CHAPITRE CINQUANTIÈME

CELLULOSE. — AMIDON. — INULINE. — DEXTRINE. — GOMMES. — PRINCIPES GÉLATINEUX DES FRUITS.

Principes immédiats ternaires des végétaux. — Cellulose, propriétés, préparation t action de l'eau, des acides et des alcalis. — Examen ehimique des bois. — Altération spontanée des matières ligneuses, moyens de préservation. — Amidon, constitution du grain d'amidon.

— Propriétés de l'amidon, action de la chaleur, action de l'eau, empois, action des bases, action des acides, conversion en dextrine.

— Extraction de l'amidon, i° des pommes de terre, î° des céréales. — Inuline, préparation, propriétés. — Dextrine, préparation, propriétés, applications. — Gommes, principes constituants des gommes, arabine, cérasine, bassorine. — Principes gélatineux des fruits, peclost?, pectine, parapecline, métapectine, acides pectosique, pectique, parapec tique, métapectique. — Pcctase. — Théorie de la formation des gelées végétales.

§ 1048. Parmi les produits qu'on retire du règne organique, les ans, par leurs apparences, par leur manière d'être, se rapprochent tfes composés de la nature minérale, avec lesquels ils se confondent en quelque sorte. Ces produits présentent une composition définie et des caractères parfaitement tranchés; lorsqu'ils affectent l'état solide, ils cristallisent en général, ou du moins sont susceptibles de former des combinaisons cristallisables ; liquides, ils se volatilisent sans décomposition : constituant, dans l'un et l'autre cas, de véritables espèces, l'étude de leurs transformations intéresse le chimiste au plus haut degré. Les autres, incristallisables, nécessaires pour la plupart à l'accomplissement des phénomènes de la vie, se modifiant avec la plus grande facilité sous des influences souvent très-faibles, offrent au physiologiste un intérêt puissant; mais leur élude n'a pour le chimiste qu'un intérêt secondaire.

4o CELLULOSE. .

Ces corps, qui sont neutres, jouent pour la plupart un rôle considérable dans les applications industrielles et dans l'économie de la nature; c'est par eux que nous commencerons l'étude des matières organiques. Cette marche nous offre un avantage, en ce que, par les modifications que ces produits éprouvent de la part des réactifs, ils fournissent des composés plus simples et par suite mieux définis, que nous examinerons d'une manière approfondie.

CELLULOSE. Éq. = 2025,0 ou 162.

§ 1049. Lorsqu'on examine attentivement les organes des jeunes plantes, en s'aidant du microscope, on aperçoit, au milieu des liquides qui constituent la séve du végétal, des points flottants qui se dilatent graduellement en prenant l'aspect de véritables sacs, s'accolant les uns aux autres, et finissant par former un véritable

tissu qui présente une certaine régularité [Jîg. 247). On donne à ce dernier, en raison de celte structure particulière, le nom de tissu cellulaire. Quelquefois il s'établit d'une cellule à l'autre, dans le sens de la longueur, une libre communication, par suite de la rupture des diaphragmes qui formaient les surfaces de contact : il en résulte alors de véritables vaisseaux. Tel est le résultat que nous présentent les plantes textiles (lin, chanvre, etc.). On donne à ce tissu, pour le distinguer du précédent, le nom de tissu vasculairc.

Ce tissu, quelle que soit son apparence, présentant la même composition dans tous les végétaux, a reçu des chimistes le nom de cellulose. Non-seulement cette matière existe dans les plantes, mais on la trouve encore dans un grand nombre d'animaux inférieurs. Il résulte, en effet, des recherches de M. Payen, de MM. Lœwig et Kbliker, et d'un travail plus récent de M. Berthelot, que l'enveloppe de plusieurs animaux inférieurs est formée d'une

CELLULOSE. 4i

substance qui présente la composition et les propriétés fondamentales de la cellulose.

Cette matière, qu'on peut retirer facilement à l'état de pureté de la moelle du sureau, du papier de riz et des fibres des plantes textiles, est un produit ternaire formé de carbone, d'hydrogène et d'oxygène dans les proportions qui servent à constituer l'eau.

Cette composition est identique à celle de l'amidon et de la dextrine, ainsi que nous aurons l'occasion de le constater dans ce chapitre. Comme ces produits, par simple fixation d'eau, la cellulose peut sa convertir en glucose.

§ 1050. La cellulose à l'état de pureté est blanche, solide, diaphane, insoluble dans l'eau froide, l'alcool, l'éther et les huiles grasses ou volatiles. Sa pesanteur spécifique est plus grande que celle de l'eau.

Lorsqu'elle présente une faible agrégation, comme dans certaines variétés de lichens, une ébullition prolongée avec de l'eau la convertit en dertrine.

La liqueur d'un beau bleu violacé qui prend naissance lorsqu'on abandonne au contact de l'air des copeaux de cuivre imprégnés d'une dissolution d'ammoniaque caustique, dissout la cellulose avec la plus grande facilité. Cette dernière se sépare, sous la forme de flocons, lorsqu'on sature l'ammoniaque par un léger excès d'acide chlorhydrique. Ce réactif est d'un emploi très-précieux dans l'étude des matières celluliques, en ce qu'il nous permet de séparer dans l'analyse des végétaux la cellulose de matières analogues et d'y démontrer l'existence de celluloses isomériques.

L'acide sulfurique concentré la désagrège à froid sans la colorer ; elle devient alors soluble dans l'eau, se transformant encore en dextrine. L'acide phosphorique concentré se comporte d'une manière entièrement analogue.

L'acide acétique concentré et bouillant ne la désagrège pas.

Les dissolutions alcalines étendues n'exercent pas d'action sensible sur la cellulose; il en est de même d'une solution aqueuse de chlore. C'est sur ces propriétés que sont fondées les opérations du blanchiment, des étoffes de coton, de chanvre et de lin.

Cette action, quoique so produisant avec lenteur, n'en est pas moins réelle, et l'expérience démontre qu'un contact trop prolongé

de ces substances finit par désagréger la cellulose et la détruire complètement.

• L'acide azotique fumant fournit à froid, par son contact avec la cellulose, une substance fort remarquable qui possède la propriété de faire explosion lorsqu'on la chauffe ou qu'on touche un point de sa masse avec un corps incandescent. Ce produit peut se préparer avec la plupart des matières ligneuses; on le désigne sous le nom de pyroxyle, de pyroxyUne ou de fut mi-coton.

Il est préférable de substituer à l'acide azotique pur un mélange d'acides azotique et sulfurique au maximum de concentration. Les proportions qui paraissent le mieux convenir, sont 3 volumes d'acide azotique pour 5 volumes d'acide sulfurique.

La composition de ces produits varie dans certaines limites suivant les conditions dans lesquelles ils ont été obtenus. Toutefois, comme il ne se dégage aucun gaz dans la réaction qui leur donne naissance, on peut en conclure qu'ils renferment les éléments de la cellulose, plus un certain nombre de fois les éléments de l'acide azotique, moins un nombre égal d'équivalents d'eau.

Les recherches récentes de M. Béchamp ont démontré de la manière la plus nette que, dans l'action réciproque de la cellulose et de l'acide azotique fumant, 11 se forme plusieurs produits distincts dont la constitution est entièrement différente de celle des composés qui prennent naissance dans l'action réciproque de ce même acide et de certaines substances telles que la benzine, la naphtaline, l'hydrate de phényle, l'acide benzoïque, etc., qui échangent une ou plusieurs molécules d'hydrogène contre un nombre égal de molécules de vapeur nitreuse. Ici la cellulose perd successivement divers équivalents d'eau qui se trouvent remplacés par un nombre égal d'équivalents d'acide azotique ; et ce qui démontre ce fait de la façon la plus évidente, c'est qu'en faisant réagir l'acide sulfhydrique sur ces différentes celluloses nitriques, il y a réduction d'acide azotique, formation d'eau et reproduction de la cellulose, résultat que ne fournit aucune des substances dérivées par la substitution de la vapeur nitreuse à l'hydrogène. Ces composés peuvent être par conséquent assimilés, et par leur mode de formation et par la reproduction de la substance primitive, aux éthers, aux corps gras, etc., ainsi que nous aurons occasion de le démontrer plus tard.

La composition des différentes celluloses nitriques peut être exprimée par les formules

Cellulose trinitrique C2'H,70,\ 3ÀzOs,

. Cellulose tétranitrique C2iH,60,fl, 4Az05,

Cellulose pentanitrique (pyroxyle). C2,H,sO,s, 5AzO\

Quoi qu'il en soit, on peut facilement se rendre compte des propriétés explosives de ces composés. Ceux-ci renferment, en ' effet, tout à la fois des éléments très-combustibles, hydrogène et carbone, ainsi qu'un élément très-comburant, l'oxygène, qui, par leur union mutuelle, peuvent donner naissance à des composés gazeux occupant, à la température de la détonation, un volume considérable relativement à celui de la substance qui a servi à les produire.

On avait pensé qu'il serait possible de substituer le pyroxyle à la poudre ordinaire dans les armes à feu, mais de nombreuses expériences ont démontré qu'en raison de l'instantanéité de la combustion, xrette substitution était loin de réaliser les avantages qu'elle semblait promettre. En outre, la préparation de celte substance, si simple lorsqu'on n'opère que sur de petites quantités de matière, présente de graves dangers lorsqu'on vient à l'appliquer sur une grande échelle.

Le pyroxyle n'est attaqué par l'acide azotique concentré qu'avec beaucoup de lenteur; à la température ordinaire, il s'y dissout à chaud en s'y modifiant et répandant des vapeurs nitreuses. L'eau et l'acide sulfurique précipitent de cette dissolution une poudre blanche très-inûammable, qui n'a pas été analysée.

Le pyroxyle se dissout à une température inférieure à 100 degrés dans l'acide sulfurique, dune densité de 1,7 et donne une liqueur incolore, tandis que la cellulose pure lui donne une teinte brune. Cette observation permet de reconnaître des traces de cellulose inaltérée dans le coton-poudre.

En modifiant la préparation du fulmi-coton, en remplaçant, par exemple, le mélange d'acide sulfurique et d'acide azotique fumants par un mélange d'azotate de potasse et d'acide sulfurique au maximum de concentration dans le rapport en poids de 8 à 12, on obtient un produit doué de propriétés fort curieuses, soluble en &sez forte proportion dans l'éther alcoolisé, qui a reçu, dans ces

derniers temps, d'importantes applications, notamment en chirurgie et en photographie. Ce produit, auquel on donne le nom de collodion, laisse dégager le dissolvant lorsqu'on l'expose à l'air, et se dépose en se contractant sous la forme d'un vernis fort adhérent, complètement imperméable à l'eau.

L'éther alcoolisé n'est pas le seul liquide capable de dissoudre cette substance; les acétates d'éthyle et de méthyle, ainsi que l'acétone, la dissolvent avec facilité.

§1051. La composition chimique de la cellulose, de quelque source qu'elle provienne, est représentée par la formule

CFTO'+HO;

mais les propriétés de cette substance sont bien loin d'être les mêmes suivant la nature des substances qui ont servi à sa préparation.

La cellulose, bien que possédant une même composition quelle que soit son origine, lorsqu'elle est entièrement débarrassée des ^matières étrangères qui l'accompagnent, ne présente pas toujours des propriétés identiques. M. Payen, à qui l'on doit des travaux considérables sur cette substance, travaux qui ont jeté le plus grand jour sur sa constitution, fut conduit à expliquer ces anomalies par les différences d'agrégation que présente ce produit.

M. Fremy, qui dans ces derniers temps a repris l'étude de cette question, admet l'existence de plusieurs celluloses isomériques, qui formeraient les fibres ligneuses, le tissu cellulaire et les vaisseaux proprement dits. Ces matières que les végétaux renferment en proportions variables seraient, en outre, incrustées de certaines substances de composition ternaire ou quaternaire, douées de cohésions très-variables, et dont on peut, par suite, débarrasser plus ou moins facilement ces tissus.

En appliquant le réactif ammoniaco-cuivrique de Schweitzer à l'étude des tissus végétaux, M. Fremy s'est assuré que la partie externe des cellules s'y dissolvait avec facilité, tandis que la partie interne refusait de s'y dissoudre. Cette dernière, bien différente de la cellulose, possède tous les caractères d'une substance que nous décrirons plus loin, sous le nom de pectose. Ce résultat peut encore être mis en évidence en traitant le tissu cellulaire soit par de l'acide sulfurique affaibli, soit par une dissolution étendue de

potasse caustique) la pectose se changeant soit en pectine, soit en pectate alcalin, tandis que la cellulose, qui dans ces circonstances n'est nullement modifiée par ces réactifs, reste à l'état d'isolement. Il a reconnu de plus que la moelle de sureau, qu'on considère comme de la cellulose sensiblement pure et qui possède une composition identique, est complètement insoluble dans le réactif de Schweitzer. Cette substance offrirait donc une organisation toute spéciale bien différente des fibres ligneuses, des fibres corticales et du tissu cellulaire.

Un examen approfondi des divers tissus des végétaux nous apprend que chacun présente une composition et des propriétés spéciales, qui dépendent en quelque sorte du rôle physiologique qu'il est destiné à jouer dans la végétation. C'est ainsi que le bois, qu'on avait considéré comme de la cellulose plus ou moins imprégnée d'incrustations organiques et minérales, peut être séparé, grâce à l'intervention de certains réactifs, en trois produits parfaitement distincts, savoir :

i°. Des fibres;

*°. Un tissu particulier connu sous le nom de tissu cellulaire ;

3°. Enfin des vaisseaux proprement dits.

Cette séparation peut s'effectuer facilement à l'aide de la méthode suivante, que l'on doit à M. Fremy. On peut obtenir les vaisseaux ligneux débarrassés de toute autre substance en faisant agir successivement sor le bois, i° une dissolution étendue de potasse caustique qui dissout le tannin, les substances albumineuses et les composés pectiques;, a° de l'acide chlorhydrique dont on augmente le degré de concentration jusqu'à ce qu'on arrive à l'acide fumant; ce réactif, qui dissout le tissu utriculaire, rend en outre les fibres ligneuses solubles dans le réactif ammoniaco-cuivrique; 3° et finalement de l'acide sulfurique au maximum de concentration qui dissout les dernières portions des utricules et des fibres qui ont échappé à l'action de l'acide chlorhydrique et du réactif cuivrique.

La matière qui forme le résidu de ces divers traitements, après des lavages à l'eau, à l'alcool et à l'éther, constitue un principe immédiat bien défini, que M. Fremy désigne sous le nom de vasculose. Cette matière, qui se caractérise par une insolubilité com-

plète dans les acides chlorhydrique et sulfurique concentrés, ainsi que dans le réactif de Schweitzer, disparaît au contraire avec la plus grande facilité dans une dissolution concentrée bouillante de potasse caustique.

La substance utriculaire insoluble dans les conditions ordinaires, dans la liqueur ammoniaco-cuivrique, devient facilement attaquable par ce réactif, lorsqu'elle a été soumise à l'action successive des acides et des alcalis, ce qui permet de la séparer à l'état de pureté. Il en est de même en ce qui concerne le tissu ligneux, qui forme les rayons médullaires. M. Fremy désigne cetle substance sous le nom de paracellulose.

Cette substance, ainsi que la précédente, se dissout complètement, à l'aide de la chaleur, dans une dissolution concentrée de potasse caustique, ce qui permet d'isoler dans un état de pureté parfaite la matière qui constitue les fibres ligneuses et que nous désignons sous le nom de fibrose. A cet effet, on introduit dans un ballon de verre des copeaux de bois, sur lesquels on verse une dissolution de potasse caustique, et Ton chauffe en ayant soin de ne pas dépasser la température à laquelle les fibres ligneuses se trouveraient elles-mêmes altérées.

En opérant avec précaution, on voit disparaître le tissu ligneux, ainsi que les rayons médullaires, et si l'on soumet la masse à des lavages répétés, on obtient finalement à l'état de blancheur parfaite les fibres dont on achève la purification en les traitant successivement par l'eau, l'alcool et l'éther.

Cette dernière substance est caractérisée par son insolubilité dans une liqueur alcaline concentrée, qui dissout les vaisseaux et les rayons médullaires ; par sa solubilité dans l'acide sulfurique concentré, qui ne dissout pas les vaisseaux ligneux; par son insolubilité dans la liqueur ammoniaco-cuivrique, qui dissout immédiatement la cellulose et qui n'attaque les fibres ligneuses que lorsqu'elles ont été modifiées par l'action des réactifs.

L'action de l'acide sulfurique au maximum de concentration établit une distinction très-nette entre la fibrose et la cellulose. En effet, lorsqu'on broie cette dernière avec cè réactif, elle se désagrège et se transforme en un produit gommeux entièrement soluble dans l'eau, qui n'est autre chose que. la dextrine; tandis que si, placée dans les mêmes circonstances, la fibrose se dissout

dans l'acide, elle s'en sépare par l'addition de l'eau sous forme d'une gelée complètement insoluble.

Les différents organes qui constituent les végétaux, différents par leurs formes et leurs fonctions physiologiques, ont donc pour base des principes immédiats qui diffèrent aussi par leurs propriétés, quoique ayant une composition centésimale identique. Faut-il voir maintenant dans ces organes si divers des états isomériques ou des différences d'agrégation? c'est à des recherches ultérieures à le décider.

§ 1052. A côté de la cellulose et des différents principes que nous venons d'examiner sommairement, on rencontre dans les bois une proportion variable d'une substance azotée soluble ou du moins possédant une faible cohésion. Cette matière, susceptible d'une altération facile, entraîne les différentes parties du bois dans sa décomposition. De plus, en raison même de sa nature azotée, celle-ci devient un véritable aliment pour les insectes qui, envahissant le bois, en amènent également la destruction. C'est, en outre, aux dépens de ces matières azotées que se développent à la surface et jusqu'au centre du bois les moisissures et diverses végétations cryptogamiques qui tendent encore à le désagréger.

La cause principale de l'altération des bois résidant dans la présence des matières azotées qu'ils renferment, on peut en conclure avec certitude que les agents qui servent à la conservation des matières animales devront également préserver les bois d'une altération ultérieure. Si donc on fait pénétrer dans le bois des substances qui, par leur union avec la matière azotée, la rendent complètement inerte, on pourra prévenir sa décomposition.

Toute la difficulté consiste à faire pénétrer l'agent antiseptique dans l'intérieur des cellules, des fibres, des vaisseaux, et dans les interstices qui les séparent.

On peut employer à cet usage les huiles fixes et volatiles, les résines, l'acide pyroligneux, le sulfate de fer, le pyrolignite de fer, le bichlorure de mercure, etc.

Pour faire pénétrer ces différentes substances dans le bois, on peut employer différents procédés. M. Bréant fait intervenir une pression plus ou moins forte à la surface du liquide dans lequel plongent les pièces.

M. Moll conseille de raréfier l'air dans les pores du bois par une

injection de vapeur, puis à remplacer cette dernière par une dissolution renfermant la substance préservatrice.

Enfin M. Boucherie conçut Pingénieuse idée d'employer la force ascensionnelle de la séve pour faire pénétrer dans toutes les parties du bois la substance destinée à en opérer la conservation. A cet effet, on pratique à la partie inférieure de l'arbre une entaille qu'on entoure d'un sac formé d'une matière imperméable, dans lequel on place la liqueur qui doit le pénétrer. Il suffit de réserver un bouquet de feuilles à la partie supérieure pour que l'aspiration soit suffisante.

En introduisant successivement dans le végétal des liquides susceptibles de réagir l'un sur l'autre, et de produire par double décomposition des produits colorés, on peut obtenir des nuances si variées et si remarquablement accidentées, qu'on avait espéré tout d'abord en tirer un parti fort avantageux pour l'ébénisterie ; l'expérience n'a malheureusement pas fourni les résultats qu'on était en droit d'espérer de ce procédé.

Lorsque le bois est soumis* à des alternatives de sécheresse et d'humidité, il se désagrège et finit par s'égrener facilement sous les doigts; il pourrit, comme on dit. Les plantes répandues sur le sol se transforment dans ces conditions en terreau. Les végétaux- Tierbacés qui se développent au fond des marais passent à l'état de tourbe. Cette tourbe et ce terreau renferment de l'acide ulmique en proportions notables.

Dans lé sein de la terre, les végétaux enfouis éprouvent des altérations bien plus profondes encore, ils donnent alors naissance à des produits divers qui forment les ligmtes, la houille et IV///t/tracite.

Les bois renferment, outre le carbone, l'hydrogène et l'oxygène, qui constituent leur partie combustible, un certain nombre de substances minérales fixes, qui restent par la combustion sous la forme de cendres. La proportion de ces dernières, toujours trèsfaible, varie dans le même végétal. C'est ainsi que les feuilles et l'écorce laissent plus de cendres que les branches, et que ces dernières en donnent plus que le tronc.

La cellulose sensiblement pure, telle qu'on la rencontre dans les vieux chiffons de coton ou de chanvre, est employée à la fabrication du papier. Ces derniers, après avoir été lessivés, sont soumis

à des opérations mécaniques dont le but est de détruire en grande partie les filaments de la cellulose et d'amener cette substance à un grand état de division. Cette matière, réduite en pâte et blanchie, est ultérieurement convertie en papier par des méthodes diverses, dont une description, même sommaire, ne saurait trouver place dans

cet ouvrage.

AMIDON. Éa. = 2025,0 OU l62.

Flg. 248.

§ 1053. On rencontre dans les cellules de certaines plantes une substance blanche affectant la forme de grains arrondis, à laquelle on donne le nom d'amidon ou de fécule amylacée. C'est principalement dans les tubercules de la pomme de terre et dans les graines des céréales que cette substance existe en proportions un peu considérables, c'est aussi de ces matières qu'on l'extrait pour les besoins de l'industrie.

On donne plus particulièrement le nom de fécule à la substance amylacée qu'on extrait de la pomme de terre, de l'igname, des bâtâtes, etc.; celui $ amidon s'applique d'ordinaire au produit que contiennent les graines des céréales, des légumineuses, etc.

De quelque plante qu'on retire la fécule, on lui trouve des propriétés identiques.

Leuwenhoeck, examinant au microscope les grains d'amidon ,

reconnut que ceux-ci possèdent une forme ovoïde (fig. 248) et présentent deux points singuliers auxquels on donne le nom de Mies, Des expériences d'optique ont démontré que ceux-ci étaient disposés de telle sorte, que la ligne qu'on y fait passer constitue un axe de symétrie de la substance. L'amidon diffère donc complètement, par sa texture, de la matière pulvérulente qui constitue les précipités chimiques ordinaires. .

M. Raspail, dans un travail considérable sur la fécule, considéra chaque grain comme formé d'une enveloppe solide contenant un