Skořice (Cinnamomum verum)

Škořice je nejčastěji známá jako koření, které se používá v kuchyni k dochucení sladkých i slaných jídel. V tomto svátečním období roku můžete přidat tyčinku skořice do hrnce s dušeným svařeným vínem, abyste mu dodali onu rozpoznatelnou vůni, kterou si mnozí z nás spojují s vánočním časem. V tomto příspěvku se podíváme na molekuly obsažené ve skořici, které jsou za tuto vůni zodpovědné, a na některá jejich další využití.

1. Na hlavním obrázku vidíte skořicové tyčinky a mletou skořici uvnitř baněk s kulatým dnem, které byly zazátkovány a jsou opřeny o korkový kroužek. Baňky s kulatým dnem se často používají v laboratoři k ohřívání kapalin a provádění reakcí. V horní části mají zabroušené skleněné spoje, které usnadňují připojení dalších skleněných nádob, například kondenzátorů, nebo jejich bezpečné zazátkování. Jejich tvar zvětšuje povrch, a tak je zahřívání a míchání velmi účinné, ale jak si jistě dovedete představit, mají také tendenci se kutálet (a při pádu se rozbíjet!), takže je třeba je upevnit do svorky nebo opřít o korkový kroužek, jehož tvar je zrcadlovým odrazem jejich tvaru. Zde jsou položeny na boku, aby co nejlépe vynikl jejich pevný obsah; to bychom neradi (nebo bezpečně) dělali, kdyby obsahovaly horkou tekutinu. Obrázek také ukazuje molekulární strukturu trans-cinnamaldehydu, zdroje známé skořicové vůně.

Škorice pochází ze Srí Lanky, kde se nachází ve vnitřní kůře několika stromů z rodu Cinnamomum, které patří do čeledi Lauraceae. Jak název napovídá, do této čeledi patří také vavřín, Laurus nobilis, zdroj bobkových listů používaných v kuchyni. Skořicovníky jsou středně vysoké až vysoké stromy, které v plném růstu dosahují výšky 6-15 metrů. Dobře rostou v nadmořské výšce kolem 1 000 m v oblastech s ročním úhrnem srážek 200-250 cm. Skořice se sklízí od září do listopadu; výhonky s tloušťkou prstu a stejnoměrnou hnědou barvou jsou ideální pro získávání kůry. Ty se řežou těsně u země ve stáří asi 2 let, pokud možno rovné, o délce 1,0-1,25 m a tloušťce 1,25 cm. Vnitřní kůra se oškrábe, oloupe a nechá uschnout. Tehdy získá tvar peří, který je vidět u skořicových tyčinek (jak je znázorněno v baňce vpravo na hlavním obrázku výše). Peří se pak třídí, přičemž „00000“ je nejjemnější kvalita a „0“ je nejhrubší. Mohou být také rozemleta na prášek (jak je znázorněno v baňce vlevo) a obě formy se obvykle vyvážejí.

Škorice se v historii používala jako koření k nejrůznějším účelům. Předpokládá se, že poprvé byla použita již 2000 let př. n. l., protože byla vyobrazena na malbách nalezených uvnitř egyptských pyramid. Egypťané používali koření v lékařství, protože si byli vědomi jeho antibakteriálních a protiplísňových vlastností, ale také jako ochucovadlo nápojů a jako parfém při balzamování, kdy se kořením plnily tělní dutiny. Skořice je také několikrát zmíněna v biblických knihách Exodus a Přísloví, především jako jedna ze složek Mojžíšova oleje na pomazání, spolu s čistou myrhou, kasií a olivovým olejem. Ve středověku se skořice stala symbolem bohatství, protože Evropa a Afrika neměly vhodné podnebí, které by umožňovalo pěstování tohoto koření, a proto se musela dovážet z Východu. Skořice se přepravovala dlouhými a nepohodlnými pozemními cestami, což omezovalo dodávky a prodražovalo ji, a proto se její používání stalo skutečným symbolem postavení.

2. Chuť skořice je způsobena aromatickou silicí, která tvoří 0,5-1 % jejího složení. Tento esenciální olej se připravuje tlučením skořicové kůry, macerací v mořské vodě a následnou destilací. Vznikne tak olej zlatožluté barvy, který má vůni i chuť skořice. Hlavní chemické složky tohoto esenciálního oleje jsou uvedeny ve schématu 1 a zahrnují eugenol, výchozí látku pro syntézu vanilinu, linalool (viz náš příspěvek o levanduli), estragol, ethylcinnamát, caryofylen a cinnamaldehyd (více o něm později). Tyto sloučeniny lze oddělit a identifikovat pomocí extrakce na pevné fázi a následné plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií (GC-MS).

GC-MS je analytická technika, která spojuje plynovou chromatografii a hmotnostní spektrometrii. Plynová chromatografie odděluje směs sloučenin; začíná po rozpuštění vzorku v rozpouštědle a jeho vstříknutí do kolony. Nereaktivní plyn pak přenáší vzorek přes kolonu, kde se různé sloučeniny pohybují různou rychlostí v závislosti na tom, jak dobře se vážou na povlak kolony, který se nazývá stacionární fáze; proto se eluují v různých časech. Tento přístup je podobný většině lidí známé papírové chromatografii, kde se v nejjednodušší podobě oddělují barvy plstěných per, a tak je patrné, když voda pomalu prosakuje přes nějaký označený filtrační papír.

Sloučeniny eluující z plynového chromatografu se pak mění na ionty a k identifikaci každé z těchto látek se používá hmotnostní spektrometr. Každý iont lze identifikovat podle jeho hmotnosti, lokalizací píku molekulárního iontu ve spektru, ale také podle menších a lehčích sloučenin, na které se během postupu rozpadá. Další podrobnosti o GC-MS naleznete na této stránce vytvořené jedním z našich bristolských kolegů.

3. 90 % skořicové silice tvoří organická sloučenina zvaná trans-cinnamaldehyd nebo 3-fenylprop-2-enal (znázorněno na hlavním obrázku a ve schématu 1). Ta byla v minulosti našimi bristolskými kolegy vybrána jako Molekula měsíce a je zodpovědná za charakteristickou vůni a chuť skořice.

Existuje několik známých metod chemické syntézy, i když Wikipedie uvádí, že nejlevnější zůstává extrakce skořicového aldehydu destilací oleje ze skořicové kůry vodní parou. V laboratoři jej lze připravit z příbuzných sloučenin, jako je skořicový alkohol (Schéma 2), ale také ze strukturně nepříbuzných sloučenin, například aldolovou kondenzací benzaldehydu a acetonu. Kinetiku a mechanismus této a příbuzných reakcí podrobně zkoumali Guthrie a Wang v roce 1991 (Can. J. Chem. 1991, 69, 339-344).

Tato syntetická cesta zpočátku využívá silnou bázi k vytvoření acetonového enolátového iontu (znázorněno níže, Schéma 3).

Tento enolát je velmi nukleofilní, což mu umožňuje atakovat karbonyl v benzaldehydu (Schéma 4). Vzniká tak alkoxidový ion, který může přijmout proton z vody za vzniku beta-hydroxy ketonu. Elektronový pár na uhlíku se pak použije k eliminaci hydroxidového iontu za vzniku alfa,beta-nenasyceného ketonu, požadovaného produktu, trans-cinnamaldehydu. Tato sloučenina je také výchozím materiálem pro syntézu složitějších molekul a nadále je popisována řada cest pro její přípravu (J. Org. Chem. 2011, 76, 8986-8998).

Nejznámější použití skořicového aldehydu je jako ochucovadla v potravinách a nápojích, ale má také antimikrobiální vlastnosti, které jsou zajímavé pro řadu průmyslových odvětví (viz například Int. J. Food Microbiol. 2004, 94, 223-253, Progr. Org. Coatings 2007, 60, 33-38, Environ. Chem. Lett. 2012, 10,325-347), kde může být použit k inhibici růstu různých mikrobů (Nutrients 2015, 7, 7729-7748), jako jsou bakterie, houby, plísně a dermatofyty. Tato schopnost spolu s nízkou toxicitou činí ze skořicového aldehydu také užitečný fungicid, jehož účinnost byla prokázána na více než 40 různých plodinách. GC-MS byla použita ke stanovení obsahu skořicového aldehydu v různých potravinách s cílem určit, zda se jeho antimikrobiální vlastnosti zachovávají během zpracování (J. Agric. Food Chem. 2000, 48, 5702-5700). Skořicový aldehyd může mít také příznivé účinky při léčbě cukrovky, i když se zdá, že v této oblasti je zapotřebí dalších studií (Diabetic Medicine 2012, 29, 1480-1492).

Další zajímavou aplikací skořicového aldehydu je, že jej lze použít jako inhibitor koroze oceli a dalších slitin železa v korozivních kapalinách. Za vysokého tlaku a teploty dochází k příznivé polymeraci trans-cinnamaldehydu, což vede k vytvoření tenkého filmu na povrchu kovu, který působí jako bariéra proti korozi (Electrochimica Acta, 2013, 97, 1-9.)

Ačkoli se tento přístup v současné době používá hlavně na ropných polích, velmi rádi bychom věděli, zda naše auta nebudou někdy v budoucnu vonět po Vánocích…

(Přispěvatelé:

Olivia Levy (výzkum, psaní, fotografie, obrázky), Natalie Fey (redakce).