Какое из химических свойств относится к стероидным сапонинам
Сапонины — это природные вещества растительного происхождения, которые подобно мылу обладают способностью образовывать коллоидные водные растворы, пенящиеся при взбалтывании. Эта особенность сапонинов и легла в основу их названия. «Сапонин» этимологически означает мылоподобное вещество, что, однако, отражает лишь характерное физическое свойство их, а не химическую природу.
Сапонины представляют собой глюкозиды, обладающие, помимо своего пенообразующего действия, способностью вызывать даже при большом разведении гемолиз красных кровяных телец, а в порошкообразном состоянии раздражающе действуют на глаза и слизистую оболочку носа. Они очень токсичны в отношении рыб и головастиков.
Таким образом, сапонины представляют собой группу глюкозидов (или соответствующих соединений уроновых кислот), химическая структура которых до настоящего времени полностью не известна. Однако они характеризуются рядом физических, химических и физиологических свойств, проявляющихся одновременно. Это — соединения, аглюкон которых принадлежит к группе политерпенов или холана.
Встречаются сапонины в плодах, корневищах и корнях, часто одновременно во всех частях растений.
Мыльнянка
Особенно богаты ими гвоздичные (Caryophyllaceae), к которым принадлежит и мыльнянка, содержащая в корнях 13—15% сапонина; до 20% сапонинов содержится в растениях семейства аралиевых, в папоротниках и др. Они находятся в самых разнообразных растениях: например в картофеле, овсе, люцерне, ананасной вишне, сахарной свёкле, шпинате, в различных кормовых растениях. По данным Горяева, сапонины обнаружены в более чем 850 видах растений, заключённых в 383 родах и 85 семействах.
Из таблицы, приведённой Кофлером, следует, что количество сапонинов в растениях колеблется от 0.05 до 68.5%, и что больший процент их падает на семена, следовательно меньший — на плоды, корень, кору, и затем уже на другие части растения.
В растениях сапонины нередко встречаются вместе с жирами, эфирными маслами, смолами и другими веществами, но чрезвычайно редко они встречаются вместе с алкалоидами.
Сапонины обычно называются по растению, из которого они добываются; сапонин, извлечённый из данного растения, отличен от сапонина, извлечённого из другого растения.
Первая попытка классифицировать сапонины была сделана Кобертом в 1887 г. Она основывалась на подразделении сапонинов в зависимости от их свойств на кислые и нейтральные соединения. В настоящее время такая классификация почти не применяется, так как кислыми сапонинами называли даже вещества, не содержащие карбоксильных групп, а разница, наблюдающаяся между свойствами кислых и нейтральных сапонинов, недостаточно резка.
Характерным для сапонинов является их гидролитическое расщепление на сахар (один или несколько) и на так называемый сапогенин, или, что то же самое, аглюкон.
Кислый или нейтральный характер сапогенина был положен Чеше в основу его классификации сапонинов.
Результаты дегидрирования сапогенинов в присутствии селена дали возможность сделать заключение, что большая часть сапогенинов принадлежит к группе соединений, близких к сесквитерпенам; такие сапогенины содержат в себе карбоксильные группы. Другая же часть, меньшая, обладает стериноподобным строением и представляет собой нейтральные вещества. Однако могут быть и исключения: так, эсцигенин, нейтральный сапогенин, входит в первую группу. Наконец, третью группу составляют сапонины группы дигиталиса, находящиеся в растениях вместе с глюкозидами, характеризующимися своим действием на работу сердца человека и животных. В таблице указаны отдельные представители каждой из упомянутых групп.
Первые химические исследования в области сапонинов относятся к концу XIX в.: Соладин (1830), Рохледер (1850), Флюкигер (1877), Розенталер, Туфанов, Коберт (1888), Килиани (1891) и др.
Истинная природа этих сложных природных веществ была установлена лишь работами Виндауса, начиная с 1899 г., и особенно работами Чеше, Хагедорна, Кона, Ружички, Ноллера, Джэкобса, Ф. Е. Маркера и их учеников.
Химия сапонинов чрезвычайно сложна. При выделении их получается обычно низкий процент выхода. Кроме того, некоторые сапонины встречаются вместе в одном и том же растении, причём наряду с ними могут присутствовать и глюкозиды сердечного действия, извлекаемые вместе с сапонинами, что очень усложняет получение последних в чистом виде.
Особенно трудно бывает провести очистку дальше стадии аморфных смесей или смешанных кристаллов. «Точки плавления» сапонинов являются их точками разложения, в силу чего они не могут считаться характерным признаком каждого отдельного соединения и не могут указывать на идентичность и чистоту.
Способы выделения и очистки сапонинов изменяются в зависимости от источника их получения и специфических свойств отдельного представителя. Для выделения сапонинов пользуются способностью их растворяться в воде, этиловом и метиловом спиртах и нерастворимостью в эфире. Существует несколько способов выделения, но самыми распространёнными являются так называемые метод спиртового извлечения и свинцовый метод.
Метод спиртового извлечения, или, как обычно называют, спиртовый метод, состоит в том, что высушенные и измельчённые части растения обрабатываются петролейным или серным эфиром для удаления жиров (иногда проводят извлечение, минуя стадию удаления жиров), и сапонин затем переводят в растворимое состояние путём исчерпывающей экстракции горячим 80%-м этиловым или метиловым спиртом. По охлаждении часть сапонинов выпадает в осадок, остальная часть осаждается из раствора серным эфиром. Отфильтрованный осадок сапонина представляет собой гигроскопическую массу, плотно прилипающую ко дну и стенкам сосуда. Очистка сапонинов достигается посредством диализа, обработкой растворов животным углём или многократным переосаждением эфиром из спирта.
Экстракцией этиловым спиртом с последующим осаждением эфиром были получены следующие сапонины: маклаин, рандиа-сапонин, рарак-сапонин, вербаскум-сапонин, мимузопс-сапонин, ахрас-сапонин, нейтральный сапонин овса, сапонин сассапа-риллы и др.
С помощью спиртового извлечения без обработки эфиром были получены диосцин, цикламин, мелантин, сапотин, париллин, примула-кислота, саркостеммасапотоксин и др.
Свинцовый метод состоит в том, что сапониновые экстракты, прежде чем извлечь из них сапонин, обрабатываются нейтральным уксусно-кислым свинцом. Образовавшаяся свинцовая «соль» сапонина разлагается затем сероводородом. После фильтрования сапонины извлекаются горячим спиртом и осаждаются эфиром. Так были получены: гвайяк-сапонин, глициррицин, ассамин, сапорубрин, сапональбин, дулькамарин, сенегин, герниария-сапонин, агростемма-кислота, квиллайя-кислота, аргираэсцин, афродаэсцин, акация-сапонин, иллипэ-сапонин, сапиндус-сапотоксин и др.
Большинство сапонинов известно в аморфном состоянии, и лишь немногие сапонины были получены в кристаллическом виде: а-гедерин, диосцин, иего-сапонин, цикламин, дигитонин, примула-кислота, каинка-кислота, мелантин, амолонин, сапотин, сарсасапонин, париллин, смиласапонин, сапонин сассапариллы, сапонин мыльного ореха, соя-сапонин и др.
Почти все сапонины растворимы в воде; исключение составляют юкка-сапонин, а-гедерин, сапонины сассапариллы, герниарин, и очень плохо растворимы кауло-сапонин, фазэо-сапонин и сапонин конского каштана.
Все без исключения сапонины растворимы в горячем спирте и при охлаждении выпадают в осадок. Чем концентрированнее спирт, тем труднее он растворяет сапонины. В абсолютном спирте большинство сапонинов почти не растворимо. Лучшим растворителем при извлечении сапонинов из растения является метиловый спирт, который прекрасно растворяет сапонины и плохо — другие вещества, находящиеся вместе с последними. В петролейном эфире, бензоле, ксилоле, хлороформе, амиловом и изобутиловом спиртах и в серном эфире сапонины почти не растворимы (исключение составляет сапонин сахарной свёклы, растворяющийся в эфире).
Сапонины в большинстве своём — оптически активные вещества. Водные растворы их обладают коллоидными свойствами, опалесцируют, вязкие, сильно пенятся.
В отличие от обыкновенного мыла сапонины не представляют собой солей и не осаждаются жёсткой водой.
Благодаря своим специфическим свойствам сапонины находят себе самое разнообразное применение.
Уже в глубокой древности растения, содержащие в себе сапонины, применялись различными народами в качестве отравы для рыб, причём последние при этом оставались съедобными.
Водные экстракты корня сассапариллы в продолжение нескольких столетий (до XVII в. включительно) применялись как кровоочищающее средство и как средство против сифилиса. Применяемая в Абиссинии против ленточных глистов кора Musena содержит сапонин. Сапонины применяются и как дезинфецирующее средство.
Сапонины, например сапонин мыльного ореха, применяются в качестве эмульгирующего агента для растительных и эфирных масел, жиров, например пеночного, касторового масла. Они нашли себе применение в производстве экстракта шампуней, для получения эмульсии рыбьего жира (обычно 0.1 г на 100 г жира), для эмульгирования смол и терпентиновых препаратов. Используются сапонины также для производства кремов и зубной пасты.
Одно время сапонины применялись для стирки тонких тканей, краски которых очень чувствительны к обыкновенному мылу и совершенно не изменяются от сапонинов, что и привело к использованию последних в технике и отчасти в домашнем обиходе.
Сапонины применяются в огнетушителях, в фотохимии; в технике они применяются в качестве клея для клейки и замазки.
Всё большее применение находят сапонины в медицине. Так, например, питательное свойство и лекарственное значение овсяной муки при лечении диабета обусловлено наличием сапонинов. В количестве 0.03 г pro dosi они рекомендуются вместе с Саlium lacticum для детей любого возраста.
Сапонины, в частности — дигитонин, имеют применение при производстве анализов количественного определения холестерина в организмах и жидкостях организма.
Большое значение имеет применение сапонинов при приготовлении вакцин от некоторых заболеваний.
Хомутов, Терентьев и другие использовали сапонин при приготовлении сибироязвенной вакцины, причём сибироязвенная вакцина Терентьева имеет в настоящее время большое практическое применение.
Положительные результаты были получены Ивановым при вакцинации овец против бруцеллёза, причём на месте инъекции не вызываются какие-либо осложнения.
С научной точки зрения изучение сапонинов представляет очень большой интерес. Исследование строения стероидальных сапогенинов показало, что углеродный скелет их совпадает со скелетом стеринов, с которым в свою очередь сходны скелеты жёлчных кислот, витаминов и половых гормонов.
В следующей схеме приведены структурные формулы отдельных представителей этих классов соединений.
Не исключена возможность, что фитостерины и витамины в растениях, жёлчные кислоты и гормоны в животных организмах синтезируются на базе сапонинов.
Природа №7 1949
А. М. СОКОЛЬСКАЯ
Источник
Здравствуйте! Если вам нравится читать статьи, размещенные на нашем блоге, то скорее всего, встречали слово сапонины. Сегодня мы постараемся более подробно разъяснить Что такое сапонины, где применяются и какую пользу приносят, при попадании в организм человека
Что такое сапонины
Название «сапонин» произошло от слова «sapo», что в переводе с латинского, означает мыло
Впервые его применили в 1819 г., когда в результате научных экспериментов, из мыльнянки, растения семейства гвоздичных, впервые было выделено вещество, образующее при контакте с водой обильную пену
За годы исследований было доказано что сапонины содержатся в огромном количестве трав – от высших растений до папоротников, мхов, эндофитных грибов и бактерий
Наиболее известными источниками сапонинов являются горох, соевые бобы и некоторые травы, с названиями, указывающими на пенообразующие свойства
Виды сапонинов
Тритерпеновые
Тритерпеновые сапонины обнаружены в растениях почти 70 семейств и являются в природе самыми распространенными
Наиболее богаты тритерпеновыми сапонинами представители следующих семейств:
- бобовые – клевер луговой, люцерна, люпин;
- синюховые – синюха голубая,флокс друммонда;
- аралиевые – женьшень, щитолистник, полисциас;
- истодовые – истод, глициния китайская, горошек мышиный;
- гвоздичные – гипсофила, гвоздика, мыльнянка, качим метельчатый, колючелистник железистый;
- губоцветные – пустырник, яснотка белая, живучка;
- сложноцветных – чертополох, пижма, стевия медовая;
Стероидные
Стероидные сапонины встречаются в природе значительно реже и обнаружены, главным образом, в растениях следующих семейств:
- диоскорейные – диоскорея, такка, ямс;
- лилейные – ландыш, гиацинт, хоста;
- норичниковые – норичник, вероника дубравная, львиный зев;
- парнолистниковые – якорцы, селитрянка, гармала;
- лютиковые – чернушка посевная, княжик, борец;
- амариллисовые – нарцисс, черемша, амариллис;
Хозяйственное значение и применение
Пристальное внимание ученых к сапонинам обусловлено их многообразием и широким спектром биологических, медико-биологических и физико-химических свойств
Например, тритерпеновые сапонины широко используются в разных отраслях промышленности – медицине, косметологии, пищевой, текстильной, химической
- в медицине – для изготовления вакцин;
- в косметологии – для изготовления очищающих средств для лица, шампуней и косметических кремов;
- в пищевой промышленности – для производства пива и шипучих напитков (для получения устойчивой пены), мочения яблок и брусники, в производстве халвы, а также для изготовления эмульгаторов и подсластителей;
- в текстильной промышленности – для фиксации красок;
- в химической промышленности – для изготовления огнетушителей;
В быту часто применяются для стирки тонких окрашенных тканей, так как пена не содержит щелочей и не разъедает красок
Полезные свойства для здоровья
Сапонины способны приносить огромную пользу здоровью человека
Например, стероидные сапонины оказывают хорошее противосклеротическое действие, а тритерпеновые применяются в качестве отхаркивающих, диуретических, гипотензивных, седативных, тонизирующих средств
Благодаря разнообразию фармакологического действия растительное сырье и препараты, содержащие сапонины, используют также в комплексной терапии стоматологических заболеваний
Неоднократно проведенные исследования доказали их благотворное влияние на уровень “плохого” холестерина в крови, снижение риска развития раковых заболеваний и поддержания иммунитета
- Снижение уровня холестерина – сапонины связывают желчную соль и холестерин в кишечном тракте и предотвращают их повторное всасывание
- Снижение риска развития рака – лабораторные исследования показали, что сапонины обладают противоопухолевой и антимутагенной активностью и способны предотвращать рост раковых клеток
- Усилитель иммунитета – попадая в организм человека сапонины помогают нашей иммунной системе, защищая ее от вирусов и бактерий
В некоторых случаях, передозировка лекарственных средств, может вызвать тошноту и рвоту
Противопоказания к применению
Запрещается вводить в организм большое количество препаратов, содержащих сапонины, так как они являются токсичными и могут привести к поражению головного и спинного мозга
Аптечные препараты на основе сапонинов
- Диоспонин
- Полиспонин
- Трибуспонин
- Аралии настойка
Рекомендую прочитать
Флавоноиды – это натуральные вещества которые содержатся во многих фруктах и овощах и обладают антиоксидантными свойствами
Читать подробнее
С уважением к Вам и вашему здоровью, Народная здравница
Источник
Название “сапонин”
(от лат. sapo – мыло) впервые появилось в 1819 г., когда из
мыльнянки (растения семейства гвоздичных, с розоватыми душистыми цветками)
было выделено вещество образующее с водой обильное количество пены. Сапонины –
высокомолекулярные сложные органические соединения гликозидного характера,
обладающие специфическими свойствами: водные растворы из сырья, содержащие
сапонины, образуют обильную пену; попадая в кровь, вызывают гемолиз
эритроцитов; токсичны для холоднокровных (лягушек, рыб, червей), вызывая их
гибель даже в разведении 1:1000000. Подобно гликозиду, молекула сапонинов
состоит из углеводной части и агликона, называемого сапогенином.
Характеристика углеводной части.
В состав углеводной части входят следующие
сахара: D-глюкоза, D-галактоза, L-рамноза, L-арабиноза, D-ксилоза, L-фруктоза,
D-глюкуроновая и D-галактуроновая кислоты. Многие сапонины содержат в
углеводной части несколько остатков моносахаридов. Углеводная часть чаще
присоединяется к гидроксильной группе при углеродном атоме
С3 кольца А углеродного скелета. У некоторых
тритерпеновых гликозидов углеводная цепь присоединяется к углеродному атому
С28 посредством O-ацилгликозидной связи. По количеству
молекул моносахаридов сапонины, как и гликозиды, подразделяются на монозиды,
биозиды, триозиды, тетразиды, пентозиды и олигозиды. Тритерпеновые сапонины
имеют до 10 и более глюкозных остатков, которые могут образовывать две
сахарные цепочки. Сахарная цепочка бывает линейной (у большинства гликозидов)
или разветвленной (например, у аралозида В).
Классификация (характеристика агликона сапогенина).
Сапонины по строению их агликонов делятся на две
группы: стероидные и тритерпеновые.
Стероидные сапонины (гликозиды).
Сапогенины этих сапонинов являются производными
циклопентанопергидрофенантрена, как и агликоны сердечных
гликозидов.
Однако стероидные сапонины не оказывают
кардиотонического действия, так как не имеют лактонного кольца при
С17 и ряда других функциональных групп. Сапогенины
всех стероидных сапонинов имеют в 3-м положении кольца А ОН-группу.
Большинство из них имеют спирокетальную группировку за счет окисления
боковой цепи. Многие сапогенины в 5-6 положениях имеют довольно часто двойную
связь (диосгенин), в положениях С10
и C13 – СН3-группу;
у С3 – ОН-группу, у C16-17 –
спирокетальную группировку.
Стероидные сапонины встречаются редко,
преимущественно в растениях тропического климата. В семействах диоскорейных,
норичниковых, спаржевых, амариллисовых стероидные сапонины часто встречаются
совместно с сердечными гликозидами (наперстянка, ландыш и др.).
Тритерпеновые сапонины (гликозиды).
У многих тритерпеновых сапонинов сапогенином является олеаноловая
кислота.
В молекуле сапогенина имеются 5 конденсированных
циклогексановых колец, образующих соединение с общей формулой
С30Н98 и 1-2 карбоксильные группы.
Растения, содержащие тритерпеновые сапонины, распространены довольно широко
(семейства синюховых, астровых, гвоздичных, яснотковых, валериановых,
аралиевых, бобовых).
Способы получения.
Для выделения сапонинов из растительного сырья
пользуются водой или разбавленными спиртами. Агликоны сапонинов хорошо
растворяются в органических растворителях. Растворимость в воде зависит от
количества моносахаридов и увеличивается с их возрастанием.
Физико-химические свойства.
Бесцветные, реже желтоватые аморфные или
кристаллические вещества (в основном стероидные сапонины), у которых
углеводная часть имеет до 4 глюкозных остатков. Многие сапонины оптически
активны. Растворимость зависит от числа глюкозных остатков: при 4 и более
– хорошо растворимы в воде; при 2-4 – плохо растворимы в воде, но хорошо в
метаноле. Понижают поверхностное натяжение. Легко гидролизуются ферментами и
кислотами. Для терпеновых гликозидов, имеющих ацетильную группу, возможен
щелочной гидролиз. Водные растворы тритерпеновых сапонинов чаще дают кислую
реакцию, а стероидных – нейтральную.
Анализ сырья.
Физический метод. Проба на
пенообразование основана на высокой поверхностной активности. Раствор пенится
при встряхивании и образуется обильная пена даже в очень больших разведениях.
Берут 2 пробирки и наливают в одну из них 5 мл HCl, в другую – 5 мл NaOH.
Добавляют в обе пробирки 2-3 капли извлечения или раствора сапонина. Сильно
встряхивают. При наличии стероидных сапонинов в пробирке со щелочью образуется
более обильная и стойкая пена, чем в пробирке с кислотой. Такой же результат
можно получить, используя и тритерпеновые сапонины, которые имеют нейтральную
реакцию. В этом случае следует провести еще реакцию на стероидное ядро. При
наличии тритерпеновых сапонинов в обеих пробирках образуется пена, равная по
объему и стойкости.
Химические методы. К ним относятся:
а) Реакции осаждения. В пробирки с настоями
добавляют гидроксид Ва, Мn, ацетата свинца – сапонины осаждаются;
б) Проба Лафона. К 2 мл водного настоя прибавляют
1 мл концентрата серной кислоты, 1 мл этанола, 1 каплю 10% раствора сульфата
железа. При нагревании появляется сине-зеленое окрашивание.
Биологические методы. Определяют
гемолитический индекс – наименьшую концентрацию извлечения из сырья, которая
вызывает полный гемолиз эритроцитов. Для этого к настою сырья на изотоническом
растворе добавляют 2% взвесь бараньих эритроцитов. В результате гемолиза кровь
становится прозрачной, ярко-красной, лакированной (эритроциты перейдут в
плазму). Расчет проводят на 1 г испытуемого вещества. Кроме того, определяют
силу действия сапонинового сырья на рыбах, то есть рыбный индекс. Это
наименьшая концентрация извлечения, при которой гибнут рыбы массой до 0,5 г,
длиной 3-4 см в течение 1 часа.
В последнее время для обнаружения сапонинов в
сырье начали использовать хроматографию на бумаге и в тонком слое
сорбента.
Количественное определение.
Используют весовой метод (осаждением сапонинов
с последующим взвешиванием остатка), гемолитический и рыбный индексы, пенное
число и химические методы.
Распространение.
Сапонины встречаются в растительном и животном
мире. Обнаружены у растений различных климатических зон, в подземных (синюха,
солодка, первоцвет, диоскорея, растения семейства аралиевых, патриния) и
надземных (листья наперстянки, цветки коровяка) органах, в растворенном
состоянии, в клеточном соке. Среди животных сапонины встречаются у пчел, змей
очковых, пиявок.
Факторы, влияющие на накопление сапонинов.
Среди таких факторов можно выделить
следующие:
1) Географический – преимущественно у южных
растений;2) Освещенность – положительно влияет на
накопление (однако женьшень требует затемнения);3) Почвенный – внесение удобрений увеличивает
содержание сапонинов;4) Возраст растения – у диоскореи на второй год
развития сапонинов в 2 раза меньше, чем на четвертый.
Заготовка.
Сбор производят в определенную фазу накопления
БАВ. Корневища с корнями диоскореи заготавливают осенью или весной (до
цветения), заманихи – осенью, корень солодки – весной и летом (лучше во время
цветения).
Техника сбора.
Корневища выкапывают, культивируемые выпахивают
плугом или трактором (солодку). Быстро промывают (сапонины) в проточной
воде, режут на куски. Некоторые виды сырья подвяливают (синюха, солодка,
первоцвет).
Сушка.
Раскладывают тонким слоем, ворошат. Сушат
быстро в сушилках с искусственным обогревом при температуре 55-60°С, с
хорошей вентиляцией. Корень женьшеня требует особой обработки.
Хранение.
В упакованном виде как гликозидное сырье.
Женьшень хранят особо в сухих хорошо проветриваемых помещениях. Сроки
годности указаны на каждое сырье, в отдельных статьях.
Применение.
Усиливают секрецию бронхиальных желез, возбуждают
кашлевой центр – используются как отхаркивающие средства. Как адаптогенные
средства (женьшень, аралия). Регулируют водно-солевой и минеральный обмен
(солодка). Усиливают деятельность гормонов, ферментов за счет эмульгирующего
действия. Оказывают противовоспалительное действие (солодка). Стероидные
сапонины за рубежом являются источником синтеза кортикостероидов (гормональный
препарат кортизона), также применяются при атеросклерозе (поражение артерий,
сопровождающееся накоплением на их внутренней поверхности жировых веществ в
виде желтоватых бляшек, что уменьшает просветы артерий). Многие сапонины
используют как мочегонные и слабительные средства.
Применение в народном хозяйстве.
Тритерпеновые сапонины широко используются в
пищевой промышленности (солодка – для производства пива и шипучих напитков,
мочения яблок и брусники, в производстве халвы), быту (для стирки тонких
окрашенных тканей вместо мыла, так как пена не содержит щелочей и не разъедает
красок), текстильной промышленности (для фиксации красок). Сапонины входят в
состав противопожарных смесей как пенообразующие вещества (в огнетушителях
используется солодка).
Сырьевая база.
Лекарственные растения – диоскорея ниппонская,
аралия маньчжурская – преимущественно дикорастущие дальневосточные виды.
Женьшень обычно собирают с плантаций. В настоящее время изучаются надземные
виды сырья – листья и плоды, что будет способствовать восстановлению зарослей
женьшеня, аралии. Сырьевая база солодки не очень значительна. Потребность в
корне этого растения велика как в медицине, так и в других отраслях народного
хозяйства. Кроме того, Россия – крупнейший поставщик этого сырья на мировом
рынке.
Источник