Производство танина. 9. Сапонины

Производство танина

Танин получают из галлов или листьев скумпии. Растительное сырьё измельчают на эксцельсиоре до частиц размером 2—3 мм. Измельчённый материал экстрагируют в батарее перколяторов или непрерывно действующем экстракторе водой, нагретой до 60—65 °С, что позволяет инактивировать ферменты и интенсифицировать процесс экстракции. Полученное извлечение обрабатывают активным углем (0, 6%) и (для уменьшения растворимости танина) добавляют 8% натрия хлорида с целью высаливания. Из водного раствора танин экстрагируют смесью органических извлекателей (80% бутилацетата и 20% бутанола). Количество смеси составляет 30% от количества водной вытяжки. Эфирный слой отстаивают. Упаривание эфирного извлечения проводят в вакуум-выпарном аппарате при 55—60 °С до 1/6 части первоначального объёма и добавляют равное количество воды. Затем органический растворитель отгоняют полностью. Водный остаток обрабатывают активным углем (1%), затем фильтруют. Концентрированный раствор сушат в двухступенчатой распылительной сушилке (раньше сушили на противнях и измельчали). На первой ступени концентрируют раствор танина до влажности извлечения приблизительно 200% (образование 40% раствора), затем концентрированный раствор диспергируют и сушат до образования сухого порошка.

9. Сапонины

Сапонины (лат. sapo, saponis — мыло) — сложные по структуре полициклические ПАВ гликозидного характера, как правило вызывающие гемолиз (греч. haima, haimatos — кровь + греч, lysis — распад, разрушение) — разрушение эритроцитов с выходом гемоглобина в окружающую эритроциты среду. Водные растворы сапонинов при встряхивании образуют, подобно мылу, стойкую пену, что связано с их поверхностно-активными свойствами, обусловленными дифильной структурой. Способность сапонинов вызывать гемолиз связана с образованием их комплексов с холестерином мембран эритроцитов. По химической структуре все сапонины относят к гликозидам, содержащим большое количество молекул сахара, поэтому многие из них можно назвать олигозидами. Классификация сапонинов основана на химической структуре агликонов, образующихся при гидролизе.

1. Агликоны — производные пентациклических тритерпенов, углеводородов состава С₃₀Н₄₆-С₃₀Н₄₈, преимущественно производные b-амирина, реже a-амирина. Сапонины этой группы обнаружены в растительных представителях, относящихся к 40 семействам (аралиевых, бобовых, гвоздичных, зонтичных и др. ).

2. Агликоны — производные стероидов спиростенолового ряда нормальной или изометрической структуры. Агликоны этой группы могут быть полностью гидрированными (производные пергидрофенантрена) или содержат одну двойную, связь в положении 5—6, в положении 3 находится гидроксигруппа, через которую присоединяется сахаристая часть. представителей семейств лилейных, амариллисовых, диоскорейных, норичниковых и др.

3. Агликоны — стероидные алкалоиды, т. е. в их состав входит атом азота (пиперидиновый цикл). В положении 5—6 обычно находится двойная связь, у С3 расположен гидроксильный радикал, через который присоединяется сахаристая часть гликозида. Эти агликоны можно отнести к стероидам спиростенолового ряда, однако они выделены в отдельную группу в связи с наличием азотсодержащего пиперидинового гетероцикла. Сапонины этой группы (гликоалкалоиды) широко распространены в растениях семейства паслёновых (паслёне птичьем и дольчатом).

4. Агликоны — производные тетрациклических тритерпенов (С₃₀Н₄₈). Эта группа занимает промежуточное положение между стероидными и тритерпеновыми сапогенинами. Наиболее часто агликоны являются производными даммарана, содержащими в структуре разное количество гидроксильных групп. Наиболее известные представители этой группы агликонов — соединения, выделяемые из женьшеня.

Сапонины, в состав агликонов которых входят свободные карбоксильные группы, называют кислыми, а остальные — нейтральными.

Сапонины — бесцветные аморфные вещества без характерной температуры плавления и разложения, легко растворимые в воде, растворимые в горячем 80-90% этиловом спирте, 60-70% этиловом и метиловом спиртах, плохо растворимые в концентрированных этиловом и метиловом спиртах, не растворимые в эфире, хлороформе, ацетоне и бензине. Способность сапонинов хорошо растворяться в горячем спирте и плохо — в охлаждённом широко используют для их очистки от балластных веществ. Чем больше молекул сахара в углеводной части сапонина, тем лучше он растворим в воде.

Сапогенины — кристаллические соединения белого цвета, имеющие характерную температуру плавления, хорошо растворимые в органических растворителях, плохо —• в воде.

Стероидные сапонины — нейтральные соединения. Тритерпеновые сапонины и сапогенины подразделяют на нейтральные и кислые. Кислые сапонины образуют растворимые соли с одновалентными металлами и нерастворимые соединения с двух- и многовалентными металлами, например, с солями свинца, меди и других элементов, растворимы в водных растворах щелочей и выпадают в осадок при подкислении. Сапонины вступают во взаимодействие и образуют молекулярные комплексы со стеринами (холестерином), белками, липидами, танинами. Из спиртовых растворов сапонины осаждаются эфиром, ацетоном и этилацетатом.

От примесей растворы сапонинов можно очистить путём диализа, электродиализа, гель-фильтрации на сефадексах. Кислые сапонины можно отделить от нейтральной избирательной сорбцией на ионитах.

Качественный анализ. В связи с тем, что сапонины — ПАВ, об их наличии в водных вытяжках можно судить по интенсивности и устойчивости образующейся при встряхивании пены. Если более устойчивая пена образуется в щелочной среде, можно считать, что в вытяжке находятся тритерпеновые кислые сапонины (разработаны специальные методики определения). Содержание сапонинов можно определить по гемолизу крови при смешивании водной вытяжки (на 0, 9% растворе натрия хлорида) со

специально приготовленной взвесью эритроцитов. При учёте разведения можно судить о количественном содержании сапонинов.

Количественный анализ. Для количественного анализа смеси сапонинов в сырье чаще используют гравиметрические методы, выделяя очищенную смесь гликозидов на основе их многостадийной экстракционной очистки. Количественное содержание сапонинов в препаратах часто осуществляют различными инструментальными методами (фотоколориметрией, спектрофотометрией, полярографией и т. д. ). Для анализа отдельных групп гликозидов используют цветные специфические реакции.

Препараты, содержащие сапонины, применяют только внутрь (при внутривенном введении они являются ядами). В присутствии сапонинов легче всасываются другие лекарственные вещества (действуют подобно жёлчным кислотам). При приёме внутрь некоторые сапонины повышают секрецию желёз, оказывают отхаркивающее, тонизирующее, слабительное, мочегонное действия. Стероидные сапонины входят в состав гипохолестеринемических средств. Стероидные сапонины гликоалкалоидного ряда используют в качестве сырья для получения глюкокортикоидов (кортизона, гидрокортизона, преднизолона). Тритерпеновые гликозиды, выделяемые из растений семейства аралиевых (например, аралии маньчжурской, женьшеня, элеутерококка), обладают иммуностимулирующим и адаптогенным свойствами, стимулируют физическую и умственную работоспособность, снижают содержание сахара в крови, повышают синтез рибонуклеиновой кислоты (РНК). Адаптогены повышают неспецифическую резистентность организма, поэтому их применяют профилактически при больших физических или умственных нагрузках. Глицирам (препарат корней солодки) применяют при гипофункции коры надпочечников, бронхиальной астме, экземе и аллергических дерматитах. Обычно препараты, содержащие сапонины, хорошо переносятся, но в больших дозах могут вызвать тошноту, рвоту и понос.

Сапонины применяют также в кондитерской (пищевой) промышленности. Благодаря способности растворов пениться их используют для приготовления халвы, шипучих напитков (пива), эмульгирующее действие сапонинов способствует стабилизации дисперсных систем (эмульсий, суспензий), некоторые сапонины применяют в качестве корригирующих средств.

Первичную экстракцию растительного сырья наиболее часто осуществляют частично разбавленным водой этиловым, метиловым или изопропиловым спиртом. Иногда для экстракции используют горячий концентрированный этиловый или метиловый спирт. Если в сырье содержатся кислые тритерпеновые сапонины (относительно стабильные соединения), применяют водный раствор аммиака, сапонины экстрагируют в виде аммонийных солей, хорошо растворимых в воде. При использовании водных растворов следует учитывать, что одновременно с гликозидами экстрагируются ферменты, катализирующие гидролиз с отщеплением углеводной части, поэтому целесообразнее экстракция нагретым водным раствором (происходит денатурация ферментов, и экстракция ускоряется). В методиках количественного анализа, как правило, используют предварительную экстракцию сырья петролейным или серным эфиром, хлористым метиленом или бензолом для удаления из сырья липидов, фитостеринов и ряда пигментов (например, хлорофилла). Подбором экстрагентов можно частично разделить сапонины, так как монозиды и биозиды относительно хорошо растворимы в смесях спирта с хлороформом и ацетоне, а олигозиды лучше растворимы в разбавленном спирте и воде. Очистку смеси сапонинов от балластных веществ осуществляют избирательной экстракцией жидкости жидкостью нерастворимыми друг в друге экстрагентами. Очистить сапонины от балластных веществ и разделить их по полярности можно колоночной хроматографией и избирательным элюированием соединений различными по полярности растворителями или гель-фильтрацией на сефадексах. Для очистки и разделения сапонинов на основе избирательной молекулярной сорбции в последнее время рекомендуют использовать колоночную хроматографию на смешанном сорбенте, состоящем из полиамида и оксида алюминия. Кислые сапонины можно отделить от нейтральных избирательной сорбцией на ионообменных смолах-анионитах. Окончательную очистку сапонинов, как правило, осуществляют методом их переосаждения из спиртовых растворов эфиром, ацетоном или этилацетатом, а также перекристаллизацией из концентрированного этилового или метилового спирта.