Сапонины: физико-химические свойства, выделение из ЛРС. Методы качественного обнаружения.

Физико-химические свойства. По физико-химическим свойствам сапонины – бесцветные или желтоватые аморфные гигроскопичные вещества. В кристаллическом виде получены отдельные гликозиды сапонинов, которые содержат не более 4 моносахаридов.

Как стероидные, так и тритерпеновые сапониновые гликозиды (сапонизиды, или сапозиды) более или менее растворимы в воде, а также в разведенных водой (60-70%) низших спиртах (этаноле, метаноле) даже на холоде, а в более крепких концентрациях этих спиртов (80-95%) – только при нагревании и выпадают в осадок при охлаждении. Растворимость в воде определяется количеством моносахаридов в гликозидной части молекулы сапонизидов и увеличивается с возрастанием их числа. Гликозиды сапонинов с 1-4 моносахаридами обычно плохо растворимы в воде. Как правило, сапонизиды при растворении в воде образуют коллоидные растворы. Оптически активны (за счет гликозильных остатков). Сапонизиды нерастворимы в эфире, бензоле, ацетоне, хлороформе и других органических растворителях.

Многие сапонины образуют молекулярные комплексы с солями тяжелых металлов, фенольными веществами, стеринами, липидами, белками. При этом гликозильные части их определяют способность связывания, а сапогенины гемолитически не активны и не токсичны для рыб.

Из водных растворов сапонины осаждаются солями тяжелых металлов, гидроокисью бария или магния, белками и таннинами. Из спиртовых растворов сапонины осаждаются неполярными органическими растворителями (диэтиловым эфиром, этилацетатом и др.), стеринами, липидами. Под действием кислот и ферментов гликозиды сапонинов гидролизуются на агликон и сахаристый остаток. Сапонины обладают жгучим раздражающим вкусом и вызывают чихание и покраснение глаз, аллергии.

Некоторые сапонины не обладают всеми качествами: могут быть нерастворимы в воде, плохо пениться, не проявлять гемолитических свойств.

Стероидные сапонины образуют комплексы и осадки с высшими спиртами и холестерином. Стероидные сапонины, как правило, рН-нейтральны, а тритерпеновые в основном кислые. Сапогенины – кристаллические вещества с четкой температурой плавления (в отличие от гликозидов, которые не имеют определенной температуры плавления). Сапогенины растворимы в спиртах, диэтиловом эфире, ацетоне, бензоле, но нерастворимы в воде.

Выделение сапонинов из ЛРС проводят по следующей схеме. Предварительно ЛРС обрабатывают петролейным эфиром или 4-хлористым углеродом – для разрушения комплекса сапонинов со стеринами, которые нерастворимы в спиртах. Экстрагируют сапонины из ЛРС водой, этанолом, метанолом (или их водными растворами). Водой в основном извлекают гликозиды (чем больше гликозильных остатков, тем растворимость в воде больше). Поэтому обычно 60-70% спирт – им извлекаются и гликозиды, и агликоны сапонинов. Затем из водных вытяжек различные тритерпеновые сапонины осаждают тяжелыми металлами (кислые сапонины с металлами образуют соли, которые затем разлагают серной или угольной кислотами). Если образуются холестериновые комплексы, проводят извлечение холестерина бензолом, если белковые комплексы – проводят разрушение комплекса кипячением с этанолом (сапонины переходят в раствор, белок остается в растворе). Из таниновых комплексов сапонины освобождают кипячением с оксидом цинка: танины остаются в осадке в виде комплекса с цинком, сапонины переходят в раствор.

Полученные фракции сапонинов разделяют на индивидуальные вещества с помощью колоночной хроматографии на селикагеле, окиси алюминия, активированном угле, гельфильтрацией на сефадексе и т.п.

Качественное определение сапонинов. Методы обнаружения сапонинов в ЛРС основаны на использовании трех различных свойств этих веществ: 1) физических, 2) химических и 3) биологических.

1. Реакции, основанные на физических свойствах сапонинов. Сапониновые гликозиды обладают поверхностной (детергентной) активностью, что связано с наличием в одной молекуле гидрофильного (углеводная часть) и гидрофобного остатков (агликон). Образование пены основано на том, что сапонины понижают поверхностное натяжение на границе двух сред: воды и воздуха, воды и жира – т.е. они способны эмульгировать жиры.

Реакция пенообразования. При встряхивании в пробирке водного извлечения, содержащего сапонины, образуется довольно устойчивая пена. По характеру и степени пенообразования примерно определяют групповую принадлежность сапонинов (стероидную или тритерпеновую). Для проведения этой реакции водные экстракты из лекарственного растительного сырья делят на две части: первую подкисляют до рН ≈ 1, вторую подщелачивают до рН ≈ 13. Оба раствора в пробирке встряхивают. Наблюдают образование столбов пены. Если в пробирках образуются примерно равные по величине и стойкости столбики пены, то лекарственное растительное сырье содержит тритерпеновые сапонины, если же столбики пены больше при щелочном растворе рН, чем при кислом, то сырье содержит стероидные сапонины.

2. Реакции, основанные на химических свойствах сапонинов. Сюда относят: а ) реакции осаждения сапонинов, б) цветные реакции.

Реакции осаждения сапонинов:

– из водных растворов сапонины осаждаются Ba(OH)₂, Mg(OH)₂, CuSO₄ ацетатом Pb, причем тритерпеновые сапонины осаждаются средним ацетатом свинца, а стероидные – оснóвным;

– из спиртовых экстрактов стероидные и тритерпеновые сапонины осаждаются спиртовым раствором холестерина в виде комплексов (холестеридов).

Реакции окрашивания сапонинов:

– к 2 мл водного извлечения прибавляют 1 мл 10% NaNO₂ + 1 каплю концентрированной H₂SO₄ – появляется кроваво-красное окрашивание;

– к 2 мл водного извлечения прибавляют 2 мл хлороформа + 5 капель концентрированной H₂SO₄ – появляется желтое, переходящее в темно-коричневое окрашивание в нижнем (хлороформном) слое;

– реакция Лафона: к 2 мл водного извлечения прибавляют 1 мл этанола, 1 мл концентрированной H₂SO₄, затем каплю раствора Fe₂(SO₄)₃ – при нагревании пробирки в ней появляется сине-зеленое окрашивание.

Эти три реакции положительны какна стероидные, так и на тритерпеновые сапонины. На стероидные (только!) сапонины позитивны:

– реакция Либермана-Бурхардта (на стероидное ядро молекулы, как и у сердечных гликозидов): к 3 мл водного извлечения из лекарственного растительного сырья, упаренного досуха, добавляют каплю ледяной уксусной кислоты и затем смесь (50:1) уксусного ангидрида и концентрированной серной кислоты – через какое-то время появляется розовое окрашивание, переходящее в зеленовато-синее;

– реакция Санье: с 2 мл 1% раствора треххлористой сурьмы и несколькими каплями концентрированной серной кислоты, содержащей уксусный ангидрид – в результате взаимодействия реагентов со стероидной частью молекулы сапонинов появляется желтое окрашивание.

Существует вариант реакции Санье для выявления сапонинов на хроматограммах. Для этого хроматограммы после разделения суммарных сапонинов опрыскивают 5% спиртовым раствором ванилина, 10 мин. нагревают в сушильном шкафу при 100-110ºС, затем опрыскивают 50% раствором H₂SO₄ и снова 10 мин. нагревают в сушильном шкафу – над стероидными сапониновыми гликозидами появляются желтые пятна.

Для хроматографического выявления на тритерпеновых сапонинов хроматогаммы опрыскивают 20% раствором H₂SO₄ и 10 мин. нагревают в сушильном шкафу при 110ºС, в результате чего сапонины (в особенности аралозиды) проявляются в виде пятен вишневого цвета.