rotweine abhängig vom Tanningehalt länger oder weniger lang haltbar seien. Tannin verhindert zwar die Oxidation des Weines, was heutzutage aber auch durch Zugabe von Kaliumdisulfit (Kaliumpyrosulfit) erreicht werden kann. Tannin verleiht dem Wein eine charakteristisch raue Note von Trockenheit, die sogenannte Adstringenz. Es wird auch aus Eichenfässern auf Wein übertragen (Barrique), wenn diese nicht weingrün gemacht wurden. Jedoch fördert die Sauerstoffzufuhr auch die Polymerisation mit Anthocyanen, so dass der Tanningehalt des Weines nach dem Barrique-Ausbau meist geringer ist als vorher. Der Tanningehalt eines Weines entscheidet weniger über die Lagerfähigkeit als vielmehr über dessen Lagerbedürftigkeit: Im Laufe der Flaschenreife polymerisieren die Tannine mit Anthocyanen zu nicht adstringierend wirkenden, langkettigen Molekülen. Die Adstringenz des Weines geht dabei stetig zurück, wodurch sich der Wein angenehmer trinken lässt (siehe Trinkreife). Voraussetzung dafür ist das Vorhandensein einer ausreichenden Konzentration von Anthocyanen (Farbstoffen). ⓘ
Die Önologie kennt heute über 30 verschiedene Tannine. Manche sind für die Qualität des Weines von Bedeutung, andere werden als ungünstig eingestuft. Grundsätzlich spielen Tannine bei Rotweinen eine größere Rolle als bei Weißweinen, da mit den Farbstoffen immer auch Gerbstoffe aus den Beerenhäuten extrahiert werden. Späte Weinlese und hohe physiologische Reife sorgen für reifere und als weich empfundene Tannine. Unreife Gerbstoffe hingegen schmecken grün, aggressiv und pelzig. ⓘ
Man hat festgestellt, dass Kaffeebrei nur geringe bis geringe Mengen an Tanninen enthält. ⓘ
Fruchtsäfte
Obwohl Zitrusfrüchte keine Tannine enthalten, enthalten orangefarbene Säfte oft Tannine aus Lebensmittelfarben. Apfel-, Trauben- und Beerensäfte enthalten große Mengen an Tanninen. Manchmal werden Säften und Apfelweinen sogar Tannine zugesetzt, um den Geschmack adstringierend zu machen. ⓘ
Bier
Neben den Alphasäuren, die aus dem Hopfen extrahiert werden, um dem Bier Bitterkeit zu verleihen, sind auch kondensierte Tannine enthalten. Diese stammen sowohl aus dem Malz als auch aus dem Hopfen. Ausgebildete Braumeister, vor allem in Deutschland, betrachten das Vorhandensein von Tanninen als einen Fehler. Bei einigen Bierstilen ist diese Adstringenz jedoch akzeptabel oder sogar erwünscht, wie z. B. bei einem flämischen Rotbier. ⓘ
Bei Lagerbieren können die Tannine einen Niederschlag mit bestimmten trübungsbildenden Proteinen im Bier bilden, was bei niedrigen Temperaturen zu einer Trübung führt. Diese Kältetrübung kann verhindert werden, indem ein Teil der Tannine oder ein Teil der trübungsbildenden Proteine entfernt wird. Tannine werden mit PVPP entfernt, trübungsbildende Proteine mit Kieselsäure oder Gerbsäure. ⓘ
Eigenschaften für die Tierernährung
Tannine gelten traditionell als ernährungsphysiologisch bedenklich, je nach ihrer chemischen Struktur und Dosierung. ⓘ
Einige Studien deuten darauf hin, dass Kastanientannine positive Auswirkungen auf die Silagequalität von Rundballensilagen haben, insbesondere durch die Verringerung des NPN (Nicht-Protein-Stickstoff) in der untersten Anwelkstufe. ⓘ
Die Fermentierbarkeit von Sojaschrot-Stickstoff im Pansen kann sich verbessern. Kondensierte Tannine hemmen die Verdauung von Pflanzenfressern, indem sie sich an die verzehrten Pflanzenproteine binden und deren Verdauung für die Tiere erschweren, und indem sie die Proteinabsorption und die Verdauungsenzyme beeinträchtigen (mehr zu diesem Thema siehe Pflanzenabwehr gegen Herbivorie). Histatine, eine andere Art von Speichelproteinen, fällen ebenfalls Tannine aus der Lösung aus und verhindern so die Aufnahme über die Nahrung. ⓘ
Leguminosenfuttermittel, die kondensierte Tannine enthalten, sind eine mögliche Option für die integrierte nachhaltige Bekämpfung von Magen-Darm-Nematoden bei Wiederkäuern, was dazu beitragen könnte, die weltweite Entwicklung von Resistenzen gegen synthetische Anthelminthika zu bekämpfen. Dazu gehören Nüsse, gemäßigte und tropische Rinden, Johannisbrot, Kaffee und Kakao. ⓘ
Tannin-Markt
Die Tanninproduktion begann zu Beginn des 19. Jahrhunderts mit der industriellen Revolution, um Gerbstoffe für den steigenden Lederbedarf herzustellen. Vor dieser Zeit wurden pflanzliche Stoffe verwendet, und die Verfahren dauerten lange (bis zu sechs Monate). ⓘ
In den 1950er- und 1960er-Jahren brach der Markt für pflanzliche Gerbstoffe ein, da synthetische Gerbstoffe aufkamen, die als Reaktion auf den Mangel an pflanzlichen Gerbstoffen während des Zweiten Weltkriegs entwickelt worden waren. Zu dieser Zeit wurden viele kleine Gerbstoffbetriebe geschlossen. Es wird geschätzt, dass 10-20 % der weltweiten Lederproduktion aus pflanzlichen Tanninen hergestellt werden. ⓘ
Die Kosten des Endprodukts hängen von der Methode zur Extraktion der Tannine ab, insbesondere von der Verwendung von Lösungsmitteln, Alkali und anderen Chemikalien (z. B. Glycerin). Für große Mengen ist die Extraktion mit heißem Wasser die kostengünstigste Methode. ⓘ
Gerbsäure wird weltweit als Klärungsmittel in alkoholischen Getränken und als Aromastoff sowohl in alkoholischen als auch in alkoholfreien Getränken oder Säften verwendet. Tannine verschiedener botanischer Herkunft finden auch in der Weinindustrie breite Verwendung. ⓘ
Verwendungen
Gerbstoffe sind ein wichtiger Bestandteil des Gerbprozesses von Leder. Gerbstoff von Eichen, Mimosen, Kastanien und Quebrachobäumen ist traditionell die Hauptquelle für Gerbstoffe, obwohl heute auch anorganische Gerbstoffe verwendet werden und 90 % der weltweiten Lederproduktion ausmachen. ⓘ
Gerbstoffe erzeugen mit Eisenchlorid je nach Art des Gerbstoffs unterschiedliche Farben (entweder blau, blauschwarz oder grün bis grünlich-schwarz). Eisengallustinte wird durch Behandlung einer Lösung von Tanninen mit Eisen(II)-sulfat hergestellt. ⓘ
Tannine können auch als Beizmittel verwendet werden und sind besonders nützlich beim natürlichen Färben von Zellulosefasern wie Baumwolle. Die Art des verwendeten Tannins kann sich auf die endgültige Farbe der Faser auswirken, muss es aber nicht. ⓘ
Tannin ist ein Bestandteil eines industriellen Spanplattenklebstoffs, der gemeinsam von der Tanzania Industrial Research and Development Organization und Forintek Labs Canada entwickelt wurde. Pinus radiata Tannine wurden für die Herstellung von Holzklebstoffen untersucht. ⓘ
Kondensierte Tannine, z. B. Quebracho-Tannin, und hydrolysierbare Tannine, z. B. Kastanien-Tannin, scheinen einen hohen Anteil an synthetischem Phenol in Phenol-Formaldehyd-Harzen für Holzspanplatten ersetzen zu können. ⓘ
Tannine können zur Herstellung von Korrosionsschutzgrundierungen verwendet werden, die unter dem Markennamen "Nox Primer" zur Behandlung von verrosteten Stahloberflächen vor dem Anstrich, als Rostumwandler zur Umwandlung von oxidiertem Stahl in eine glatte, versiegelte Oberfläche und als Rostschutzmittel verkauft werden. ⓘ
Die Verwendung von Harzen aus Tanninen wurde untersucht, um Quecksilber und Methylquecksilber aus einer Lösung zu entfernen. Immobilisierte Tannine wurden zur Rückgewinnung von Uran aus Meerwasser getestet. ⓘ
Zusammensetzung und Eigenschaften
Chemisch gesehen handelt es sich um Polyhydroxyphenole. Sie sind in Wasser, Ethanol und Aceton löslich und enthalten ausreichend ortho-ständige phenolische Hydroxygruppen, um Quervernetzungen zwischen Makromolekülen wie Proteinen, Cellulose und Pektin ausbilden zu können. Solche Vernetzungen können die Aktivität von Pflanzenenzymen und -organellen hemmen und sorgen in der Lederherstellung für Haltbarkeit und Schutz vor Mikroorganismen (Gerben). ⓘ
Die pflanzlichen Tannine variieren deutlich in ihrer chemischen Struktur und biologischen Aktivität. Tannine mit starken Absorptionseigenschaften sind im Allgemeinen in den Vakuolen zu finden, separiert vom Protoplasma der Pflanzen. Die physiologische Aktivität resultiert aus der selektiven Bindefähigkeit der Tannine zu Proteinen, besonders zu großen und prolinreichen Molekülen mit offener Konformation. ⓘ
Tannine werden aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften in zwei Gruppen aufgeteilt
- hydrolysierbare Tannine (Gallotannine und Ellagitannine) und
- kondensierte Tannine (Catechin-Gerbstoffe); auch bekannt als kondensierte Proanthocyanidine ⓘ
Erstere können zu Glucose, anderen mehrwertigen Alkoholen, Gallussäure oder Ellagsäure hydrolysiert werden. Als Beispiel für ein hydrolysierbares Tannin steht das Corilagin. Kondensiertes Tannin besteht aus miteinander polymerisierten flavonoiden Phenolen wie Catechinen, Epicatechin, Anthocyanen usw. Sie sind entsprechend Polymere, deren monomere Einheiten aus phenolischen Flavanen bestehen, meist Catechin (Flavan-3-ol). ⓘ
Tannine können eine Vielzahl von Viren inaktivieren. ⓘ
Tannine in Lebensmitteln
Tee
Schwarzer und mehr noch grüner Tee enthalten ebenfalls Tannine, was deren herben Geschmack erklärt. Die Tannine werden erst nach einer gewissen Ziehzeit (mehr als zwei Minuten) freigesetzt. ⓘ
Kaffee
Auch Kaffee enthält Tannine. Der Tanningehalt von gerösteten Kaffeebohnen liegt deutlich höher als der Tanningehalt von ungerösteten Kaffeebohnen. ⓘ
Gesundheitliche Auswirkungen
- blähende und stopfende Wirkung
- Behinderung der Resorption bestimmter Arzneistoffe (wie Digitalis) durch die Darmschleimhaut
- Behinderung der Resorption von Eisen
- Behinderung der Resorption von Calcium ⓘ
Verwendung
Die technische Hauptverwendung der Tannine liegt in der Ledererzeugung (Gerberei), wo sie als Gerbstoffe zur Vernetzung der Kollagenmoleküle und damit zur Erhöhung der Haltbarkeit und dem Schutz vor Mikroorganismen eingesetzt werden. Tannine werden weiterhin als Rostumwandler eingesetzt, wobei die Wasserlöslichkeit und Umweltverträglichkeit gegenüber anderen Wirkstoffen vorteilhaft ist. In der chemischen Industrie werden Tannine zur Gewinnung von Gallussäure und Pyrogallol genutzt. ⓘ
Durch Kondensation mit geeigneten Vernetzungsmitteln (beispielsweise Formaldehyd) zu hochmolekularen Kondensationsprodukten lassen sich Bindemittel zur Verklebung von Holzwerkstoffen herstellen. Diese Bindemittel konnten sich jedoch technisch und wirtschaftlich gegenüber den Aminoplasten bislang nicht durchsetzen. ⓘ
Als ausgeprägte Antioxidantien finden sie als Nahrungsergänzungsmittel Verwendung und werden auch zur Lebensmittelkonservierung eingesetzt. Sie wirken zudem antiviral und antibakteriell. ⓘ
In der Medizin werden Tannine wegen ihrer adstringierenden Wirkung als Hämostatikum, als Antiseptikum oder zur Behandlung des übermäßigen Speichelflusses (Hypersalivation) verwendet. In der Volksmedizin wird zudem die auswurffördernde Wirkung genutzt, durch Eichenrinde in Europa (für Bäder) und die Rinde des Gummiarabikumbaums in Afrika. ⓘ