Выделение из ЛРС . Дубильные вещества – это смесь различных полифенолов, имеющих сложную структуру и 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:
Петролейным эфиром (очистка от хлорофилла, терпеноидов, липидов);
Диэтиловым эфиром, извлекающий катехины, оксикоричные кислоты и др фенолы
Этилацетатом, в который переходят лейкоантоцианидины, эфиры оксикоричной 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 помлщью различных видов хроматографии. Используют:
а) адсорбционную хроматографию на колонках целлюлозы,
б) распределительную хроматографию на колонках селикагеля;
в) ионообменную хроматографию;
г) 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).
Количественное определение дубильных веществ . можно разделить на гравиметрические, титриметрические и физико-химические.
Гравиметрические методы основаны на количественном осаждении дубильных веществ солями тяжелых металлов, желатиной или адсорбцией гольевым порошком. Весовой единый метод (ВЕМ) широко применяется в кожевенной промышленности. Метод основан на способности дубильных веществ образовывать прочные соединения с коллагеном кожи. Для этого полученное водное извлечение из ЛРС делят на две равные части. Одну часть выпаривают, высушивают и взвешивают. Вторую часть обрабатывают кожным (гольевым) порошком, фильтруют. Фильтрат выпаривают, высушивают и взвешивают. По разности сухих остатков 1 и 2 части (т.е. контроля и опыта) определяют содержание в растворе дубильных веществ.
Титриметрический метод , включенный в ГФ-ХI, именуемый как метод Левенталя-Нейбауэра, основан на окислении фенолных ОН-групп перманганатом калия (КMnO 4) 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 для определения таннина в листьях сумаха дубильного и скумпии кожевенной.
Физико-химические методы определения дубильных веществ :
1) колориметрические – ДВ дают окрашенные соединения с фос-молиб или фос-вольфрам к-ми в присутствие Na 2 CO 3 или с реактивом Фолина-Дениса (на фенолы).
2) хромато-спектрофотометрические и нефелометрические методы, которые используют, главным образом, в научных исследованиях.
Распространение в растительном мире, условия образования и роль растениях . Низкое содержание дубильных веществ отмечено 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 найдено 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.
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.
С возрастом растений количество дубильных веществ в них уменьшается. Растущие на солнце растения накапливают больше дубильных веществ, чем растущие в тени. В тропических растениях образуется значительно больше дубильных веществ, чем в растениях умеренных широт.
Био-медицинское действие и применение дубильных веществ . Дубильные вещества и содержащие их ЛР применяют в основном в качестве вяжущих, противовоспалительных и кровоостанавливающих средств .
А. Преимущественно гидролизуемые:
RhizomataBistortae – корневища Змеевика .
Горец змеиный (змеиный корень , змеевик ) (Polygonumbistorta ) – сем. Гречишные, Polygonaceae
Химический состав ЛРС : 15-25% дубильных веществ, преимущественно гидрлизуемых, галловую, эллаговую, аскорбиновую, фенолкарбоновые и органические кислоты, флавоноиды (кверцетин)
Основное действие ЛРС : вяжущее, антисептическое.
Характер применения . Настой и отвар применяется как вяжущее, кровоостанавливающее, антивоспалительное при небольших кровотеченях в ЖКТ, остром и хроническом воспалениях желудка, пищевых отравлениях, дерматозах, ожогах, воспалении полости рта, влагалища, геморрое.
FoliaCotinuscoggygriae – листья Скумпии кожевенной .
Скумпия кожевенная (Cotinuscoggygria ) – сем. Сумаховые, Anacardiaceae – ветвистый кустарник
Химический состав ЛРС . 0,2% эфирного масла (преобладает мирцен), ~25% таннина, флавоноиды.
Основное действие ЛРС : вяжущее, дезинфицирующее.
Характер применения . используются для промышленного получения таннина и его препаратов, а также препарата Флакумин , представляющего собой сумму флавоноловых агликонов из листьев скумпии и обладает желчегонным действием.
FoliaRhuscoriariariae – листья Сумаха дубильного .
Сумах дубильный (Rhuscoriariariae ) – сем. Сумаховые, Anacardiaceae – кустарник
Химический состав ЛРС . дубильные вещества (25%, преобладает таннин), флавоноиды (2,5% − производные кверцитина, мирицетина, кемпферола), галловую и эллаговую кислоты.
Основное действие ЛРС : вяжущее, дезинфицирующее.
Характер применения . используются для промышленного получения таннина и его препаратов, используемых при лечении воспалительных процессов рото-носовой полости с помощью полосканий 2% водным или водно-глицериновым раствором, язв, ран и ожогов с помощью смазывания 3-10% растворами и мазями.
Rhizomata Bergeniaecrassifoliae – корневища Бадана толстолистного.
Бадан толстолистный (Bergeniacrassifolia ) – сем. Камнеломковые, Saxifragaceae – многолетнее травянистое растение
Химический состав ЛРС : дубильные вещества (~27%, из них танин – 8-10%), галловая кислота, арбутин (до 22%), свободный гидрохинон (2-4%), кумарины, смолы, витамин С, сахар,
Характер применения . Настой и отвар из корней и корневищ бадана применяют в гинекологии, стоматологии для остановки кровотечений и как антивоспалительное, антисептическое, для лечения гастритов и язв желудка и 12-перстной кишки, в народной медицине – для лечения туберкулеза легких.
RhizomataetradicesSanguisorbae – корневища и корни Кровохлебки .
Кровохлебка лекарственная (Sangusorbaofficinalis ) – сем. Розоцветные, Rosaceae – многолетнее травянистое растение
Химический состав ЛР : дубильные вещества, преимущественно гидролизуемые (12-20%), эллаговая, галловая кислоты, флавоноиды, антоцианы, катехины, сапонины.
Основное действие ЛРС : вяжущее, кровоостанавливающее.
Характер применения . Корневища и корни кровохлебки применяют в виде отвара и жидкого экстракта как вяжущее средство при желудочно-кишечных заболеваниях, энтероколите, поносе; как кровоостанавливающее при маточных и геморроидальных кровотечениях, кровохаркании.
FructusAlni – соплодия (шишки) Ольхи .
FoliaAlniincanae – листья Ольхи серой.
FoliaAlniglutinosa – листья Ольхи черной.
Ольха черная (клейкая ) (Alnusglutinosa ), о. серая (Alnusincana ) – сем. Березовые, Betulaceae – деревья или крупные кустарники.
Химический состав ЛРС : соплодия ольхи содержат дубильные вещества, галловая кислота (до 4%), флавоноиды. В листьях о. серой и о. черной содержатся флавоноиды.
Основное действие ЛРС : вяжущее, дезинфицирующее, антивоспалительное.
Характер применения . Отвар и настой применяют внутрь при острых и хронических энтеритах, колитах, дезинтерии; наружно – для полоскания горла, полости рта.
Б. Преимущественно конденсированные:
CorticesQuerqus –кора дуба.
Дуб обыкновенный (Querqusrobur ) – сем. Буковые, Fagaceae – мощное дерево
Химический состав ЛРС : дубильные вещества (10-20%, гидролизуемые и конденсированные), галловая, эллаговая кислоты, флавоноиды
Основное действие ЛРС : вяжущее, антибактериальное.
Характер применения . в виде отвара и настоя как наружное вяжущее и противововоспалительное средство для лечения стоматитов, гингивитов, воспалений ротовой полости, женских половых органов, ожогов кожи, потливости.
RhizomataTormentillae – корневища лапчатки прямостоячей .
Лапчатка прямостоячая – Potentillaerecta – сем. Розоцветные,Rosaceae – многолетнее травянистое растение
Химический состав ЛРС . дубильные вещества (15-30%: преобладают конденсированные таннины), антоцианы, катехины.
Основное действие ЛРС
Характер применения . Отвар и настой применяют внутрь как вяжущее и противовоспалительное средство при воспалительных состояниях рта и гортани, расстройствах ЖКТ, наружно при экземе.
Fructus Vaccinium mirtilli – плодычерники.
Cormi Vaccinii mytilli – побегичерники.
Черникаобыкновенная (Vaccinium myrtillus L.) –Вересковые, Ericaceae – мелкий кустарничек
Химический состав ЛРС . дубильные вещества (18-20%), в том числе конденсированные (5-12%), флавоноиды (гиперин, рутин), антоцианы.
Основное действие ЛРС : вяжущее, противовоспалительное.
Характер применения . чаще в виде настоя, отвара, киселя в связи с бродильными и гнилостными процессами в кишечнике, колитах. Показано, что плоды черники улучшают кровоснабжение глаз, стабилизируют структуру сетчатки, улучшают ночное зрение.
FructusPadi – плоды черемухи .
Черемуха обыкновенная (Padusavium ), ч. азиатская (P. asiatica ) – сем. Розоцветные,Rosaceae – дерево до 10 м высотой
Химический состав ЛРС : дубильные вещества (15%: преимущественно конденсированные), фенолкарбоновые и органические кислоты, витамин С, сахара, гликозиды терпеноидов
Основное действие ЛРС : вяжущее, дезинфицирующее.
Характер применения . Отвар и настой применяют как вяжущее средство и дезинфицирующее ЖКТ: при дизентерие, поносах. Плоды черемухи − компонет желудочных сборов.
Дубильными веществами (танидами) называют растительные высокомолекулярные фенольные соединения, способные осаждать белки и обладающие вяжущим вкусом.
Термин “дубильные вещества” сложился исторически, благодаря способности этих соединений превращать сырую шкуру животных в прочную кожу, устойчивую к воздействию влаги и микроорганизмов. Использовать этот термин официально предложил в 1796 г Сеген для обозначения в экстрактах некоторых растений веществ, способных осуществлять процесс дубления.
Дубление - это сложное химическое взаимодействие танидов с молекулами коллагена - основного белка соединительной ткани. Дубящими свойствами обладают многоядерные фенолы, содержащие в молекуле более одного гидроксила. При плоском расположении танида на белковой молекуле между ними возникают устойчивые водородные связи:
Фрагмент молекулы белка Фрагмент молекулы танида
Прочность взаимодействия танида с белком зависит от числа водородных связей и лимитируется величиной молекулы полифенольного соединения. Молекулярная масса дубильных веществ может составлять до 20 000. При этом на 100 единиц молекулярной массы в танидах приходится по 1-2 фенольные оксигруппы. Поэтому количество образующихся водородных связей многочисленно и процесс дубления является необратимым. Гидрофобные радикалы, ориентированные во внешнюю среду, делают кожу недоступной для влаги и микроорганизмов.
Не все дубильные вещества способны к истинному дублению. Этим свойством отличаются соединения, имеющие молекулярную массу 1 000 и более. Полифенольные соединения с массой менее 1 000 не способны дубить кожу и обладают только вяжущим действием.
Дубильные вещества очень широко применяются в промышленности. Достаточно сказать, что мировое производство танидов превышает 1 500 000 тонн в год, а доля растительных танидов составляет до 50-60% от общего количества.
Распространение в растительном мире и роль дубильных веществ в растениях. Дубильные вещества широко встречаются у представителей покрыто- и голосемянных, водорослей, грибов, лишайников, в плаунах и папоротниках. Они содержатся во многих высших растениях, особенно двудольных. Наибольшее их количество выявлено в ряде представителей семейств Fabaceae, Myrtaceae, Rosaceae, Anacardiaceae, Fagaceae, Polygonaceae.
Дубильные вещества в растении находятся в клеточных вакуолях и при старении клеток адсорбируются на клеточных стенках. В больших количествах накапливаются в подземных органах, коре, но могут быть в листьях и плодах.
Дубильные вещества выполняют в растениях в основном защитные функции. При механическом повреждении тканей начинается усиленное образование дубильных веществ, сопровождающееся их окислительной конденсацией в поверхностных слоях, защищая тем самым растение от дальнейшего повреждения и негативного влияния болезнетворных микроорганизмов. Благодаря большому количеству фенольных гидроксилов дубильные вещества обладают выраженными бактериостатическими и фунгицидными свойствами, предохраняя тем самым растительные организмы от различных заболеваний.
Классификация дубильных веществ. В 1894 г. Г. Проктер, изучая конечные продукты пиролиза дубильных веществ, обнаружил 2 группы соединений - пирогалловые (образуется пирогаллол) и пирокатехиновые (при разложении образуется пирокатехин):
К. Фрейденберг в 1933 г. уточнил классификацию Г. Проктера. Он, как и Проктер, классифицировал дубильные вещества по конечным продуктам их распада, но не в условиях пиролиза, а при кислотном гидролизе. В зависимости от способности к гидролизу К. Фрейденберг предложил выделить две группы дубильных веществ:гидролизуемые и конденсированные. В настоящее время более часто пользуются класификацией К. Фрейденберга.
К группе гидролизуемых дубильных веществ относятся соединения, построенные по типу сложных эфиров и распадающиеся при кислотном гидролизе на составляющие компоненты. Центральным звеном чаще всего бывает глюкоза, реже - другие сахара или алициклические соединения (например, хинная кислота). Спиртовые гидроксилы центрального остатка могут быть связаны эфирной связью с галловой кислотой, образуя при этом группу галлотанинов , или эллаговой кислотой, образуя группу эллаготанинов .
Галлотанины - эфиры галловой кислоты, наиболее часто встречаемые в группе гидролизуемых дубильных веществ. Существуют моно-, ди-, три-, тетра-, пента- и полигаллоильные эфиры. Представителем моногаллоильных эфиров является b-D-глюкогаллин:
Примером полигаллоильных эфиров может служить китайский танин, структура которого впервые была установлена в 1963 г. Хэуорсом:
Эллаготанины являются сложными эфирами сахара и эллаговой кислоты или ее производными. Эллаговая кислота образуется при окислении двух молекул галловой кислоты до гексаоксидифеновой, которая тотчас же образует лактон – эллаговую кислоту:
Как и в предыдущем случае, сахарным компонентом эллаготанинов чаще всего выступает глюкоза.
Несахарные эфиры галловых кислот представляют собой сложные эфиры галловой кислоты и несахарного компонента, такого как хинная кислота, оксикоричная и др. Примером данной группы веществ может служить 3,4,5-тригаллоилхинная кислота.
Конденсированные дубильные вещества отличаются от гидролизуемых тем, что при кислотном гидролизе не происходит их расщепления на составляющие компоненты, а наоборот, под действием минеральных кислот образуются плотные красно-коричневые продукты полимеризации - флобафены.
Конденсированные дубильные вещества образованы главным образом катехинами и лейкоцианидинами, и, гораздо реже, другими восстановленными формами флавоноидов. Конденсированные дубильные вещества не относятся к группе «Гликозиды»: в конденсированных дубильных веществах сахарный компонент отсутствует.
Образование конденсированных дубильных веществ может происходить двумя путями. К. Фрейденберг (30-е годы XX в) установил, что образование конденсированных дубильных веществ - это неферментативный процесс аутоконденсации катехинов или лейкоцианидинов (или их перекрестная конденсация) в результате воздействия кислорода воздуха, тепла и кислой среды. Аутоконденсация сопровождается разрывом пиранового кольца катехинов и С-2 углеродный атом одной молекулы соединяется углерод-углеродной связью с С-6 или С-8 углеродным атомом другой молекулы. При этом может образовываться достаточно протяженная цепь:
По мнению другого ученого - Д. Хатуэя, конденсированные дубильные вещества могут образовываться в результате ферментативной окислительной конденсации молекул по типу “голова к хвосту” (кольцо А к кольцу В) или “хвост к хвосту” (кольцо В к кольцу В):
В растениях, содержащих конденсированные дубильные вещества, обязательно есть их предшественники - свободные катехины или лейкоцианидины. Часто встречаются смешанные конденсированные полимеры, состоящие из катехинов и лейкоцианидинов.
Как правило, в растениях одновременно присутствуют дубильные вещества как конденсированной, так и гидролизуемой групп.
Физико-химические свойства дубильных веществ . Дубильные вещества отличаются высокой молекулярной массой - до 20 000. Природные дубильные вещества, за небольшим исключением, известны до настоящего времени только в аморфном состоянии. Причина этого заключается в том, что эти вещества представляют собой смеси соединений, сходные по химической структуре, но различающиеся по молекулярной массе.
Дубильные вещества - это желтые или бурые соединения, образующие в воде коллоидные растворы. Растворимы в этаноле, ацетоне, бутаноле и не растворимы в растворителях с выраженной гидрофобностью - хлороформе, бензоле и т.п.
Галлотанины плохо растворимы в холодной воде и относительно хорошо - в горячей.
Дубильные вещества обладают оптической активностью, легко окисляются на воздухе.
Благодаря наличию фенольных гидроксилов осаждаются солями тяжелых металлов и образуют окрашенные соединения с Fe +3 .
Выделение дубильных веществ из растительного сырья. Поскольку дубильные вещества представляют собой смесь различных полифенолов, их выделение и анализ представляет определенную трудность.
Часто для получения суммы дубильных веществ сырье экстрагируют горячей водой (дубильные вещества плохо растворимы в холодной воде) и охлажденную вытяжку обрабатывают органическим растворителем (хлороформ, бензол и др.) для удаления липофильных веществ. Затем дубильные вещества осаждают солями тяжелых металлов с последующим разрушением комплекса серной кислотой или сульфидами.
Для получения фракции дубильных веществ, сходных по химической структуре, можно использовать экстракцию сырья диэтиловым эфиром, метиловым или этиловым спиртами с предварительным удалением липофильных компонентов с помощью растворителей с выраженной гидрофобностью – петролейным эфиром, бензолом, хлороформом.
Широко распространено выделение некоторых компонентов дубильных веществ осаждением из водных или водно-спиртовых растворов солями свинца. Полученные осадки затем обрабатывают разбавленной серной кислотой.
При выделении индивидуальных компонентов дубильных веществ используют хроматографические методы: адсорбционную хроматографию на целлюлозе, полиамиде; ионообменную на различных катионитах; распределительную на силикагеле; гельфильтрацию на молекулярных ситах.
Идентификацию индивидуальных компонентов дубильных веществ проводят с помощью хроматографии на бумаге или в тонком слое сорбента, с помощью спектрального анализа, качественных реакций и изучения продуктов расщепления.
Качественный анализ дубильных веществ . Качественные реакции на дубильные вещества можно разделить на две группы: реакции осаждения и цветные реакции. Для проведения качественных реакций сырье, чаще всего, экстрагируют горячей водой.
Реакции осаждения. 1. При взаимодействии дубильных веществ с 1% раствором желатина, приготовленном на 10% растворе натрия хлорида, образуется осадок или возникает помутнение раствора. При добавлении избытка желатина помутнение исчезает.
2. Таниды дают обильные осадки с алкалоидами (кофеин, пахикарпин), а также некоторыми азотистыми основаниями (уротропин, новокаин, дибазол).
3. При взаимодействии с 10% раствором уксуснокислого свинца дубильные вещества гидролизуемой группы образуют хлопьевидный осадок.
4. Дубильные вещества конденсированной группы образуют хлопьевидный осадок в реакции с бромной водой.
Цветные реакции. Дубильные вещества гидролизуемой группы с раствором железоаммонийных квасцов образуют черно-синие окрашенные соединения, а конденсированной группы - черно-зеленые.
Если в растении одновременно содержатся дубильные вещества и гидролизуемой и конденсированной группы, то вначале гидролизуемые таниды осаждают 10% раствором ацетата свинца, осадок отфильтровывают, а затем проводят реакцию фильтрата с раствором железоаммонийных квасцов. Появление темно-зеленой окраски свидетельствует о наличии веществ конденсированной группы.
Количественное определение дубильных веществ. При том, что существует около 100 различных способов количественного определения дубильных веществ, точный количественный анализ этой группы биологически активных веществ затруднен.
Среди широко применяемых способ количественного определения дубильных веществ можно выделить следующие.
1. Гравиметрические - основаны на количественном осаждении дубильных веществ желатином, солями тяжелых металлов и т.п.
2. Титриметрические - основаны на окислительных реакциях, прежде всего с перманганатом калия.
3. Фотоэлектроколориметрические - основаны на способности дубильных веществ образовывать устойчивые окрашенные продукты реакции с солями окисного железа, фосфорновольфрамовой кислотой и т.д.
Государственной Фармакопеей X и XI изданий рекомендован титриметрический способ количественного определения дубильных веществ.
количественное определение дубильное вещество
Дубильные вещества -- группа весьма разнообразных и сложных по составу растворимых в воде органических веществ ароматического ряда, содержащих гидроксильные радикалы фенольного характера. Дубильные вещества широко распространены в растительном царстве, обладают характерным вяжущим вкусом. Они способны осаждаться из водного или водно-спиртового раствора раствором клея, а с солями окиси железа давать различных оттенков зелёные или синие окрашивания и осадки (чернильного свойства).
История изучения
Несмотря на то, что дубильные вещества стали известны уже давно (таннин был впервые получен Дейе и независимо Сегеном в 1797 г. и в руках Берцелиуса в 1815 г. имелся уже в довольно чистом состоянии) и много изучались, к началу XX века они были недостаточно исследованными, и не только химическая натура и строение почти всех их оставалось невыясненными, но даже и эмпирический состав очень многих из них разными исследователями делался различно. Объясняется это легко, с одной стороны, тем, что, будучи в большинстве веществами, не способными кристаллизоваться, они трудно получаются в чистом виде, а с другой -- малою их стойкостью и легкою изменяемостью. Глазивец (1867), как и многие другие, считал все Д. вещества за глюкозиды или тела, им подобные; однако позднейшие исследования показали, что таннин хотя, по-видимому, и встречается в соединении с глюкозой в альгаробиллах и мироболанах (Zollfel, 1891), но сам по себе не есть глюкозид (H. Schiff 1873), также и Д. кислоты дубовой коры (Etti 1880, 83, 89, Lowe 1881), равно как и очень многие др. Д. вещества, ничего общего с глюкозидами не имеют, а получение из некоторых из них сахаристых веществ обусловливалось исключительно нечистотою исследовавшихся препаратов. В настоящее время можно с достаточной уверенностью судить лишь о строении таннина, представляющего ангидрид галловой кислоты (см. и ниже). Собственно Д. вещества выделяются в особую группу органических соединений, обладающих некоторой совокупностью общих признаков, лишь благодаря именно неизвестности их строения. Весьма возможно, что по выяснении последнего они распределятся со временем по различным классам органических соединений, и тогда не представится более надобности и в особом общем названии для них, а нынешнее название "Дубильное вещество", согласно недавнему предложению Рейнитцера, придется, пожалуй, удержать только для тех из них, которые на самом деле способны дубить кожи.]. Деление их по окрашиванию, производимому с солями окиси железа, на железосинящие (Eisenblauende) и железозеленящие (Eisengrunende) ныне оставлено, потому что одно и то же Д. вещество может давать иногда синее, а иногда зелёное окрашивание, смотря по тому, какую взять соль железа, а сверх того, окрашивание может изменяться от прибавки, например, малого количества щелочи. Деление Д. веществ на физиологические (см. выше), дубящие кожу и вместе с тем дающие при сухой перегонке пирокатехин и не дающие галловой кислоты при кипячении с слабой серной кислотой, и патологические, для дубления менее пригодные (хотя и осаждающиеся раствором клея), при сухой перегонке дающие пирогаллол, а при кипячении со слабой серной кислотой -- галловую кислоту, также не вполне отвечает фактам, ибо, как в настоящее время известно, и патологические Д. вещества могут, хотя и не столь успешно, служить для дубления, а кроме того, таннин, например, являясь по преимуществу патологическим Д. веществом, встречается, по-видимому, и как нормальный продукт (сумах, альгаробилла, мироболаны). Как кислоты, Д. вещества образуют металлические производные -- соли, из которых свинцовые, представляющие нерастворимые в воде аморфные осадки, нередко применяются для извлечения Д. вещества из водных экстрактов Д. материалов, а также при анализе.
Согласно классификации Г. Проктера дубильные вещества в зависимости от природы продуктов их разложения при температуре (без доступа воздуха) разделяются на две основные группы: пирогалловые (дают при разложении пирогаллол) и пирокатехиновые (образуется пирокатехин).
Наибольшее признание получила классификация Г.Поварнина и К. Фрейденберга, основанная на химической природе ДВ. Согласно этой классификации ДВ делятся на 2 большие группы:
1) гидролизуемые
2) конденсированные.
Первая группа расщепляется в условиях кислотного или ферментативного гидролиза на простейшие составные части, в том числе галловую кислоту. Конденсированные дубильные вещества не распадаются под действием кислот, образуя при этом продукты конденсации - флобафены. Конденсированные дубильные вещества образуются в результате ферментативной окислительной конденсации катехинов, лейкоантоцианидинов.
К гидролизуемой группе дубильных веществ относят соединения, которые при обработке разбавленными кислотами (в условиях кислотного гидролиза) распадаются с образованием более простых соединений фенольной.
Гидролизуемые ДВ - это смеси сложных эфиров фенолкарбоновых кислот с сахарами и несахаридами. Гидролизуемые ДВ можно разделить на группы: 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 выступает моносахарид. Обычно это глюкоза, но могут быть и другие моносахариды.
1. Галлотанины - эфиры галловой, дигалловой кислот и других ее полимеров с циклическими формами сахаров.
М - дигалловая кислота является депсидом галловой кислоты, то есть соединением типа сложных эфиров ароматических кислот. Депсиды могут состоять из 3 молекул галловой кислоты (м - тригалловая кислота).
Природный танин турецких галлов представляет собой, как правило, сложную смесь веществ разнообразной структуры, где R, R1,R2,R3 R4 могут быть галловой, м - дигалловой (пентадигаллоилглюкоза) или м -тригалловой кислотами, занимающими различные положения.
Китайский танин представляет собой пента - М - дигаллоил - β - D - глюкозу, т.е. β - D - глюкозу, гидроксильные группы которой этерифицированы М - дигалловой кислотой.
ДВ этой группы содержатся и преобладают в корневищах и корнях кровохлебки, корневищах змеевика, бадана, соплодиях ольхи, коре дуба, листьях гамамелиса.
2. Эллаготаннины – эфиры эллаговой и других кислот, имеющих с ней биогенетическое родство, с циклическими формами сахаров. Содержатся в корке плодов гранатника, коре эвкалипта, кожуре грецкого ореха, листьях и соцветиях кипрея.
Эллаговые дубильные вещества, или эллаготанины, при гидролизе отщепляют в качестве фенольных остатков эллаговую кислоту, которая образуется в растениях из гексагидроксиднфеновой кислоты - продукта окисления галловой кислоты. В качестве сахаристого остатка в эллаговых дубильных веществах также чаще всего встречается глюкоза.
3. Несахаридные эфиры фенолкарбоновых кислот - эфиры галловой кислоты с хинной, хлорогеновой, кофейной, оксикоричной кислотами и с флаванами. Пример: теогаллин, обнаруженный в листьях чая китайского, представляющий собой эфир хинной и галловой кислот (3 - О - галлоилхинная кислота).
Конденсированные ДВ - это продукты конденсации катехинов, лейкоантоцианидинов, реже оксистильбенов.
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.
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.