Кумарины и хромоны. Дубильные вещества. Особенности химической структуры, классификация, физико-химические свойства, пути использования
Распространение и биологическая роль дубильных веществ в растениях
жүктеу/скачать 0,72 Mb.
|
Лекция 3
| Распространение и биологическая роль дубильных веществ в растениях
Дубильные вещества содержатся во многих растениях, но наибольшее количество у представителей семейств – розоцветных (Rosaceae), ивовых (Salicaeae), миртовых (Myrtaceae), гераниевых (Geraniaceae), плюмбаговых (Plumbaginaceae), тамарисковых (Tamaricaceae), сумаховых (Anacardiaceae), бобовых (Fabaceae), гречишных (Polygonaceae) и губоцветных Lamiaceae). Наибольшее количество дубильных веществ содержится в патологических образованиях поврежденных листьев лузитанского дуба и полукрылатого дуба– галлах. Дубильные вещества накапливаются в различных частях растений, их количественное и качественное содержание в растениях зависит от ряда биологических факторов (фенофаза, возраст растений и др.). Дубильные вещества находятся в растворенном состоянии в растительных клетках и обнаруживаются с помощью гистохимических реакций. Например, при воздействии 10% бихроматом калия на срез растения в клеточной полости образуется темно-коричневый осадок. Большинство дубильных веществ в листьях находится в клетках паренхимы, окружающих жилку и оттуда проходят в клетки флоэмы проводящих пучков, по которым разносятся по всему растению. В стеблях, стволах и корневищах дубильные вещества локализуются в паренхимных клетках сердцевинных лучей, а также накапливаются в древесине, а в механических тканях и пробке дубильные вещества не накапливаются. Южные районы земного шара, а также флора Азербайджана богаты растениями, содержащими дубильные вещества (напр., дуб, ива, кора каштана, листья сумаха и скумпии, кора граната, плоды мимозы, корни кермека и др.). Растительное сырье флоры республики и отходы консервного производства являются источником производства таннидов в промышленном масштабе. Дубильные вещества выполняют моного разнообразных биологических функций в растительном организме, однако это полностью не раскрыто. Физико-химические свойства дубильных веществ. Дубильные вещества, которые способны дубить шкуру животных (истинные дубильные вещества, истинные танины), имеют молекулярную массу от 1000 до 20 000. Они представляют собой аморфные вещества, образующие при растворении в воде коллоидные растворы вяжущего вкуса, без запаха. Танины растворимы в воде, спирте, ацетоне, пиридине, бутаноле, этилацетате, и нерастворимы в хлороформе, бензоле, диэтиловом эфире и других неполярных растворителях. Фенолы, имеющие меньшую молекулярную массу (псевдотанины, или вяжущие танины), не взаимодействуют с белком шкуры, но имеют вяжущий вкус и используются в медицинской и пищевой промышленности. Многие танины оптически активны, легко окисляются на воздухе, приобретая темную окраску. Продукты окисления конденсированных дубильных веществ называются флобафенами или красенями. 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). Молекула катехина содержит два асимметричных атома углерода (С2 и С3), и поэтому каждый из катехинов может быть представлен 4 изомерами и 2 рацематами. В зависимости от конфигурации кольца В и гидроксильной группы у С3-атома различают(±)-катехины и(±)-эпикатехины. В растениях катехины встречаются в изомерных формах, соответствующих(+)-катехину и (—)-эпикатехину. Для УФ спектра катехинов характерен основной максимум поглощения в области 270—280 нм. 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 (Cs, С3, С4), и поэтому каждый из лейкоантоцианидинов может быть представлен 8 изомерами и 4 рацематами. В УФ спектре лейкоантоцианидинов имеется максимум поглощения в области 270—280 нм. При нагревании с разбавленными кислотами лейкоантоцианидины превращаются в ярко окрашенные антоцианы. Дубильные вещества, каки другие фенольные соединения, образуют окрашенные комплексы с солями тяжелых металлов. Конденсированные дубильные вещества дают с раствором железоаммониевых квасцов черно-зеленую окраску, гидролизуемые — черно-синюю. Дубильным веществам обладают способностью также вступать в реакцию сочетания с диазониевыми соединениями, при этом образуются окрашенные продукты. Для них характерна реакция с ванилином (в присутствии концентрированной хлористоводородной или 70 %-ной серной кислоты наблюдается яркая красная окраска). Свободная эллаговая кислота дает красно-фиолетовую окраску при добавлении нескольких кристаллов нитрита натрия и 3-4 капель уксусной кислоты. Для обнаружения связанной эллаговой кислоты (или гексаоксидифеновой) уксусную кислоту заменяют 0,1 н. серной или соляной кислотой (ярко-красная окраска, переходящая в синюю). Выделение дубильных веществ из растительного сырья. Дубильные вещества — это смесь различных полифенолов, имеющих часто сложную структуру, и очень лабильных, поэтому выделение и анализ индивидуальных компонентов представляет собой большие трудности. Часто растительное сырье предварительно экстрагируют органическими растворителями для удаления липофильных веществ, затем для выделения дубильных веществ используют этанол. Из лекарственного растительного сырья дубильные вещества также экстрагируют горячей водой. При выделении из растительного материала получают фракции дубильных веществ. Для этого используют экстракцию растительного материала органическими растворителями: обрабатывают сырье петролейным эфиром, бензолом или смесью бензол — хлороформ (1:1) для удаления основной массы хлорофилла, терпеноидов и липидов. Затем экстрагируют этиловым эфиром, который извлекает некоторые фенольные соединения, в том числе оксикоричные кислоты и катехины. После этого проводят экстракцию этилацетатом, в результате которой в экстракт переходят лейкоантоцианы, димерные проантоцианидины, эфиры оксикоричных кислот и др. В завершение растительный материал экстрагируют метиловым или этиловым спиртом, при этом в раствор переходят многие дубильные вещества и другие фенольные соединения. Широко распространено выделение фенольных соединений, в том числе и некоторых компонентов дубильных веществ, осаждением из водных или спирто-водныхрастворов солями свинца. Полученные осадки затем обрабатывают разбавленной серной кислотой. Суммарные извлечения дубильных веществ разделяют на индивидуальные компоненты с помощью хроматографических методов. Для выделения индивидуальных компонентов дубильных веществ используют различные виды хроматографии: 1) адсорбционную хроматографию (на колонках целлюлозы, полиамида); 2) ионообменную (на колонках катионита Дауэкс-50В в H+ -форме; 3) распределительную хроматографию (на колонках силикагеля); 4) противоточное распределение; 5) гельфильтрацию на колонках Сефадекса Г-50,Г-100 и др. Идентификация индивидуальных компонентов дубильных веществ основана на хроматографических методах (хроматография на бумаге и тонкослойная), спектральных исследованиях, качественных реакциях и изучении продуктов расщепления. Хроматограммы дубильных веществ просматривают в УФ свете и отмечают характер флуоресценции зон адсорбции. Некоторые производные катехинов имеют слабую голубую флуоресценцию, усиливающуюся после обработки хроматограмм парами аммиака. Чаще всего для обнаружения катехинов и лейкоантоцианидинов и их производных на хроматограммах используют 1 %-ный ванилин в концентрированной хлористоводородной кислоте. Лейкоантоцианидины можно отличить от катехинов при выдерживании хроматограммы в парах соляной кислоты с последующим нагреванием при 105 °С в течение 2 мин. При этом лейкоантоцианидины переходят в антоцианидины (розовый, красно-фиолетовый цвет), а катехины остаются бесцветными или желтеют. Для более детальной идентификации веществ используют так: же методы УФ, ИК и ПМР спектроскопии. Для изучения структуры дубильных веществ широко применяют гидролиз (ферментативный с помощью танназы), щелочное расщепление с последующим анализом полученных продуктов. Качественные реакции на дубильные вещества. Качественные реакции на дубильные вещества подразделяются на осадочные и цветные реакции. Общие реакции осаждения: 1. Дубильные вещества осаждаются растворами желатины; 2. Солями алкалоидов 3. Солями тяжелых металлов Групповые реакции осаждения 1. При воздействии свинца ацетатом в уксуснокислой среде гидролизуемые дубильные вещества выпадают в осадок, а конденсированные остаются в растворе 2. Бромной водой осаждаются конденсированные дубильные вещества 3. Раствором формальдегида в присутствии концентрированной хлористоводородной кислоты при нагревании осаждаются конденсированные дубильные вещества. Цветные реакции. 1. С железа (III) солями. Гидролизуемые дубильные вещества при взаимодействии с солями Fe3+ приобретают темно-синий, а конденсированные — темно-зеленый цвет. 2. С нитритом натрия в кислой среде. Свободную эллаговую кислоту обнаруживают по образованию красно-фиолетовогоокрашивания при добавлении к раствору кристаллического натрия нитрита и кислоты уксусной. При выявлении кислоты эллаговой связанной (гексаоксидифеновой) уксусную кислоту заменяют 0,1 Н серной или кислотой хлористоводородной. Окраска при этом будет ярко-красной, а затем изменится до синей. 3. С ванилином в кислой среде. Катехины образуют красное окрашивание. жүктеу/скачать 0,72 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|