Дубильные вещества (они же танниды или танины или таннины) - сложные высокомолекулярные природные растительные
фенольные соединения, находящиеся в древесине многих пород.
Дубильные вещества осаждаются из растворов белками и некоторыми алкалоидами, легко окисляются даже кислородом воздуха, особенно в щелочной среде, окрашиваясь при этом в более или менее тёмный цвет.
Они называются так, потому что ими дубят сырые невыделанные шкуры (белки шкур животных), которые таким образом превращаются в в прочный, непроницаемый для воды и устойчивый к микробному гниению продукт - кожу.
Термин таннины (или танниды) это синоним термина «дубильные вещества», происходящий от латино-кельтского обозначения дуба «тан».
Процесс дубления шкур:
Способность этих веществ дубить 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.
При дублении танниды проникают внутрь голья (лишённая волосяного покрова и мездры сырая шкура) по имеющимся в нём порам и промежуткам между пучками волокон и отдельными волокнами и здесь взаимодействуют с коллагеном (белком) голья. Концентрацию раствора нужно постепенно повышать и в конце дубления применять свежие растворы с высоким содержанием таннидов.
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, и их еще называют пищевыми (чайными) таннинами.
Классификация дубильных веществ
Шведский химик И. Берцелиусом, впервые разделил эти вещества на две группы по их способности давать с солями Fe (III) черные соединения зеленоватого или синеватого оттенка.
В последствии К. Фрейденберг 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 флобафены, которые подразделяют на производные:
• катехинов (флаван-3-олов)
• лейкоантоцианидинов (флаван-3,4-диолов)
• гидростильбенов
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 дилактон - эллаговую кислоту.
Депсиды представляют собой эфиры галловой кислоты с хинной, хлорогеновой, 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 пирановое кольцо катехина (лейкоантоцианидина) и С2-атом соединяется С—С-связью 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.
Физико-химические свойства дубильных веществ
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 они 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, дают темносинюю или зеленоватую окраску с солями железа – характерная реакция для обнаружения дубильных веществ.
Осаждаются растворами аминокислот, белков, алкалоидов.
Многие дубильные вещества - оптически активные соединения.
Дубильные вещества 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.
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.
Получение дубильных веществ (Выделение из ЛРС)
Дубильные вещества - смесь различных полифенолов, имеющих сложную структуру, очень лабильных, поэтому выделение и анализ отдельных компонентов дубильных веществ представляет большие трудности.
Дубильные вещества получают из древесины коры или листьев путем экстрагирования горячей водой в особых аппаратах - диффузорах, потом охлаждают.
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 оксикоричной кислоты и др.
После экстрагирования дубильные вещества осветляют (очищают) от посторонних примесей при помощи фильтрации или обработки коагулирующими веществами (альбумилом, бычьей кровью и др. ).
После осветления раствор дубильных веществ, имеющий крепость 3-6° по Боме, упаривают в вакуум-аппаратах до крепости 25° по Боме.
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.
Количество дубильных веществ в растениях и древесине
Дубильные вещества 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 аккумулируются в вакуолях, а при старении клеток адсорбируются на клеточных стенках.
Количество дубильных веществ в древесине одной и той же породы зависит от условий произрастания, периода вегетации, возраста дерева, положения в стволе.
Их накопление одновременно сопровождается резким увеличением массы корневых систем.
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.
Дубильные вещества неравномерно распределены по органам и тканям растений.
Заболонь в стволах дуба содержит таннидов меньше, чем ядро.
По высоте ствола количество таннидов несколько понижается по направлению к вершине дерева и в ветвях содержится значительно меньше таннидов, чем в стволе.
Кроме древесины, дубильные вещества содержатся и в других частях дерева - коре и листьях.
Дубильные вещества 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)
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.
Чаще всего в растениях встречается смесь гидролизуемых и конденсированных дубильных веществ с преобладанием соединений той или иной группы.
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.
Титриметрический метод 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.
Роль дубильных веществ в растениях
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.
Применение дубильных веществ и их биомедицинское действие
Широкое применение дубильные вещества находят также в кожевенной, коньячной и пищевой промышленности.
В медицинских целях дубильные вещества и содержащие их лекарственные растения 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
• 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.
С использованием материалов книг Л.М. Перелыгин - "Древесиноведение" 1957, "Справочник по древесиноведению. Книга первая" - Гослесбумиздат 1959
Дубильные вещества осаждаются из растворов белками и некоторыми алкалоидами, легко окисляются даже кислородом воздуха, особенно в щелочной среде, окрашиваясь при этом в более или менее тёмный цвет.
Они называются так, потому что ими дубят сырые невыделанные шкуры (белки шкур животных), которые таким образом превращаются в в прочный, непроницаемый для воды и устойчивый к микробному гниению продукт - кожу.
Термин таннины (или танниды) это синоним термина «дубильные вещества», происходящий от латино-кельтского обозначения дуба «тан».
Процесс дубления шкур:
Способность этих веществ дубить 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.
При дублении танниды проникают внутрь голья (лишённая волосяного покрова и мездры сырая шкура) по имеющимся в нём порам и промежуткам между пучками волокон и отдельными волокнами и здесь взаимодействуют с коллагеном (белком) голья. Концентрацию раствора нужно постепенно повышать и в конце дубления применять свежие растворы с высоким содержанием таннидов.
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, и их еще называют пищевыми (чайными) таннинами.
Классификация дубильных веществ
Шведский химик И. Берцелиусом, впервые разделил эти вещества на две группы по их способности давать с солями Fe (III) черные соединения зеленоватого или синеватого оттенка.
В последствии К. Фрейденберг 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 флобафены, которые подразделяют на производные:
• катехинов (флаван-3-олов)
• лейкоантоцианидинов (флаван-3,4-диолов)
• гидростильбенов
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 дилактон - эллаговую кислоту.
Депсиды представляют собой эфиры галловой кислоты с хинной, хлорогеновой, 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 пирановое кольцо катехина (лейкоантоцианидина) и С2-атом соединяется С—С-связью 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.
Физико-химические свойства дубильных веществ
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 они 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, дают темносинюю или зеленоватую окраску с солями железа – характерная реакция для обнаружения дубильных веществ.
Осаждаются растворами аминокислот, белков, алкалоидов.
Многие дубильные вещества - оптически активные соединения.
Дубильные вещества 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.
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.
Получение дубильных веществ (Выделение из ЛРС)
Дубильные вещества - смесь различных полифенолов, имеющих сложную структуру, очень лабильных, поэтому выделение и анализ отдельных компонентов дубильных веществ представляет большие трудности.
Дубильные вещества получают из древесины коры или листьев путем экстрагирования горячей водой в особых аппаратах - диффузорах, потом охлаждают.
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 оксикоричной кислоты и др.
После экстрагирования дубильные вещества осветляют (очищают) от посторонних примесей при помощи фильтрации или обработки коагулирующими веществами (альбумилом, бычьей кровью и др. ).
После осветления раствор дубильных веществ, имеющий крепость 3-6° по Боме, упаривают в вакуум-аппаратах до крепости 25° по Боме.
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.
Количество дубильных веществ в растениях и древесине
Дубильные вещества 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 аккумулируются в вакуолях, а при старении клеток адсорбируются на клеточных стенках.
Количество дубильных веществ в древесине одной и той же породы зависит от условий произрастания, периода вегетации, возраста дерева, положения в стволе.
Их накопление одновременно сопровождается резким увеличением массы корневых систем.
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.
Дубильные вещества неравномерно распределены по органам и тканям растений.
Заболонь в стволах дуба содержит таннидов меньше, чем ядро.
По высоте ствола количество таннидов несколько понижается по направлению к вершине дерева и в ветвях содержится значительно меньше таннидов, чем в стволе.
Кроме древесины, дубильные вещества содержатся и в других частях дерева - коре и листьях.
Дубильные вещества 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)
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.
Чаще всего в растениях встречается смесь гидролизуемых и конденсированных дубильных веществ с преобладанием соединений той или иной группы.
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.
Титриметрический метод 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.
Роль дубильных веществ в растениях
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.
Применение дубильных веществ и их биомедицинское действие
Широкое применение дубильные вещества находят также в кожевенной, коньячной и пищевой промышленности.
В медицинских целях дубильные вещества и содержащие их лекарственные растения 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
• 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.
С использованием материалов книг Л.М. Перелыгин - "Древесиноведение" 1957, "Справочник по древесиноведению. Книга первая" - Гослесбумиздат 1959
Комментариев нет:
Отправить комментарий