Сапонины - что это такое? Определение и свойства вещества

Сапонины – что это такое?.. Данный вопрос и многие вытекающие из него «загадки» мы постараемся рассмотреть здесь. Данная статья позволит определить их классификацию, существующие виды, значение термина, качественные параметры физической и химической природы и т. д.

Введение

Вещества сапонины – это соединения органического типа, входящие в группу гликозидов, происходящих от растений и обладающих поверхностно-активным набором свойств. Имеют широкое распространение в природе и могут содержаться в органах растений, начиная со стебля и заканчивая плодом или цветком. Основные структурные элементы представлены углеводной частью и агликоном.

В эту группу веществ могут относить гликозиды, содержащие азот стероидного алкалоида. Существует ряд гликозидов сердечного типа, однако они не обладают биологическими свойствами, характерными для веществ внутри растений, а потому рассматриваются на отдельном уровне.

Свойства физической природы

Свойства сапонинов, с физической точки зрения, представлены полным отсутствием цвета, а также описываемые вещества могут обладать желтоватым оттенком. Это аморфный тип веществ, не имеющих конкретной температуры, при которой они начинают плавиться. Такие соединения растворяются в воде и разнообразных спиртах, а в растворителях органического типа не разлагаются.

Их специфика заключается в наличии возможности снижать натяжение на поверхности каких-либо жидкостей, в частности, воды. Отвечая на вопрос о том, что это такое – сапонины, важно также знать о существовании агликонов или сапогенинов. Это чаще всего вещества обладающие кристаллической формой и имеющие четкие показатели температуры, при которой начинается процесс плавления. Активность гемолитическая отсутствует.

Свойства химической природы

Химические свойства сапонинов обуславливаются параметрами структуры агликона, наличием отдельного набора функциональных групп и присутствием связи гликозидной природы.
В сапонинах различают нейтральную и кислотную структуру соединения. Показатель кислотности обуславливает общее количество имеющихся групп –COOH внутри структуры агликона. А также важно определить, сколько уроновых кислот присутствует в цепи углевода.

Все сапонины подвергаются гидролизу в присутствии кислоты или фермента любого типа, а некоторые виды могут образовывать соли, как растворимые, так и нерастворимые.

Существующие виды

Классификация сапонинов, в зависимости от особенностей строения и расположения атомов, выделяет стероидные и тритерпеновые группы. Первые синтезируются благодаря холестерину и включают в себя двадцать семь углеродных атомов. Тритерпеновая группа прямым путем образуется из сквалена. Их общее явление циклизации протекает без потери атомов С.

Стероидная структура

Определение сапонинов тесно взаимосвязано с их структурной формой. Их стероидные представители содержат в себе вещества, производимые от спиростана или фуростана. Ввиду того, что большинство из них происходят от спиртов с 3-м положением, в составе которого находится гидроксил, их именуют либо спиро-, либо фуростаноловыми гликозидами.

Представители спиростаноловых сапогенинов обладают чаще всего 27 атомами углерода. Углеводный компонент молекулы включается в 3-гидроксилу и может располагать моносахаридами: D-глюкозой, D-ксилозой, L-рамнозой, L-арабинозой, галактуроновой и глюкуроновой кислотами. Некоторые представители сапонинов имеют остатки D- хиновозы, D-апиозы и D-фукозы.

Одним из важнейших представителей таких гликозидов является диосцин. Он образуется из сапогениновых молекул диосгенина и разветвленной цепочки сразу трех гликозидных веществ. Диосцин можно найти в корневище растений диоскореи.

Образованный из него диосгенин широко применяется в фармацевтической области исследований и методов лечения заболеваний. Он служит производной для создания множества кортикоидных препаратов.

Фуростанол и производные от него сапонины чаще всего включают в себя углеродные цепи и остатки D-глюкозы. Процесс отщепления сахара, проходимый под влиянием некоторых ферментов, а также кислот, в конечном итоге приводит к образованию спиростаноловых сапонинов. Фурастанолы не оказывают осаждающего влияния на молекулы холестерина, располагают повышенной степенью гидрофильности и пониженными показателями поверхностной активности, в сравнение с спиростанолами.

Гликозиды стероидной природы обладают рядом свойств, которые позволяют им защищать растения от различных патогенов.

Тритерпеновая структура

Отвечая на вопрос о том, сапонины – что это такое, важно знать о наличии ряда веществ, которые называют тритерпеновыми.
Тритерпеновые сапонины обладают тридцатью углеродными атомами, а их химическая структура имеют огромное количество вариаций. Тритерпеноиды включаются в себя более 30 групп. Классифицировать их можно в соответствие с величиной количества колец внутри структуры агликона:

• Тетрациклическая группа содержит четыре кольца, образованных углеродами и содержащихся в агликоне.
• Пентациклическая группа обладает пятью углеродными кольцами в структуре агликона.

Тритерпеновые пентациклические гликозиды

Тритерпеновые пентациклические сапонины включает в себя около семидесяти семейств. Такие агликоны делятся на два типа групп, которые служат производными для дальнейшего образования разнообразных структур. Самые распространенные: алеанан, урсалан, лупан. Тетрациклические соединения сапонинов входят в группы даммаранов, циклоартанов, ланостанов, кукурбинатов и т. д.

Понятие гликоалкалоидов

Среди сапонинов имеется гликоалкалоиды, вещества, обладающие различным набором свойств. Главные их особенности заключены в фунгицидном, моллюскоцидном, инсектицидном и противоопухолевом влиянии на организм.

Содержать сапонины в себе могут различные растения, конкретный вид которых зависит от алкалоида, которые ищет субъект. Например, соединения гликоалкалоидов можно обнаружить чаще всего в представителях семейства Пасленовых растительных организмов, таких как картофель или томат. Еще они содержатся в представителях семейства Лилейных.

В соответствие со структурой агликона стероидные алкалоиды делятся на спиросолановые и соланидановые алкалоиды. Атом азота в таких веществах выступает в роли вторичного или третичного фрагмента цепи. Спиросолан – это аналог спиростана, содеражащий в себе азот. Соланидады располагают азотом лишь в индолизирующем фрагменте структуры. Существует углеводный компонент некоторого ряда гликоалкалоидов, который обладает собственным тривиальным наименованием.

Еще один гликозид соланидина – это хаконин. Его гликозидный фрагмент (β-хакотриоза) образуется из двух молекул рамнозы и одного моносахарида – глюкозы.

Процесс биосинтеза

Чтобы ответить на вопрос о том, что это такое - сапонины, необходимо ознакомиться с процессом их образования.

Биосинтез сапонина протекает в соответствии с указаниями изопреноидного пути, в ходе которого образуются тритерпены и стероиды. Происходит соединение трех единиц изопрена и пяти углеродных атомов, которые соединяются в «голову-хвост», которую называют 15-углеродным фарнезилдисосфатом. Две молекулы этого вещества подвергаются объединению и образуют 30-углеродный сквален. Полученное вещество (сквален) начинается окисляться до оксидоксвалена, который служит общей точкой исхода большинства реакций по циклизации процессов биосинтеза тритерпеноидов. Полученный оксидосквален начинает циклироваться, но лишь после подвергания раскрытию эпоксидного колечка и протонирования. В конечном итоге образуются карбокатионы.

Процесс нейтрализации протекает с удалением протона, в ходе чего образуется двойная форма связи или кольцо циклопропанов. При реагировании с H₂O создает гидроксильную группу. Конкретизация стереохимии и форма скелета определяется благодаря набору участвующих в реакции циклаз.

Физиологическое воздействие

Сапонины влияют на организмы самым разнообразным образом. Если рассматривать на уровне гемолитической активности, то стоит отметить их способность создавать комплексное образование с молекулами холестерина. В ходе этого процесса создаются поры, расположенные в полости двойного слоя клеточной мембраны, например внутри эритроцитов. Подобная структура приводит к явлению гемолиза, который происходит при инъекции внутрь вен. Она дает возможность гемоглобину свободно проникать в плазму крови. Важно знать, что лишь глигокизы обладают гемолитической активностью, однако для организма человека или животных они токсичны, если вводить их напрямую в кровь. Пероральный прием снижает вред от сапонинов.

Рассматриваемые вещества обладают высокой токсичностью для животных, обладающих жабрами. Сапонины нарушают функциональные способности жабр, которые, помимо осуществления функции дыхания, участвуют в регуляции процессов солевого обмена и контролируют в организме показатели осмотического давления. Сапонины вызывают паралич и гибель холоднокровных обитателей водоемов. Агликоны не являются токсичным для таких животных.

Сапонины оказывают влияние на показатели проницаемости клеток растений. Некоторая их концентрация может ускорить семенное прорастание, а также взращивание и развитие растения. Использование больших концентраций может приводить к обратному эффекту в отношении упомянутых процессов. А также эти вещества обладают раздражающим воздействием на человеческие глаза, нос и полость рта. В зависимости от их концентрации, они могут вызывать усиление работы каждой железы в организме либо приводить к отравлению, диарее, рвоте и тошноте.

Существуют вещества сапонины, обладающие кардиотоническими и нейротрофными свойствами, среди которых можно отметить: аралозидные, календулозидные, патризидные и клематозидные соединения. Растительные сапонины могут оказывать лекарственное действие.

Способы эксплуатации

Способность к образованию пены позволяет сапонинам находить свое применение в качестве детергентов для огнетушителей. Эмульзирующие особенности дают им возможность использоваться при стабилизации дисперсной системы эмульсии или суспензии. Всегда используются они при изготовлении различных изделий кондитерской промышленности, а также с их помощью варят пиво. Фармакологическое действие сапонинов дает им возможность эксплуатироваться в качестве средств для: отхаркивания, выведения урины, поддержании тонуса организма, в качестве седативного средства или как вакцина.

Подытожим, можно сказать, что сапонины – это такие вещества, основное содержание которых сосредоточено в растительных организмах. Они могут оказывать как благотворное, так и негативное воздействие на организм. Могут быть токсичными и приводить к гибели множества живых существ. Широко применяются в медицине и детально исследуются биохимической отраслью наук.