Nc d ’o r d r e : V I
CONTRIBUTION
A L’ÉTUDE DE LA MATIÈRE AROMATIQUE
— DES —
PRODUITS DE L'ÉRABLE
T H È S E
PRÉSENTÉE À LA F A C U L T É D E S A R T S D E L ’U N IV E R S IT É LA V A L (Q U É B E C ) POUR l’o b t e n t io n d u t it r e de D O C T E U R È S S C IE N C E S P A RARTHUR LABRIE
Un i v e r s i t é La v a l, Qu é b e c 1932A LA MEMOIRE
DE
LE DOCTEUR JO SEPH RISI
P r o fe s s e u r d e C h im ie O rg a n iq u e à l ’É c o le S u p é r ie u r e d e C h im ie
L’ABBE ALEXANDRE VACHON
D i r e c t e u r d e l ’É c o le S u p é r i e u r e d e C h im ie d e Q u éb ec
PRÉFACE
Le présent travail a été préparé au laboratoire or
ganique de l’Ecole Supérieure de Chimie de l’Université
Laval (Québec), sur la proposition et sous la direction
de Monsieur le Professeur Joseph Risi, Docteur ès
Sciences.
J’adresse à Monsieur le Professeur Joseph Risi
l’hommage׳ de ma très sincère reconnaissance pour le
concours constant qu’il m’a prêté dans l’exécution de ces
travaux.
Je dois aussi la plus vive gratitude à l’Université
Laval
,
à Monsieur l’abbé Alexandre Vachon, Directeur
de l’Ecole Supérieure de Chimie, à la famille Price
( bourse Price), et au Conseil National des Recherches
( bourse d’étude 1931-1932
),
dont la générosité m’a per
mis de poursuivre ces recherches.
INTRODUCTION
La fabrication du sucre d’érable remonte à une époque an térieure à l’arrivée des blancs en Amérique. Le procédé de fa brication employé par les Sauvages fut quelque peu amélioré par les Français ; il est cependant resté le même dans ses gran des lignes ; on a seulement perfectionné les appareils de fabrica tion.
D ’après Jean-François Gaultier (1), la sève de deux espèces d ’érables servait à la fabrication du sucre avant 1755: 1,É R A
BL E B L A N C ou érable mâle, et 1 ,É R A B L E P L A N E (par cor
ruption, plaine) ou érable femelle. “ Ces deux érables, dit-il, sont les seuls qui donnent une eau claire comme de l’eau de ro che, avec laquelle on fait un sucre gras et roux, d’un goût agréa ble et qui répand une odeur gracieuse, quand il est fait sans fraude.”
Aujourd’hui l’on récolte la sève de trois espèces d’érables qui croissent dans l’est du Canada et dans quelques états situés au nord-est des Etats-Unis :
1 — L ’É R A B L E .À SUCRE, Acer saccharum (érable dur, piqué, moiré, ondé).
2 — L ’É R A B L E A R G E N T É , Acer saccharinum (érable
blanc, plaine blanche).
3 — LA P L A IN E ROUGE, Acer rubrum (érable rouge). C ’est l’érable à sucre (Acer saccharum), qui fournit au printemps la plus grande partie de la sève servant à la produc tion du sucre d ’érable. Il laisse couler de l’entaille une sève lim pide, contenant en moyenne 3% de sucrose. En certaines cir constances, surtout après un été sans pluie et ensoleillé, sa sève
contient jusqu’à 6% de sucre (1932). Cette sève concentrée par évaporation à grande surface, donne du sirop d’une saveur par
ticulière, qui, par concentration ultérieure, fournit le sucre. Dan? la vie économique de la province de Québec, l’impor tance de l ’industrie sucrière est mise en évidence par les graphi ques suivants (fig. I) qui mettent en regard la production de sucre d’érable par les provinces de Québec, d’Ontario, et le Ca nada tout entier (1),
Moyenne a n n u elle 1924 _ 1932 : 100 Prod.Moy. Anri.
F ig . 1— P r o d u c t i o n m o y e n n e a n n u e ll e de l’i n d u s t r i e d u s u c r e d ’é r a b l e a u C a n a d a , c o m p a r é e à la m o y e n n e d e s a n n é e s 1924-1932.
L a p ro d u c tio n de l ’in d u strie du sucre d ’érab le rep résente en m oyenne an n u e lle m e n t 0.3% du rev en u b ru t d érivé de l’a g ri cu ltu re p ou r le C a n a d a , et 1.25% du revenu b ru t dérivé de l’a g ric u ltu re p o u r la province de Québec. Le reven u b ru t dériv é de l ’ag ric u ltu re po u r le C a n a d a , (m oyenne des années 1927-31) est estim é à $1,480,710,000.00 et à $269,048,000.00 p o u r la province de Québec.
L a v a le u r m oyenne ann u elle de la p ro d u c tio n de l ’in d u strie d u sucre d ’érab le (années 1927-31) e st estim é à $5,085,000.00 p o u r le C a n a d a , et à $3,381,300.00 po u r la p ro vince de Q ué bec ( 1 ).
L a p rovince de Q uébec est à la tê te des provinces du C a n a d a dan s le dom aine des p ro d u its de l ’érable ; la v a le u r de ses ex p o rta tio n s représente plus que le tiers de la v a le u r to ta le de la p ro d u c tio n an n u e lle ; elle d o it alo rs m e ttre su r le m arch é des p ro d u its de la plus h a u te q u alité.
P e n d a n t l ’év a p o ra tio n de la sève, l ’on co n state q u ’il se d é gage de la bouilloire u n arôm e agréable, d o n t une p a rtie n o ta ble est en tra în ée p a r la v a p e u r d ’eau. C ’est cet arôm e qui donne aux p ro d u its de l’érab le leur sa v e u r p artic u lière, et leu r odeur c a ra c té ristiq u e , et qui nous p e rm e t de les différencier de tou s les sirops ou sucres d ’a u tre s provenances. L ’on s a it d epuis long tem p s que la q u a lité des p ro d u its de l ’érab le dépend en g rande p a rtie de cet arôm e ; l ’on s a it aussi avec quel soin m in u tieu x il fa u t procéd er p e n d a n t la fa b ric a tio n du sirop p o u r o b ten ir un p ro d u it de goût fin et d ’arom e délicat, m ais l ’on a bien peu de données scientifiques sur ce sujet.
U ne des prem ières p u b lic a tio n s in tére ssa n tes faites sur la fa b ric a tio n du sirop d ’érab le rem onte à l ’année 1755. E lle est due au D o c te u r J e a n -F ra n ç o is G a u ltie r, m em bre co rresp o n d an t de l ’A cadém ie R o y ale des Sciences, qui la p u b lia d an s les M é
m oires de m a th é m a tiq u e s et de p h y siq u e présentés à l’A cadém ie fio y a le des Sciences par divers sa va n ts (tom e I I , p. 378, 1755).
Ce tra v a il, qui a été m is à jo u r p a r M . P .-G . R oy (2 ), présente ( 1 ) C h iffre s g r a c i e u s e m e n t f o u r n i s p a r le B u r e a u d e s s t a t i s t i q u e s a g r ic o le s , p r o v in c e d e Q uébec.
de façon originale les résultats des premières recherches systé matiques effectuées sur la fabrication du sirop d ’érable. Depuis ce temps, plusieurs travaux ne concernant que le côté analyti que du sujet ont été publiés et résumés par A. Hugh Bryan (1) en 1910. D ’autres savants, tels que H. A. Edson, C. H. Jones et C. W. Carpenter, s ’occupèrent en particulier de recherches sur les micro-organismes de la sève d’érable (2). Plus récemment, J.-F. Snell publiait une série de travaux sur l’analyse des pro duits de l’érable (3). Le Gouvernement fédéral fit aussi quel ques publications sur la technique et l’analyse des produits de l ’érable (4). Enfin, le Gouvernement de la province de Québec publia en 1927, par l’entremise de Monsieur C. Vaillancourt, un bulletin sur la fabrication des produits de l’érable (5).
Ce n ’est qu’en ces derniers temps que l ’on a osé s’attaquer à l ’arome de l’érable, et c’est à E. K. Nelson (6) é t J. F. Snell (7) que nous devons ces travaux.
Bien que l’on ait acquis par l ’expérience de plusieurs géné rations beaucoup de connaissances sur la technique de la fabri cation et les moyens de conservation des produits de l'érable, une étude plus précise d’une substance si précieuse, manipulée depuis des siècles de façon exclusivement empirique s ’imposait depuis longtemps.
Notre modeste travail veut être une contribution à cette étude. Il fera progresser un peu, nous l’espérons, nos connaissan ces scientifiques sur les matières aromatiques naturelles, et ai der, d’une manière indirecte, au développement industriel d’un produit qui occupe une si large place dans notre économie na tionale. ( 1 ) B u l l e t i n 131f, U. S. D e p a r tm e n t o f A g r ic u ltu r e , W a sh in g to n , M a p le-S a p S y ru p (1 9 1 1 ). (2 ) B u l l e t i n 167, U n iv e r s ity o f V e r m o n t, E x p e r im e n t. S ta t io n . M i c r o - o r g a n i s m s o f M a p l e S a p (1 9 1 2 ). (3 ) J . F. S n e l l , In d . E n g . C h e m .(a n a ly t. e d it io n ) 1, 8 -1 2 ,(1 9 2 9 ). ( 4 ) B u l l e t i n s H O , 228 e t 325.
(5 ) B u l l e t i n 72, M in istè r e d e l ’A g r ic u ltu r e , P . Q. ( É r a b liè r e s ) . ( 6 ) E . K. N e l s o n , J . A m . C hem . Soc. 50, 2006, (1 9 2 8 ).
( 7 ) J . F . S n e l l . N a t i o n a l R e s e a r c h C ouncil, R e p o r t o f t h e P r e s i d e n t , 1928-29, p. 56.
CH APITRE I
RECHERCHES DE LA SUBSTANCE AROMATI
QUE DANS LES PRODUITS DE L’ÉRABLE
P A R T IE T H É O R IQ U E
Dans son travail intitulé The Flavor of Maple Sirup, N el son (1) montre qu’il isola par des extractions à l’éther sur 38 litres de sirop, et par purification subséquente au moyen du composé bisulfitique, 172 mg seulement d’une substance dont une partie était soluble dans l’éther de pétrole, et l ’autre, cris talline, fondait entre 74-76°, en dégageant un arôme voisin de celui de la vanilline. A la fin de ce travail il conclut: “Investi gation of the flavor of maple sirup showed that it depends to a
great extent on an unstable phenolic substance which is asso ciated with a crystalline aldehyde melting at 74-76° and similar in order and properties to vanillin. Maple syrup may contain minute quantities of other aldehydic substances which influence the flavor.”
Snell dit de son côté que le principe aromatique de l’érable est identique ou semblable à la vanilline, par suite de l’odeur et des propriétés des extraits (2).
Nous sommes donc, au dire des deux auteurs, en présence d’une substance aromatique très instable. Celle-ci peut être soit un composé chimique bien défini, soit un mélange de consti tuants qui fournissent ensemble cet arôme. Dans l’intention d’obtenir des notions plus précises sur ce sujet, nous avons
( 1 ) E . K. N e l s o n , J . A m . C hem . Soc., 50, 2006, (1 9 2 8 ). (2 ) J . F. Sn ell, 1. c.
d ’ab o rd soum is les p ro d u its de l ’érab le à des e x tra c tio n s sy s té m atiq u es. A près a v o ir é tu d ié la p lu p a rt des so lv a n ts organiques, nous avons fixé n o tre choix su r l ’éth er, qu i d onne re la tiv e m e n t les p ro d u its les plus uniform es. I l a to u tefo is le d é s a v a n ta g e de ne pas e x tra ire to u t l ’arom e, ca r les sirops re ste n t encore a ro m a tiq u es et colorés, m êm e ap rès des ex tra c tio n s réitérées. Le m eil leur so lv an t spécifique se ra it san s d o u te l ’alcool, m ais la p ré se n ce du sucre am ène tro p de d ifficu ltés d an s les o p ératio n s u lté rieures, p o u r q u ’on puisse se serv ir de ce so lv an t.
P A R T IE E X P É R IM E N T A L E
A 18 litres de sirop d ’érab le à 30% de sucre, nous av on s ajo u té de P ém ulsine e x tra ite d ’am an d e s am ères (1 ), et com m e p ré se rv a tif, une solution de fluorure de sodium fo rm a n t 1% dan s le m élange. Le to u t est dem euré p e n d a n t 14 jo u rs à une te m p é ra tu re v a r ia n t e n tre 25-35°. N ous avo ns ensu ite e x tra it ce sirop deux fois avec 200 et 100 cc d ’é th e r p a r litre ; l ’excès du so lv an t d istillé dan s le vide, nous avons o b ten u u n résid u am orphe, b ru n et résineux, d ’arom e d ’érab le trè s prononcé. E n tr a ita n t cette su b stan ce p a r l ’é th e r de p étro le, u ne p a rtie se d is sout, et le résidu, re p ris p a r l ’a c é ta te d ’éthyle, ne d ém o n tre a u cune ten d an ce à la c rista llisa tio n . L a p a rtie soluble d an s l ’éth er de p étrole dépose des aiguilles groupées en ro settes, trè s a ro m a tiques. A près une a u tre c rista llisa tio n de l ’é th e r de pétrole, il se form e un peu de résine, qui, absorbée p a r une p laq u e poreuse, laisse une su b stan ce solide blan ch e en très faible q u a n tité . R é cristallisée de l ’é th e r de pétrole, elle se p ré sen te en aiguilles in colores groupées en ro se ttes et sem ble être trè s p u re et u n ifo r me. T rès in stab le, elle d ev ien t co llan te après quelques heures ,seulem ent passée d ans u n d essica te u r à vide ; elle se ram ollie alors vers 60°, et donne, san s p asser p a r un p o in t de fusion d é term in é, une résine ja u n e , qui ne se solidifie p lu s ap rès re fro i dissem ent.
Voici quelques ré actio n s de co loratio n que p ro d u it cet ex t r a i t : l ’acide su lfu riq u e conc. le colore en b ru n chocolat, e t il se fa it un p ré cip ité de flocons b lan cs p a r a d d itio n d ’eau. Le ch lo ru re ferriq u e le colore en bleu v e rd â tre , l’an iline, en ja u n e pâle. Le ré actif, phloroglucine e t acide chlorh y d riq u e, donne avec l ’e x tra it une colo ratio n rose clair. L a benzidine en présence d ’acide a c é ti que donne une colo ratio n ja u n e pâle.
L on c o n state p a r ces réactio ns, ainsi que p a r la form e cris ta llin e ci-h a u t m entionnée, que cet e x tra it co n tien t de la v a n il- line, les ré actio n s de co loration avec la phloroglucine, l ’aniline, le chlorure ferrique et la benzidine é ta n t iden tiq u es à celles que donne la vanillin e. L ’acide su lfu riq u e conc. donne une co lo ra tio n ja u n e avec la vanilline, ta n d is que l’e x tra it de l ’érab le to u r ne au bru n , m ais tous deux p ré c ip ite n t des flocons blan cs p a r a d d itio n d ’eau. C e tte différence de coloration est p ro b a b le m en t due à la p résence d ’une a u tre su b stan ce que nous étudierons plus loin.
D a n s l ’in te n tio n d ’o b te n ir une su b stan ce plus uniform e, nous avons fa it une a u tre e x tra c tio n su r de la sève d ’érable. Q uatorze litres de sève fraîche o n t été e x tra its à l ’éther, et celui- ci, desséché sur du chlorure de calcium , a été d istillé d an s le v i de. Le résidu a form é une huile jau n e, co n ten a n t plusieurs cris ta u x en form e d ’aiguilles. P a r un lavag e ra p id e avec l ’é th e r de p étro le e t p a r une re c rista llisa tio n de l ’é th e r o rd in aire, il s ’est déposé une su b stan ce blanche, cristallisée en aiguilles groupées en étoile, que nous avons identifiée com m e é ta n t de l’acide v a - nillique (fig. 2.)
Il y a to u jo u rs à côté de cette su b stan ce cristallin e une fo r te p ro p o rtio n d ’une huile résineuse jau n e, d ’od eur fo rte de v a nilline, m ais il nous a été im possible de la p u rifier p o u r isoler ce tte dernière.
Afin d ’o b te n ir des p ro d u its de déd ou b lem en t plus sim ples
de cet arôm e, nous avons a jo u té de l ’ém ulsine à 9 litres de sève d ’érable, et après deux sem aines de repos nous avons e x tra it le
gaiacol. Nous avions déjà remarqué antérieurement la présence de gaiacol dans un résidu d’une extraction de la sève d ’érable par du chloroforme. Nous pouvons donc conclure que la partie résineuse des extraits de sève et de sirop contient une substance complexe, donnant par hydrolyse du gaiacol ; dans l ’intention de connaître la quantité approximative de vanilline et de gaia col contenus dans l’eau d’érable, nous avons procédé à leur do sage. Comme tous les deux sont des corps à fonction phénoli- que, nous avons suivi la méthode de Folin et D enis (1), méthode de dosage colorimétrique très sensible des phénols.
Le réactif employé (2) donne une coloration bleue avec les phénols, d’intensité proportionnelle à leur concentration.
Comme solution standard, nous nous sommes servis d’une solution de vanilline 500 *00 . En procédant d ’après la méthode donnée, 5 cc de la solution standard donnèrent une coloration égale à celle obtenue avec 20 cc d ’eau d’érable. La concentration des phénols dans l ’eau d’érable est donc de 2 00p 000 dosés comme vanilline.
En concentrant la sève à de son volume dans la fabri cation du sirop (65% de matière sèche), on devra donc trou ver approximativement 10 parties de phénols par million dans le sirop. Cependant la quantité de phénols présents dans le si rop, varie entre 20 et 70 parties par million, selon la qualité et la couleur du sirop (3). On peut déduire qu’une quantité addi tionnelle de phénols libres se forme par hydrolyse durant la cuisson.
( 1 ) W o o d m a n , F o o d A n a l y s i s , p . 393.
(2 ) P r é p a r a tio n : A 100 g■ d e t u n g s t a t e d e so d iu m , c. p. e t 20 g d ’a c id e p h o sp h o m o ly b d iq u e, on a jo u t e 100 g■ d ’a c id e p h o sp h o - riq u e (85% H3PO4) e t 700 cc d ’ea u . On f a i t b o u illir a u r é fr ig é r a n t p e n d a n t i y 2 ■— 3 h. On r e fr o id it , o n f i l t r e s i n é c e s s a ir e , et· o n p o r te à u n li t r e a v e c d e l ’ea u . D o s a g e : On a jo u te 5 c c du r é a c t i f à ch a q u e s o lu tio n ( c o n n u e e t in c o n n u e ) , on ren d à u n v o lu m e d é te r m in é , o n a g it e , e t o n la i s s e r e p o s e r p e n d a n t 5 m in u te s . On a jo u t e u n e q u a n tité é g a le d ’u n e s o lu t io n s a t u r é e d e c a r b o n a te d e so u d e, o n la i s s e r e p o s e r p e n d a n t 10 m in u te s, o n f i l t r e r a p id e m e n t, e t on co m p a r e a u c o lo r im è tr e D u b osq .
C om m e nous étions en présence de phénols, et que nous avions co n staté dan s des ex tra ctio n s a n térieu res que la p a r tie a ro m a tiq u e fo rm a it u n sel insoluble d an s l’éth er, nous avons e x tra it un gallon de sirop a u th e n tiq u e avec de !’éther, e t nous av ons agité la solution éth érée avec une solution aqueuse de 5% de soude. L a d ernière s ’e st colorée en b ru n , ta n d is que la solu tio n éthérée s ’est décolorée e t cela ap rès une seule e x tra c tio n à la soude. L a p a rtie aqueuse n eu tra lisé e avec prudence p a r une solution de 5% d ’acide ch lo rh y d riq u e to u rn e au ja u n e c la ir au p o in t de n e u tra lité . E x tra it de nou v eau à l’éth er, le résidu, après é v a p o ratio n du so lv an t, possède une od eur trè s voisine de la v an illin e, sans être ab so lu m en t identiq ue.
C e tte expérience fo u rn it donc une a u tre preuve de la p ré sence dan s l ’érable de quelques phénols du ty p e de la v an illin e qui sont ainsi tra n sfo rm é s p a r la soude en p h én o lates inodores et plus colorés. Il en résu lte, ce que l ’expérience confirm e d ’a il leurs, q u ’un sirop de p H in fé rie u r à 7 est m oins coloré e t plus aro m a tiq u e , ta n d is q u ’u n siro p de p H su p érieu r à 7 e st fo rte m en t coloré en b ra n , e t est p ra tiq u e m e n t d épo urv u d ’arom e.
A titr e de com paraison, nous avons soum is une solution d i luée de caram el à une e x tra c tio n analogue. Le p igm en t est inso luble d an s l ’éther, et l ’a g ita tio n avec de la soude ne p ro d u it a u cune coloration. Ceci prouve que le pigm ent b ru n â tre du sirop d ’érab le n ’est pas dû essen tiellem en t à la fo rm a tio n de caram el d u ra n t la cuisson, tel que préconisé p a r B alch (1 ), m ais au co n tra ire que la coloration dépend en m ajeu re p a rtie de la su bs ta n c e aro m a tiq u e , qui est elle-m êm e colorée.
C O N C L U S IO N S
1° L a m a tiè re a ro m a tiq u e du sirop et du sucre d ’érab le est un p ro d u it com plexe, très in stab le, form é d ’une p a rtie solide e t d ’une p a rtie liquide e t résineuse.
2° L a p a rtie solide est com posée de v an illin e et d ’acide v a - nillique.
3° La partie liquide, huileuse, fournit, après dédoublement, du gaiacol, ce qui explique les propriétés antiseptiques que l’on attribue généralement aux produits de l’érables.
4° Les extraits de sève d'érable n'attestent pas la présence de l'arome caractéristique du sirop et du sucre ; il se développe durant la cuisson. La sève contient de la vanilline, de l’acide vanillique et du gaiacol. La concentration de ces simples déri vés phénoliques dans l’eau d’érable est de 0.5 partie par million. 5° La concentration des phénols dans le sirop est plus grande que dans la sève. Il doit donc s’en former durant la cuisson.
6° La substance aromatique donne un sel alcalin inodore et fortement coloré en brun ; d ’où il suit qu’un sirop peu coloré et aromatique doit être préparé à un pH inférieur à 7.
7° La comparaison des propriétés de ce sel alcalin avec une solution de caramel, prouve que la coloration du sirop bien préparé dépend essentiellement de la substance aromatique, et seulement accidentellement du caramel.
CH APITRE II
LES AGENTS HYDROLYTIQUES DE
L’ÉRABLE
P A R T IE THÉ O R IQ U E
Nous introduisons ici ce chapitre, afin d ’expliquer les dédou blements hydrolytiques de certaines substances étudiées plus loin, dédoublement qui se produisent sans doute dans l’érable, comme dans les autres végétaux, grâce à la présence de quel ques ferments, très répandus dans le règne végétal comme, par exemple, la sucrase, l'amylase et les glucosidases. Le sucrose de la sève d’érable peut avoir, à priori, deux origines : il provient soit de l’hydrolyse de glucosides, qui ne manquent dans aucune cellule végétale, soit directement de la fonction chlorophyllienne, qui forme souvent du sucrose comme substance de réserve (can ne à sucre, betterave à sucre, etc.).
On a déjà trouvé les ferments les plus variés, surtout les glucosidases, dans différents arbres, par exemple ; la bétulase, dans le Betula lenta ; l’aesculinase, dans des hyppocastana- cées ; la coniférylase, dans les conifères ; la populase, dans les peupliers, etc. Comme des recherches dans ce genre paraissent n’avoir jamais été faites sur l’érable à sucre, nous avons jugé nécessaire de les entreprendre.
P A R T IE E X P É R IM E N T A L E
Nous avons recherché les ferments d’abord dans l’écorce d’érable, en suivant la méthode donnée dans Bertrand et Tho
m as (1). Les écorces broy ées en p o u d re o n t été tra ité e s par
l ’eau p e n d a n t tro is jo u rs en présence de fluorure de sodium , com m e p ré se rv a tif. L a solu tio n filtrée a été tra ité e par deux
fois son volum e d ’alcool de 95% , et u n e su b sta n c e b lan ch e flo conneuse s ’est précip itée, qui, redisso u te, d an s l’eau, a été es
sayée sur une solution de coniférine de la façon su iv a n te : I S olution de 1% de coniférine -f- 1% de N a F .
I I S olution de ferm en ts e x tra its des écorces + 1% de N a F . I I I S olution de 1% de coniférine -f־ ferm en ts e x tra its des
écorces + 1% de N a F .
Ces tro is solutions ont été placées d an s l ’étu v e m a in te n u e à 37° p e n d a n t 7 jo u rs. A près ce tem p s, le glucose form é a été dosé de la façon o rd in aire p a r la liq u eu r de F eh lin g , le p ré cip ité d ’oxydule a été redissout dans le m élange d ’acide su lfu riq u e et de su lfa te ferrique, e t le s u lfa te ferreu x form é a été dosé p a r une
solution de p e rm a n g a n a te de p o tassiu m JL. T A B L E A U N ° 1 K M nO . x I 20 cc d e so l. Fe h l i n g 3) ׳ m in . d ’é b u l l i t i o n ) 0.4 ce. I I 20 cc de s o l u ti o n d e f e r m e n t + 20 ec d e so l. de F e h li n g . 0.4 “ I I I 20 ee d e so l. d e c o n if é r i n e + 20 ec d e so l. d e F e h l i n g . . . . 0.4 “ IV 20 ec d e sol. d e c o n if é r i n e + 2 cc de so l. d e f e r m e n t -j- 20 cc· de so l. de F e h lin g ־ 1.2 . . . “ N ous donnons d an s le ta b le a u N ° 1 la q u a n tité de p e rm a n g a n a te em ployée, co rresp o n d an t à la q u a n tité de glucose fo r mée.
L a con som m ation de q u a n tité s co n stan te s de p e rm a n g a n a te d an s les tro is p rem iers cas, considérés com m e essais à b lan c, est due exclusivem ent à l ’a u to -ré d u c tio n de la liq u eu r de F eh lin g à la te m p é ra tu re d ’ébullition. D a n s le q u a triè m e cas, on co n state n e tte m e n t que la coniférine a été h y d ro ly sée p a r l ’e x tra it des écorces, la q u a n tité de glucose form é é ta n t m êm e trè s a p p ré c ia ble.
P o u r nous co n vaincre d a v a n ta g e de la présence d ’u ne glu- cosidase dan s l ’érable, nous avons alors rech erché le fe rm e n t
d an s l ’érable d ’après la m éthode de Schneegans (1 ). Les écor ces pulvérisées on t été tra ité e s p a r q u a tre fois leu r poids de gly- cerine, e t aban d o n n ées p e n d a n t tro is sem aines à la te m p é ra tu re du lab o ra to ire. L a glycerine a ensu ite été filtrée, centrifugée, e t les ferm ents précip ités p a r l’alcool et red issou ts d an s l ’eau. Les essais d ’h y d ro ly se effectués avec cet e x tra it su r de l’am y g d alin e on t été exécutés com m e ceux que nous avons fa its su r la conifé- rin e et que nous venons de décrire.
T A B L E A U N ° 2 K M nO ! N 1ÖÖ I 20 ec d e sol. F eliling· (3 m in . d 'é b u l l i t i o n ) ... 0.4 cc. I I 15 cc d e sol. f e r m e n t s -|- 20 cc sol. Fehling■ ... 0.4 “ I I I 15 cc sol. a m y g d a lin e -f- 20 cc sol. F e h l i n g ... 0.8 “ IV 15 cc sol. a m y g d a lin e + 2 cc sol. f e r m e n t s + 20 cc sol.
F e h li n g ... 1.9 “ On rem arq u e que l ’am y g d alin e en solution aqueuse est d é j à un peu dédoublée p a r la chaleur. L ’éc a rt en tre I I I e t IV est assez gran d cep en d an t pour que l ’on co n state sans aucun doute que, d an s le q u atriè m e cas, un fe rm en t est en tré en action.
Ce ferm ent ainsi isolé de l ’écorce d ’érable e st sans d o ute trè s voisin de l ’ém ulsine classique s’il ne lui est pas identique, vu q u ’il dédouble, comme l ’ém ulsine, des solutions d ’am ygdaline e t de coniférine. N ous l ’appellerons, p a r suite de son occurrence,
L ’A C E R A S E . Les te n ta tiv e s faites p o u r l ’isoler de la sève
d ’érable o n t échoué ; elle s ’y tro u v e sans doute, m ais en tro p faible q u a n tité pour q u ’on puisse la déceler à côté d ’une q u a n tité re la tiv e m e n t tro p forte de sucrose. Ces essais nous o n t con d u it to u tefo is à la découverte d ’un a u tre ferm ent dan s la sève. Au p rintem ps, p en d a n t la coulée, nous avons enlevé une p a rtie de l ’écorce à un érable v iv a n t, e t au m oyen d ’une solution iodo-iodurée, nous avons co n staté que l ’on o b te n a it avec facilité et n e tte m e n t la réactio n de l ’am idon su r l ’arb re v iv a n t, ta n d is que d an s la sève qui s’écoulait nous n ’avions p as cette réaction. C om m e les cellules des racines e t des jeunes tiges d ’érable, ainsi que les cellules situées en dessous de l ’écorce, m êm e celles des tissu s e n to u ra n t le chalum eau, so n t gonflées d 'am idon au
printemps, et qu’il n’y a pas de traces de matières amylacées dans la sève, il faut à coup sûr en attribuer la cause à un fer ment du genre de l’amylase, qui hydrolyse rapidement l'amidon insoluble en maltose soluble. Nous avons alors préparé une sus pension aqueuse de 0.5% d ’amidon, additionnée de 1% de fluo rure de sodium, et avons laissé couler la sève d’érable dans cette solution contenue dans un récipient stérilisé. Après trois heures, nous obtenions la réaction des dextrines, et après six heures, tout l’amidon était transformé en disaccharide. Nous avons réussi à faire dédoubler de cette façon jusqu’à 20 cc d’une sus pension de 1% d’amidon, durant une journée. Sans avoir entre pris l’isolation de ce ferment du type de l’amylase, nous avons établi sa présence dans l’eau d’érable, et par le fait même, dans les tissus de l’érable vivant. Ce ferment mérite une attention très spéciale, puisqu’il travaille encore vite à des températures relativement très basses, de 0 à 15°. Ce fait n ’était pas, à prime abord, sans nous surprendre quelque peu, mais après tout, il pa raît fort bien possible. On distingue deux sortes d’amylases vé gétales : l’amylase de translocation et l’amylase de sécrétion ; la dernière se forme au cours de la germination. D ’après F. Chrzaszec (1), l’amylase de sécrétion se compose d’au moins deux corps différents : un agent liquéfiant et un agent sacchari- fiant. Les températures minimum, optimum et maximum de Pamylase de saccharification sont fixées à des températures plus basses que celles de l ’amylase de liquéfaction, car, d’après M ül- ler-Thurgau, son action hydrolytique commence déjà à 0°, son optimum est à 50-56°, et son maximum à 85°. En plus, l’eau d’érable, grâce à la présence de traces d’acides et de sels acides, présente un milieu très faiblement acide, qui favorise en général l ’action de l’amylase (2).
Il s’en suit que les produits de l’érable, en particulier la sè ve, devraient contenir de petites quantités de maltose, à côté de beaucoup de sucrose. Nous n ’avons pas eu l’occasion de re chercher le maltose dans la sève, question intéressante que nous
(1 ) Z. F. S p i r i t u s i n d u s t r i e 1911, p. 545.
voudrions étudier un jour, mais sa présence est pratiquement attestée par le fait que le sirop d’érable authentique contient plus de sucre interverti qu’un sirop de sucrose artificiel, préparé dans les mêmes conditions ; or, on sait que le maltose est le disaccharide le plus facilement hydrolysable par les ferments na turels ; c’est donc lui qui fournirait l’excès de sucre interverti.
C O N CLUSIONS
1° L ’écorce de l ’érable contient une glucosidase qui hydro lyse la coniférine et l’amygdaline ; cette glucosidase est sembla ble ou identique à l’émulsine; nous l’appelons ACÉBASE.
2° La sève d’érable contient un ferment du type de l’amy-
lase qui dédouble l ’amidon contenu dans l ’arbre en maltose, même à des températures relativement basses.
3° La présence de très peu de maltose dans la sève d’éra ble est fort probable.
C H A P IT R E I I I
L’AROME DE L ’ÉRABLE EN RAPPORT
AVEC LA CONIFÉRINE
P A R T IE TH ÉO R IQ U E
L a présence de v an illin e d ans l ’eau e t les e x tra its de sirop d ’érable, ainsi que d ’une glucosidase dans l ’écorce, nous a con d u it à chercher l ’origine de la m a tiè re aro m a tiq u e d an s u n glu cide trè s ré p a n d u dan s le règne végétal, appelé coniférine, parce q u ’il existe su rto u t d ans la sève des conifères.
L a coniférine fu t d éc rite p o u r la prem ière fois sous le nom de laricine, p a r H a rtig (1 ), comm e glucoside contenu d an s le suc cam b ial de L arix europea. A près av o ir co n staté q u ’elle é ta it p ré sen te dans to u tes les espèces d ’Abies, on l ’ap p ela ab iétine. P lu s ta rd , K u b el (2 ), qui l ’isola à l ’é ta t de p u re té p o u r étu d ier ses p ro p rié té s chim iques, lui d onn a le nom de coniférine. E lle f a it p a rtie du bois de to u s les conifères ; en plus on l ’a décelée d a n s les tissus lignifiés de la b e tte ra v e à sucre (3 ), d ans les a s perges (4 ), d ans le S corzinera h isp an ica e t d an s beaucoup d ’a u tre s p lan tes. A u jo u rd ’hui, on a d m e t m êm e qu 'elle existe dan s tous les bois, comm e su b stan ce m ère de la v anillin e. Singer (5) v a m êm e ju s q u ’à dire que to u t ce que l ’on appelle bois con tie n t de la v an illin e e t de la coniférine. Aussi H ig le r (6)
(1 ) J a h r b . f. F ô r s t e r , I, 263, (1 8 6 1 ). ( 2 ) J . f. p r a k t . C h em . 97, 243. ( 3 ) L ip p m a n n , B e r. 16, 44, (1 8 8 3 ). (4 ) L ip p m a n n , B e r. 18, 3335, (1 8 8 5 ). (5 ) M o n a ts h ., 3, 395, (1 8 8 2 ). ( 6 ) F l o r a , 73, 46, (1 8 9 0 ).
considère que la coniférine est toujours présente dans les membranes lignifiées, et Ellram (1) explique la réaction des tissus lignifiés avec la diphénylamine, par la présence de va nilline et de coniférine. En 1883 Lippmann (2) l’a isolée de la betterave à sucre, par des extractions à l ’eau chaude. Après avoir précipité les résines par l’acétate de plomb, il obtint des aiguilles blanches, étoilées, du P. F. 180°, qui donnaient les réactions caractéristiques de la coniférine et l’odeur de vanilline par oxydation à l’air.
Comme nous le verrons par la suite, la coniférine est un glucide qui se dédouble en glucose et en alcool coniférylique par sa glucosidase correspondante (l’émulsine). Il serait alors même possible qu’elle joue un certain rôle comme produit in termédiaire entre les polysaccharides et la lignine, c’est-à-dire dans la formation du bois. En effet, on la rencontre toujours dans le cambium, où se fait la lignification de la cellulose. Aussi les importants travaux de Klason sur la constitution de la lignine sont-ils toujours basés sur la présence d ’un reste co niférylique dans la molécule de la lignine. Cet auteur prétend même avoir obtenu de la lignine par traitement du suc cambial de pin, riche en coniférine, par de l’acide sulfurique de 66% (3).
La coniférine a pour constitution :
CH=CH-CH20H
Q
Lo-c%C ’est un solide blanc qui cristallise en aiguilles soyeuses du P. F. 185°. Elle est faiblement soluble dans l’eau froide, so luble à chaud, insoluble dans l’éther. Avec l’acide sulfurique con centré elle donne une coloration violette qui devient bleue par addition d’eau. Avec l’acide chlorhydrique concentré, elle donne une coloration bleue mais à chaud seulement. La phloroglucine en présence d’acide chlorhydrique donne une coloration rouge
(1 ) C. 67, I I , 99, (1 8 9 6 ). (2 ) 1. c.
avec la coniférine (1). Avec le phénol et HC1, elle donne une coloration bleue après avoir été exposée au soleil pendant quel que temps (2). D éjà à l’air humide, elle s’oxyde lentement en vanilline. On obtient la même oxydation, mais plus complète, et plus rapide, avec le bichromate de potassium et l’acide sulfuri- que (3). Après l’oxydation, on distille à la vapeur d’eau, ou l’on extrait par l’éther. Pour séparer la vanilline de l’acide vanilli- que produit, on traite par le bisulfite de sodium en solution aqueuse, et l’on décompose par l ’acide sulfurique le composé bi- sulfitique formé. On extrait à l’éther, et recristallise la vanilli ne (P.F.800). L ’oxydation de la coniférine par l’acide chromique seul conduit à la gluco-vanilline, tandis que le permanganate l’oxyde en acide gluco-vanillique. Par hydrolyse avec l’émulsine (4), la coniférine se dédouble en alcool coniférylique et glucose, selon l ’équation :
CH=CH_CH2 0H ÇH=CH_CH2OF
O - 0 - C H 3 ~ 2Q> O . 0 - C H 3 + Cêh1 2 ° 6
0-C 5H 0 5״ oh
Par chauffage avec les acides dilués, la coniférine fournit, à côté de glucose, une substance résineuse.
P A R T I E E X P É R IM E N T A L E
Nous avons d’abord extrait la coniférine du bois d’épinette, pour en étudier les propriétés et les solubilités, en suivant la méthode de Tieman et Haarman (5). A la fin de juin, pendant que la sève est encore abondante, nous avons abattu une épinet- te, enlevé l ’écorce, et gratté le cambium avec des morceaux de verre. Nous avons pressé dans une presse à vis les fibres
imbi-(1 ) O n d is s o u t l a p h lo r o g lu c i n e d a n s l ’e a u , e t o n a j o u t e u n vo lu m e é g a l d ’a c id e c h lo r h y d r iq u e conc. (2 ) O n d is s o u t le p h é n o l d a n s a s s e z d 'e a u p o u r o b t e n i r u n e s o lu t i o n c la i r e , e t l’o n a jo u t e u n v o lu m e é g a l d ’a c id e c h lo r h y d r iq u e co n c. (3 ) T ie m a n n e t H a a r m a n n , B e r. 7, 708, (1 8 7 4 ). ( 4 ) T ie m a n n e t H a a r m a n n , 1. c. (5 ) 1. c.
bées de sève, et nou s avo ns im m é d ia te m e n t élevé à la te m p é ra tu re d ’éb u llitio n le liquide o b ten u p o u r em p êch er le d édo u b le m en t de la coniférine p a r la glucosidase. N o u s avo ns filtré les su b stan ces coagulées, co n c en tré au cinquièm e, p uis re fro id i la solutio n claire. L a coniférine s ’est déposée en aiguilles b la n ches, soyeuses. R ec rista llisé e d an s l ’eau chaude, elle fo n d it à ,185°. A insi, nous avons o b ten u 5 g de coniférine trè s p ure, d o n t nous avons im m é d ia te m e n t étu d ié les so lu bilités et les réactio ns, afin de co n n a ître cette su b stan ce, e t d ’en chercher en suite la p ré sence dan s l ’érable.
L a coniférine est facilem en t soluble d an s l ’alcool éth y liq u e, m éth y liq u e, p ro p y liq u e, am y liq u e, le nitrob en zèn e, l ’aniline, la p y rid in e, la d écaline e t le cyclohexanone. E lle est peu soluble dan s l ’a c é ta te de m éth y le, le tric h lo re th y lè n e et le xylène, t a n dis qu elle est insoluble d an s l ’acétone, l ’éther, le chloroform e, le benzène, l ’é th e r de p étrole, la ligroine, le té tra c h lo ru re de carb one et le chlorure d ’éthylène. Elle cristallise de ces différents so lv an ts en fines aiguilles, soyeuses, à l ’exception du cyclo h ex a none, qui donne des feuillets. Q u an d elle est exposée à l ’a ir h u m ide, elle s’oxyde le n te m e n t en v an illin e , reco n n aissab le p a r son odeur.
N ous avons d ans la su ite procédé de la m êm e façon su r du bois d ’érable, en g r a tta n t le cam b iu m avec des m o rceaux de v e r re, et la solution filtrée e t concen trée n ’a p a s déposé de c ristau x ap rès c o n c en tratio n au cinquièm e. N o u s avo ns poussé la con c e n tra tio n plus loin, m ais il s’est form é une so lu tio n résineuse qui e m p ê c h a it to u te c rista llisa tio n .
N ous avions co n sta té que l ’alcool am y liq u e é ta it u n excel le n t so lv an t de la coniférine ; nous av on s donc e x tra it avec ce so lv a n t une p e tite q u a n tié de cam b iu m frais d ’érab le, e t ap rès la d istilla tio n de l ’excès du so lv an t, nous a v o n s o b ten u u n fa ib le dép ôt, c ristallisé en feuillets, sem blables à ceux o bten u s p a r c rista llisa tio n de la coniférine du cyclohexanone. Ce p ro d u it d o n n a it une colo ratio n v io le tte avec l ’acide su lfu riq u e concen tré , e t d o n n a it les a u tre s ré a c tio n s de la coniférine. A près une nouvelle p u rifica tio n p a r re c ris ta llisa tio n de l ’ea u chaude, il se
p ro d u is a it des feuillets unifo rm es qui d ég ag eaien t ap rès quelque tem p s l'o d e u r de la van illin e, p a r suite de l ’o x y d atio n à l ’air. C e tte ex tra ctio n fut fa ite le 15 aoû t. E n tre p rise plus tô t, elle nous a u r a it sans doute donné de m eilleurs ré su lta ts, ca r nous avons co n staté que, dès les prem iers jo u rs de septem bre, l ’érable n ’a v a it presque plus de sève. A cette date, nous avons enlevé des copeaux de jeune bois d ’érable (c am b iu m ), et nous les avons fa it b o u illir avec de l'eau. C et e x tra it aqueux a été re p ris p a r l ’éther, qui a e n tra în é des résines à forte odeur de v anillin e, en suite e x tra it p a r l ’alcool am ylique. Le résidu, après é v a p o ratio n du so lv an t, possède l ’od eu r ca ra c té ristiq u e de la vanilline.
A cette époque de l’année, il é ta it in té re -sa n t de sav o ir si la coniférine n ’ex istait !)as d ans les g rain es d 'érable. A lors nous ,avons p ris 40 g de graines, d o n t !’écorce a v a it été enlevée, et nous les avons e x tra its p a r l ’alcool dan s un soxhlet, p e n d a n t six heures. L a solution alcoolique se colore fo rtem en t en jau n e v e r d â tre , et le résidu laissé après d istilla tio n de l ’alcool est rési neux et brun . C e tte résine dissoute d ans l ’eau et de nouveau ex tr a ite p a r l ’é th e r a donné un résidu to u jo u rs résineux, et aussi a ro m a tiq u e que les e x tra its p ro v e n a n t du sirop d ’érable. T o u tes les te n ta tiv e s de faire c rista llise r cette résine o n t échoué, et■ nous n ’avons pu déceler la coniférine d an s c e t’e x tra it de graines d ’érable. L a raiso n est que l ’arom e est encore plus tran sfo rm é d a n s cette p a rtie de la p la n te que dan s le sirop lui-m êm e, après la cuisson.
C O N C L U SIO N S
( 1 ) La coniférine existe aussi dan s le bois d ’érable, m ais en q u a n tité beaucoup m oins g ran d e que dan s les conifères.
(2! D ès le prem ier septem bre, elle est d éjà presque com plè tem en t tran sfo rm ée en résine, p o u r ne pas dire en sub stan ces com plexes de n a tu re ligneuse.
(3) L a coniférine n ’existe p as comme telle d an s les graines d ’érab ie ; on y renco n tre ce p en d an t une su b stan ce aro m a tiq u e id en tiq u e à celle du sirop d ’érable.
(4) On doit considérer la coniférine com m e sub stan ce- m ère de la vanillin e dan s le bois et la sève d ’érable.
CH A PIT R E IV
L’AROME DE L’ÉRABLE EN RAPPORT
AVEC L’ALCOOL
ET L’ALDÉHYDE CONIFÉRYLIQUE
P A R T I E T H É O R IQ U E
L ’alcool coniférylique (1) est un produit d’hydrolyse de la coniférine; il a pour constitution:
0ü=CH-CH2QH
Il cristallise sous forme de prismes incolores du P.F.73-74°. Il se dissout facilement dans l’éther, plus difficilement dans l’al cool et l’eau chaude, et est soluble dans les alcalis. Il donne des produits de polymérisation résineux avec les acides. On peut le précipiter de sa solution alcoolique par l’acétate de plomb en présence d’ammoniaque, sous forme de flocons blancs. Il donne une coloration verte avec le chlorure ferrique, rouge avec l’aci de sulfurique concentré, également rouge avec la phloroglucine en présence d’acide chlorhydrique. L ’alcool coniférylique est très instable, et a une forte tendance à se polymériser en une résine jaune.
L ’ald éh y d e co n ifé ry liq u e de la form ule :
CH=CH-CHO V l 0 ־-CH3
OH
est m oins sta b le que l ’alcool co rresp o n d an t, e t se po lym érise aussi très facilem en t. On le p ré p a re p a r con densation de la v a - n illine avec l ’a c é ta ld é h y d e en p résen ce de po tasse (1 ). C ’est un solide ja u n e du P .E .1 5 7 °. Il est soluble d an s le benzène, donne une co lo ra tio n rouge B o rd ea u x avec la phloroglucine e t HC1, e t rouge sang avec la benzidine e t C H 3C O O H . Ses sels alcalins co lorent la p eau en jau n e.
K laso n (2) d it, d an s une de ses p rem ières théo ries sur la co n stitu tio n de la lignine, que celle-ci est un p ro d u it de conden satio n de la coniférine avec l ’alcool oxyco niféryliq ue ; il se base su r l ’analogie de ce d e rn ie r avec la lignine qui, q u an d la cuis son au bisulfite m an q u e de chaux, est résinifiée comme l ’alcool coniféry liq u e p a r les acides m inérau x.
A près ex tra c tio n des résines à l ’éth er, le bois d ’ép in ette, ex tr a it a lte rn a tiv e m e n t p a r l ’eau et l ’alcool, perd 12% de son poids. Si l ’on e x tra it le ré sid u alcoolique p a r le chloroform e, on o b tie n t un p ro d u it qui co n tien t 66.14% de carbone, et 6.49% d ’hydrogène. C e tte su b stan ce donne de la v an illin e p a r o x y d a tio n et sem ble ê tre de l ’alcool con iféryliq ue. L a p a rtie in solu ble d an s le chloroform e est, d ’ap rès K laso n , u ne form e dim ère de l ’alcool oxyco n iféry liq u e (3 ).
L a présence de la v an illin e d an s les eaux sodiques et b isul- fitiques o btenues d an s la p ré p a ra tio n in d u strie lle de la cellulo se ( 4 ), d an s les so lu tio n s alca lin e s de bois a y a n t subi l ’élec- tro ly se, et d an s les e x tra its am m o n iacau x du bois (5 ), laisse su pposer que la m olécule de la lignine possède un n o y au conifé ry liq u e ou van illiq u e.
(1 ) B e r. 62, 303, (1 9 2 9 ).
( 2 ) Z it sa m ni c il s e t z ii ut/ rtc* F i c h t c n h o l x c s , p . 15, (1 9 1 0 ). (3 ) B e r. 55. 4 3 5 1 9 2 2 ) ״).
(4 ) Su l l iv a n, J . Im l. Eng-, C liem . 6, 919, (1 9 1 4 ). (5 ) H o ft'm e is te r, L a n d w . .J a h r b ., 17, 260, (1 8 8 8 ).
D e plus, l ’a u to o x y d a tio n de l ’alcool con iféry liq ue donne des p ro d u its sem blables à la lignine (1 ), et l ’ald éh y d e coniférylique hydro sulfonée est id e n tiq u e à F a-lignine h yd ro su lfon ée (2).
Les récents tra v a u x sp ecto g rap h iq u es de H erzog et H ilm er, d é m o n tra n t l ’analogie du sp ectre d ’ab so rp tio n de la lignine et de l ’alcool ou ald éh y d e con iféryliq ue, confirm ent aussi la th éorie de K laso n (3).
C ertain e s résines e x tra ite s du bois p a r l’alcool sont consi dérées com m e une form e soluble de la lignine, qu i se ra it de l ’a- lignine (4).
Il s ’en suit, ap rès ces quelques co nsidératio ns en ra p p o rt avec la lignine, que l ’on d e v ra it tro u v e r d an s la sève, où s ’éla- bore cette im p o rta n te sy n th èse, des dérivés de la coniférine en voie de tra n sfo rm a tio n et à l ’é ta t de stage en tre la coniférine e t la lignine. Ces dérivés sont des résines aro m a tiq u e s, tra n sp o rté e s p a r la sève de l ’arb re, et p o u rra ie n t donc fo rt bien co n stitu er la p a rtie aro m a tiq u e des p ro d u its de l ’érable. Ces résines p ro v ie n nent-elles de l ’alcool ou de l ’ald éh y d e coniféryliqu e ? C ’e st à cet te q uestion que nous voulons répondre d an s ce ch a p itre.
P A R T I E E X P É R IM E N T A L E
N o u s avons p ré p aré l ’alcool coniférylique, en d isso lv a n t 1 g de coniférine d ans 10 cc d ’eau satu ré e de chloroform e com m e p ré se rv a tif. N ous avons a jo u té à la solution une faib le q u a n tité d ’ém ulsine, e t nous av ons laissé le to u t p e n d a n t 7 jo u rs d an s l ’étu ve m ain te n u e à 37°. Il s ’est déposé, ap rès ce tem ps, à la place de la coniférine qui en tre en solution, une su b stan ce b la n che, floconneuse, qui, e x tra ite p a r l ’éth er, cristallise, m ais se tra n sfo rm e trè s ra p id e m en t en un p ro d u it résineux jau n e, d ’o d eu r de v anilline. L ’alcool coniférylique donne des réactio n s de coloration ressem b lan t b eaucoup à celles des e x tra its a ro m a
ti-(1 ) K la s o n , B e r. 62, 635, (1 9 2 9 ). (2 ) K la s o n , B e r. 65, 62.5, (1 9 3 2 ).
( 3 ) Z e it. P h y s io l. C h em . 168, 117, (1 9 2 7 ).
ques de l ’érab le ; m ais nous savons, d ’a u tre p a r t, q u ’il s ’oxyde si fa cilem en t en v an illin e , q u ’il est p ra tiq u e m e n t im possible de ne p as confondre les deux p a r sim ples ré actio n s de coloration, de so rte que les conclusions se ra ie n t très risquées. C ep en d a n t, la résine con iféry liq u e diffère d an s d ’a u tre s ré actio n s des résines ré s u lta n t de l ’e x tra c tio n des p ro d u its de l ’érable, et nous p o u vons donc dire que l ’alcool co n iféry liq u e n ’existe p as à l ’é ta t li bre dan s les p ro d u its de l ’érable.
N ous avons p ré p a ré l ’ald éh y d e con iféry liqu e en co nd en san t de la v an illin e avec de P acé ta ld éh y d e en présence de potasse, se lon la m éthode de P a u ly et F e u e rste in (1 ). C om m e d isen t ces au teu rs, à l ’en contre de H o ffm eister (2), il est im possible de condenser d ire c te m e n t ces deux corps, sans au p ré alab le m a sq u e r la fonction phénoliq ue de la vanilline. Voici la m arch e des
réac-L a p ré p a ra tio n se fa it de la façon su iv a n te : d ans un b allo n de 300 cc à col large, l ’on in tro d u it 50 g de toluène, 4 g de sodium en fils, et 10 g d ’alcool éth y liq u e absolu. On chauffe le to u t à reflux, en a y a n t soin de ferm er la p a rtie supérieu re du ré frig é ra n t avec u n tu b e à chlorure de calcium .
A près disso lu tio n du sodium , on a jo u te 25 g de v an illin e, qui se tra n sfo rm e ra p id e m en t en une p â te jau n e, laq uelle est fil tré e ap rès une heure et scellée d an s un d essiea te u r à vide. On tr a ite le v a n illa te de sodium ainsi o b ten u p a r 50 g de to lu èn e tions :
( 1 ) 1 îev. f>2. 3 0 . ' 1 9 2 9 ) .,׳).
e t g ra d u ellem en t p a r 13.5 g de C H 2C 1 -0 ־C H 3 (é th e r chloro- m éth y liq u e ). L a suspension d ev ien t de m oins en m oins épaisse, e t après 20 heures on ag ite le to u t avec une solutio n de soude, ju s q u ’à ce que la soude ne se colore p lu s ; la solution to lu éniqu e est desséchée su r du ch lorure de calcium et d istillée d an s le vide. L ’é th e r v an illiq u e distille en tre 142-150° sous 8 m m de pression. Après refroidissem ent, la m éth o x y -m éth y lo -v an illin e cristallise. Le rendem ent est de 20 g. On le place im m éd iatem en t d an s u n ballon d ’un litre à col large, que l ’on su rm o nte d ’un ré frig éran t, d ’une b a g u e tte de v erre p o u r le co ntrôle de l’alca lin ité, et d ’un th erm o m ètre . On a jo u te 110 cc d ’alcool m éth y liq u e, 170 cc d ’eau à 70° et 10 à 20 g o u ttes d ’une so lutio n de 5% de potasse, p o u r o b te n ir un m ilieu légèrem ent alcalin , et l ’on place le to u t dans u n b a in -m a rie à 70°, en m a in te n a n t la te m p é ra tu re à l ’in térieu r du ballon en tre 66-68°. Il est très im p o rta n t que le m élange soit assez alcalin po u r colorer le p a p ie r tournesol en bleu, non en v io let; po u r cela l ’on a jo u te à chaqu e heure 4 à 5 g ou ttes de solution de potasse.
On p ré p a re en m êm e tem ps une solution de 6% d ’acétald é- hyr'e p a r d ép o ly m érisatio n de la p a ra ld é h y d e au m oyen de l ’a cide sulfu riq u e. On a jo u te cette solution à la précédente, en p o r tio n de 5 cc d ’abord, en su ite de 3 cc, to u s les 15 à 20 m inu tes. L a solution devient d ’abo rd ja u n e clair, ensu ite ja u n e d ’or, o ra n ge e t finalem ent orange ro u g eâtre. E lle ne doit ja m a is d evenir brun e. A près 8 heures, on refro id it, e t il se dépose une huile j a u ne ro u g e âtre (13 c c l. On n e u tra lise p a r quelques g ou ttes d ’une solution de 10% d ’acide acétique, et l ’on e x tra it p a r le benzène. L a solution benzénique, séchée sur du chlorure de calcium , est en su ite distillée d ans le vide, ainsi que l ’huile rouge qui reste. Sous 7 m m de pression, la p rem ière fractio n passe de 150-182°, la deuxièm e, de 182-195°, laquelle se solidifie p a r refroidisse m ent. On agite cette d ern ière fractio n avec très ]־)eu d ’éth er, p o u r enlever les im puretés, et l ’on cristallise. L ’ald éh yde m é- th o x y -m éth y lo -co n ifé ry liq u e est très instab le, et se tra n sfo rm e ra p id e m en t en une huile jau n e. A près a v o ir fa it ab so rber la p a r tie huileuse p a r une plaq u e poreuse, il n ’est resté que 1.6 g de
su b stan ce cristallin e. C e résid u a été re p ris p a r une so lu tio n de 5% d ’acide ac étiq u e a d d itio n n ée de 0.3% d ’acid e su lfu riq u e, e t bouilli p e n d a n t une d em i-h eu re d an s u n c o u ra n t de gaz c a rb o n i que, p o u r em pêcher to u te ox y d atio n . L e m élange d ’acid e a été distillé d an s le vide, e t le résidu e x tra it p a r le benzène. Il s ’est déposé, après é v a p o ra tio n du so lv an t, u n résid u no n cristallin , résineux, fa ib le m e n t a ro m a tiq u e , se co lo ra n t à l ’a ir de p lu s en plus en' rouge. Ce résid u donne to u te s les ré a c tio n s de l ’ald éh y d e coniférylique, telles que décrites p a r P a u ly e t F e u e rste in (1) : avec la ben zidine en présence de C H 3C O O H il p ro d u it une colo ra tio n rouge sang ; l ’acide su lfu riq u e concentré la colore en j a u ne e t il se p ré cip ite des flocons bleus p a r a d d itio n d ’eau. Les sels alcalin s de cette ald éh y d e colorent la p eau en jau n e. Ses so lu tio n s aqueuses agissent comm e in d icateu r, et m êm e à u n e d ilu tio n de 30qqq0 le v irag e p a r a d d itio n d ’alcalis ou d ’acides est
encore trè s intense.
A près u n ce rtain tem ps, cette ald éh y d e dégage l ’odeur de la v a n i’line, avec d é p ô t de cristaux.
C om m e nous n ’avons p a s réussi à o b ten ir de l ’ald éh y d e cristallisée p a r cette m éthode, nous avons re p ris ce tte sy n th èse d 'a p rè s !es v a ria tio n s de H illm e r e t H illreig el (2 ), en o p é ra n t à u ne te m p é ra tu re de 65-68°, d u ra n t la co ndensation, p e n d a n t 3 heures, en présence de 100 cc d ’alcool éth y liq u e et de 500 ce d ’eau, com me so lv an ts, et en présence de p o tasse -j^־ com m e a g e n t de co ndensation. L ’a lc a lin ité a été contrôlée au m oyen de la p h én o l-p h ta lé in e , et l'o n a em ployé 2 à 3 fois la q u a n tité c a l culée d ’acétald éh y d e , am enée à l ’é ta t gazeux d an s u n c o u ran t d ’azote. A la fin l ’ald éh y d e m éth y lo -co n ifé ry liq u e a été distillée sous 3 m m de pression et nous n ’avons recueilli que la fractio n p a ssa n t en tre 179-183°. L ’ensem ble de l ’a p p a re il est re p résen té p a r la fig. 3.
P a r cette m éthode nous avons ob ten u de l ’ald éh y d e conifé- ry liq u e à l ’é ta t cristallin , m ais avec un re n d em en t trè s faible. E lle est trè s in stab le, possède une od eu r se ra p p ro c h a n t de celle
( 1 ) l. c.
de la coum arine, et se décom pose trè s ra p id e m e n t à l ’a ir et à la lum ière, en d é p o sa n t des cristau x de van illin e. N o u s avons v é ri fié ses pro p riétés, d ’ap rès les a u te u rs cités ; elles sont bien diffé ren tes de celles de la v an illin e, et aussi de celles des e x tra its a ro m a tiq u e s du sirop d ’érable.
KÜH
F i g. 3— A p p a r e il p o u r la p r é p a r a t i o n d e l’a ld é h y d e c o n if é r y liq u e . C e p en d a n t cette c o n sta ta tio n p lu tô t n ég a tiv e ne v e u t pas dire que des restes coniféryliq ues ne p u isse n t p as ex ister sous form e de com binaisons avec d ’a u tre s restes, dan s les résines a ro m atiq u es de l’érable, p uisq u e la v an illin e n ’en e st o btenu e q u ’a près dédoublem ent, e t p e u t-ê tre o x y d atio n , e t que la présence d ’un groupem ent éth y lén iq u e d an s la m olécule de cette su b s ta n ce a ro m a tiq u e en explique bien l ’in sta b ilité . Ceci est, d ’ailleurs, d é jà confirm é p a r les tra v a u x de B. H o lm b erg (1) qui a réussi
à isoler des eau x b isu lfitiq u es un d ériv é co n iféry liq u e p lu s s t a ble, de co n stitu tio n lacto n iq u e et de p oid s m o lécu laire C 20H 20O6, à qui il d o n n a p o u r form ule :
C6H3 (O-CHJ (OH).CH—C H .C H ״OH
I I
C6H, (O-CHg) (OH ).CH —CH. COOH
acide 1 - o x y m éth y l 3 ,2 ־ - d ig aiac y l - te tra m é th y lè n e - 4 - ca r- boxylique.
D a n s le b u t de co m p arer plus ex actem en t les p ro p rié té s de ce p ro d u it de p o ly m érisatio n avec nos e x tra its d ’érable, nous av o n s opéré de la façon s u iv a n te : q u a tre litres d 'e a u b isu lfiti- que, p ro v e n a n t des au to cla v es de l ’A nglo C a n a d ia n P u lp an d P a p e r Co., ont été e x tra its p a r l ’éth er. Le résid u résineux re p ris p a r l ’alcool offre une ressem blance re m a rq u a b le avec les p ro d u its résineux o b ten u s d an s nos syn th èses de l ’ald éh y d e co nifé ry liq u e. Les ré actio n s de colo ratio n que donne cet e x tra it, et p a rtic u liè re m e n t la co lo ration rouge foncé p ro d u ite p a r la b en - zidine, p la id e n t fo rte m e n t en fa v e u r d ’u n d ériv é con iféry liq ue. M êm e l ’o d eu r des deux p ro d u its est trè s ressem b lan te. Ce qui p rouve encore une fois que le d éd o u b lem en t de la lignine, d an s certain es conditions, fo u rn it réellem ent des dérivés co n iféry li- ques.
T o u tefo is, il est c e rta in que l ’ald éh y d e coniféry liqu e libre, n ’est p as id en tiq u e à la m a tiè re a ro m a tiq u e de l ’érable. P a r con tre , u n reste coniféry liq u e un i à d ’a u tre s restes p eu t fo rt bien en être la cause ; ce que nous voulons d é m o n tre r dan s le c h a p i tre su iv an t.
C O N C L U S IO N S
(1) M alg ré la présence de coniférine d a n s l ’érable, ses d é ri vés d ’h y d ro ly se et d ’o x y d atio n , l ’alcool e t l ’ald éh y d e co n iféry li- ques, ne se tro u v e n t p as à l ’é ta t libre d an s la m a tiè re a ro m a ti que de l ’érable.
(2) I l e s t trè s p ro b a b le que l ’aro m e de l’érab le e s t u n d é ri vé de la lignine, et ren ferm e com m e te l u n n o y a u ou u n reste co niférylique com biné à un a u tre reste.
L ’AROME DE L’ÉRABLE EN RAPPORT
AVEC L’HADROMAL
P A R T I E T H É O R IQ U E
C zap e k ap p e la h ad ro m a l, une su b stan ce com plexe q u ’il iso la du bois ( l j . I l t r a i ta la p o udre de bois p a r du chloru re d ’é ta in à chaud, et après ex tra c tio n au benzène, il c ristallisa l ’h ad ro m al que G ra fe d it être com posé d ’u n m élange de v anillin e, de m é- th y l-fu rf u ra l et de p y ro catéch in e. P lu s ta rd , C om bes (2) dé m o n tra q u ’en t r a i t a n t le bois p a r l ’a c é ta te ou le n itra te de plom b à froid, une p e tite p a rtie d u bois fo rm a it u n com posé avec le plom b, laquelle m ise en lib erté p a r l ’hy drogène sulfuré, e t e x tra ite p a r l’alcool, é ta it id en tiq u e à l ’h ad ro m a l ob ten u p a r C zapek. E n 1927 H offm eister (3) p ré p a ra de l ’h ad ro m a l en m o d ifia n t un peu la m éth ode de C zap ek ; il pu rifia le p ro d u it ob ten u au m oyen du com posé bisulfitique, et tro u v a p o u r form ule C 10H ]״O3, c’e s t-à -d ire la m êm e form ule b ru te que celle de l ’a l déhyde coniférylique.
L ’h ad ro m a l est un corps m icro cristallin , en form e d ’aiguilles ja u n â tr e s d ’odeur agréab le “ qui rapp elle l ’odeur com binée de la v an illin e et du ta n n in C e tte o d eu r est si c a rac té ristiq u e , d it Com bes, que l ’on ne p e u t la confondre avec aucune au tre . E lle est s u rto u t percep tib le p a r chauffage. C ette su b stan ce fond vers 80° en p re n a n t une coloration jau n e, et à plus h a u te te m p é ra tu
-(1 ) Z ts e h r . P h y s io l. C h em . 27, 141, (1 8 9 9 ). (2 ) C. 78, 132, (1 9 0 7 ).
re elle se carbonise. L ’h a d ro m a l e st peu soluble dan s l'e a u fro i de, plus d an s l ’eau chau d e e t fa cilem en t soluble d an s l'alcool, l ’éth er, le chloroform e, le benzène et le to luèn e, de m êm e que d a n s la ligroïne chaude. S a so lu tio n e st n e u tre au to urneso l. Il donne la p lu p a rt des ré actio n s de la lignine, et p rin c ip a le m e n t le p ré cip ité rouge v io lacé avec la phloroglucine, ré actio n c a ra c té ristiq u e des tissu s lignifiés. Il donne aussi to u te s les réactio n s des aldéhydes. E n le t r a i ta n t p a r un o x y d a n t te l que le fe rric y a - n u re de p o tassiu m ou le p e rm a n g a n a te de p o tassiu m , il se d é com pose, et p eu à peu la réactio n de la p hloroglucine d isp a ra ît. O n p e u t déceler la v an illin e d an s les p ro d u its d ’ox yd ation.
A cause de la p a re n té é tro ite de l ’h ad ro m a l avec la lignine du bois, à cause aussi des ca ra c té ristiq u e s fo rt in trig a n te s que l ’on d o n n a it de son arôm e, à cause enfin des d é ta ils p lu tô t m a i gres e t do uteux fournis p a r la litté r a tu re au s u je t de cette su b s tan ce , nous avons dirigé nos tra v a u x v ers l ’étu d e de l’h ad ro m al.
P A R T I E E X P É R IM E N T A L E
I. — Préparations de l’hadr omal et ét ude de ses ,propriétés E n su iv a n t la m éthode de C om bes, nous avons d ’ab o rd ex tr a it de la sciure de bois de chêne p a r un m élange en p a rtie s égales de benzène et d ’alcool ju s q u ’à épu isem ent. A près cinq jo u rs d ’ex tra ctio n , la faible q u a n tité de résine q u i passe encore en solution est co n stan te , et sem ble se fo rm er a u ssitô t que le bois v ien t en c o n ta c t avec l ’a ir (1 ). L a sciure, ainsi d éb a rra ssé e de ses résines, a é té tra ité e ap rè s séchage, p a r u n e solu tio n s a tu rée d ’a c é ta te n e u tre de plom b à froid. Le to u t a été a b a n d o n n é p e n d a n t deux jo u rs et le bois a été en su ite pressé et lavé avec de l ’eau c o n te n a n t un peu d ’acide acétiq u e, t r a ité p a r l ’alcool p o u r form er une p â te , e t a g ité avec une solu tio n aq ueuse d ’h y
-(1) P e n d a n t q u e le b o is e s t p lo n g é d a n s le s o lv a n t, a p r è s d e u x o u t r o i s jo u r s d ’e x tr a c ;tio n , o n r e m a r q u e q u ’il n e se d is s o u t p lu s d e r é s in e s c o lo r é e s e n ja u n e , m ê m e e n l a i s s a n t le b o is e n p r é s e n c e d u s o l v a n t p e n d a n t t o u t e u n e jo u r n é e . M a is a u s s i t ô t q u e le b o is v ie n t e n c o n ta c t a v e c l ’a i r , le s o l v a n t e n t r a î n e d e n o u v e a u d e s r é s i n e s c o lo r é e s .
