Tannins extraction and modification for their application in beech wood preservation

Brabec, Anna

EN SKPřihlásit se Přihlásit se (EduID)

Theses.cz

Theses mb713o

Tannins extraction and modification for their application in beech wood preservation – Dipl.-Ing. Bc. Anna Brabec

Dipl.-Ing. Bc. Anna Brabec

Disertační práce

Tannins extraction and modification for their application in beech wood preservation

Extrakce a modifikace taninů pro jejich použití v ochraně bukového dřeva

Anotace:

Taniny, rostlinné polyfenoly přítomné v jádrovém dřevě a kůře různých druhů dřevin, jsou díky svým antimikrobiálním vlastnostem potenciálními prekurzory pro různé aplikace. Jedním z nich je ochrana dřeva, jelikož převážně kondenzované taniny zvyšují trvanlivost dřeva. V kontextu adaptace lesů mírného pásma na změnu klimatu je druhem dřeva, který si zaslouží zlepšení trvanlivosti, buk lesní (Fagus sylvatica L.), protože se ve střední Evropě stává více zastoupeným. Bukové dřevo poskytuje dobré mechanické vlastnosti, ale jeho použití je omezeno na interiér. Proto se tato disertační práce snaží najít přírodní způsob, jak chránit bukové dřevo proti biologickým škůdcům pomocí taninů ze dřeva trvanlivých druhů. Experimentální práce začala kvantitativním stanovením extraktivních látek ve (i) vyzrálém, (ii) modifikovaném vyzrálém a (iii) nepravém jádře dřeva buku. Cílem bylo zjistit, zda modifikované a nepravé jádro dřeva buku obsahují více hydrofilních extraktivních látek a vyšší celkový obsah fenolických látek ve srovnání s vyzrálým bukovým dřevem. U všech použitých rozpouštědel byl obsah extraktivních látek stejně jako celkový obsah fenolických látek v chemicky modifikovaném vyzrálém dřevě a nepravém jádře nižší než ve vyzrálém bukovém dřevě. Termicky modifikované vyzrálé bukové dřevo vykazovalo zvýšení množství hydrofilních extraktiv. V dalších studiích byly hledány vhodné taniny, které byly charakterizovány a modifikovány. V prvním kroku sloužil komerční extrakt získaný extrakcí horkou vodou z kůry akácie Mearnsovy (Acacia mearnsii De Wild.) jako známý zdroj kondenzovaných taninů. Za účelem potlačení vysoké variability ve struktuře a molekulové velikosti a umožnění in situ polymerizace bez použití tvrdidel, bylo provedeno štěpení pomocí mírně kyselé hydrolýzy. Hydrolyzovaný tanin byl lyofilizován, aby se zabránilo působení tepla na strukturu taninů a impregnován do bukového dřeva. Nejméně koncentrovaná kyselina posunula distribuci velikosti částic směrem k menším částicím, zatímco pro nejvyšší koncentraci kyseliny byl opak pravdou. Navíc druhý jmenovaný způsob hydrolýzy zúžil a homogenizoval distribuci velikosti částic taninů. Navzdory úspešnému štěpení taninů pomocí nejméně koncentrované kyseliny, zůstala velikost částic v řádu mikrometrů. Hydrolyzované taniny impregnované do bukového dřeva se proto nacházely převažně v lumenech cév a snadno se vyluhovaly. Navíc se předpokládá, že taniny kondenzují do větších celků, k čemuž může dojít ještě před impregnací do struktury dřeva. Za účelem nalezení vhodných lokálních zdrojů taninů, byly charakterizovány extrakty z kůry akátu (Robinia pseudoacacia L.), jádrového dřeva dubu evropského (Quercus spp.) a kůry smrku ztepilého (Picea abies (L.) Karst.). Extrakty z akátu a dubu vykazovaly nižší celkový obsah fenolických látek než komerční extrakt z akácie (statisticky významné pouze pro akát). Všechny hodnoty však byly několikrát nižší, než se obvykle úvádí pro tyto extrakty, což může být způsobeno dlouhým skladováním testovaných práškových extraktů v interiéru. Doba skladování ovlivnila také distribuci molekulových hmotností fenolických látek. Množství extraktiv v kůře smrku se zvyšovalo s výškou stromu a korelovalo s poměrem vnitřní a vnější vrstvy kůry. Fungistatický účinek extraktů z kůry akátu a jádrového dřeva dubu byl porovnán s komerčním extraktem z kůry akácie. Pouze hydrolyzovatelné taniny z jádrového dřeva dubu by mohly být považovány za potenciální lokální zdroj taninů, protože extrakt z kůry akátu dokonce zhoršil trvanlivost bukového dřeva. Rozměrově-vylučovací chromatografie hydrofi …více

Anotace:

lních extraktiv byla identifikována jako jednoduchá a rychlá metoda pro odhad trvanlivosti dřeva. Výsledky práce rozšířily některé základní aspekty přístupu pro přírodní ochranu bukového dřeva proti biologickým škůdcům pomocí taninů ze dřeva. Nekonzistentnost v chování a vlastnostech taninů v závislosti na zdroji, podmínkách extrakce a skladování je v současnosti největším omezením v pochopení jejich …více

Abstract:

Tannins, plant polyphenols present in heartwood and bark of various wood species, are due to their antimicrobial properties potential precursors for diverse applications. One of them is wood preservation, since predominantly condensed tannins increase wood durability. In context of temperate forests adaptation to climate change, the wood species that deserves improvement in durability, is European beech wood (Fagus sylvatica L.), since it is becoming increasingly abundant in the central Europe. Beech wood delivers good mechanical performance but its usage is limited to indoor exposure. Therefore, this doctoral thesis aspires to find out the natural way how to protect beech wood against biological agents with help of tannins from durable wood species. The experimental work started with the quantitative determination of extractives in (i) mature, (ii) modified mature and (iii) false hearted beech wood. The objective was to find out whether modified and false hearted beech wood contains more hydrophilic extractives and higher total phenolic content in comparison to mature beech wood. For all used solvents, the extractive content as well as the total phenolic content was in chemically modified mature and false heartwood lower than in mature beech wood. Thermally modified mature beech wood experienced an increase of hydrophilic extractive amount. In further studies, appropriate tannins were searched, characterized and modified. In the first step, a commercial hot water extract from the bark of black wattle (Acacia mearnsii De Wild.) served as a known source of condensed tannins. To overcome its high structural and molecular size variability and to allow in situ polymerization without use of hardeners, fractionation by mild acid hydrolysis was performed. The hydrolyzed tannin was freeze-dried to avoid thermal effects on tannins structure and impregnated into beech wood. The lowest-concentrated acid shifted the particle size distribution towards smaller particles; meanwhile, for the highest acid concentration the opposite was true. Moreover, the latter one narrowed and homogenized the particle size distribution of tannins. Despite the successful fractionation of tannins by lowest-concentrated acid, the particle size remained in the micrometer order. Therefore, hydrolyzed tannins impregnated into beech wood were located mainly in vessels lumina and easily leached out. Moreover, tannins are expected to condensate into bigger agglomerations that could happen even prior to impregnation into wood structure. In order to find out appropriate local sources of tannins, the extracts from black locust (Robinia pseudoacacia L.) bark, European oak (Quercus spp.) heartwood and Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) bark were characterized. Robinia and Quercus extracts exhibited lower total phenolic contents than the commercial Acacia extract (statistically significant only for Robinia). However, all values were a few times lower than usually stated for these extracts, which can be caused by long indoor storage of the tested powdered extracts. The storage time influenced also the molecular weight distribution of the phenolics. The amount of extractives in the spruce bark increased with tree height and correlated with inner-to-outer bark ratio. The fungistatic effect of Robinia bark and Quercus heartwood extracts was compared with the commercial Acacia bark extract. Only hydrolyzable tannins from Quercus spp. heartwood might be considered as potential local source of tannins, since Robinia bark extract even worsened the beech wood durability. The size-exclusion chromatography of hydrophilic extractives has been identified as a simple and fast method for wood durability estimation. The results of the thesis extended some fundamental aspects of the natural beech wood protection approach against biological agents using wood tannins. Inconsistency in tannins behaviour and properties in dependence of source, extraction and storage condit …více

Abstract:

ions are currently the biggest limits in the understanding of their potential applications and need to be in future research addressed.

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 10. 8. 2026

Obhajoba závěrečné práce

Obhajoba proběhla 10. 9. 2026
Vedoucí: Mgr. Zuzana Paschová, Ph.D.
Oponent: Stanislava Voběrková, Ph.D., doc. Mgr., Alena Vollmannová, externi, Tereza Jurczyková, externi

Citační záznam

Citovat tuto práci

Citace dle ISO 690:

BRABEC, Anna. \textit{Tannins extraction and modification for their application in beech wood preservation}. Online. Disertační práce. Brno: Mendelova univerzita v Brně, Lesnická a dřevařská fakulta. 2026. Dostupné z: https://theses.cz/id/mb713o/.

@PhdThesis{Brabec2026thesis,
AUTHOR = "Brabec, Anna",
TITLE = "Tannins extraction and modification for their application in beech wood preservation [online]",
YEAR = "2026 [cit. 2026-09-25]",
TYPE = "Disertační práce",
SCHOOL = "Mendelova univerzita v Brně, Lesnická a dřevařská fakultaBrno",
NOTE = "SUPERVISOR: Mgr. Zuzana Paschová, Ph.D.",
URL = "https://theses.cz/id/mb713o/",
}

@PhdThesis{Brabec2026thesis,
AUTHOR = {Brabec, Anna},
TITLE = {Tannins extraction and modification for their application in beech wood preservation},
YEAR = {2026},
TYPE = {Disertační práce},
INSTITUTION = {Mendelova univerzita v Brně, Lesnická a dřevařská fakulta},
LOCATION = {Brno},
SUPERVISOR = {Mgr. Zuzana Paschová, Ph.D.},
URL = {https://theses.cz/id/mb713o/},
URL_DATE = {2026-09-25},
}

{{Citace kvalifikační práce
 | příjmení = Brabec
 | jméno = Anna
 | instituce = Mendelova univerzita v Brně, Lesnická a dřevařská fakulta
 | titul = Tannins extraction and modification for their application in beech wood preservation
 | url = https://theses.cz/id/mb713o/
 | typ práce = Disertační práce
 | vedoucí = Mgr. Zuzana Paschová, Ph.D.
 | rok = 2026
 | počet stran =
 | strany =
 | citace = 2026-09-25
 | poznámka =
 | jazyk = 
}}

Plný text práce

Obsah online archivu závěrečné práce

Zveřejněno v Theses:

autentizovaným zaměstnancům ze stejné školy/fakulty

Jak jinak získat přístup k textu

Instituce archivující a zpřístupňující práci: Mendelova univerzita v Brně, Lesnická a dřevařská fakulta

Odkaz na soubor do lokálního úložiště instituce

Mendelova univerzita v Brně

Lesnická a dřevařská fakulta

Doktorský studijní program:
Materiálové inženýrství dřeva

Práce na příbuzné téma

Hodnocení kvality organické hmoty v půdě pomocí FTIR spektroskopie
Tatiana Brough
Analýza pentoxifylinu a verapamil hydrochloridu v pevných lékových formách pomocí FTIR spektroskopie
Klára Horníková
FTIR analýza plynných zplodin hoření materiálů na bázi dřeva
Michaela Perďochová
Využití FTIR v analytice maziv
Tomáš Flamík
Size-exclusion chromatography - analytická metoda pro charakterizaci rozpuštěných organických látek
Klára PILSOVÁ
Vliv různé velikosti částic a doby míchání na homogenitu krmných směsí
Romana Sapáková
Faktory ovlivňující měření distribuce velikosti částic ZnO metodou dynamického rozptylu světla
Markéta HANZLÍKOVÁ
Vliv velikosti částic na proces granulárního míchání metodou diskrétních prvků
Anna PAŘÍKOVÁ

Všechny práce

Theses.cz

Tannins extraction and modification for their application in beech wood preservation – Dipl.-Ing. Bc. Anna Brabec

Dipl.-Ing. Bc. Anna Brabec

Disertační práce

Tannins extraction and modification for their application in beech wood preservation

Extrakce a modifikace taninů pro jejich použití v ochraně bukového dřeva

Anotace:

Anotace:

Abstract:

Abstract:

Klíčová slova

Keywords

Obhajoba závěrečné práce

Citační záznam

Citace dle ISO 690:

Plný text práce

Obsah online archivu závěrečné práce

Jak jinak získat přístup k textu

Mendelova univerzita v Brně

Práce na příbuzné téma