Микроскопическая морфология

Клеточная структура пробки хорошо изучена, и пробковая ткань занимает специальное место в истории анатомии растений. Впервые пробка была рассмотрена при помощи сканирующего электронного микроскопа в 1987г.

Пробку можно описать как однородную ткань с регулярно упорядоченными тонкостенными клетками без межклеточного пространства. Структура пробки альвеолярна подобно медовым сотам, каждая клетка представляет собой замкнутую секцию, пространство между смежными клетками отсутствует (рис.4 и 5). Поскольку поперечные стенки клеток (параллельные радиальному направлению) имеют хаотичное направление, пробку можно классифицировать, в первом приближении, как трансверсально изотропный материал, допуская, что в аксиальном и тангенциальном разрезе стенки клеток имеют приблизительно одно и тоже направление.

Клетки можно описать как прямоугольные призмы, составленные друг на друга в колонны параллельно радиальному направлению дерева (рис. 5). Крошечные альвеолы плотно упорядочены, и их размеры настолько малы, что количество клеток может значительно варьироваться от одного образца пробки к другому. Любая пробка содержит линзообразные каналы, проходящие в радиальном направлении. Их форма приближается к цилиндрической, обычно они полые, и их объемная доля сильно меняется в зависимости от типа пробки и влияет на качество изделий из пробки.

Анизотропность клеточной структуры пробки подразумевает, что ее свойства также анизотропны. Клетки пробки, замкнутые и полые, содержат газ, предположительно схожий с воздухом. Структура пробкового паркета имеет крайне малый удельный вес, под давлением она легко сжимается и затем восстанавливается в прежнем объеме.

Плотность пробки

Плотность пробки может варьироваться в широком диапазоне и зависит в основном от возраста (девственная или вторичная кора) и обработки (естественная или прокипяченая). Плотность может расходится в 2 раза: 120-240 кг/м3. Если плотность материала стенок клетки практически постоянна, разница в общей плотности может быть вызвана размерами клеток (высота и толщина стенок), степенью волнистости стенок клетки и/или объемной долей линзообразных каналов. Высокую плотность имеет пробка с толстыми и сильно гофрированными стенками и низким удельным весом линзообразных каналов.
Кипячение пробки уменьшает волнистость стенок клеток и ведет к снижению плотности: объем материала увеличивается примерно на 30% (10-15% в радиальном направлении и 5-7% в аксиальном и тангенциальном).
Макроскопическая пористость пробки, основной индикатор качества, соотносится с преобладанием линзообразных каналов, пересекающих пробковые пластины радиально. Общая пористость пробковых пластин снижается приблизительно наполовину после кипячения, так как расширение в процессе кипячения приводит к образованию более крупных пор.
Клетки, образованные весной, крупнее, стенки их тоньше, осенние клетки имеют более высокую плотность. Плотность тонких пластин выше, чем толстых, что вызвано их низкой пористостью, малым количеством клеток в годичных кольцах и меньшей высотой клетки. Плотность стенок клеток оценивается в 1200 кг/м3.

Химический состав

Химический состав пробки хорошо изучен, он зависит от следующих факторов: географическое происхождение, климат и почва, генетика, размеры дерева, возраст (девственная или вторичная кора). Пробка, полученная из Quercus suber L., обладает высокой эластичностью и низкой проницаемостью, обусловленными ее особым химическим составом.

Клеточная структура пробковой стенки состоит из тонкой пластины, богатой лигнином (первичная внутренняя стенка), толстой вторичной стенки, состоящей из чередующихся субериновых и восковых пластин, и третичной стенки из полисахаридов. В некоторых работах отмечается, что вторичная стенка помимо суберина и воска содержит также и лигнин. Из этих компонентов суберин составляет примерно 40%, лигнин 22%, полисахариды 18% и экстрагируемое вещество до 15%.
Девственная кора содержит большее количество суберина и экстрагируемого вещества (воск и жиры), чем регенерированная.

Суберин

Структура суберина в пробковой коре до конца еще полностью не изучена.
Предположительно суберин имеет полиэфирную структуру, состоящую из длинноцепочных жирных кислот, оксикислот, фенольных кислот, связанных эфирными группами. На сегодняшний день в литературе предложена лишь модель химической структуры суберина (рис. 7).

Если исходить из того, что пробковая ткань содержит как полиалифатические, так и полифенольные области, и последние не являются лигнином, то термин «суберин» следует использовать для определения макромолекулы, содержащей обе эти области, что мы и видим в пробке.
Для выделения полимерного суберина из коры Quercus suber L. были использованы энзиматические методы. Результаты показали, что полимерный суберин является алифатическим полиэфиром из насыщенных и ненасыщенных кислот со средней молекулярной массой 2050г/моль-1.