Дубильные. Лекарственные растения и сырье, содержащие дубильные вещества
 Скачать 0.57 Mb.
|
|
ЛЕКАРСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ И СЫРЬЕ, СОДЕРЖАЩИЕ ДУБИЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА Дубильные вещества - это группа сложных органических соединений, являющихся производными многоатомных фенолов, имеющих разнообразную химическую структуру, начиная от простейших производных полифенолов и кончая более сложными высокомолекулярными их производными, так называемыми флобафенами. Термин дубильные вещества появился давно и первоначально распространялся на природные соединения, содержащиеся в растениях и обладающие способностью дубить невыделанную кожу животных. Эта способность дубильных веществ основана на их взаимодействии с белком кожи - коллагеном, приводящим к образованию структур, устойчивых к процессам гниения. Термином "дубильные вещества" пользуются также в технической биохимии и пищевой промышленности - к ним относят все вещества полифенольной природы, обладающие вяжущим вкусом. Однако не все такие вещества способны к истинному дублению. Этим свойством обладают только природные высокополимерные соединения, имеющие молекулярную массу 1000 - 5000; более низкомолекулярные соединения имеют только вяжущий вкус, но неспособны к дублению. Чтобы не путать такие вещества с подлинными дубителями, их часто называют "пищевыми танинами", "чайным танином". Позднее было отмечено, что не все полифенольные соединения этой группы обладают дубящим действием. Низкомолекулярные соединения не обладают дубящим действием, так как образуют не прочные связи с белками. Наиболее высокомолекулярные соединения также не обладают дубящим действием, потому что не могут проникать между фибриллами коллагена и образовывать с ним прочные связи. строение молекул По мере изучения химической природы дубильных веществ было установлено, что они имеют весьма разнообразное строение, но в основе их лежат вещества полифенольной природы, генетически связанные между собой. Основные полифенолы, входящие в молекулу дубильных веществ: пирогаллол, пирокатехин, флороглюцин. Карбоксилируясь или метилируясь, полифенолы образуют соответствующие производные: галловую кислоту, которая является составной частью многих дубильных веществ, или метилированные производные флороглюцина - орсин и орселиновую кислоту, входящие в состав дубильных веществ некоторых лишайников. КЛАССИФИКАЦИЯ По классификации Г.Проктера (1894) дубильные вещества в зависимости от природы продуктов их разложения при 180-200°С (без доступа воздуха) разделяются на две основные группы: 1)пирогалловые (дают при разложении пирогаллол) 2) пирокатехиновые (образуется пирокатехин) В результате дальнейшего исследования химизма танидов К.Фрейденберг уточнил классификацию Проктера и рекомендовал обозначить первую группу (пирогалловые дубильные вещества) как гидролизуемые дубильные вещества, а вторую (пирокатехиновые дубильные вещества) - конденсированные. Большинство дубильных веществ растений невозможно однозначно отнести к типу гидролизуемых или конденсированных, поскольку эти группы во многих случаях недостаточно резко разграничены. В растениях часто содержится смесь дубильных веществ обеих групп. В настоящее время наиболее часто пользуются классификацией Фрейденберга: 1. Гидролизуемые дубильные вещества: а) галлотанины - эфиры галловой кислоты и сахаров; б) несахаридные эфиры фенолкарбоновых кислот; в) эллаготанины - эфиры эллаговой кислоты и сахаров (некоторые авторы называют эти вещества частично гидролизуемые). 2. Конденсированные дубильные вещества: а) производные флаванолов; б) производные флавандиолов; в) производные оксистильбенов. По существующей классификации, в основе которой лежат исследования зарубежных и отечественных ученых, все природные дубильные вещества делят на две большие группы: конденсированные и гидролизуемые. Конденсированные дубильные вещества. Эти вещества в основном представлены полимерами катехинов (флаванола-3) или лейкоцианидинов (фла-вандиола-3,4) или сополимерами этих двух типов флавоноидных соединений. Процесс полимеризации катехинов и лейкоантоцианидинов изучается до настоящего времени, однако единого мнения относительно химизма этого процесса пока не существует. По данным одних исследователей, конденсация сопровождается разрывом гетероцикла (—С3—) и приводит к образованию линейных полимеров (или сополимеров) по типу "кольцо гетероцикла - кольцо А" с большой молекулярной массой. При этом конденсация рассматривается не как ферментативный процесс, а как результат влияния тепла и кислой среды. Другие исследователи полагают, что полимеры образуются в результате окислительной ферментативной конденсации, которая может проходить как по типу "голова к хвосту" (кольцо А - кольцо В), так и по типу "хвост к хвосту" (кольцо В - кольцо В). Считают, что эта конденсация происходит при аэробном окислении катехинов и флавандиолов-3,4, полифенолоксидазами с последующей полимеризацией образующихся о-хинонов. Не расщепляются при действии минеральных кислот, а образуют красно-коричневые продукты конденсации, называемые флабофенами. Кроме того, из растений выделен также ряд мономерных полиоксифенолов биогенетических предшественников конденсированных дубильных веществ. Такие соединения катехинового типа выделены, например, из листьев чая китайского и некоторых других растений. Одно из первых химических исследований конденсированных дубильных веществ было проведено И.Берцелиусом в 1827г. Систематические исследования химии конденсированных дубильных веществ до сих пор во многом остается неясным. На основании модельных опытов Фрейденберг пришел к выводу, что образование конденсированных дубильных веществ происходит в результате окислительной конденсации катехинов. При этом пирановое ядро катехиновой малекулы разрывается и происходит углерод-углеродная связь с другой молекулой. Исследования показали, что многие конденсированные дубильные вещества представляют собой смешанные полимеры, построенные на основе катехина и лейкоантоцианидина. К числу растений, содержащих конденсированные дубильные вещества, относятся: зверобой, черника, чай китайский. Чаще всего в растениях встречается смесь гидролизуемых и конденсированных дубильных веществ с преобладанием соединений той или иной группы (дуб черешчатый, змеевик, кровохлебка, бадан толстолистый, лапчатка прямостоячая и др.). Гидролизуемые дубильные вещества. К этой группе относят вещества, которые при обработке разбавленными кислотами распадаются с образованием более простых соединений фенольной (и нефенольной) природы. Это их резко отличает от конденсированных дубильных веществ, которые под влиянием кислот еще более уплотняются и образуют нерастворимые, аморфные соединения. В зависимости от строения образующихся при полном гидролизе первичных фенольных соединений различают галловые и эллаговые гидролизуемые дубильные вещества. В обеих этих группах веществ нефенольным компонентом всегда бывает моносахарид. Обычно это глюкоза, но могут быть и другие моносахариды. В отличие от гидролизуемых дубильных веществ конденсированные дубильные вещества содержат мало углеводов. Галловые дубильные вещества, иначе называемые галлотанинами, представляют собой сложные эфиры галловой или дигалловой кислот с глюкозой, причем к молекуле глюкозы может присоединяться разное количество (до 5) молекул галловой (или дигалловой) кислоты. Дигалловая кислота является депсидом галловой кислоты, т.е. соединением типа сложных эфиров ароматических кислот. Депсиды могут состоять из 3 молекул галловой кислоты (тригалловая кислота). Представителем моногаллоильных эфиров является β-D-глюкогаллин, выделенный из корня китайского ревеня и обнаруженный также в других растениях. рис 3, 4 Важнейшие источники галлотанинов: галлы - наросты на листьях сумаха полукрылатого (китайский танин), ветках дуба лузитанского (турецкий танин); листья сумаха дубильного и скумпии кожевенной и др. Танин (галлотанин) используют как вяжущее средство при ожогах и желудочно-кишечных заболеваниях, а также для мягкого дубления. Эллаговые дубильные вещества, или эллаготанины, при гидролизе отщепляют в качестве фенольных остатков эллаговую кислоту. В качестве сахаристого остатка в эллаговых дубильных веществах также чаще всего встречается глюкоза. Значительно сложнее по строению, чем галловые. Их сырьевыми источниками служат тропические растения - плоды терминалии хебула, цезальпинии дубильной и другие. Эллаговая кислота обнаружена в гидролизатах экстрактов двудольных растений (примерно 75 семейств), что свидетельствует о широком распространении эллаговых дубильных веществ. В растениях содержится гексаоксидифеновая кислота (продукт окисления галловой кислоты), которая переходит в эллаговую кислоту. Кроме эллаговой кислоты при расщеплении эллаготаннинов образуются и другие соединения, как, например, бревифолинкарбоновая (выделена из альгарабиллы), хебуловая кислоты и др. Несахаридные эфиры галловой кислоты. Помимо эфиров галловой кислоты, с сахаридами выделены и идентифицированы ее эфиры с хинной и оксикоричной кислотами и с флаванами. В зеленом чае обнаружен аморфный полиоксифенол, названный теогаллином, и имеющий строение 3-О-галлоилхинной кислоты. О разделении растений по указанной классификации можно говорить только с некоторым приближением, так как лишь в очень немногих растениях имеется одна группа дубильных веществ. Значительно чаще в одном и том же объекте содержатся конденсированные и гидролизуемые дубильные вещества совместно, обычно с преобладанием той или иной группы. Нередко соотношение гидролизуемых и конденсированных дубильных веществ сильно изменяется в процессе вегетации растения и с возрастом. Распространение в растительном мире Дубильные вещества широко распространены в растительном мире. Они обнаружены и у высших, и у низших растений. Особенно много растений с высоким содержанием дубильных веществ среди двудольных и голосемянных, меньше среди однодольных. У однодольных богаты дубильными веществами древесные растения - пальмы. Лишайники, грибы, водоросли как правило, содержат небольшие количества дубильных веществ и практического значения не имеют. Многие хвойные накапливают большое количество дубильных веществ. Эти вещества встречаются в папоротниках, хвощах, плаунах и мхах. Наивысшее содержание дубильных веществ отмечается в патологических образованиях - галлах (до 50 - 70 %). Среди многочисленных семейств большим числом растений с высоким содержанием дубильных веществ выделяются такие семейства, как сумаховые, буковые, гречишные, розоцветные, камнеломковые, миртовые, бобовые, вересковые, сосновые и др. Некоторые флористические районы бывшего СССР характеризуются большим разнообразием тан ид содержащих растений. Например, для Центральной Азии приводится 332 танидсодержащих вида, относящихся к 175 родам и 65 семействам. Обилие дубильных растений присуще многим южным районам стран СНГ. Дубильные вещества накапливаются в разных частях растений. Чаще всего они содержатся в коре ствола, затем в коре корней и корневищ, в стеблях и листьях (у травянистых растений), а также в оболочке плодов. Содержание дубильных веществ в растениях колеблется в широких пределах - от следов до нескольких десятков процентов. Содержание дубильных веществ изменяется в зависимости от периода вегетации растения. По данным С.Х.Чеврениди, минимальное количество дубильных веществ отмечается весной, в период отрастания растения, затем оно постепенно увеличивается, достигая наибольшего количества в фазе бутонизации - начале цветения. К концу вегетации количество дубильных веществ в корнях постепенно убывает. Фаза вегетации влияет не только на количество, но и на качественный состав дубильных веществ. Практическое применение и в медицине, и в промышленности находят только те растения, у которых содержание дубильных веществ 10% и выше. Дубильные вещества могут накапливаться в различных органах и частях растений. У большинства древесных и кустарниковых растений максимальное количество дубильных веществ накапливается в коре стволов и ветвей (дуб, ива, ель), а так же и в древесине. У многих травянистых растений большое количество дубильных веществ накапливается в подземных органах: корневище змеевика, лапчатки, бадана, кровохлебки и др. Несколько меньше содержание дубильных веществ отмечается в листьях, однако известны растения с высоким содержанием (до 20%) дубильных веществ в листьях: скумпия, сумах, чай, бадан, клен приречный и др. В плодах, семенах, цветках обычно содержатся мало дубильных веществ. Из плодов со значительным содержанием дубильных веществ следует отметить плоды черники, черемухи, соплодия ольхи, плоды щавеля, ревеня и др. Следует отметить, что в незрелых плодах дубильных веществ содержится больше, чем в зрелых. Об этом можно судить по вяжущему вкусу незрелых плодов. Однако уменьшение или исчезновение вяжущего вкуса не всегда происходит за счет снижения общего количества дубильных веществ. У некоторых плодов это происходит за счет перехода низко- и среднемолекулярных дубильных веществ в высокомолекулярные. Гидролизуемые танины под влиянием ферментов способны превращаться в простейшие соединения (галловая, хебулиновая, эллаговая кислоты и др.). Для некоторых видов растений характерно накапливание гидролизуемых дубильных веществ: сумах, скумпия, бадан, галлы китайские, турецкие и фисташковые. В других видах преимущественно накапливаются конденсированные дубильные вещества: чай, зверобой и др. Но значительно чаще растения содержат дубильные вещества обеих групп с преобладанием той или иной группы. Например, в коре дуба, корневище змеевика, соплодиях ольхи, плодах черемухи, в подземных органах кровохлебки, лапчатки, в коре ивы содержатся дубильные вещества обеих групп. локализация в растениях Дубильные вещества (как и другие фенольные соединения) преимущественно локализованы в вакуоли растительной клетки и отделены от цитоплазмы белково-липидной мембраной - тонопластом, который регулирует участие вакуолярных веществ в метаболизме клетки. Поскольку дубильные вещества находятся в растворенном состоянии, их обнаруживают с помощью гистохимических реакций. С помощью таких реакций можно установить, что большинство дубильных веществ листьев находится в обкладочных клетках, окружающих жилки. Это дало основание предположить, что дубильные вещества образуются в листьях, откуда проникают во флоэмную часть проводящих пучков, через которые далее разносятся по всему растению. В стеблях, стволах и корневищах дубильные вещества локализуются в паренхимных клетках сердцевинных лучей, коры, вкраплены в древесину и флоэму (в клетки паренхимы); в механической ткани дубильные вещества отсутствуют. В случае повреждения живой клетки изменяется внутриклеточное давление и наступает разрыв тонопласта. Дубильные вещества вытесняются в цитоплазму, где, подвергаясь ферментативному окислению, превращаются в коричневые и красные аморфные вещества, называемые флобафенами. В отличие от неизмененных танидов флобафены нерастворимы в холодной воде, но растворяются в горячей, окрашивая настои и отвары в красно-бурый цвет. Дубильные вещества обычно растворены в клеточном соке. При отмирании клеток дубильные вещества переходят из клеточного сока в оболочку, пропитывая ее. роль в растениях Как и другие фенольные соединения, дубильные вещества в растительном организме выполняют определенные, по-видимому, весьма разносторонние (правда, не до конца раскрытые) биологические функции. Они могут рассматриваться как одна из форм запасных веществ. Об этом свидетельствует накопление их (часто в значительных количествах) в подземных органах многих растений, а также отложение в древесине и коре деревьев. Они могут принимать участие в построении вещества древесины. Обладая бактерицидными и фунгицидными свойствами, дубильные вещества как фенольные производные препятствуют гниению древесины и являются защитными веществами для растения против вредителей и возбудителей заболеваний. Одной из важнейших функций фенольных соединений является их участие в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в растениях. Фенольные соединения выполняют в растениях защитные функции. При механических повреждениях тканей в них начинается интенсивное новообразование фенольных соединений, сопровождающееся окислительной конденсацией, продукты конденсации образуют защитный слой В целом фенольные соединения и дубильные вещества в их составе играют важную роль в обмене веществ растительной клетки. физико-химические свойства Дубильные вещества (таниды) имеют среднюю молекулярную массу порядка 1000-5000 (до 20 000) и представляют собой, как правило, аморфные соединения, образующие при растворении в воде коллоидные растворы. Из органических растворителей таниды растворимы в ацетоне, этиловом спирте, смеси этилового спирта и этилового эфира, отчасти в этиловом эфире, этилацетате, пиридине; нерастворимы в хлороформе, петролейном эфире, бензоле и сероуглероде. Многие дубильные вещества оптически активны; обладают вяжущим вкусом, легко окисляются на воздухе, приобретая более или менее темную окраску. Катехины - бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде и органических растворителях (спирты, ацетон и т.д.) Они легко окисляются при нагревании и на свету. Окисление катехинов особенно быстро протекает в щелочной среде, а также при действии окислительных ферментов (полифенолоксидаза, пероксидаза). Лейкоантоцианиды - бесцветные аморфные вещества, окисляющиеся легче, чем катехины. Они растворимы в воде, этаноле, ацетоне, хуже в этилацетате, нерастворимы в этиловом эфире. Лейкоантоцианидины содержат три асимметричных атома углерода, и поэтому каждый из лейкоантоцианидинов может быть представлен восемью изомерами и четырьмя рацематами. При нагревании с разбавленными кислотами лейкоантоцианидины превращаются в ярко окрашенные антоцианы. методы Выделения Дубильные вещества - это смесь различных полифенолов, имеющих нередко сложную структуру, и очень лабильных, поэтому представляет собой большие трудности. При выделении из растительного материала получают фракции дубильных веществ. Для этого используют экстракцию растительного материала органическими растворителями. В завершение растительный материал экстрагируют метиловым или этиловым спиртом, при этом в раствор переходят многие дубильные вещества и другие фенольные соединения. Для получения суммы дубильных веществ используют и другие способы: растительное сырье вначале экстрагируют горячей водой, а затем охлажденный водный экстракт обрабатывают последовательно органическими растворителями. Суммарные извлечения дубильных веществ разделяют на индивидуальные компоненты с помощью хроматографических методов. В промышленных условиях дубильные вещества извлекают из сырья путем выщелачивания горячей водой (50 ºС и выше) в батарее диффузоров (перколяторов) по принципу противотока. КАчественнное определение Для доказательства наличия в растениях дубильных веществ используют следующие реакции: образование осадков с растворами желатина, алкалоидов, солей тяжелых металлов и формальдегидом (с последним в присутствии хлороводородной кислоты); связывание с кожным порошком; окрашивание (черно-синее или черно-зеленое) с солями железа (III). Катехины дают красное окрашивание с ванилином и концентрированной хлороводородной кислотой. Поскольку в основе гидролизуемых дубильных веществ лежат галловая и эллаговая кислоты, которые являются производными пирогаллола, то вытяжки из растений, содержащих гидролизуемые дубильные вещества, с 1% раствором железоаммиачных квасцов дают черно-синее окрашивание или осадки. В конденсированных дубильных веществах первичные звенья обладают функциями пирокатехина; поэтому с указанным реактивом получается темно-зеленое окрашивание или осадок. Качественная реакция раствором железоаммониевых квасцов или хлорида окисного железа, которая проводится с либо с 10% водным извлечением из сырья, либо непосредственно на свежий излом сырья. Свободная эллаговая кислота дает красно-фиолетовую окраску при добавлении нескольких кристаллов нитрита натрия и 3 - 4 капель уксусной кислоты. Наиболее достоверной реакцией для отличия пирогалловых танидов от пирокатехиновых является реакция с нитрозометилуретаном. При кипячении растворов дубильных веществ с нитрозометилуретаном таниды пирокатехи-нового ряда осаждаются полностью; присутствие пирогалловых танидов можно обнаружить в фильтрате путем прибавления железоаммиачных квасцов и натрия ацетата - фильтрат окрашивается в фиолетовый цвет. Количественное определение Для количественного определения дубильных веществ предложено много методов. Количественные реакции можно разделить на следующие группы: гравиметрические – основаны на количественном осаждении дубильных веществ желатиной, ионами тяжелых металлов официнальным в дубильно-экстрактовой промышленности является весовой единый метод (ВЕМ): в водных вытяжках из растительного материала вначале определяют общее количество растворимых веществ (сухой остаток) путем высушивания определенного объема вытяжки до постоянной массы; затем из вытяжки удаляют дубильные вещества, обрабатывая ее обезжиренным кожным порошком; после отделения осадка в фильтрате вновь устанавливают количество сухого остатка. Разность в массе сухого остатка до и после обработки вытяжки кожным порошком показывает количество подлинных танидов использовался также метод Якимова и Курницковой, основанный на осаждении дубильных веществ раствором желатина определенной концентрации. титрометрические – на окислительных реакциях, прежде всего с применением перманганата калия по методу Левенталя (ГФ) по этому методу таниды определяют путем окисления их перманганатом калия в сильноразбавленных растворах в присутствии индигосульфокислоты. фотоколориметрические – на реакциях с солями железа III методы нефелометрические, хроматоспектрофотометрические в основном используются в научных исследованиях. Заготовка Производится в период наибольшего содержания в растениях дубильных веществ. После сбора сырье необходимо быстро высушить, так как под влиянием ферментов происходят окисление и гидролиз дубильных веществ. Рекомендуется сушить сырье при температуре 50-60°С. Хранят в сухом помещении в плотной упаковке, желательно в целом виде, так как в измельченном состоянии сырье подвергается быстрому окислению вследствие увеличения поверхности соприкосновения с кислородом воздуха. применение Препараты дубильных веществ применяются в качестве вяжущих и противовоспалительных средств. Вяжущее действие дубильных веществ основано на их способности связываться с белками с образованием плотных альбуминатов. При нанесении на слизистые оболочки или раневую поверхность дубильные вещества вызывают частичное свертывание белков слизи или раневого экссудата и приводят к образованию пленки, защищающей от раздражения чувствительные нервные окончания подлежащих тканей. Уменьшение при этом болевых ощущений, местное сужение сосудов, ограничение секреции, а также непосредственное уплотнение клеточных мембран приводят к уменьшению воспалительной реакции. Дубильные вещества благодаря способности образовывать осадки с алкалоидами, гликозидами и солями тяжелых металлов, применяют в качестве противоядий при пероральном отравлении этими веществами. Растительное сырье, содержащее дубильные вещества, поступает в большом количестве в аптеки: кора дуба; плоды черемухи и черники; соплодия ольхи; корневище змеевика и лапчатки; корневище и корни кровохлебки. Эти виды сырья входят в состав различных сборов: желудочного, противовоспалительного, кровоостанавливающего. На галеновом производстве из сырья, содержащего дубильные вещества, получают настойки и экстракты. Галлы, листья сумаха и скумпии являются промышленным источником получения танина. В медицинской практике широко используют водные извлечения (настои и отвары) из сырья, содержащего дубильные вещества. Особенно широко в медицине применяется танин и его препараты: «Танальбин» и «Тансал». Применение танина и растительного сырья, содержащего дубильные вещества в качестве лекарственных средств, основано на ряде свойств этих соединений: способности взаимодействовать с белками, солями тяжелых металлов, алкалоидами, на их бактерицидных свойствах. Лекарственные средства, содержащие дубильные вещества, применяют в качестве вяжущих средств при желудочно-кишечных заболеваниях. Дубильные вещества, образуя на поверхности слизистой кишечника плотную пленку за счет взаимодействия с белками, предохраняют чувствительные окончания нервов от раздражения и тем самым вызывают уменьшение перистальтики кишечника. За счет образования защитной пленки на раневой поверхности дубильные вещества обладают ранозаживляющим, противовоспалительным и бактерицидным действием и используются при лечении ран, ожогов, язв и т.п. Установлено противоопухолевое действие предшественников дубильных веществ - катехинов и лейкоантоцианидинов. В отечественной медицине применяют следующие виды лекарственного растительного сырья, содержащие дубильные вещества: кора дуба, корневище змеевика, корневище лапчатки, корневище бадана, корневище и корень кровохлебки, плоды черемухи, плоды черники, побеги черники, соплодия ольхи. В качестве сырья для получения танина используют лист скумпии, лист сумаха, галлы фисташковые, а также импортные виды сырья - галлы китайские и турецкие. Лекарственные растения и сырье, содержащие дубильные вещества |