Тази група съединения често се наричат растителни феноли, тъй като повечето от ароматните природни производни съдържат фенолна функция или са образувани от фенолни съединения и тези съединения се произвеждат, като правило, от растения. Всъщност фенолната функция е най -често срещана сред ароматните производни на бензоловата серия (съединенията на нафталин и антрацен с фенолни функции са малко по -рядко срещани), но най -често фенолната група придружава други кислородни функции.
И в това отношение основните групи от този клас природни съединения могат да бъдат представени от следните серии: феноли - съдържат само хидроксилни функции; фенолни киселини - съдържат хидрокси и карбокси функции; ароматни съединения от пирановата серия-а-пирони, у-пирони, пирилиеви соли; хинони от бензол, нафтален и антрацен, също съдържащи фенолни групи. Определението за "зеленчук" също може да бъде пропуснато в момента, тъй като различни представители на горните групи се срещат в микроорганизми, в гъбички, в морски организми.
8.1. Феноли и фенолни киселини
Простите феноли (схема 8.1.1) не са толкова широко разпространени в природата: най -често срещаният е хидрохинон, понякога катехол, както и техните производни. Тъй като фенолните съединения (особено дихидрокси производни) се окисляват лесно, в растенията те обикновено са представени от агликоновия компонент на гликозидите или естерифицирани по друг начин: например с алкилови и циклоалкилови радикали. Интересен и важен представител на последния е групата на токоферолите витамини Е, които изпълняват антиоксидантна функция в клетъчните мембрани на животински организми, включително хора.
Ароматните карбоксилни киселини в чистата им структурна форма са много редки в природата. Бензоената киселина се намира в достатъчно количество в боровинките и боровинките, което ги прави устойчиви на действието на микроорганизми (плодовете се съхраняват добре без никакви добавки и от древни времена са били използвани като консерванти в други продукти).
Фенолните киселини в растенията се срещат навсякъде и в доста широк структурен диапазон. Първо, това са моно-, ди- и трихидроксибензоените киселини, които са широко разпространени в растенията, както натрупващи се, така и като междинни продукти в биосинтетичните пътища. Друга група са хидроксифенилоцетните киселини, които са много по -малко разпространени. Третата група са канелени киселини, широко разпространени, но обикновено присъстващи в ниски концентрации и лежащи по биосинтетични пътища към ароматни кислородсъдържащи хетероцикли. Доста често хидрокси киселини са включени в състава на етерични масла на много растения под формата на метилови (прости) етери, а има и производни с карбоксилна група, редуцирана до алдехидна и алкохолна група (схема 8.1.2).
Схема 8.1.1
(вижте сканирането)
Схема 8.1.2.
(вижте сканирането)
Схема 8.1.2 (продължение).
(вижте сканирането)
Химичните свойства на фенолите и фенолните киселини се дължат на способността на фенолните съединения да се окисляват до съответните хинони или подобни съединения, образувайки хиноноподобна система. Какво дава тази способност на фенолните съединения на растителния организъм?
Първо, тъй като окисляването на фенолите протича по радикален механизъм, т.е. те имат определен афинитет към свободните радикали, фенолите действат като капани за свободнорадикални частици (включително кислород). Като даряват водородния си атом от хидроксилната функция на ароматното ядро, те образуват доста стабилен фенолен радикал, който поради своята стабилност и делокализирана природа не участва в процеса на радикалната верига, т.е. той прекъсва верижната радикална реакция, като по този начин изпълнява ролята на антиоксидант и гасител на други радикални процеси, които обикновено водят до явления, които ускоряват клетъчната смърт (стареене) и мутагенни ефекти.
Какви са преките продукти от окисляването на природни фенолни съединения? Първо, това са орто- и парахинони, образуването им е особено характерно за прости феноли и слабо заместени фенолни киселини (схема 8.1.3).
Схема 8.1.3
Втората група реакции е свързана със способността на несдвоения електрон на фенолния радикал да се делокализира по протежение на бензеновия пръстен, образувайки значителна спинова плътност на въглеродните атоми в орто и пара позиции до окисления хидроксил. Тъй като въглеродните радикали са по -активни от кислородните радикали, те могат да влязат в различни реакции, свързани с радикална атака върху друга молекула или същия феноксилов радикал. Продуктите на такива реакции на окислително свързване или окислителна кондензация са меланини, чиято структура е съставена от фрагменти от кондензирани хинони от тип А, В и С (схема 8.1.4).
Обикновено меланините са дълбоко оцветени - от тъмнокафяви до черни тонове, те се намират в семената на Helianthus annuus и Citrullus vulgaris, в спорите на Ustilago maydis, в аскомицета Daldinia koncentrica. Меланинът на последния се образува чрез окислителна кондензация на 1,8-дихидроксинафталин и вероятно има структурата D, той е придружен от кондензиран черен хинон Е (схема 8.1.5).
Схема 8.1.4
(вижте сканирането)
Схема 8.1.5
(вижте сканирането)
Танините са друга група ароматни производни, които се образуват в растения, които съдържат фенолни киселини. Танините възникват от галовата киселина чрез различни реакции: окислителна димеризация и естерификация, както между функциите на самата галова киселина, така и с други
Схема 8.1.6
(вижте сканирането)
хидрокси съединения - главно с глюкоза. Съответно те се подразделят на хидролизуеми танини - естери на галова киселина (или нейните олигомери) и въглехидрати и кондензирани танини, т.е. нехидролизируеми (схема 8.1.6).
Галовата киселина образува in vivo олигомери от два типа: димери (или тетрамери) с въглерод-въглеродна връзка между фенилови пръстени (елагова, хексахидроксидифенолова киселина и др.), Димери и тримери с естерна връзка между фрагменти (тригалови киселини). В тази връзка самите галови киселини са разделени на хидролизируеми (естери) и нехидролизируеми (дифенилови производни). И двамата с въглехидрати образуват хидролизуеми танини, тъй като във водна среда при условия на кисела, алкална или ензимна катализа те образуват въглехидрати и фенолни киселини.
Тези танини, на първо място, трябва да включват естери на монозахариди (обикновено глюкоза) с галови или тригалови киселини. Докато глюкозните естери с кондензирани галови киселини (елагови и др.) Могат да се считат за танини с двойна природа, тъй като съдържат хидролизуеми и нехидролизируеми фрагменти. Напълно нехидролизираните танини нямат нищо общо с галовата киселина (освен че те също са полифенолни вещества), но са производни на флаваноли - пиранови съединения, които ще бъдат разгледани в следващия раздел.
Танините се получават от кората на акация, смърч, дъб, кестен и други растения. Те се намират и в чая. Това е доста активно вещество по отношение на много патогенни микроби, техният тен ефект се дължи на лекотата на взаимодействие с протеините, а фенолните групи осигуряват значителен антиоксидантен ефект. Танините инактивират много ензими.
Танините имат свойството да дубят кожа и също са пропигменти, тъй като под действието на окислители (дори кислород във въздуха) те образуват багрила със стабилен черен цвят.
Третата група от производни на фенолна киселина, или по -скоро фенолни алкохоли, се образува чрез димеризация и полимеризация на съединения като иглолистен алкохол. Това са лигнани и лигнини. Лигнаните са димери на кониферилов алкохол, чието димеризиране очевидно може да протече (съдейки по структурата на продуктите) по различни начини и с различен брой последващи етапи на модифициране. Но в общи линии това са фенил-пропанови димери, чиито единици са свързани помежду си чрез връзки между средните въглеродни атоми на страничните единици. Структурното разнообразие на лигнаните се дължи на естеството на връзката между мономерни молекули („глава до опашка“ или „опашка до опашка“), степента на окисляване на y-въглеродните атоми и др. В растенията те се натрупват във всички органи, разтварят се в етерични масла, смоли, особено често се срещат в семената на бор, берберис, сложноцветни и аралия.
Лигнините са полимери на базата на същите фенилпропанови блокове от кониферилов алкохол със същия метод за свързване на тези блокове помежду си, а образуването на полимерната структура се характеризира със случайност, т.е. има различни начини за свързване на фрагменти и самите фрагменти обикновено не са идентични. Следователно е трудно да се изследва структурата на лигнините и още повече да се изобрази. Обикновено това са хипотетични структури (Фигура 8.1.7). В растенията лигнините са важни компоненти на клетъчната стена на поддържащите и проводящи тъкани, изпълнявайки в това двойна роля: механично укрепване на тъканта и защита на клетката от химични, физични и биологични влияния.
16. Понятието за прости фенолни съединения (гликозиди), тяхната класификация. Физични и химични свойства. Характеристики на подготовка, сушене, съхранение на суровини. Оценка на качеството на суровините, методи за анализ. Използване на суровини, медицински приложения.
Фенолни съединения
Естествено фенолни съединения- растителни вещества, съдържащи един или повече ароматни пръстени с една или повече свободни или свързани хидроксилни групи.
Фенолните съединения са широко разпространени в растителното царство. Те са характерни за всяко растение и дори за всяка растителна клетка. В момента са известни над две хиляди природни фенолни съединения. Веществата от тази група съставляват до 2-3% от масата на органичните вещества в растенията, а в някои случаи - до 10% или повече. Фенолните съединения се срещат също в гъби, лишеи и водорасли. Животните консумират готови фенолни съединения и могат само да ги трансформират.
В растенията фенолните съединения играят много важна роля. Те са незаменими участници във всички метаболитни процеси: дишане, фотосинтеза, гликолиза, фосфорилиране.
1. Изследване на руския учен-биохимик В.И. Паладин (1912, Санкт Петербург) установява и потвърждава от съвременните изследвания, че фенолните съединения участват в процеса на клетъчно дишане. Фенолните съединения действат като акцептори (носители) на водород в последните етапи на процеса на дишане и след това се окисляват отново от специфични ензими, оксидази.
2. Фенолните съединения са регулатори на растежа, развитието и размножаването на растенията. В този случай те имат както стимулиращ, така и инхибиращ (забавящ) ефект.
3. Фенолните съединения се използват от растенията като енергиен материал, изпълняват структурни, поддържащи и защитни функции (повишават устойчивостта на растенията към гъбични заболявания, имат антибиотични и антивирусни ефекти).
Класификация на фенолни съединения
Класификацията на природните фенолни съединения се основава на биогенетичния принцип. В съответствие със съвременните концепции за биосинтеза и въз основа на структурните особености на въглеродния скелет могат да се разграничат следните класове растителни феноли.
Физични и химични свойства на прости фенолни съединения
Физически свойства.
Простите фенолни съединения са безцветни, по -рядко леко оцветени, кристални вещества с определена точка на топене, оптично активни. Те имат специфична миризма, понякога ароматна (тимол, карвакрол). В растенията те се срещат по -често под формата на гликозиди, които са лесно разтворими във вода, алкохол, ацетон; неразтворим в етер, хлороформ. Агликоните са слабо разтворими във вода, но лесно разтворими в етер, бензен, хлороформ и етилацетат. Простите феноли имат характерни UV и видими абсорбционни спектри.
Фенолните киселини са кристални вещества, разтворими в алкохол, етилацетат, етер, водни разтвори на натриев бикарбонат и ацетат.
Gossypol е фино кристален прах от светложълт до тъмножълт със зеленикав оттенък, практически неразтворим във вода, слабо разтворим в алкохол, добре разтворим в липидни фази.
Химични свойства.
Химичните свойства на прости фенолни съединения се дължат на наличието на:
- ароматен пръстен, фенолна хидроксилна, карбоксилна група;
- гликозидни връзки.
Фенолните съединения се характеризират с химични реакции:
1. Реакция на хидролиза(поради гликозидната връзка). Фенолните гликозиди лесно се хидролизират от киселини, основи или ензими до агликон и захари.
2. Реакция на окисляване.Фенолните гликозиди лесно се окисляват, особено в алкална среда (дори с атмосферен кислород), образувайки хиноидни съединения.
3. Реакция на осоляване.Фенолните съединения, притежаващи киселинни свойства, образуват водоразтворими фенолати с основи.
4. Реакции на комплексиране.Фенолните съединения образуват комплекси с метални йони (желязо, олово, магнезий, алуминий, молибден, мед, никел), оцветени в различни цветове.
5. Реакция на азо свързване с диазониеви соли.Фенолните съединения с диазониеви соли образуват оранжеви оранжеви до вишневочервени багрила.
6. Реакцията на образуване на естери (депсиди).Депсидите образуват фенолни киселини (дигалова и тригалова киселина).
Характеристики на събиране, сушене и съхранение на суровини, съдържащи прости фенолни съединения
Суровините от боровинка и мечо грозде се събират в два периода - в началото на пролетта преди цъфтежа и през есента от началото на узряването на плодовете до появата на снежна покривка. Въздушна сянка или изкуствено сушене при температура не повече от 50-60 ° C в тънък слой. Повторното събиране на реколтата върху същите гъсталаци е възможно след 5-6 години.
Суровините от Rhodiola rosea (златен корен) се събират в края на фазите на цъфтеж и плододаване. Суши се при температура 50-60 ° C. Повторното събиране на реколтата върху същите гъсталаци е възможно след 10-15 години.
Суровината от мъжки лисица (Rhizomata Filicismaris) се прибира през есента, не се мие, суши на сянка или в сушилни при температура не по -висока от 40 ° C. Повторното събиране на реколтата върху същите гъсталаци е възможно след 20 години.
Суровината на памука - кореновата кора (Cortexradicum Gossypii) - се прибира след прибирането на памука.
Съхранявайте суровините съгласно общия списък на сухо, добре проветриво място. Срокът на годност е 3 години. Коренчетата на мъжки папрат се съхраняват 1 година.
Оценка на качеството на суровините, съдържащи прости фенолни съединения. Методи за анализ
Качественият и количественият анализ на суровините се основава на физични и химични свойства.
Качествен анализ.
Фенолните съединения се извличат от растителни материали с вода. Водните екстракти се пречистват от придружаващите вещества чрез утаяване с разтвор на оловен ацетат. Качествени реакции се извършват с пречистения екстракт.
Феноликозидите, които имат свободен фенолен хидроксил, дават всички реакции, характерни за фенолите (със соли на желязо, алуминий, молибден и др.).
Специфични реакции (GF XI):
- за арбутин (суров боровинка и мечо грозде):
а) с кристален железен сулфат.Реакцията се основава на получаване на комплекс, който променя цвета си от лилаво до тъмно виолетово, с по -нататъшното образуване на тъмновиолетова утайка.
б) с 10% разтвор на натриева фосфоромолибдинова киселина в солна киселина.Реакцията се основава на образуването на синьо комплексно съединение.
- за салидрозид (суровина от родиола роза):
а) реакция на азо свързване с диазотиран натриев сулфацилс образуването на вишневочервено азобагрило
Хроматографско изследване:
Използват се различни видове хроматография (хартия, тънкослойна и т.н.). При хроматографски анализ обикновено се използват системи с разтворители:
- n-бутанол-оцетна киселина-вода (BUV 4: 1: 2; 4: 1: 5);
- хлороформ-метанол-вода (26: 14: 3);
- 15% оцетна киселина.
Хроматографско изследване на алкохолна екстракция от суровини от Rhodiola rosea.
Използва се тънкослойна хроматография. Пробата се основава на разделяне на тънък слой силикагел (плочи Silufol) на метанол за извличане от суровини в разтворителна система хлороформ-метанол-вода (26: 14: 3) с последващо разработване на хроматограмата с натриев диазотиран сулфацил . Салидрозидното петно с Rf = 0,42 става червеникаво.
Количествено определяне.
За количествено определяне на фенологични гликозиди в лечебни растителни суровини се използват различни методи: гравиметричен, титриметричен и физико -химичен.
1. Гравиметричен методопределят съдържанието на флороглуциди в коренищата на мъжкия папрат. Методът се основава на извличане на флороглуциди от суровини с диетилов етер в апарат на Сокслет. Екстрактът се пречиства, етер се дестилира, полученият сух остатък се изсушава и се довежда до постоянно тегло. По отношение на абсолютно сухи суровини, съдържанието на флороглуциди трябва да бъде най -малко 1,8%.
2. Титриметричен йодометричен методизползва се за определяне на съдържанието на арбутин в сурова боровинка и мечо грозде. Методът се основава на окисляване на агликон хидрохинон до хинон с 0,1 М разтвор на йод в кисела среда и в присъствието на натриев бикарбонат след получаване на пречистен воден екстракт и киселинна хидролиза на арбутин. Хидролизата се провежда със сярна киселина, концентрирана в присъствието на цинков прах, така че освободеният свободен водород предотвратява собственото му окисляване на хидрохинон. Разтвор на нишесте се използва като индикатор.
3. Спектрофотометричен методизползва се за определяне съдържанието на салидрозид в суровините на родиола розова. Методът се основава на способността на цветните азо багрила да абсорбират монохроматична светлина при дължина на вълната 486 nm. Определете оптичната плътност на цветния разтвор, получен чрез взаимодействието на салидрозид с диазотиран натриев сулфацил, използвайки спектрофотометър. Съдържанието на салидрозид се изчислява, като се вземе предвид специфичната скорост на абсорбция на GSO на салидрозид Е 1% 1 cm = 253.
Начини за използване на суровини, съдържащи прости фенолни съединения
Суровините от боровинка, мечо грозде, родиола розова се освобождават от аптеката без лекарско предписание - заповед на Министерството на здравеопазването и социалното развитие на Руската федерация № 578 от 13.09.2005 г. - като лекарства. Коренищата на мъжки папрат, коренищата и корените на Rhodiola rosea, кората на памучните корени се използват като суровини за получаване на готови лекарства.
От лечебни растителни материали, съдържащи фенологикозиди, вземете:
1. Временни лекарствени форми:
- отвари (суров боровинка, мечо грозде, родиола розова);
- такси (суров боровинка, мечо грозде, родиола розова).
2. Екстракционни (галенови) препарати:
Екстракти:
- течен екстракт (коренища и корени на Rhodiola rosea);
- дебел ефирен екстракт (коренища на мъжки папрат).
3. Новогаленови лекарства:
- "Родаскон" от суровини от родиола роза.
4. Препарати от отделни вещества:
Gossypol 3% линимент и капки за очи - 0,1% разтвор на госипол в 0,07% разтвор на натриев тетраборат (кора от памучни корени).
Медицинска употреба на суровини и препарати, съдържащи прости фенолни съединения
1. Антимикробно, противовъзпалително, диуретично (диуретично) действието е типично за суров боровинка и мечо грозде. Това се дължи на наличието на арбутин в суровината, който под въздействието на ензимите на стомашно -чревния тракт се разделя на хидрохинон и глюкоза. Хидрохинонът, екскретиран с урината, има антимикробно и дразнещо действие върху бъбреците, което предизвиква диуретичен ефект и противовъзпалителен ефект. Противовъзпалителният ефект се дължи и на наличието на танини.
Лекарствени форми от суров боровинка и мечо грозде се използват за лечение на възпалителни заболявания на бъбреците, пикочния мехур (цистит, уретрит, пиелит) и пикочните пътища. Отварите от листа от боровинка се използват за лечение на заболявания, свързани с нарушение на минералния метаболизъм: уролитиаза, ревматизъм, подагра, остеохондроза.
Страничен ефект: при прием на големи дози е възможно обостряне на възпалителни процеси, гадене, повръщане, диария. В тази връзка се препоръчва да се приемат лекарствени форми от суров боровинка и мечо грозде в комбинация с други растения.
2. Антивирусна действието е характерно за фенолни съединения от кората на корените на памука. "Gossypol" се използва при лечение на херпес зостер, херпес симплекс, псориазис (линимент); с херпетичен кератит (капки за очи).
3. Адаптогенен, стимулиращ и тоник ефектът се упражнява от препарати от коренища и корени на Rhodiola rosea. Лекарствата повишават ефективността по време на умора, тежка физическа работа и имат активиращ ефект върху кората на главния мозък. Фенолните съединения на родиола са в състояние да инхибират липидната пероксидация, повишавайки устойчивостта на организма към силен стрес, като по този начин проявяват адаптогенен ефект. Използва се за лечение на пациенти с неврози, хипотония, вегетативно-съдова дистония, шизофрения.
Противопоказания: хипертония, треска, възбуда. Не назначавайте през лятото при горещо време и следобед.
Противопоказания: нарушения на кръвоносната система, заболявания на стомашно -чревния тракт, черен дроб, бъбреци, бременност, не се предписват на деца под две години.
ФЕНОЛНИ СЪЕДИНЕНИЯ са ароматни вещества, които съдържат една или повече хидроксилни групи, свързани с въглеродните атоми на ароматното ядро. Сред продуктите с вторичен произход
Фенолните съединения са най -често срещаните и характерни за всяко растение и дори всяка растителна клетка. Според броя на ОН групите се разграничават моноатомни (например самия фенол), двуатомни (пирокатехол, резорцин, хидрохинон) и многоатомни (пирогалол, флороглюцинол и др.) Фенолни съединения.
Фенолните съединения могат да бъдат под формата на мономери, димери, олигомери и полимери; биогенетичният принцип е в основата на класификацията на природните феноли. В съответствие със съвременните концепции за биосинтеза те могат да бъдат разделени на няколко основни групи:
- съединения от С 6 -ред - прости феноли;
- съединения C 6 - C 1 -серия - производни на бензоена киселина (фенолни киселини);
- съединения С6 - С2 - фенолни алкохоли и фенилоцетна киселина;
- съединения C 6 - C 3 -серия - производни на фенилпропан (хидроксицинамични киселини и алкохоли, кумарини);
- съединения С 6 - С 3 - С 6 - флавоноиди и изофлавоноиди;
- съединения C 6 - C 3 - C 3 - C 6 -серия - лигнани;
- производни на антрацен;
- полимерни фенолни съединения - лигнин, танини, меланини.
Фенолните съединения са безцветни или оцветени кристали или аморфни вещества с характерен мирис, по -рядко течности, лесно разтворими в органични разтворители (алкохол, етер, хлороформ, етилацетат) или във вода. Притежавайки киселинни свойства, те образуват соленоподобни продукти с основи - фенолати. Най -важното свойство на фенолните съединения е способността им да се окисляват с образуването на хинонови форми. Полифенолите се окисляват особено лесно в алкална среда под въздействието на атмосферния кислород. Фенолите са способни да произвеждат цветни комплекси с йони на тежки метали, което е типично за о-диокси производни. Фенолните съединения влизат в реакции на свързване с диазониеви съединения. В този случай се образуват продукти с различни цветове, което често се използва в аналитичната практика. В допълнение към качествените реакции, общи за всички феноли, има специфични групови реакции.
В растенията фенолните съединения играят важна роля в някои междинни етапи от процеса на дишане. Участвайки в окислително -възстановителни реакции, те служат като връзка между водорода на дихателния субстрат и кислорода в атмосферата. Установено е, че някои фенолни съединения играят важна роля във фотосинтезата като кофактори. Те се използват от растенията като енергиен материал за различни жизненоважни процеси, са регулатори на растежа, развитието и размножаването, като същевременно оказват стимулиращ и инхибиращ ефект. Антиоксидантната активност на много феноли е известна; те се използват все повече в хранителната промишленост за стабилизиране на мазнините.
Препаратите на базата на фенолни съединения се използват като антимикробни, противовъзпалителни, холеретични, диуретични, антихипертензивни, тонизиращи, стягащи и слабителни.
Други определения за буквата "F":
Фенолните съединения са вещества, съдържащи ароматни пръстени с хидроксилна група, както и техните функционални производни. Фенолните съединения с повече от една хидроксилна група в ароматния пръстен се наричат полифеноли.
Класификация на фенолни съединения
Класификацията на фенолни съединения се основава на основния въглероден скелет - броя на ароматните пръстени и въглеродните атоми в страничната верига. На тези основания фенолните съединения се подразделят на групи: прости феноли; фенолни киселини; фенолни алкохоли, фенилоцетни киселини, ацетофеноли; хидроксицинаминови киселини, кумарини, хромони; лигнани; флавоноиди; танини.
Имоти
Фенолните съединения са оцветени или безцветни вещества с характерен мирис, твърди, кристални или аморфни, по -рядко течни. Като правило те са силно разтворими в етилов алкохол, диетилов етер, хлороформ, по -рядко във вода. Те имат киселинни свойства, образуват феноли с основи.
Най -важното свойство на фенолните съединения е способността да се окисляват с образуването на форми като хинони. Полифенолите се окисляват особено лесно от атмосферния кислород в алкална среда. Комплексите от феноли с йони на тежки метали са ярко оцветени. Това свойство на фенола се използва широко за определяне на тяхното качествено съдържание в разтвори.
Биологичната роля на фенолите в растенията е разнообразна. Редокс реакциите в процеса на дишане и фотосинтеза протичат със задължителното участие на фенолни съединения, които са компоненти на дихателната верига.
Много фенолни съединения са активатори и инхибитори на растежа и развитието на растенията. Известна антиоксидантна активност на много феноли, използвани в хранително -вкусовата промишленост като антиоксиданти.
Полифенолните съединения влияят значително върху качеството и хранителната стойност на плодовете, плодовете, зеленчуците. Промяната в полифенолите в растителните суровини под въздействието на технологичното влияние по време на консервирането е една от основните причини за промяната или дори загубата на цвят, аромат и вкус, характерни за оригиналната прясна суровина в плодовете и зеленчуците.
Нарушаването на целостта на клетките на тъканите на плодове и зеленчуци и произтичащото от това потъмняване, развитието на окислителни процеси при нагряване на суровини от консерви е до голяма степен резултат от измерването на химичната структура на полифенолните съединения.
Алкалоиди
Алкалоидиса сложни азотсъдържащи органични съединения с основна природа със силно физиологично въздействие върху организма. Химическата им структура е много разнообразна и сложна. Алкалоидите се намират под формата на соли с органични киселини - оксалова, ябълчена, лимонена в разтворено състояние в клетъчния сок. Те се натрупват във всички части на растенията, но по -често те преобладават само в един орган, например в листата на чая, в билката чистотел, плодовете на индийската дрога, в коренището на скополия и кората на чинхона. Повечето растения съдържат не един, а няколко алкалоида в състава си. Така в ергота се откриват над 30 различни алкалоиди, а в серпентин от рауволфия около 50. Най-често един или 2-3 алкалоида количествено преобладават в едно растение, докато други се съдържат в по-малки количества.
Алкалоиди- Това са естествени, съдържащи азот органични съединения с основна природа, които имат сложен състав и имат силно специфично действие. Повечето от тях принадлежат към съединения с хетероцикличен азотен атом в пръстена, по -рядко азотът е в страничната верига. Синтезиран главно от растения.
В превод терминът "алкалоид" (от арабски "алкал" - алкал и гръцки "ейдос" - подобен) означава алкалоподобен. Подобно на алкалите, алкалоидите образуват соли с киселини.
Разпространение.
Разпределени неравномерно в растителното царство. В долните растения има малко от тях. Те се срещат в семейство Агнешки (агнешки баранеци). Рядко се срещат при зърнените и осоковите растения. Най -богати на алкалоиди са растенията от семействата на мак, селянка, лилия, луд, целина, амарилис, бобови растения, лютиче. В растенията алкалоидите се разтварят в клетъчния сок. Съдържанието варира от хилядни от процента до няколко процента, а в кората на дървото чинхона от 15 до 20%.
Фенолите са съединения, чиито молекули съдържат ароматен (бензолов) пръстен, свързан с една или повече -ОН групи. Високото съдържание на феноли е характерно за растителните клетки.
В тялото на животното бензоловите пръстени не се синтезират, а могат само да се трансформират, така че те трябва постоянно да влизат в тялото с храната. Много фенолни съединения в животинските тъкани обаче изпълняват важни функции (убихинон, адреналин, тироксин, серотонин и др.).
В момента в растенията вече са открити няколко хиляди различни фенолни съединения. Те са класифицирани според структурата на въглеродния скелет:
1. С 6 -феноли
2.C 6 -C 1 -фенолни киселини
3.С 6 -С 3 -хидроксицинаминови киселини и кумарини
4.C 6 -C 3 -C 6 -флавоноиди
5. Олигомерни фенолни съединения.
6. Полимерни фенолни съединения.
С6 -Феноли.Съединения, чийто бензенов пръстен е свързан с няколко хидроксилни групи, се наричат полифеноли.
Свободните феноли в растенията са редки и в малки количества. Така фенолът е открит в борови иглички и шишарки, в етерично масло от касис, пирокатехин - в люспи от лук, в ягодоплодни листа, хидрохинон - в кора и листа от круша и листа от зрънце. Производните на феноли са по -често срещани, когато са свързани с някакъв вид въглеродна верига или цикъл. Например, урушиол и тетрахидроканабинол.
Урушиол е токсично вещество от листата на смрадликата. Тетрахидроканабинолът е халюциногенен произход на канабиса.
При окисляване на фенолите се образуват хинони (бензохинони). В свободно състояние хиноните не се срещат в растенията, но техните производни са широко разпространени. Например, производни на бензохинони са носители на електрони в ЕТС на фотосинтезата и дишането - пластохинон и убихинон. Производните на бензохинон включват също горещото вещество на иглика - примин и червения пигмент на мухомора - мускаруфин.
С 6 -С 1 -фенолни киселини.Фенолните киселини са често срещани в растенията. Те се срещат по -често в тъканите в свързано състояние и се отделят по време на екскреция и хидролиза.
Салициловата киселина се освобождава като алелопатичен агент в околната среда. Освен това сега е установено, че има регулаторен ефект върху редица физиологични и биохимични процеси в растението (образуване на етилен, редукция на нитрати и др.).
Протокатехуевата киселина се намира в люспите на лука.
В дървесината се срещат ванилова и галова киселина. Последният е част от някои танини и може да образува димери - дигалова киселина, в молекулата на която 2 остатъка от галова киселина са свързани чрез естерна връзка.
Намерени в растенията производни на фенолни киселини - алдехиди и алкохоли. Например, в кората на върбата присъства салицилов алкохол. Но ванилинът е особено известен - ваниловият алдехид. Има много приятен мирис и под формата на гликозид - глюкованилин се намира в плодовете и клоните на ваниловото дърво. Самият гликозид и ванилин се използват широко в сладкарската, сапунената и парфюмерийната промишленост.
Фенолните киселини могат да се свързват с естерни връзки със захари, по -често с глюкоза. Гликогалинът е изолиран от редица растения (ревен, евкалипт), в които карбоксилната група на галовата киселина е свързана с гликозидния хидроксил на глюкозата.
С 6 -С 3 -хидроксицинаминови киселини и кумарини.Хидроксицинамичните киселини са широко разпространени в растенията. Обикновено те са в обвързано състояние, а в свободно състояние, с изключение на кафе, са рядкост.
Показано е, че цис-изомерите на хидроксицинаминови киселини са активатори на растежните процеси, докато транс-изомерите не притежават такива свойства.
В растенията се откриват хидроксицинамични алкохоли - производни на съответните киселини: кумарен - кумаров алкохол, ферулово - кониферилов алкохол, синапично - синапичен алкохол. Алкохолите обикновено не се натрупват, но очевидно се използват за образуване на лигнин, от който те са мономери.
Хидроксикоричните киселини могат да образуват естери с органични киселини от алифатната серия. И така, кофеиновата киселина образува естери с ябълчена и винена киселина. Първият естер се нарича фазолинова киселина. Намира се в листата на боба. Втората е цикоровата киселина. Намира се в листата на цикория.
Естерите на хидроксицинаминови киселини и захари, по -често глюкоза, са широко разпространени в растенията. И така, в цветовете на петуния и snapdragon са открити естери на кафе, кумарова, ферулова киселина, а в зърнените култури като цяло повечето хидроксицинамични киселини са представени от естери. В допълнение, хидроксицинаминовите киселини се намират в полизахаридите и протеините. Например, феруловата киселина се намира в ксиланите от пшенично брашно и полизахаридите от ананас.
Кумарините са лактони, които се образуват, когато пръстенът се затвори между хидроксилната и карбоксилната групи в молекулата на хидроксицинаминовата киселина.
Кумаринът е безцветно кристално вещество с приятен мирис на прясно нарязано сено. Безплатният кумарин не се среща в растенията. Обикновено се намира под формата на гликозиди (цветя и листа от сладка детелина). В тревистите растения клетъчният сок съдържа гликозид, съдържащ орто-кумарова киселина. По време на косене на сено се увреждат растителните тъкани, мембранната пропускливост се нарушава. Гликозидите от клетъчния сок влизат в контакт с цитоплазмените ензими. Захарите се отцепват от гликозиди и кумаровата киселина след транс-цис-изомеризация се затваря в лактон-кумарин. В този случай увяхналата трева придобива миризма на сено.
В растенията хидроксилирани кумарини често се срещат в състава на гликозиди. Например, ескулетин от перикарп от конски кестен и скополетин от корените на японската скополия. И двата кумарина имат Р-витаминна активност и се използват в медицината като средства за укрепване на капилярите.
Дикумарин е открит в бяла сладка детелина, която предотвратява съсирването на кръвта. Този и други дикумарини се използват като лекарства за предотвратяване на образуването на кръвни съсиреци.
С6 -С3 -С6 -флавоноиди... Това е една от най -разнообразните и разпространени групи фенолни съединения. Структурата на молекулите на флавоноидите се основава на структурата на флаван, който се състои от два бензенови пръстена и един хетероцикличен (пиран) пръстен.
Флавоноидите са разделени на няколко групи.
1. Катехини.
2. Антоцианини.
3. Халкони.
Катехини- най -редуцираните флавоноиди. Те не образуват гликозиди. За първи път катехинът е изолиран от акациево дърво катеху, откъдето идва и името му. Катехини са открити в над 200 растителни вида. Сред катехините най -известни са катехинът и галокатехинът.
Те могат да образуват естери с галова киселина - катехинови галати и галокатехинови галати. Катехините се намират в много плодове (ябълки, круши, дюли, череши, сливи, кайсии, ягоди, къпини, касис, боровинки, грозде), в какаови зърна, кафе на зърна, в кората и дървесината на много дървета (върба, дъб, бор, ела, кедър, кипарис, акация, евкалипт). Особено много катехини има в листата и младите издънки на чая (до 30%). Окислителните трансформации на катехините играят важна роля в производството на чай и винопроизводството. Окислителните продукти, които са предимно катехинови димери, имат приятен, леко стягащ вкус и златистокафяв цвят. Това определя цвета и вкуса на крайния продукт. В същото време катехините имат висока Р-витаминна активност, укрепват капилярите и нормализират пропускливостта на съдовите стени. Димерите на катехини в чая имат същата активност. Катехините са мономери в кондензирани танини.
Антоцианини- най -важните растителни пигменти. Те оцветяват венчелистчетата на цветя, плодове, понякога листа в сини, сини, розови, червени, лилави цветове с различни нюанси и преходи. Всички антоцианини са гликозиди. Техните агликони са антоцианидини. Антоцианините са водоразтворими и се намират в клетъчния сок.
Понастоящем са известни повече от 20 антоцианидини, но 4 са най -разпространените: пеларгонидин, цианидин, делфинидин и малвидин (метилирано производно на делфинидин).
Като монозахариди в антоцианините се откриват глюкоза, галактоза, рамноза, ксилоза, по -рядко арабиноза, а като дизахариди - най -често рутиноза, софороза, самбубиоза. Понякога антоцианините съдържат тризахариди, обикновено разклонени. Например в плодовете на касис и малини се откриват антоцианини, в които разклонен тризахарид е свързан с цианидин.
Оцветяването на антоцианините зависи от редица фактори:
1. концентрацията на антоцианини в клетъчния сок;
2. рН на клетъчния сок;
3. комплексиране на антоцианини с катиони;
4. копигментация - смес от антоцианини и наличието на други фенолни вещества в клетъчния сок;
5. Комбинации с оцветяване на пластидни пигменти.
Нека разгледаме тези фактори по -подробно.
1. Концентрацията на антоцианини в клетъчния сок може да варира в широк диапазон - от 0,01 до 15%. Например, обикновена синя метличина съдържа 0,05% цианин антоцианин, а тъмно лилаво нейните 13-14%.
2. Поради факта, че в молекулите на антоцианин има свободна валентност, цветът може да се промени в зависимост от стойността на рН. Обикновено в кисела среда антоцианините имат червен цвят с различна интензивност и нюанси, а в алкална среда са сини. Такива промени в цвета на антоцианините могат да се наблюдават чрез добавяне на киселина или алкал към цветния сок от касис, череша, цвекло или червено зеле. В природата не настъпват резки промени в рН на клетъчния сок и този фактор не играе голяма роля в цвета на антоцианините. Можете да забележите само, че някои розови и червени цветя стават сини, когато изсъхнат. Това показва промяна в рН в умиращите клетки.
3. От голямо значение в цвета на цветята и плодовете е способността на антоцианините да хелатират с метални йони. Това ясно се вижда в примера на метличина и роза. Техните венчелистчета съдържат същия антоцианин - цианин. В венчелистчетата на синя метличина цианинът образува комплекс с Fe йони (4 цианинови молекули са свързани с един Fe атом). Свободният цианин присъства в венчелистчетата на червените рози. Друг пример. Ако обикновена хортензия с розови цветя се отглежда в минерална среда, съдържаща алуминий и молибден, цветята стават сини на цвят.
4. Обикновено в клетъчния сок на много цветя и плодове има не един, а няколко пигмента. В този случай цветът зависи от тяхната смес и се нарича копигментация. И така, цветът на боровинките се дължи на копигментацията на делфинин и малвин. Има 10 различни антоцианини, открити в лилавите цветя на картофа.
Цветният модел на венчелистчетата на много цветя се определя или от локално увеличаване на концентрацията на един пигмент (дигиталис), или от наслагването на допълнителен пигмент върху основния (висока концентрация на цианин се наслагва в центъра на маковите цветя на общия фон на пеларгонин).
Цветът също се влияе от копигментацията на антоцианини с други вещества, например с танини. И така, лилавите и тъмночервените рози съдържат същия цианин, но в тъмночервените рози той е копигментиран с много танин.
5. Комбинацията от сини антоцианини от клетъчен сок и жълто-оранжеви каротеноиди на хромопласти води до кафяв цвят на венчелистчетата на някои цветя.
Раздел. Някои засаждат антоцианини
Халкони, или антохлори, са флавоноиди с отворен хетероцикъл. Те дават жълт цвят на венчелистчетата на цветята. Тяхното разпространение е ограничено до девет семейства. Те се намират под формата на гликозиди. Халконите например са изосалипурпозид от жълти цветя карамфил, а Флоридзин от кора и листа на ябълка. Флоридзин е инхибитор на растежа на ябълково дърво. При поглъщане от хората предизвиква еднократно интензивно освобождаване на глюкоза в кръвта - „флоридзин диабет“.
Олигомерни фенолни съединения.Това включва лишейни киселини. Те се образуват в лишеите от два или повече остатъци от орселинова киселина. Леканоровата и еверновата киселина се състоят от два остатъка от орселинова киселина. Еверновата киселина е основният компонент на киселинния комплекс от еверния ("дъбов мъх"), който се използва в парфюмерията като ароматно вещество и в същото време като фиксатор при производството на най -добрите видове парфюми.
Сред лишейните киселини има цветни. Те придават разнообразен цвят на лишеите - жълт, оранжев, червен, лилав. Лишейът съдържа уснинова киселина, която е ефективно бактерицидно средство.
Димери на хидроксицинамични алкохоли се намират в кората, дървесината, плодовете и листата на много растения. Образувайте олигомери и флавоноиди, особено катехини. Катехиновите димери се намират в ябълки, кестени, глог, какаови зърна и евкалиптово дърво.
Полимерни фенолни съединения.Полимерните фенолни съединения включват танини или танини, лигнини и меланини.
Танини или танини.Те са получили името си поради способността да тенят кожата на животните, превръщайки я в кожа. Дъбенето се основава на взаимодействието на танините с колагена на кожния протеин. В този случай между протеина и танина се образуват множество водородни връзки.
Естествените танини са сложна смес от подобни съединения с молекулно тегло 500-5000.
Много танини се намират в кората и дървесината на дъб, евкалипт, кестенова дървесина, в коренището на киселец, ревен и листа от смрадлика. Има много от тях в кората и дървото на бобови растения, мирта, розово. Галите, които се образуват върху листата, когато са повредени от обработката на ядки (до 50-70%), се отличават с особено високо съдържание на танини.
Нискомолекулните вещества, които имат приятен стягащ вкус, но не са способни на истински тен, се наричат още танини (по-често хранителни танини). Те присъстват в много плодове (дюля, ябълки, райска ябълка, грозде), в листа от чай.
Танините са широко използвани не само в кожената промишленост. Те се използват в производството на пластмаси, свързващи вещества при производството на шперплат и дървени стърготини, като петно за боядисване. Те се използват в инсталации за вряща вода като стабилизатори на колоиди, за регулиране на вискозитета на разтворите при пробиване на кладенци.
Използването на танини във винопроизводството е свързано с инхибиторния им ефект върху ензимите и микроорганизмите, което предотвратява замъгляването на вината и подобрява тяхното качество. Чаеният танин се използва за стабилизиране на бетацианин, хранително червен цвят, получен от цвекло.
В медицината танините се използват като стягащи, бактерицидни, антирадиационни и антинеопластични средства.
Лигнине част от клетъчните стени на дървесните тъкани. Той се отлага между целулозни микрофибрили, което придава на клетъчните стени твърдост и здравина. В този случай обаче комуникацията между клетките се нарушава, което води до смърт на живо съдържание; следователно лигнификацията е последният етап от клетъчната онтогенеза.
Лигнинът е аморфно вещество, неразтворимо във вода, органични разтворители и дори концентрирана киселина.
Лигнинът има друго важно свойство: той е устойчив на микроорганизми. Само няколко микроорганизми и след това много бавно го разграждат.
Лигнинът е триизмерен полимер, мономерите на който са хидроксицинамични алкохоли. Така при иглолистните дървета лигнинът е доминиран от иглолистния алкохол, в зърнените култури - кумарик, в много широколистни дървета - синап.
Целулозно -хартиената промишленост и хидролизните инсталации натрупват големи количества лигнин като отпадък. Използва се за производство на активен въглен, пластмаси и синтетични смоли.
Меланини- полимери с фенолна природа, които са продукт на окисляване на тирозин. Тяхната структура все още не е напълно изяснена.
Меланините са черни или кафяво-черни на цвят. Образуването им се обяснява с бързото потъмняване на повърхността на нарязаната ябълка, картофения клубен и някои гъби. Меланините присъстват и в животински организми, причинявайки цвета на козината и косата. Растителните и животинските меланини обаче се различават по мономерен състав. По време на хидролизата растителните меланини образуват пирокатехол, докато животните образуват дихидроксииндол. С други думи, растителните меланини, за разлика от животните, са безазотни вещества.
Функции на фенолни съединения в растението. 1. Фенолите участват в окислително -възстановителните процеси: фенолите се превръщат в хинони и обратно с участието на ензима полифенол оксидаза. В този случай, по пътя, различни съединения (аминокиселини, органични киселини, феноли, цитохроми и др.) Могат да бъдат окислени по неензимен начин.
2. Някои фенолни съединения са носители на електрони и протони в ETC на фотосинтезата и дишането (пластохинон, убихинон).
3. Редица феноли оказват влияние върху процесите на растеж на растенията, понякога активират, по -често инхибират. Този ефект се медиира от действието върху фитохормоните. По този начин е известно, че някои фенолни съединения са необходими за синтеза на ауксин, докато други са необходими за неговото разлагане. За образуването на етилен е необходимо наличието на естер на кумарова киселина. Установено е, че при стрес растенията натрупват голямо количество феноли, което води до инхибиране на растежните процеси и повишаване на тяхната устойчивост към неблагоприятни условия.
4. Фенолите имат защитна функция в растенията: Фенолните съединения дават на растенията устойчивост към болести. Например резистентността към редица заболявания на лука с цветни люспи е свързана с наличието на протокатехуева киселина в него. В случай на механично увреждане на растителните тъкани, фенолите се натрупват в клетките и при кондензация образуват защитен слой. Някои растения в отговор на инфекция от патогенни гъбички образуват защитни вещества - фитоалексини, много от които са с фенолна природа.
5. Много феноли са антиоксиданти и предпазват мембранните липиди от окислително разграждане. Някои от тях се използват в хранително -вкусовата промишленост за предотвратяване на гранясването на мазнините (естери на галова киселина, флавоноиди и др.).
6. Ролята на фенолните съединения в процеса на размножаване на растенията е много важна. Това е свързано не само с цвета на цветята и плодовете, но и с прякото участие на фенолите в торенето. И така, в процеса на оплождане на водораслите Chlamydomonas и висшата растителна форзиция участват флавоноиди.
7. Фенолите могат да действат като алелопатични вещества в някои растения. Например, салициловата киселина може да бъде такова вещество в дъба.
8. Някои феноли действат като активатори или инхибитори на определени процеси и ензими (клетъчно делене, синтез на протеини, окислително фосфрилиране и др.).
Зареждане ...