<<
>>

ДУБИЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА

Дубильные вещества — сложные высокомолекулярные природные растительные фенольные соединения, способные осаждать белки и алкалоиды и дубить невыделанную шкуру животных, превращая ее в прочный, неподдающийся гниению продукт — кожу.

Термин «дубильные вещества» был введен французским ученым П. Сегеном в 1796 г.

Таннины, или танниды, — синоним термина «дубильные вещества». Он происходит от латино-кельтского обозначения дуба — «тан» — и широко распространен в научной литературе.

Способность этих веществ «дубить» белки шкур животных, делать их непроницаемыми для воды и устойчивыми к микробному гниению основана на их свойстве взаимодействовать с коллагеном, приводящим к образованию стойких полимерных структур. Дубление — сложный физико-химический процесс, связанный с возникновением водородных, ковалентных и электровалентных связей между молекулами коллагена и фенольными группами дубильных веществ.

Дубящими свойствами обладают только многоядерные фенолы, содержащие более одной ОН-группы. Это крупные фенольные молекулы с молекулярной массой от 300 до 500 и иногда до 20 000. Фенолы одноядерные и не содержащие многочисленных ОН-групп лишь адсорбируются на белках, но не могут образовать перекрестные связи между собой и белковыми группами, «сшивать» мономерные белковые группы. Они в той или иной степени инактивируют ферментные белки, но не вызывают фенол-белковых сцепок в коллагене — основном белковом компоненте шкур. Поэтому низкомолекулярные фенолы имеют лишь вяжущий вкус, их еще называют пищевыми (чайными) таннинами.

Классификация

Первая попытка классификации дубильных веществ была предпринята шведским химиком И. Берцелиусом, который разделил эти вещества на две группы по их способности давать с солями Fe (III) черные соединения зеленоватого или синеватого оттенка. Впоследствии эта простая классификация дубильных веществ легла в основу более точной научной классификации, предложенной К. Фрейденбер-
гом. Он стал делить дубильные вещества в зависимости от их способности гидролизоваться под действием кислот (или ферментов) на две группы:

1) гидролизуемые дубильные вещества:

• галлотаннины;

• эллаготаннины;

• депсиды, или несахарные эфиры карбоновых кислот;

2) негидролизуемые (конденсированные) дубильные вещества, или флоба- фены, которые подразделяют на производные:

• катехинов (флаван-3-олов);

• лейкоантоцианидинов (флаван-3,4-диолов);

• гидростильбенов.

Гидролизуемые дубильные вещества. Галлотаннины — сложные эфиры гексоз (обычно D-глюкозы) и галловой кислоты. В глюкозе имеется пять ОН-групп, благодаря которым могут образовываться моно-, ди-, три-, тетра-, пента- и полигаллоильные эфиры. Представителем группы полигаллоильных эфиров является китайский таннин, который получают из листьев и образующихся на них наростов (галлов) сумаха полукрылатого (Rhus semialata Murr.). Представителем многогаллоильных эфиров является P-D-глюкогаллин, выделенный из корня ревеня и листьев эвкалипта.

Эллаготаннины — эфиры D-глюкозы и гексадифеноловой, хебуловой и других кислот, образующихся вместе c эллаговой кислотой. Эллаготаннины найдены в коре плодов граната, кожуре грецкого ореха, коре дуба, соплодиях ольхи. В растениях присутствует обычно не эллаговая, а гексагидроксидифеновая кислота. При кислотном гидролизе дубильных веществ эта кислота превращается в дилак- тон — эллаговую кислоту.


Депсиды представляют собой эфиры галловой кислоты с хинной, хлорогено- вой, кофейной, гидроксикоричной кислотами, атакже флаванами. Эфиры галловой кислоты и катехинов находятся в листьях чая. Из листьев зеленого чая выделен теогаллин.

Теогаллин (депсид)

Преимущественно гидролизуемые дубильные вещества содержат такие ЛР, как скумпия кожевенная, сумах дубильный, горец змеиный, бадан толстолистный, кровохлебка лекарственная, ольха черная и о. серая.

Преимущественно конденсированные дубильные вещества содержат дуб обыкновенный, лапчатка прямостоячая, черника обыкновенная, черемуха обыкновенная.

Негидролизуемые дубильные вещества. Представляют собой олигомеры и полимеры катехинов, лейкоантоцианидинов и гидроксистильбенов, где звенья связаны друг с другом прочными углерод-углеродными связями в положениях С2—С6, С2—С8, С4—С8, С5—С2. Кроме того, они никогда не содержат остатков сахара.

При образовании конденсированных дубильных веществ разрывается пира- новое кольцо катехина (лейкоантоцианидина) и С2-атом соединяется С—С-свя- зью с С6-атомом другой молекулы катехина (лейкоантоцианидина). Конденсированные дубильные вещества не распадаются под действием кислот; наоборот, они имеют тенденцию из олигомеров превращаться в более длинные полимеры (полимеризация в кислоте) с образованием аморфных, часто окрашенных в красный цвет соединений — флобафенов. Образование конденсированных дубильных веществ происходит в живом растении в процессе биосинтеза и после его смерти — при технологической обработке древесины.


Образование конденсированных дубильных веществ из мономеров

Физико-химические свойства

По физико-химическим свойствам дубильные вещества представляют собой аморфные соединения желтоватого или бурого цвета.

Природные дубильные вещества имеют среднюю молекулярную массу 500—5000, но отдельные соединения — до 20 000. При нагревании до 180—200 °С дубильные вещества (не плавясь) обугливаются, выделяя пирогаллол или пирокатехин. Растворяются во многих органических растворителях (ацетон, этанол, этилацетат, пиридин), но не в хлороформе, петролейном эфире, бензоле. Также хорошо растворимы в воде, лучше горячей. При растворении в воде дают коллоидные растворы слабокислой реакции. С солями тяжелых металлов образуют окрашенные комплексы. Осаждаются растворами аминокислот, белков, алкалоидов. Многие дубильные вещества — оптически активные соединения. Обладают вяжущим вкусом. Легко окисляются на воздухе, приобретая красно-бурую окраску, иногда темно-коричневую. Присутствие гидроксидов щелочных металлов сильно ускоряет процесс окисления дубильных веществ. Гидролизуемые дубильные вещества под действием кислот или ферментов распадаются на органические кислоты и глюкозу.

Выделение из ЛРС

Дубильные вещества — это смесь различных полифенолов, имеющих сложную структуру, очень лабильных, поэтому выделение и анализ отдельных компонентов дубильных веществ представляет большие трудности. Для получения суммы дубильных веществ ЛРС экстрагируют горячей водой, охлаждают, а затем экстракт обрабатывают последовательно:

1) петролейным эфиром или бензолом (для очистки от хлорофилла, терпе- ноидов, липидов);

2) диэтиловым эфиром, который извлекает катехины, оксикоричные кислоты и другие фенольные соединения;

3) этилацетатом, в который переходят лейкоантоцианидины, эфиры оксико- ричной кислоты и др.

Оставшееся водное извлечение с дубильными веществами и другими фенольными соединениями и фракциями 2 и 3 (диэтилового эфира и этилацетата) разделяют на индивидуальные компоненты с помощью различных видов хроматографии. Используют:

• адсорбционную хроматографию на колонках целлюлозы, полиамида (иногда вместо полиамида используют гольевый порошок);

• распределительную хроматографию на колонках силикагеля;

• ионообменную хроматографию;

• гель-фильтрацию на колонках сефадекса и др.

Идентификация индивидуальных дубильных веществ основана на сравнении Rf в хроматографических методах (на бумаге, в тонком слое сорбента), спектральных исследованиях, качественных реакциях и изучении продуктов расщепления (для гидролизуемых дубильных веществ).

Качественное выделение дубильных веществ

Качественные реакции определения дубильных веществ можно разделить на две группы:

1) общие (осаждения) — для обнаружения присутствия дубильных веществ;

2) групповые (цветные) — для установления принадлежности дубильных веществ к определенной группе.

Прежде всего для проведения качественных реакций готовят водное извлечение дубильных веществ из ЛРС.

Дубильные вещества обнаруживают, используя следующие реакции:

• соединяя с 1 % раствором желатина в 10 % растворе NaCl. Появляется муть, исчезающая при добавлении избытка желатина. Реакция специфична;

• осаждая солями алкалоидов (например, сульфатом хинина). Образуется белый осадок;

• соединяя с 5 % раствором дихромата калия (К2Сг2О7). Образуется коричневый осадок или муть. Эта же реакция используется и как гистохимическая для обнаружения локализации дубильных веществ в ЛРС;

• соединяя с раствором основного ацетата свинца: образуется белый осадок;

• соединяя с ванилином (в присутствии 70 % серной или концентрированной хлористо-водородной кислоты) дубильные вещества, содержащие мономеры катехинового типа, развивают красное окрашивание.

Классификацию дубильных веществ проводят с помощью следующих реакций:

• с 1 % раствором железоаммонийных квасцов (или другими источниками ионов Fe3+): гидролизуемые дубильные вещества дают черно-синее окрашивание, а конденсированные — черно-зеленое;

• с 10 % раствором среднего ацетата свинца в 10 % уксусной кислоте: гидролизуемые дубильные вещества выпадают в белый хлопьевидный осадок, а конденсированные остаются в растворе и их можно также затем определить (например, по зеленовато-черному окрашиванию с Fe3+);

• со смесью из 40 % раствора формальдегида и концентрированной HCl: конденсированные дубильные вещества выпадают в осадок, а гидролизуемые остаются в водном растворе (что можно установить по синевато-черному окрашиванию в дополнительном тесте с Fe3+);

• с кристалликами NaNO2 и раствором 0,1 М HCl: при наличии в экстракте ЛРС дубильных веществ появляется коричневое окрашивание;

• с раствором HCl и добавлении 1 % раствора (или кристалликов) ванилина гидролизуемые дубильные вещества, состоящие из мономеров катехинов, при нагревании дают ярко-красное окрашивание. Гидролизуемые дубильные вещества, состоящие из мономеров лейкоантоцианидинов, можно обнаружить, нагревая извлечение с раствором HCl: появляется красное окрашивание (за счет образования анто- цианидинов, дающих красное окрашивание в кислых значениях рН);

• при добавлении бромной воды и нагревании конденсированные дубильные вещества в экстракте из ЛРС выпадают в осадок.

При хроматографическом определении дубильных веществ этанольный экстракт из ЛРС наносят на стартовую линию хроматографической пластинки «Си- луфол», помещают в хроматографическую камеру (с соответствующими растворителями, указанными в НД), а после проведения разделения пластинку просматривают в УФ-свете и отмечают, что некоторые производные катехинов имеют голубую флуоресценцию, которая усиливается при обработке хроматограмм 1 % раствором ванилина в концентрированной HCl. После выдерживания хроматограмм в парах HCl с последующим нагреванием в сушильном шкафу при температуре 105 °С в течение 2 мин дубильные вещества лейкоантоцианидинового типа переходят в антоцианидины розового или красно-фиолетового цвета.

Количественное определение дубильных веществ

Методы количественного определения дубильных веществ в ЛРС можно разделить на гравиметрические, титриметрические и физико-химические.

Гравиметрические методы основаны на количественном осаждении дубильных веществ солями тяжелых металлов, желатиной или адсорбцией гольевым порошком. Методы осаждения дубильных веществ ацетатом меди или желатиной потеряли свое значение.

Однако весовой единый метод (ВЕМ) применяется в кожевенной промышленности. Метод основан на способности дубильных веществ давать прочные соединения с коллагеном кожи. Для этого полученное водное извлечение из ЛРС делят на две равные части. Одну часть выпаривают, высушивают и взвешивают; вторую обрабатывают гольевым (кожным) порошком, фильтруют. Фильтрат выпаривают, высушивают и взвешивают. По разности сухих остатков 1-й и 2-й частей (т. е. контроля и опыта) определяют содержание дубильных веществ в растворе.

Титриметрическийметод, включенный в ГФ РБ (вып. 2, с. 348), именуемый методом Левенталя — Нейбауэра, основан на окислении фенольных ОН-групп перманганатом калия ^MnO4) в присутствии индигосульфокислоты, являющейся регулятором и индикатором реакции. После полного окисления дубильных веществ начинает окисляться индигосульфокислота до изатина, в результате чего окраска раствора из синей переходит в золотисто-желтую.

Другой титриметрический метод определения дубильных веществ — метод осаждения таннина сульфатом цинка с последующим комплексонометрическим титрованием трилоном Б в присутствии ксиленового оранжевого (используется, в частности, для определения таннина в листьях сумаха дубильного и скумпии кожевенной).

Физико-химические методы определения дубильных веществ:

• колориметрические — связаны со способностью дубильных веществ давать окрашенные соединения с фосфорно-молибденовой или фосфорно-вольфрамовой кислотами в присутствии Na2CO3 или с реактивом Фолина — Дениса (на фенолы). ГФ РБ (т. 1; 2.8.14) предлагает фотоколометрическое определение экстрагированных из ЛРС в водный раствор дубильных веществ с раствором фосфорно-молибденового реагента в присутствии натрия карбоната при длине волны 760 нм;

• хромато-спектрофотометрические и нефелометрические методы, которые используют главным образом в научных исследованиях.

Распространение в растительном мире, условия образования и роль в растениях

Дубильные вещества широко распространены в растительном мире. Они встречаются в грибах, водорослях, папоротниках, хвощах, мхах, плаунах, у высших растений (покрыто- и голосеменных). Многие хвойные накапливают достаточно большое количество дубильных веществ. Максимальное их накопление обнаружено у отдельных представителей двудольных растений, тогда как у однодольных оно отмечено лишь у некоторых семейств. Низкое содержание дубильных веществ у злаков. У двудольных некоторые семейства (например, Розоцветные, Гречишные, Бобовые, Ивовые, Сумаховые, Буковые, Вересковые) насчитывают многие роды и виды, где содержание таннидов доходит до 20—30 % и более. Наивысшее содержание дубильных веществ выявлено в патологических образованиях — галлах (до 60—80 %). Древесные формы богаче дубильными веществами, чем травянистые. Дубильные вещества неравномерно распределены по органам и тканям растений. Они накапливаются главным образом в коре и древесине деревьев и кустарников, а также в подземных частях травянистых многолетников; зеленые части растений значительно беднее дубильными веществами. В частности, дубильные вещества накапливаются:

• в подземных органах (лапчатка прямостоячая, кровохлебка лекарственная, бадан толстолистный);

• коре (дуб обыкновенный);

• траве (виды зверобоя);

• плодах (черника обыкновенная, черемуха обыкновенная, ольха клейкая и

о. серая);

• листьях (сумах дубильный, скумпия кожевенная).

Дубильные вещества аккумулируются в вакуолях, а при старении клеток адсорбируются на клеточных стенках. Чаще всего в растениях встречается смесь гидролизуемых и конденсированных дубильных веществ с преобладанием соединений той или иной группы.

Содержание дубильных веществ в растениях изменяется в зависимости от периода вегетации и возраста растений. Их накопление одновременно сопровождается резким увеличением массы корневых систем. С возрастом растений количество дубильных веществ в них уменьшается. Период вегетации влияет не только на количественный, но и на качественный состав дубильных веществ.

Растущие на солнце растения накапливают больше дубильных веществ, чем растущие в тени (так, в тропических растениях их образуется значительно больше, чем в растениях умеренных широт). На содержание дубильных веществ в растениях влияет также высота над уровнем моря, время года — особенно в областях с резко выраженной сезонностью климата. Содержание дубильных веществ зависит как от климатических, почвенных, так и от генетических (наследственных) факторов растения.

Установлено, что большинство дубильных веществ в листьях находится в клетках паренхимы, окружающих жилку, т. е. дубильные вещества образуются в листьях и оттуда проходят в клетки флоэмы проводящих пучков, по которым разносятся по всему растению. Обладая бактерицидными свойствами (благодаря своей фенольной природе), они препятствуют гниению древесины и являются веществами, защищающими растения от вредителей и возбудителей заболеваний. Дубильные вещества также участвуют в процессах метаболизма растений. Они откладываются как запасные продукты, которые могут использоваться затем при весеннем пробуждении и нарастании вегетативных органов.

Биомедицинское действие и применение

Дубильные вещества и содержащие их ЛР применяют в основном в качестве вяжущих, противовоспалительных и кровоостанавливающих средств.

Растворы таннидов связываются с белками кожи, образуя непроницаемую для воды пленку. На этом основано их медицинское применение в виде вяжущих средств, так как образующаяся на слизистых оболочках пленка препятствует дальнейшему воспалению, а нанесенные на рану, они свертывают кровь и поэтому действуют как местные кровоостанавливающие средства. Свойство образования пленки на языке обусловливает характерный вяжущий вкус дубильных веществ.

Таннинсодержащее ЛРС используют для получения настоев, настоек, отваров, экстрактов, применяемых наружно и внутрь:

• как вяжущие средства;

• кровоостанавливающие средства;

• противовоспалительные средства;

• антимикробные средства;

а также в качестве:

• P-витаминных и антисклеротических средств (гидролизуемые и конденсированные дубильные вещества);

• антиоксидантов и гипооксантов (конденсированные дубильные вещества);

• противоопухолевых средств (конденсированные дубильные вещества);

• противоядия при отравлении гликозидами, алкалоидами и солями тяжелых металлов (дубильные вещества).

Показано, что большие дозы дубильных веществ оказывают противоопухолевое действие, средние — радиосенсибилизирующее, малые — противолучевое.

Широкое применение дубильные вещества находят также в кожевенной, коньячной и пищевой промышленности.

Заготовка ЛРС, содержащего дубильные вещества

Заготовку проводят в период максимального содержания дубильных веществ. Сушат быстро при температуре 50—60 °С, так как продолжительное хранение свежего сырья ведет к гидролитическому расщеплению гидролизуемых и конденсированных дубильных веществ под влиянием ферментов. Высушенное ЛРС хранят цельным в сухом помещении в упакованном виде. При хранении измельченного ЛРС повышается скорость окисления дубильных веществ, изменяется цвет.

<< | >>
Источник: Карпук, В. В.. Фармакогнозия : учеб. пособие / В. В. Карпук. — Минск: БГУ, 2011. — 340 с. — (Классическое университетское издание). 2011
Помощь с написанием учебных работ

Еще по теме ДУБИЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА:

  1. ЛЕКАРСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННОЕ РАСТИТЕЛЬНОЕ СЫРЬЕ, СОДЕРЖАЩИЕ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ГИДРОЛИЗУЕМЫЕ ДУБИЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА
  2. ИСПЫТАНИЕ НА ГИСТАМИНОПОДОБНЫЕ ВЕЩЕСТВА (ВАЗОДЕПРЕССИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА)
  3. Витаминоподобные вещества
  4. Минеральные вещества
  5. ПРЕПАРАТЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ
  6. Высокомолекулярные вещества: классификация, общая характеристика
  7. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА
  8. Глава 1 РЕНТГЕНОКОНТРАСТНЫЕ ВЕЩЕСТВА
  9. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА
  10. АЗОТОСОДЕРЖАЩИЕ ВЕЩЕСТВА