Die Mäule-Reaktion dient der Unterscheidung von Laubholz (Angiospermen/Bedecktsamern) und Nadelholz (Gymnospermen/Nacktsamern). Die Probe kann an Schnitten für die Beobachtung unter dem Mikroskop durchgeführt werden, oder makroskopisch an der Oberfläche eines frisch abgeschnittenen Zweiges.
Geräte:
Nadelholz (hier: Ast einer Tanne), Laubholz (hier: Ast einer Birke), frisches Rasiermesser, Pinzette, Präpariernadel, Objektträger, Deckglas, Mikroskop
Chemikalien:
Kaliumpermanganat-Lösung 1 %
Salzsäure 20 %
Ammoniak 9 %
Durchführung:
Man schneidet mit einer scharfen, frischen Rasierklinge von einem dünnen Ast des zu untersuchenden Gewächses eine hauchdünne Scheibe ab und legt diese auf einen Objektträger. Auf den Schnitt gibt man einen Tropfen einer 1%igen Kaliumpermanganat-Lösung und lässt für 5 Minuten einwirken. Nach 5 Minuten saugt man die Kaliumpermanganat-Lösung vorsichtig am Rand durch ein Taschentuch ab, tropft auf den Schnitt einen Tropfen 20%ige Salzsäure und lässt diese 2 Minuten einwirken. Der Schnitt hat nach der Behandlung mit Kaliumpermanganat eine bräunliche Farbe angenommen, die bei der Behandlung mit Salzsäure verschwindet. Im Anschluss wird die Salzsäure wieder abgesaugt und der Schnitt mit einem Tropfen Wasser gewaschen. Jetzt werden 2 Tropfen 9%ige Ammoniaklösung aufgetropft. Im Falle einer positiven Reaktion, tritt diese sehr schnell ein. Die starke, rosarote Färbung kann auch makroskopisch gut gesehen werden. Für die Betrachtung unter dem Mikroskop saugt man die Ammoniaklösung ab, setzt einen Tropfen Wasser zu und legt ein Deckglas auf.
Man erkennt, dass nicht der gesamte Ast Querschnitt verholzt ist, und nur bei Laubhölzern der verholzte Bereich eine rote Farbe annimmt. Nadelhölzer nehmen bestenfalls zarte Rosatöne an, oder färben sich braun.
Entsorgung:
Alle Lösungen können neutralisiert dem Abwasser zugegeben werden. Feststoffe werden dem Hausmüll beigegeben.
Erklärung:
Holz besteht im wesentlichen aus Lignin, einem Biopolymer das aus Phenylpropanoiden besteht. Die Aromaten enthalten eine Hydroxyl-Gruppe und eine, oder zwei Methoxy-Gruppen. Lignin ist also ein Polymer, das aus verschiedenen phenolischen Makromolekülen besteht und ein dreidimensionales Netzwerk bildet.
Es gibt verschiedene Monomere die sich unbestimmt in alle Raumrichtungen verknüpfen, weshalb es keine eindeutige Lignin-Strukturformel gibt. Der Prozess der Verholzung beschreibt das Einlagern von Lignin in die Zellwände, wodurch die Pflanze ihre Stabilität, vor allem ihre Druckbeständigkeit, erhält.
Lignin enthält die Basisbausteine Cumarylalkohol, Coniferylalkohol und Sinapylalkohol. Abhängig von der Art des Holzes kommen unterschiedliche Monomere vor. So findet man in Nadelhölzern (Coniferen) hauptsächlich Coniferyl-Einheiten mit Guajacylresten. Laubhölzer abwechselnd Guajacylreste und Sinapyl-Elemente mit Syringyl Resten.
Coniferylalkohol enthält den Guayacylrest, während Sinapylalkohol den Syringylrest enthält.
Die Mäule-Reaktion basiert auf dem Vorhandensein von Syringyl-Resten. Durch die Behandlung mit Kaliumpermanganat und Salzsäure werden chinoide Strukturen gebildet, wodurch es zur charakteristischen Färbung kommt. Da nur Laubholz Syringyl-Reste in relevanten Mengen enthält, färbt sich nur dieses intensiv rot an. Nadelhölzer nehmen dabei maximal einen sehr zarten Rosaton an, färben sich jedoch meist bräunlich. Die Färbung ist nicht stabil und das Holz entfärbt sich in wenigen Stunden wieder.
Bilder:
Während die Schnitte mit Kaliumpermanganat Lösung behandelt werden.
Die Schnitte nach der Zugabe von Ammoniak Lösung. Die Färbung ist auch makroskopisch sichtbar.
Zum Vergleich habe ich jeweils 2 Schnitte von einem Tannenzweig (die nicht sehr gut gelungen sind) und 2 Schnitte vom Ast einer Birke jeweils unterschiedlich gefärbt. Zum Vergleich wurde ein Schnitt des Tannenzweigs und ein Schnitt des Birkenasts mit Astrablau-Fuchsin nach Roeser gefärbt. Dabei färben sich die verholzten Areale durch das Fuchsin rot an und die unverholzten Kompartimente (hauptsächlich Cellulose) färben sich durch Astrablau blau an.
Birke; Astrablau-Fuchsin nach Roeser
Tannenzweig; Astrablau-Fuchsin nach Roeser
Man sieht, dass auch die Tanne als Vertreter der Coniferen über verholzte Bereiche verfügt (in rot dargestellt). Diese sind jedoch bei der Mäule-Reaktion ungefärbt (bzw. braun), da sie keine Syringyl-Reste enthalten. Bei der Birke decken sich die roten Bereiche der Astrablau-Fuchsin Färbung mit den roten Bereichen der Mäule-Reaktion.
Birke; Mäule-Reaktion
Tannenzweig; Mäule-Reaktion
Literatur:
Bruno P. Kremer: Das große Kosmos Buch der Mikroskopie, 3. Auflage, Stuttgart 2015; Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG
).
Diese mikrochemische Reaktion kannte ich auch noch nicht.