www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
1
Naturalne produkty medyczne
Autorzy:
dr hab. Jadwiga Sołoducho
mgr inŜ. Krzysztof Idzik
Zakład Chemii Medycznej i Mikrobiologii, Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska
Politechnika Wrocławska 2007
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
1
Naturalne produkty medyczne
Autorzy:
dr hab. Jadwiga Sołoducho
mgr inŜ. Krzysztof Idzik
Zakład Chemii Medycznej i Mikrobiologii, Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska
Politechnika Wrocławska 2007
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
2
Wstęp
Skrypt ten jest przeznaczony głównie dla studentów Politechniki Wrocławskiej, został
opracowany przez dr hab. Jadwigę Sołoducho oraz mgr inŜ. Krzysztofa Idzika.
Znaczna część skryptu poświęcona jest metodom i sposobom wydzielania, oznaczania i
identyfikacji związków naturalnych o róŜnorodnej budowie chemicznej. Szczególny nacisk
połoŜono na metody chromatograficzne.
W skrypcie zwrócono szczególną uwagę na właściwości i zastosowanie izolowanych z
roślin substancji chemicznych oraz przedstawiono ich wzory strukturalne, umoŜliwiając
studentom poszerzenie wiedzy z zakresu chemii produktów naturalnych.
Skrypt powstał w 2004 roku i został opublikowany w Internecie pod nazwą „Chemia Produktów Naturalnych”,
w roku 2006 powstała jego wersja angielska „Medicinal natural product – laboratory” autorstwa dr hab. Jadwiga
Sołoducho i dr Joanna Cabaj. Skrypt jest ciągle rozwijany i udoskonalany. Autorzy dziękują za wszelkie uwagi i opinie.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
3
Spis treści
1.
Alkaloidy, pochodne piperydyny, izolacja piperyny z pieprzu czarnego
2.
Jad zwojowy-nikotyna, wydzielanie nikotyny z korzeni roślin Nicotiana, lub papierosów
3.
Alkaloid –kofeina, wydzielanie kofeiny z herbaty
4.
Alkohol triterpenowy typu lupanu, izolacja betuliny z kory brzozowej
5.
Wydzielanie trimirystyny z gałki muszkatułowej
6.
Witamina A, wydzielanie i oznaczanie poziomu retinolu
7.
Wydzielanie lecytyn – zastosowanie metod chromatograficznych do analizy lipidów
8. Rola likopenu i karotenu w organizmie, wydzielanie likopenu i
β
-karotenu z pomidorów lub
marchwi
9.
Przedstawiciel steroli zwierzęcych - cholesterol, izolacja z Ŝółtka jaja-próba na obecność
cholesterolu
10. 11. Terapia olejkami: eugenol z olejku goździków, aldehyd kuminowy z nasion kminku
Ćwiczenie 1. Alkaloidy pochodne piperydyny, izolacja piperyny z pieprzu
czarnego
1. Wprowadzenie:
PIEPRZ CZARNY (PIPER NIGRUM)
Niekwestionowanym królem egzotycznych przypraw
od wieków jest pieprz. Jego ojczyzną jest Azja, "kraina,
gdzie pieprz rośnie" jak ją dawniej określano i do której
w Ŝyczeniach wysyłano osoby, których obecność była
nie poŜądana przez rozmówców. W czasach gdy
Arabowie handlowali przyprawami, a takŜe w
późniejszych stuleciach słowem "pieprz" określano
wszystkie egzotyczne przyprawy. Owoc pieprzu jest
prastarą przyprawą dietetyczną i lekiem ludów Dalekiego Wschodu. Pierwsze plantacje
pieprzu załoŜono przypuszczalnie juŜ 1000 lat p.n.e. w zachodnich Indiach, na terenach
obecnego stanu Bombaj. Stamtąd juŜ jako roślina uprawna pieprz został przeniesiony do
innych części Indii, a później wraz z wędrówkami ludności na Wyspy Archipelagu
Malajskiego. Pierwsze informacje i próbki tej przyprawy przynieśli do Europy Ŝołnierze
Aleksandra Wielkiego. W czasach Cesarstwa Rzymskiego przyprawa była juŜ znana w
całym basenie Morza Śródziemnego. W okresie Średniowiecza to właśnie pieprz był
najwaŜniejszym powodem, dla którego hiszpańscy i portugalscy odkrywcy organizowali
wyprawy morskie. W tamtych teŜ czasach pieprz znajdował się często wśród
kosztownych i bardzo mile widzianych prezentów dla panujących ksiąŜąt, papieŜy,
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
4
biskupów oraz innych wysoko postawionych osobistości. Ze względu na swoją wartość
odgrywał bardzo waŜną rolę w handlu całego okresu średniowiecza. Pieprz był tak
drogi, Ŝe Anglicy do aromatyzowania potraw ziołowych zaczęli uŜywać substytutów tej
przyprawy. SłuŜył często jako środek płatniczy, a niekiedy ustalano nawet wysokość
zobowiązań stron umowy według wartości odpowiadającej ilości tego surowca. Przez
wieki pieprz był "walutą wymienialną" zarówno na Wschodzie, jak i Zachodzie. Był
symbolem kupców, którzy handlowali przyprawami a równocześnie świadectwem ich
zamoŜności. Chińczycy nazywali go "fagarą", to znaczy pieprzem Ŝółto-drzewem ludzi
Zachodu i uwaŜali za egzotyczny substytut ich własnej przyprawy przypominającej
pieprz. Ojczyzną niekwestionowanego króla egzotycznych przypraw jakim jest pieprz są
Indie. JuŜ w średniowieczu doceniono jego wartość, która szybko sięgnęła cen
szlachetnych kruszców i stała się powodem morskich wypraw Portugalczyków i
Hiszpanów, a następnie Holendrów i Anglików. Pieprz słuŜył często jako środek
płatniczy, a niekiedy ustalano nawet wysokość zobowiązań stron umowy według
wartości odpowiadającej ilości tego surowca. Pieprz był tak drogi, Ŝe Anglicy do
aromatyzowania potraw zaczęli uŜywać substytutów tej przyprawy. Hindusi zaś do tego
stopnia zachwycili się pieprzem, Ŝe nazwali go „klejnotem kuchni Indii”.
Działanie: Dodatek pieprzu sprzyja trawieniu, działa teŜ lekko moczopędnie, jest jednak
niewskazany przy wszelkich dietach i dla osób ze skłonnościami do podraŜnień
przewodu pokarmowego.
Zastosowanie: Pieprz czarny mielony jest powszechnie uŜywaną przyprawą. Dodaje się
go do mięs, wędlin, pasztetów i ryb. Przyprawia się nim sałatki, dania z warzyw, jaj i
serów, a takŜe ciepłe i zimne sosy.
Skład chemiczny: Ostry smak pieprzu czarnego pochodzi od zawartej głównie w
wierzchniej warstwie owocu - piperyny. Czarny pieprz zawiera: białko, tłuszcz,
błonnik, wapń, Ŝelazo, magnez.
N
O
O
O
PIPERYNA
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały:
Pieprz czarny
Chlorek metylenu
Eter dietylowy
Aceton
heksan
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
5
Jod
Właściwości fizykochemiczne substancji uŜytych:
Substancja
M. cz.
T.t.
[ºC]
T.w.
[ºC] d
20
/D
Rozpuszczalność
w H
2
O
Barwa
Zapach
Chlorek
Metylenu
84,93 -97
40
1,325 nierozpuszczalny bezbarwny Słodki
Eter
dietylowy
74
-116,2 34,5 0,708 nierozpuszczalny bezbarwny Słodki
Heksan
86,18 -95
69
0,659 nierozpuszczalny bezbarwny Ostry
Aceton
58,08 -94
56
0,791 rozpuszczalny
bezbarwny ostry
Jod
253,81 113
184 4,930 rozpuszczalny
brunatno-
ciemny
słaby
W kolbie okrągłodennej o pojemności 100 ml umieszczono 20 g zmielonego pieprzu
czarnego i zalano 40 ml chlorku metylenu. Mieszaninę ogrzewano pod chłodnicą
zwrotną przez 20 minut, następnie ochłodzono, a osad odsączono i przemyto 20 ml
chlorku metylenu. Wykonano TLC. Przesącz odparowano na wyparce obrotowej, a do
oleistej cieczy dodano 12 ml eteru dietylowego, mieszano 10 minut i odparowano eter
na wyparce. Dodano kolejną porcję eteru i delikatnie mieszano, zawartość kolby
umieszczono w lodówce na 20 minut, po czym osad odsączono i przemyto dwukrotnie 8
ml zimnego eteru. Suchy osad przeniesiono do kolki stoŜkowej i rozpuszczono w 4 ml
gorącej mieszaniny heksan : aceton (2:3). Pozostawiono w temperaturze pokojowej, a
następnie chłodzono przez 30 minut. Osad odsączono, przemyto 8 ml zimnego eteru i
osuszono. Wykonano TLC.
Aparatura:
zestaw do ogrzewania pod chłodnicą zwrotną, wyparka obrotowa, rozdzielacz,
lejek Biichnera z kolbą próŜniową.
Ćwiczenie 2. Jad zwojowy-nikotyna, wydzielanie nikotyny z korzeni roślin
Nicotiana, lub papierosów
1. Wprowadzenie
TYTOŃ SZLACHETNY (Nicotiana tabaca)
Tytoń szlachetny, pochodzący ze zwrotnikowych obszarów
Ameryki Środkowej, znany był Indianom od dawna. Największe
plantacje powstały w Ameryce Północnej, w posiadłościach
angielskich (Wirginia). Tytoń był źródłem zysków, motorem
pierwszego przemysłu i oczywiście powodem sprowadzania
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
6
niewolników z Afryki. Do Portugalii przywieziony został w drugiej połowie XVI
wieku, skąd dotarł do Francji dzięki francuskiemu posłowi Janowi Nicot (stąd nazwa
łacińska gatunku). W Europie został pierwotnie rozpowszechniony jako roślina ozdobna
i lecznicza. Tytoń dla Anglii odkrył Walter Raleigh.
Działanie: Nikotyna ma działanie gangliplegiczne - poraŜa receptory cholinergiczne N
w zwojach autonomicznych. W małych dawkach powoduje krótkotrwałe przyspieszenie
czynności serca i wzrost ciśnienia krwi. Zwiększa zuŜycie tlenu i powoduje zwęŜenie
naczyń wieńcowych. Takie działanie jest niebezpieczne dla osób cierpiących na chorobę
wieńcową. Zwiększa się zawartość dwutlenku węgla we krwi.
Zastosowanie:
Nikotyna jest stosowana w medycynie, w czasie terapii prowadzonej
przy rzucaniu palenia. Ostre zatrucie nikotyną powoduje przejściowy wzrost ciśnienia
krwi i przyspieszenie oddechu, a następnie spadek ciśnienia krwi i bezdech. Dawka
śmiertelna dla osoby niepalącej wynosi od 50 do 100 mg. Dla osoby palącej w wyniku
zjawiska tolerancji jest ona większa.
Skład chemiczny liścia tytoniu szlachetnego: nikotyna około 10%, oprócz nikotyny
występują równieŜ: nikoteina, nikotelina, nornikotyna, nikotymina, nikotoina,
nikokotyrrina, anatalbina, anabazyna.
Utlenienie nikotyny stęŜonym kwasem siarkowym daje kwas nikotynowy, będący
witaminą i składnikiem koenzymu nikotynoamidowego.
N
N
CH
3
N
COOH
NIKOTYNA KWAS NIKOTYNOWY
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
Tytoń lub tabaka
3-molowa zasada sodowa
eter dietylowy
metanol
chlorek sodu
siarczan sodu
węgiel aktywny
kwas pikrynowy
płytki chromatograficzne
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
7
Substancja M. cz.
T.t.
[ºC]
T.w.
[ºC]
d
20
/D
Rozpuszczalność
w H
2
O
Barwa
Zapach
Metanol
32,04
-98
64,5
0,79
rozpuszczalny
bezbarwna alkoholowy
Chlorek
Sodu
58,44
801
1461
2,170
rozpuszczalny
bezbarwny bezwonny
Eter
dietylowy 74
-116,2 34,5 0,708 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
Siarczan
Sodu
142,04 888
-
2,70
rozpuszczalny
biały
bezwonny
Kwas
pikrynowy
229,11 -
>300 1,800
nierozpuszczalny Ŝółty
bezwonny
Wodorotlen
ek
sodu 3,0 M -
-
-
1,090
rozpuszczalny
bezbarwny bezwonny
Węgiel
aktywny
12,01
_
_
1,8-2,1 nierozpuszczalny czarny
bezwonny
Do 3 g tytoniu lub tabaki dodano 50 ml 3-molowego roztworu wodorotlenku sodu
i prowadzono destylację z parą wodną do chwili otrzymania 100-150 ml destylatu. Po
oziębieniu do ekstraktu dodano 10-20 g stałego chlorku sodu i ekstrahowano mieszaninę
trzema 15-mililitrowymi porcjami eteru dietylowego. Ekstrakty eterowe przemyto wodą,
wysuszono bezwodnym siarczanem sodu i oddestylowano nadmiar rozpuszczalnika.
Otrzymano surową nikotynę w postaci oleju. Następnie produkt ogrzewano do
rozpuszczenia w mieszaninie 1 ml wody i 4 ml metanolu, dodano węgiel aktywny i
sączono na ciepło. Do przesączu dodano 10 ml nasyconego roztworu kwasu
pikrynowego w metanolu. Po 5-10 minutach odsączono sól – dipikrynian nikotyny,
którą następnie krystalizowano z minimalnej ilości wody (8-10 ml).
Aparatura:
zestaw do destylacji z parą wodną, rozdzielacz, wyparka obrotowa, lejek Biichnera
z kolbą próŜniową.
Ćwiczenie 3. Alkaloid kofeina, wydzielanie kofeiny z herbaty
1. Wprowadzenie
HERBATA CHIŃSKA (Thea sinesis)
Jak głosi legenda wszystko zaczęło się pewnego pięknego
dnia w 2737 roku p.n.e. w Chinach. Tego dnia cesarz chiński
- Szen Nung, zielarz i uczony, który ze względów
higienicznych, pił tylko przegotowaną wodę, wypoczywał
pod drzewem dzikiej herbaty, wiał lekki wiatr, jego podmuch
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
8
spowodował, Ŝe kilka listków wpadło do dzbana z wodą. Oczywiście cesarz zapatrzony
w piękno natury nie zauwaŜył tego, dopiero pijąc swój napój poznał smak, który go
oczarował. Inna opowieść przypisuje początek herbacie mnichowi o imieniu
Bodhidharma, który postanowił przez 7 lat medytować nie mruŜąc oka. Gdy do końca
kontemplacji został mu jeden dzień powieki zaczęły mu się zamykać, zerwał więc kilka
liści z drzewa, pod którym się znajdował i zaczął rzuć. Od razu opuściło go zmęczenie.
Tak wyglądał początek herbaty w Indiach. Japończycy znają inne zakończenie historii
tego mnicha. Zmęczenie, które go opanowało przypisał powiekom, wyrwał je więc i
rzucił na ziemię. W tym miejscu natychmiast wyrósł krzew herbaty, zerwał kilka listków
i zaczął rzuć. Jak się moŜna domyślić zmęczenie ustąpiło
.
Pierwszą wzmiankę pisemną o
liściach herbaty znaleziono w staroŜytnych rękopisach chińskich sprzed około 5000 lat.
Właśnie z Chin herbata zawędrowała do Japonii i Korei, a później do południowo
wschodnich rejonów Azji, do Europy Południowej, do Afryki i wreszcie do Ameryki
Południowej. Obecnie herbata jest uprawiana w wielu miejscach na kuli ziemskiej.
Działanie:
Reguluje czynności przewodu pokarmowego, korzystnie wpływa na
przyswajanie pokarmów i procesy trawienia, adsorbuje znajdujące się w jelitach
substancje szkodliwe dla organizmu. Olejki lotne i kofeina zawarte w herbacie działają
łagodnie moczopędnie. Herbata stymuluje oddychanie i wytwarzanie krwi, działa takŜe
lekko napotnie. Wpływa równieŜ na układ krąŜenia, reguluje bowiem ciśnienie i
wzmacnia ścianki naczyń wieńcowych. Działa stymulująco na centralny układ nerwowy
oraz reguluje liczne procesy przemiany materii. Herbata podwyŜsza sprawność fizyczną
i umysłową człowieka.
Zastosowanie: Herbatę stosuje się przy zakłóceniach przepuszczalności i zwiększonej
kruchości naczyń krwionośnych, takŜe przy skazie krwotocznej, w terapii choroby
popromiennej, nadciśnieniu i innych.
Skład chemiczny: garbniki, olejki lotne, alkaloidy, białka i aminokwasy, barwniki,
związki mineralne, kwasy organiczne (szczawiowy, jabłkowy, cytrynowy, bursztynowy,
pirogronowy, fumarowy), które poprawiają smak herbaty, substancje Ŝywiczne
(utrwalają aromat herbaty) i witaminy, szczególnie duŜo witamin P i PP oraz witamin A,
B, C, E, K. Herbata zawiera wiele waŜnych dla organizmu związków mineralnych -
potasu, wapnia, sodu, cynku, magnezu, Ŝelaza, fosforu, jodu, miedzi, fluoru, krzemu i
manganu. Alkaloidy herbaty, wśród których najwaŜniejsza jest kofeina, mają na
organizm działanie tonizujące. Kofeina herbaty działa łagodniej niŜ kofeina zawarta w
kawie, poniewaŜ jest związana z taniną.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
9
N
N
N
N
O
O
CH
3
CH
3
C
H
3
KOFEINA
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
Herbata
wyparka obrotowa
Chlorek metylenu
kolba Erlenmeyera o poj. 150 ml
Siarczan dimetylowy
probówki
Bezwodny siarczan sodu
rozdzielacz
Octan etylu
W kolbie Erlenmeyera umieszcza się około 10 g (dwie torebki) herbaty, dodaje się ok.
40 ml wody i szybko zagotowuje się. Herbatę parzy się przez 2-3 minuty, po czym
usuwa się torebki, a roztwór chłodzi w mieszaninie wody z lodem lub pod bieŜącą wodą.
Zimny roztwór wodny ekstrahuje się dwiema 10-mililitrowymi porcjami chlorku
metylenu. Połączone ekstrakty suszy się nad bezwodnym siarczanem sodu, usuwa
środek suszący przez sączenie i ekstrakt zatęŜa się do obj. 5-10 ml na wyparce
obrotowej. Aby otrzymać czystą kofeinę zatęŜony ekstrakt herbaciany naleŜy oczyścić
za pomocą chromatografii kolumnowej.
Aparatura:
Kolba Erlenmeyera, lejek szklany, zlewka, rozdzielacz, wyparka obrotowa.
Ćwiczenie 4. Alkaloid triterpenowy typu lupanu, izolacja
betuliny z kory brzozowej .
1. Wprowadzenie:
Brzoza (Betula
- rodzaj drzew i krzewów
naleŜący do rodziny brzozowatych. Obejmuje około 35-60
gatunków - róŜnica w ocenie ilości gatunków jest m. in. wynikiem
łatwego tworzenia mieszańców międzygatunkowych o trudnym do
ustalenia statusie taksonomicznym. Występuje w stanie dzikim w
strefach umiarkowanej, borealnej i arktycznej Europy, Azji i
Ameryce Północnej. Centrum róŜnorodności gatunkowej i
prawdopodobne miejsce powstania rodzaju znajduje się w
północnej Eurazji. W Polsce najpospolitszym gatunkiem jest
brzoza brodawkowata (Betula pendula Ehrh.) występująca w lasach zarówno na niŜu jak
i w górach.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
10
Działanie:
Liście brzozowe działają moczopędnie i dezynfekująco na drogi moczowe
(wydalane są przy tym jony sodowe, chlorkowe i kwas moczowy); stosowane są w
przewlekłych schorzeniach dróg moczowych ze zmniejszonym wydzielaniem moczu, w
obrzękach na tle niedomogi sercowo-naczyniowej i zatrzymaniu elektrolitów w
organizmie. Wykazują takŜe działanie przeciwreumatyczne oraz nieznaczne napotne.
Zastosowanie: W chorobach skóry stosowane zewnętrznie do obmywań i okładów, w
niektórych schorzeniach takŜe wewnętrznie. Sok brzozowy stosowany jest w chorobach
nerek i obrzękach na tle niedomagań krąŜenia
Skład chemiczny kora brzozy
:
Liść: flawonoidy (do ok. 2,5%, m. in. hiperozyd,
mirycetyna, luteolina), garbniki katechinowe, związki trójterpenowe (m. in. folientriol,
folientetraol), saponiny (w młodych liściach), kwasy organiczne (m. in. askorbowy),
sole mineralneSok brzozowy: cukier inwertowany, kwasy organiczne, aminokwasy, sole
mineralne.Pączki brzozy: do 6% olejku (flawonoidy, sekwiterpeny, gorycze,
saponiny).Kora brzozy: betulina (10%), betulozyd, saponiny, garbniki, kwasy
Ŝywicowe, olejek (m. in. salicylan metylu)Smoła brzozowa: fenole (do 6%)
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
Kora brzozy
Etanol
Wodorotlenek sodu-5% roztwór
Bezwodny siarczan magnezu
Octan etylu
Benzen,
etanol,
metanol
30-40 g sproszkowanej kory brzozowej poddaje sie ekstrakcji 150 ml etanolu w aparacie
Soxhleta przez 3 godziny. Ekstrakt zatęŜa się na wyparce obrotowej do objętości około
10 ml i wlewa do 100 ml. Nierozpuszczalną pozostałość poddaje się ekstrakcji
heksanem – eterem i przemywa kolejno wodą 5% roztworem wodorotlenku sodu i wodą.
Roztwór suszy się bezwodnym siarczanem magnezu, rozpuszczalnik usuwa na wyparce
obrotowej otrzymując Ŝółto-brazowy osad betuliny. Produkt ten krystalizuje się z
metanolu.
Aparatura:
aparat Soxhleta, lejek szklany, zlewka, rozdzielacz, wyparka obrotowa
Ćwiczenie 5. Wydzielanie trimirystyna z gałki muszkatołowej
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
11
1. Wprowadzenie
GAŁKA MUSZKATOŁOWA (Myristica fragrans)
Ojczyzną drzewa muszkatołowego są wyspy Moluki, gdzie
uprawiano
je
od
niepamiętnych
czasów.
Nasiona
muszkatołowca wymienia staroindyjska Ayurveda jako
działające narkotycznie i halucynogennie. W niektórych
regionach południowo-wschodniej Azji te właściwości gałki muszkatołowej
wykorzystuje się do obecnych czasów, znano je równieŜ w średniowiecznej Europie, w
kręgach wtajemniczonych. NaleŜy tu dodać, Ŝe równieŜ przedstawiciele innych
rodzajów rodziny Myristicaceae wytwarzają substancje narkotyczne. Niektóre szczepy
południowo-amerykańskich Indian narkotyzują się Ŝywicą z kory pewnych gatunków
rodzaju Virola, którą po sproszkowaniu zaŜywają, podobnie jak tabakę, podczas róŜnych
uroczystości
plemiennych.
Przyprawa muszkatołowa trafiła do Europy stosunkowo późno, bo dopiero w VI-VII w.
za pośrednictwem Arabów. Grecy i Rzymianie okresu klasycznego nie znali gałki
muszkatołowej. Od chwili pojawienia się na rynkach europejskich stanowiła zawsze
jedną z najbardziej poŜądanych i najdroŜszych przypraw, której pochodzenie owiane
było
mgłą
tajemnicy.
Tajemnicę wyjaśnili dopiero portugalscy Ŝeglarze, którzy w 1512 r. napotkali plantację
drzew muszkatołowych na wyspach Banda i Amboina w archipelagu Moluków.
Portugalczycy przez prawie 100 lat uzyskiwali ogromne zyski ze swego odkrycia,
dzierŜąc światowy monopol na handel gałką. Dopiero w 1605 r. musieli ustąpić
Holendrom, którzy siłą wyparli ich z wysp Banda, przejmując monopol w swoje ręce.
Monopol holenderski trwał do 1772 r.
Działanie: Gałka muszkatołowa znalazła zastosowanie równieŜ w medycynie. Jest ona
bardziej popularna w medycynie Wschodu niŜ Zachodu. Stosuje się ją dla łagodzenia
zaburzeń oskrzelowych, bezsenności, reumatyzmu, wzdęć, w stanach nadpobudliwości.
W większych ilościach (5 do 30 g) moŜe powodować senność, halucynacje lub euforię,
nie naleŜy jej naduŜywać. Jedno nasionko waŜy około 2 g. Po upływie 2-5 godzin od
spoŜycia kilku nasion mogą wystąpić lekkie zaburzenia świadomości, aŜ do silnych
halucynacji, zapalenia jelita cienkiego i bezsenności. Zazwyczaj objawy te ustępują po
24 godzinach.
Zastosowanie: Gałkę muszkatołową stosuje się głównie do przyprawiania ciast.
JednakŜe dodana do mięsa (wołowina, cielęcina, jagnięcina, drób), czy produktów
mlecznych doskonale zmienia smak potrawy. Gałka jest uŜywana do aromatyzowania
napojów takich jak grzane piwo angielskie, poncz, wino zaprawione korzeniami czy
posset (napój z gorącego mleka z winem i korzeniami). Gałka muszkatołowa
znakomicie poprawia smak pierników i innych ciast, deserów owocowych.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
12
Skład chemiczny gałki muszkatołowej: zawiera do 16% olejku lotnego z licznymi
komponentami, m.in. alfa-pinenem, kamfenem, limonenem, p-cymenem, linalolem,
borneolem, terpineolem, geraniolem. Około 8% olejku stanowi trimistryna
(metoksysafrol), o właściwościach toksycznych i halucynogennych. Podstawowym
składnikiem gałki (do 40%) jest tłuszcz, tzw. masło lub balsam muszkatołowy, W skład
tłuszczu wchodzi przede wszystkim trójgliceryd kwasu trimirystynowego, czyli
trimirystyna. Ponadto gałka zawiera pewne ilości skrobi, cukrów, pektyn, barwników i
innych substancji organicznych.
TRIMIRYSTYNA
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
Gałka muszkatołowa
Aceton
Wodorotlenek sodu
Eter etylowy
Etanol
StęŜony kwas solny
Właściwości fizykochemiczne substancji uŜytych:
Substancja
M. cz
.
T.t [
o
C] T.w.[
o
C
]
d
20/4
Rozpuszczaln
ość w H
2
O
Barwa
Zapach
Trimirystyna 723,16 56-57
-
-
nierozpuszcza
lna
biała
bezzapa
chowy
Aceton
58
-94,7
56,3
0,785
rozpuszczalny bezbarwna
Ostry
Wodorotlene
k
Sodu
40
323
1390
2,13
rozpuszczalny bezbarwna bezzapa
chowy
Eter etylowy 74
-116,2
34,5
0,708
Nierozpuszcz
bezbarwna
owoco
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
13
alny
wy
Etanol
46
-114,1
78,3
0,785
rozpuszczalny bezbarwna
ostry
Kwas solny
36,46
-114,24 -85
1,187
rozpuszczalny bezbarwna
ostry
40 g drobno zmielonej gałki muszkatołowej oraz 32 ml eteru etylowego
umieszczono w kolbie okrągłodennej o pojemności 250 ml i ogrzewano pod chłodnicą
zwrotną przez godzinę. W czasie tego procesu cały czas regulowano temperaturę i
ciśnienie wody dopływającej do chłodnicy, tak aby eter delikatnie wrzał. Następnie
schłodzono do temperatury pokojowej, odsączono na lejku nie rozpuszczone produkty.
Przesącz wlano do kolby i umieszczono w wyparce obrotowej w celu usunięcia eteru.
Następnie rozpuszczono w 50 ml acetonu i ponownie ogrzewano pod chłodnicą zwrotną.
Mieszaninę schłodzono, a następnie umieszczono w lodówce do następnych ćwiczeń.
Wytrącony związek odsączono, wysuszono na powietrzu i zwaŜono (trimirystyna).
Hydroliza trimirystyny: całość otrzymanego związku około 0,9 g. rozpuszczono w 15
ml alkoholu etylowego. Dodano 20 ml mieszaniny woda- alkohol ( w stosunku
objętościowym 1:9), która zawiera dodatkowo 0,2 g. wodorotlenku sodu. Tak otrzymaną
mieszaninę z kamyczkiem wrzennym ogrzewano pod chłodnicą zwrotną do wrzenia
przez półtorej godziny. Całość ochłodzono do temperatury pokojowej i otrzymaną maź
przeniesiono do około 50 ml wody z lodem, która zawierała kilka kropel stęŜonego
kwasu solnego. Po wykrystalizowaniu odsączono i wysuszono produkt. Otrzymano w
ten sposób kwas mirystynowy.
Aparatura:
zestaw do ogrzewania pod chłodnicą zwrotną, wyparka obrotowa, lejek Biichnera z
kolbą próŜniową.
Ćwiczenie 6. Witamina A, wydzielanie i oznaczanie poziomu retinolu.
1. Wprowadzenie
Witamina A jest jedną z najwcześniej odkrytych witamin (stąd
jej oznaczenie pierwszą literą alfabetu). Głównym objawem
niedoboru witaminy A jest tzw. kurza ślepota, która polega na
pogorszeniu się zdolności widzenia o zmierzchu. Schorzenie to
było znane juŜ w staroŜytności, kiedy to ludzie zdąŜyli odkryć,
Ŝe spoŜywanie gotowanej wątroby prowadzi do wyleczenia
ślepoty zmierzchowej. Jednak dopiero na początku XX wieku
udało się ustalić związek między sposobem odŜywiania a
pogorszeniem wzroku przy słabym oświetleniu. Dzięki pracom
m. in. F. Hopkinsa, W. Steppa i M. Davisa, wykazano, Ŝe
mleko, masło czy Ŝółtka jaj zawierają rozpuszczalny w
tłuszczach czynnik niezbędny do wzrostu zwierząt doświadczalnych. W 1915 r.
substancję tą nazwano - rozpuszczalny w tłuszczach czynnik A. Od tego czasu poznano
wiele innych doniosłych faktów, które krok po kroku, doprowadziły do odkrycia
witaminy A. Nieco później odkryto prowitaminę witaminy A czyli beta-karoten.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
14
Stwierdzono, Ŝe beta-karoten będący barwnikiem roślinnym rozpuszczalnym w
tłuszczach, przekształca się w wątrobie w bezbarwny związek o aktywności witaminy A.
CH
3
C
H
3
CH
3
OH
CH
3
CH
3
C
H
3
CH
3
CH
3
OH
CH
3
CH
3
WITAMINA A1 WITAMINA A2
Retinol został wyizolowany po raz pierwszy z oleju otrzymanego z wątroby ryb
(tranu). Ciekawostką jest fakt, Ŝe wątroba ryb słodkowodnych zawiera retinol i
dehydroretinol (witaminę A2), zaś wątroba ryb morskich tylko retinol. Witamina A jest
dostarczana człowiekowi z poŜywieniem. Dzienne zapotrzebowanie na retinol u
dorosłego człowieka wynosi około 0.67 mg. Niedobór tej witaminy powoduje tak zwaną
kurza ślepotę. Zapotrzebowanie na tę witaminę jest szczególnie wysokie u niemowląt.
Dlatego tez retinol jest standardowym dodatkiem do odŜywki dla niemowląt.
Witamina A jest niezbędna dla prawidłowego rozwoju i funkcjonowania nie tylko
skóry, ale równieŜ dla wzrostu i zdrowia zębów, paznokci oraz włosów. Właściwie
dozowana w kosmetykach wykazuje korzystne oddziaływanie na skórę, włosy i
paznokcie. Często nazywana jest "czynnikiem normalizującym". Jest dobrze wchłaniana
przez skórę, sprzyja zachowaniu jej miękkości, gładkości, jędrności i młodego wyglądu.
Pomaga równieŜ zatrzymywać w skórze wodę, ta właściwość sprawia, Ŝe witamina A
jest bardzo uŜyteczna w radzeniu sobie z problemami związanymi z niekorzystnymi
warunkami środowiska i porą roku (suche powietrze, wysoka temperatura,
zanieczyszczenia, promieniowanie słoneczne).
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały:
askorbinian sodu
retinol (lub octan retinolu)
50% roztwór wodorotlenku potasu
0.5 molowy roztwór wodorotlenku potasu
1.0
molowy roztwór wodorotlenku sodu
etanol
heksan
metanol
odŜywka dla niemowląt
Właściwości fizykochemiczne substancji uŜytych:
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
15
Substancja
M.
cz.
T.t.
[ºC]
T.w.
[ºC] D
20
/D
Rozpuszczalno
ść w H
2
O
Barwa
Zapach
Heksan
86,18 -95
69
0,661 nierozpuszczal
ny
bezbarwny benzyny
Metanol
32,04 -98
64,5 0,79
rozpuszczalny bezbarwna Charakterys
tyczny
Etanol
46,0 -114,5 78,3 0,790 rozpuszczalny bezbarwny alkoholowy
Retinol
r-ru -
-
1,04
częściowo
Brązowa do
Ŝółtej
charakterys
tyczny
Wodorotlenek
potasu 50%
r-ru. -
146 1,510 rozpuszczalny bezbarwny bezwonny
Wodorotlenek
potasu 0,5
molowy
r-ru.
-
-
1,020 rozpuszczalny bezbarwny bezwonny
Wodorotlenek
sodu
r-ru.
-
-
1,050 rozpuszczalny bezbarwny bezwonny
Ekstrakcja retinolu z próbki Ŝywności. W dwóch 250-mililitrowych kolbach
okrągłodennych, z których kaŜda zaopatrzona jest w chłodnicę zwrotną i mieszadło
magnetyczne, umieszcza się po 10 g odŜywki dla niemowląt, 1 g askorbinianu sodu i 40
ml etanolu. Do jednej kolby dodaje się znaną ilość retinolu (około 0.05 mg). Do tak
przygotowanych roztworów wkrapla się po10 ml 50% roztworu wodorotlenku sodu i
mieszaniny ogrzewa do wrzenia przez 30 minut, ciągle mieszając. Wówczas do
hydrolizatu powoli dodaje się 60 ml etanolu (przez szczyt chłodnicy zwrotnej) i
mieszaninę chłodzi do temperatury pokojowej. Mieszaninę przenosi się do rozdzielacza,
dodaje 100 ml heksanu i 200ml 1–molowego roztworu wodorotlenku sodu. Po ekstrakcji
zbiera się warstwę heksanową. Ekstrakcję powtarza się jeszcze dwukrotnie. Warstwy
heksanowe łączy się i ekstrahuje kolejno 40-mililitrowymi porcjami: 0.5-molowego
wodorotlenku potasu i solanką. Ekstrakcję solanką prowadzi się tak długo, aŜ faza
wodna stanie się neutralna. Z fazy organicznej usuwa się heksan na wyparce obrotowej
w temperaturze niŜszej niŜ 40
°
C, celem uniknięcia izomeryzacji retinolu. Do
otrzymanego oleju dodaje się 5 ml heksanu i ponownie odparowuje rozpuszczalnik.
Procedurę tę powtarza się jeszcze dwukrotnie. Ma to na celu usunięcie resztek wody z
ekstraktu. Wysuszony ekstrakt przenosi się za pomocą małych ilości do 5-mililitrowej
kolby miarowej i uzupełnia do kreski metanolem.
Pomiar stęŜenia retinolu w próbce. 25 µl otrzymanego ekstraktu poddaje się na
kolumnę chromatografu wysokorozdzielczego za pomocą strzykawki. UŜywa się
kolumny wypełnionej Ŝelem krzemionkowym z oktadekasilanem. Eluentem jest metanol
w wodzie (85:15). Wyciek z kolumny bada się spektrofotometrycznie przy 325 nm. W
tych warunkach wszystkie izomery retinolu wypływają z kolumny w czasie 10 minut.
Niekiedy po 30 minutach obserwuje się pik pochodzący od niewielkich ilości alfa-
tokoferolu.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
16
Ilość retinolu w próbce odŜywki dla niemowląt oblicza się ze stosunku wysokości
bądź powierzchni pików tego związku w ekstraktach, zakładając, Ŝe jeden ekstrakt
zawiera X mg retinolu, zaś drugi (X + 0.05 mg) tego związku.
Aparatura:
zestaw do ogrzewania pod chłodnicą zwrotną, wyparka obrotowa, rozdzielacz,
kolumna chromatograficzna z wypełnieniem Ŝelowym.
Ćwiczenie 7. Wydzielanie lecytyn – zastosowanie metod chromatograficznych do
analizy lipidów.
1. Wprowadzenia
Lipidami nazywamy grupę produktów naturalnych
izolowanych ze źródeł naturalnych za pomocą ekstrakcji
niepolarnymi rozpuszczalnikami organicznymi. Do tej grupy
naleŜą: tłuszcze, woski, fosfo- i sfingolipidy, terpeny, sterydy.
Fosfolipidy
są
środkami
powierzchniowo
czynnymi
składającymi się z gliceryny lub sfingozyny, kwasów
tłuszczowych, kwasu fosforowego i alkoholi takich jak:
etanoloamina, cholina i seryna. Inaczej fosfolipidy są
niesymetrycznymi estrami kwasu fosforowego zestryfikowanego diacyloglicerolem i
hydrofilowym alkoholem. NajwaŜniejszymi fosfolipidami, pochodnymi gliceryny, są
lecytyny, cefaliny, fosfatidyloseryny i plazmalogeny.
R
O
O
O
R
O
P
O
N
CH
3
CH
3
CH
3
O
O
+
-
R
O
O
O
O
R
O
P
O
O
O
N
CH
3
CH
3
CH
3
+
-
Alfa - LECYTYNY Beta - LECYTYNY
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
17
O
P
O
O
NH
3
R
O
+
_
O
P
O
O
R
NH
3
O
O
O
+
_
_
CEFALINY FOSFATIDYLOSERYNY
O
O
O
O
P
O
O
O
NH
3
_
+
PLAZMALOGENY
Drugą waŜną grupą lipidów są pochodne sfingozyny – sfingolipidy. Typowymi
przykładami tych lipidów są: sfingomielina i cerebrozyd. Ten drugi jest przykładem
glikolipidu.
O
P
O
O
O
N
CH
3
CH
3
CH
3
N
H
O
O
H
_
+
SFINGOMIELINA
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
18
O
O
N
H
O
O
H
O
H
OH
OH
OH
CEREBROZYD
Działanie: Zapasy tłuszczu chronią narządy wewnętrzne przed uciskiem i uszkodzeniem
przez wstrząsy mechaniczne. U wielu zwierząt, a zwłaszcza ssaków morskich (np. u
fok), stanowią izolację termiczną ustroju. U człowieka tłuszcz zgromadzony w tkance
tłuszczowej stanowi ok. 17% cięŜaru ciała. Kompleksy tłuszczowo-białkowe zapewniają
utrzymanie prawidłowej spręŜystości pęcherzyków płucnych. Tłuszcze są takŜe
niezbędnym składnikiem struktur komórkowych oraz zapewniają równowagę koloidową
cytoplazmy. Ułatwiają równieŜ wchłanianie rozpuszczalnych w tłuszczach witamin: A,
D, E, K i cholesterolu pokarmowego. Przemiany tłuszczy są regulowane hormonalnie
(insulina, hormon wzrostu, kortykotropina, hormon lipotropowy i tyroksyna).
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
Ŝółtko jaja kwas siarkowy
etanol dipikryloamina
eter dietylowy molibdenian amonu
chloroform jod
metanol ninhydryna
benzen aceton
eter naftowy płytki chromatograficzne
Właściwości fizykochemiczne substancji uŜytych:
Substancja
M. cz.
T.t.
[ºC]
T.w.
[ºC] D
20
/D
Rozpuszczalno
ść w H
2
O
Barwa
Zapach
Etanol
46,07 -114,5 78,3 0,790 rozpuszczalny
bezbarwn
y
alkoholowy
Metanol
32,04
-98
64,5 0,79
rozpuszczalny bezbarwn alkoholowy
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
19
a
Eter
dietylowy
74
-116,2 34,5 0,708
nierozpuszczal
ny
bezbarwn
y
słodki
Chloroform 119,38 -63
61
1,492
nierozpuszczal
ny
bezbarwn
y
słodki
Benzen
78,11
5,5
80,1 0,88
nierozpuszczal
ny
bezbarwn
a
charakteryst
yczny
Eter naftowy
miesz. -100
50-70 0,655-
0,67
nierozpuszczal
ny
bezbarwn
a
benzyny
Kwas
siarkowy
98,08
-15
310 1,840 rozpuszczalny bezbarw
ny
bezwonny
Aceton
58,08
-95,4 56,2 0,79
rozpuszczalny bezbarw
na
owocowy
Jod
253,81 113
184 4,930 rozpuszczalny brunatna słaby
Ninhydryna 178,15 -
-
-
trudno
rozpuszczalna
jasnoŜół
ta
słaby
śółtko jaja kurzego dokładnie oddzielono od białka i wrzucono do zlewki o
pojemności 150 ml. Ciągle mieszając, dodano 75 ml mieszaniny eteru dietylowego z
etanolem w stosunku 5:2. Zlewkę odstawiono na 10 minut, a następnie mieszając co
jakiś czas, przesączano przez sączek zwilŜony mieszaniną etanolowo – eterową do
suchej zlewki. Pozostałość przemyto na sączku 20 ml tej mieszaniny. Połączone
przesącze przeniesiono do kolbki okrągłodennej i nadmiar rozpuszczalnika usunięto na
wyparce obrotowej. Pozostałość rozpuszczono w 10 ml eteru dietylowego. Produkt
zanalizowano za pomocą chromatografii cienkowarstwowej.
Na 5 płytek pokrytych Ŝelem krzemionkowym naniesiono ekstrakt lipidowy.
Chromatogramy rozwijano w układzie chloroform – metanol – woda (65:25:4), aŜ do
przebycia przez czoło rozpuszczalnika drogi 15 cm. Po wysuszeniu płytek:
-
chromatogram pierwszy wywoływano roztworem kwasu siarkowego w
etanolu,
-
chromatogram drugi wywoływano parami jodu,
-
chromatogram trzeci wywoływano roztworem dipikryloaminy (odczynnik
wykrywający cholinę),
-
chromatogram czwarty wywoływano roztworem molibdenianu amonu
(odczynnik wykrywający fosfor),
-
chromatogram piąty wywoływano roztworem ninhydryny.
Na podstawie reakcji barwnych określono do jakiej grupy lipidów naleŜą rozdzielane
związki.
Wywoływanie roztworem kwasu siarkowego. Chromatogramy spryskiwano 50%
roztworem kwasu siarkowego w etanolu i umieszczono na 20 minut w suszarce, w
temperaturze 220ºC. Pojawiły się plamy pochodzące od sterydów.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
20
Wywoływanie parami jodu. Wysuszoną płytkę chromatograficzną umieszczono w
komorze jodowej. Po kilku minutach związki posiadające nienasycone kwasy
tłuszczowe zabarwiły się na brunatno.
Wywoływanie
dipikryloaminą.
Chromatogram
spryskano
roztworem
dipikryloaminy w acetonie. Cholina i jej pochodne zabarwiły się na czerwono.
Wywoływanie molibdenianem amonu. Chromatogram spryskano świeŜo
przygotowanym molibdenianem amonu. Po wysuszeniu w temperaturze pokojowej
pozostawiono go na 24 godziny. Związki zawierające ugrupowania fosforanowe dają
niebieskie plamy.
Wywoływanie roztworem ninhydryny. Chromatogram spryskano świeŜo
przygotowanym 0,5% roztworem ninhydryny w etanolu. Po ogrzaniu w temperaturze
120ºC przez 20 minut lipidy zawierające etanoloaminę lub serynę dają ciemnofioletowe
zabarwienie.
Aparatura:
wyparka obrotowa, kolumna chromatograficzna z wypełnieniem Ŝelowym, lejek
szklany, zlewka.
Ćwiczenie 8. Rola likopenu i karotenu w organizmie, wydzielanie likopenu i beta-
karoten z pomidorów lub marchwi
1.
Wprowadzenie
MARCHEW ZWYCZAJNA (Daucus carota)
Marchew pochodzi z Azji, znana juŜ w staroŜytności,
lecz wówczas nie miała większego znaczenia w Ŝywieniu,
gdyŜ jej smak daleko odbiegał od smaku dzisiejszej marchwi.
Dopiero w XVI wieku wprowadzona została do wykwintnej
kuchni,
bowiem
wtedy
właśnie
po
długoletnich
doświadczeniach wyhodowano odmianę charakteryzującą się
lepszym smakiem. Od tego czasu marchew jest podstawową
jarzyną we wszystkich kuchniach świata.
Działanie:
Korzenie marchwi znajdują zastosowanie w leczeniu zaburzeń czynności
układu pokarmowego (szczególnie u niemowląt i małych dzieci), Substancje zawarte w
korzeniu marchwi wykazują takŜe działanie pobudzające przemianę materii i
moczopędne. Korzeń marchwi jest cennym źródłem witamin przez co zapobiega
anemiom i awitaminozom, poprawia widzenie (prowitamina A), zwiększa ogólną
odporność organizmu.
Zastosowanie: Największe znaczenie ma marchew jako smaczna jarzyna o duŜej
zawartości witamin i soli mineralnych. W kosmetyce jest szeroko wykorzystywana jako
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
21
składnik maseczek regenerujących skórę, do pielęgnacji włosów. Marchew jest uŜywana
w przemyśle kosmetycznym jako składnik kremów.
Skład chemiczny korzenia marchwi: Korzeń marchwi zawiera węglowodany,
flawonoidy, likopen, beta-karoten (prowitamina A), witaminy (B1, B2, B6, D, H, E,
K i PP), pektyny, niewielkie ilości olejku oraz sole mineralne (wapnia, manganu,
miedzi itp.).
CH
3
C
H
3
CH
3
CH
3
C
H
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
C
H
3
beta-KAROTEN
CH
3
C
H
3
CH
3
CH
3
C
H
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
C
H
3
LIKOPEN
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
pasta z marchwi lub pomidorów
chlorek metylnu
jod
tlenek glinu
etanol
chlorek sodu
eter naftowy
cykloheksan
folia aluminiowa
kolumna chromatograficzna
Właściwości fizykochemiczne substancji uŜytych:
Substancja
M. cz.
T.t.
[ºC]
T.w.
[ºC]
D
20
/D
Rozpuszcza
lność w
H
2
O
Barwa
Zapach
Chlorek
metylenu
84,93 -95
40
1,33
nierozpuszc
zalny
bezbarwny
Słodki
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
22
Tlenek glinu
101,94 2050 2980
3,940 nierozpuszc
zalny
biały
Bezwonny
Jod
253,81 113
184
4,930
rozpuszczal
ny
brunatna
Słaby
Etanol
46,07 -114,5 78,3
0,790
rozpuszczal
ny
bezbarwny
alkoholowy
Chlorek sodu
58,44 801
1461
2,170 rozpuszcza
lny
bezbarwny
Bezwonny
Eter naftowy
miesz.
-100
50-70
0,655-
0,67
nierozpuszc
zalny
bezbarwna
Benzyny
Cykloheksan 84,16 6
80,7-
81
0,78
nierozpusz
czalny
bezbarwna
Charaktery
styczny
5 g Pasty z marchwi (lub pomidorów) umieszczono w kolbie okrągłodennej o
pojemności 100 ml, owiniętej folią aluminiową w celu uchronienia karotenoidów przed
reakcją fotochemicznego utleniania. Do kolby dodano 10 ml 95% etanolu i ogrzewano,
pod chłodnicą zwrotną, utrzymując temperaturę wrzenia przez 5 minut. Gorącą
mieszaninę sączono przez lejek ze spiekiem, a Ŝółty filtrat przelano do kolby
Erlenmayera o pojemności 100 ml, owiniętej folią aluminiową. Pozostały na sączku
osad przeniesiono z powrotem do kolbki, dodając 10 ml chlorku metylenu i ogrzewano
pod chłodnicą zwrotną utrzymując stan wrzenia przez kolejne 3-4 minuty. Ponownie
sączono na gorąco i przesącz przeniesiono do kolby zawierającej ekstrakt etanolowy.
Ekstrakcję chlorkiem metylenu powtarzano jeszcze trzykrotnie, zbierając ekstrakty w
kolbie Erlenmeyera.
Połączone ekstrakty przeniesiono do rozdzielacza, dodano wody i nasyconego
roztworu chlorku sodu ( w celu ułatwienia rozdzielenia warstw), dolną warstwę sączono
przez lejek wypełniony środkiem suszącym do suchej kolby. Z otrzymanego ekstraktu
usunięto rozpuszczalnik na wyparce obrotowej. Surowy karotenoid rozpuszczono w 5
ml cykloheksanu. Produkty oczyszczano za pomocą chromatografii kolumnowej,
stosując jako eluent – eter naftowy. Zebrano poszczególne frakcje, które
charakteryzowano za pomocą chromatografii cienkowarstwowej.
Aparatura:
zestaw do ogrzewania pod chłodnicą zwrotną, wyparka obrotowa, rozdzielacz,
lejek Biichnera z kolbą próŜniową.
Ćwiczenie 9. Przedstawiciel steroli zwierzęcych- cholesterol, izolacja
z Ŝółtka jaja- próba na obecność cholesterolu.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
23
1. Wprowadzenie
CHOLESTEROL z Ŝółtka jaja
JuŜ na początku XX wieku odkryto związek między schorzeniami układu
krąŜenia, a cholesterolem. Zwiększone stęŜenie "złego" cholesterolu i wolnych
trójacylogliceroli w osoczu krwi naleŜy do najwaŜniejszych czynników ryzyka
miaŜdŜycy. Kiedy krew swobodnie przepływa przez naczynia krwionośne, wraz z nią do
kaŜdej komórki dostarczane są substancje odŜywcze i niezbędny do Ŝycia tlen. We krwi
krąŜą równieŜ związki, które mogą od wewnątrz uszkadzać nasze tętnice (np. wolne
rodniki). Powstające w ten sposób uszkodzenia sprawiają, Ŝe w miejscach tych
zaczynają osadzać się substancje tłuszczowe (głównie cholesterol) oraz płytki krwi.
Tworzą się złogi, które utrudniają dopływ krwi do wielu narządów. Tym samym,
dociera do nich coraz mniej tlenu, a postępujące niedotlenienie narządów prowadzi do
ich niewydolności. Zwykle zwęŜenie nie obejmuje wszystkich tętnic, pojawia się
jedynie na pewnych odcinkach. Najczęściej dotyczy to tętnic wieńcowych, które
doprowadzają krew do serca. NaleŜy jednak pamiętać, Ŝe cholesterol jest równieŜ
prekursorem wielu waŜnych, niezbędnych dla prawidłowego funkcjonowania organizmu
związków tj. hormony płciowe, hormony kory nadnercza, witamina D, kwasy Ŝółciowe.
Działanie: wysokie poziomy cholesterolu w surowicy zwiększają zagroŜenie zawałem
serca,
jest
czynnikiem
ryzyka
choroby
wieńcowej,
powoduje
miaŜdŜycę tętnic wieńcowych i powstającego na jej tle zawału serca.
Skład chemiczny Ŝółtka jaja kurzego: zawiera 15,5% białka, 28,2% tłuszczy, 0,3%
węglowodanów, a takŜe cholesterol, sód, wapń, fosfor, Ŝelazo, magnez, beta-karoten,
witaminę A, B1, B2, D, E, PP.
CH
3
CH
3
C
H
3
CH
3
O
H
CH
3
CHOLESTEROL
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
Ŝółtko jaja kurzego eter dietylowy
etanol kwas siarkowy
chloroform bezwodnik octowy
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
24
brom lodowaty kwas octowy
wirówka
Właściwości fizykochemiczne substancji uŜytych:
Substancja
M. cz.
T.t.
[ºC]
T.w.
[ºC] D
20
/D
Rozpuszczal
ność w H
2
O Barwa
Zapach
Etanol
46,07 -114,5 78,3 0,790
Rozpuszczal
ny
bezbarwny
alkohol
owy
Bezwodnik
octowy
102,09 -73
138-
140,5 1,080
hydrolizuje(e
ner.reakcja0 bezbarwny Ostry
Lodowaty kwas
octowy
60,05 17
117 1,050
Rozpuszczal
ny
bezbarwny Ostry
Chloroform
119,38 -63
61
1,492
Nierozpuszc
zalny
bezbarwny Słodki
Eter dietylowy 74
-116,2 34,5 0,708
Nierozpuszc
zalny
bezbarwny Słodki
Brom
159,81 -7,2
58,8
Rozpuszczal
ny
czerwono-
brązowa
Gryzący
Kwas
siarkowy
98,08 -15
310 1,840 Rozpuszczal
ny
bezbarwny Bezwo
nny
Dokładnie oddzielono Ŝółtko jaja kurzego od białka i umieszczono je w zlewce o
pojemności 150 ml, do której dodano 35 ml eteru, 35 ml etanolu. Mieszaninę
odstawiono na 10 minut, co jakiś czas mieszając, następnie przsączono przez sączek
zwilŜony mieszaniną eterowo – etanolową do suchej zlewki. Z otrzymanego przesączu
usunięto rozpuszczalnik na wyparce obrotowej i dodano 5 ml gorącego etanolu. Gorący
roztwór przeniesiono pipetą do probówki wirowej, a do pozostałości dodano ponownie 5
ml gorącego etanolu. Ekstrakty połączono, odwirowano i klarowny roztwór alkoholowy
odpipetowano do czystej probówki. Dodawano kroplami wodę tak długo, aŜ nie wypadł
osad. Następnie mieszaninę pozostawiono na 30 minut. Odwirowano, odrzucono
roztwór znad osadu, a osad rozpuszczono w niewielkiej ilości gorącego etanolu,
pozostawiając do wystygnięcia. Kryształki cholesterolu odsączono, wysuszono na
powietrzu i zwaŜono.
Próba Salkowskiego. Do suchej probówki wlano około 2 ml roztworu
cholesterolu w chloroformie i powoli, po ściance probówki dodano 1 ml stęŜonego
kwasu siarkowego. Roztwór kwasu fluoryzuje na zielono, a warstwa chloroformowa
barwi się na czerwono.
Próba Liebermana-Burcharda. Do suchej probówki zawierającej 1 ml roztworu
cholesterolu w chloroformie dodano 10 kropli bezwodnika octowego i 1 kroplę
stęŜonego kwasu siarkowego. Pojawiło się czerwone zabarwienie, które przechodzi
poprzez niebieskie w zielone.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
25
Próba Windausa. Do 1 ml chloroformowego roztworu cholesterolu dodawano
kroplami roztwór bromu w kwasie octowym. Wypadający Ŝółto-biały osad
dibromocholesterolu zbadano technikami spektroskopowymi.
(studenci wykonują dwie pierwsze próby).
Aparatura:
wyparka obrotowa, wirówka obrotowa, lejek szklany, zlewka.
Ćwiczenie 10. Terapia olejkami, eugenol z olejku z goździków
1. Wprowadzenie
Do Europy goździk trafił dopiero
około
XI wieku, mimo Ŝe najstarsze zapiski
o nim
znajdują się w chińskich księgach
pochodzących z początku naszej ery.
Goździki,
jak
wiele
innych
egzotycznych
przypraw
pod
portugalskim
i
holenderskim
panowaniem,
podlegały
rygorystycznym
ograniczeniom
uprawy. Holendrzy, aby utrzymać
wysoką cenę na rynku i za wszelką
cenę
obniŜyć ich podaŜ, organizowali
niszczycielskie ekspedycje, na wyspy gdzie znajdowały się nielegalne uprawy. ChociaŜ
za wywóz goździków groziła kara śmierci, francuski gubernator Pierre Poivre
zorganizował wyprawę, Ŝeby wykraść sadzonki goździkowca korzennego. Miało to
miejsce w XVIII wieku, i tylko dwa ze zdobytych w ten sposób drzew zakwitły na
Mauritiusie. Sukcesem zakończyło się natomiast zasadzenie drzew na wyspach
Zanzibar, Pemba i Madagaskar. Sułtan Zanzibaru zarządził, Ŝe kaŜdy kto posiada
kawałek ziemi zobowiązany jest uprawiać drzewo goździkowe. Za niewypełnienie
rozkazu karano wywłaszczeniem. Zgodnie z tanzańskim prawem za przemyt goździków
z Zanzibaru i Pemby nadal grozi kara śmierci, a złote goździki zdobią flagę państwową
Zanzibaru. Goździki mają charakterystyczny, bardzo przyjemny korzenny zapach,
natomiast w smaku są piekące. Ale to właśnie ten charakterystyczny smak i aromat
sprawiają, Ŝe goździki mają właściwości "odświeŜania oddechu", aby pozbyć się
nieprzyjemnego zapachu występującego po zjedzeniu czosnku, naleŜy rozgryźć kilka
goździków. Tę właściwość goździków znali juŜ staroŜytni Chińczycy: na dworze
cesarza panował zwyczaj, Ŝe zwracający się do niego dworzanie musieli trzymać w
ustach kilka goździków, aby ich oddech zachowywał świeŜość. MoŜna je równieŜ uŜyć
do odświeŜenia powietrza - w tym celu naleŜy gęsto powbijać goździki w pomarańczę i
połoŜyć np. na Wielkanocnym stole - świąteczna atmosfera i przyjemny zapach
gwarantowane. MoŜna teŜ powiesić w szafie a ubrania będą przesiąknięte delikatnym i
przyjemnym aromatem.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
26
Olejek goździkowy Oleum Caryophylli jest otrzymywany z goździkowca korzennego
Eugenia caryophyllata Thunberg (Myrtaceae).
Działanie: rozkurczowe, odświeŜające, odwaniające, znieczulające, przeciwświądowe,
ściągające, odkaŜające na układ pokarmowy, układ Ŝółciowy, układ oddechowy i drogi
moczowe, przeciwkaszlowe, pobudzające wydzielanie soków trawiennych.
Zastosowanie: na skórę i błony śluzowe najpierw powoduje rozgrzanie, a następnie
znieczulenie. Niszczy bakterie, wirusy, grzyby, roztocze i pierwotniaki. Olejku tego
uŜywa się szeroko w perfumerii i dentystyce.
Skład chemiczny: eugenol (ok. 85-90%), octan eugenolu, alfa-kariofilen, beta-
kariofilen, salicylan metylu.
OH
OMe
CH
2
OMe
CH
2
O
CH
3
O
EUGENOL OCTAN EUGENOLU
Pozostałe związki wchodzące w skład olejku:
CH
3
C
H
3
CH
3
C
H
3
CH
3
C
H
3
C
H
3
CH
2
OH
O
O
CH
3
α-KARIOFILEN β-KARIOFILEN SALICYLAN METYLU
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
goździki chloroform
wodorotlenek sodu eter dietylowy
bezwodny siarczan magnezu jod
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
27
zestaw do destylacji z parą wodną
płytki chromatograficzne pokryte Ŝelem
krzemionkowym
Właściwości fizykochemiczne substancji uŜytych:
Substancja
M. cz..
T.t.
[ºC]
T.w.
[ºC] D
20
/D
Rozpuszczalno
ść w H
2
O
Barwa
Zapach
Wodorotlenek
sodu
40,00 323
1390 2,130 rozpuszczalny biały
Bezwonny
Siarczan
magnezu
120,37 1124 _
2,660 rozpuszczalny biały
Bezwonny
Jod
253,8 113
184 4,930 rozpuszczalny brunatna Słaby
Chloroform
119,38 -63
61
1,492
nierozpuszczal
ny
bezbarw
ny
Słodki
Eter dietylowy 74
-116,2 34,5 0,708
nierozpuszczal
ny
bezbarw
ny
Słodki
Goździki ( 30 g) mieli się w moździerzu i otrzymany proszek umieszcza się w kolbie
okrągłodennej o pojemności 500 ml zawierającej 100 ml wody. Przeprowadza się
destylację z parą wodną, ogrzewając równieŜ kolbę (destylacja trwa około 1,5 godz.).
Otrzymany destylat ekstrahuje się trzykrotnie 25-mililitrowymi porcjami chloroformu i
skład ekstraktów bada się za pomocą chromatografii cienkowarstwowej (nośnik: Ŝel
krzemionkowy; eluent: chloroform – eter dietylowy 3:1; wywoływacz: pary jodu lub
lampa UV-VIS).
W celu rozdzielenia eugenolu od acetyloeugenolu połączone ekstrakty
chloroformowe ekstrahuje się trzykrotnie 25-mililitrowymi porcjami 5-procentowego
roztworu wodorotlenku sodowego. Warstwa chloroformowa zawiera głównie
acetyloeugenol. Suszy się ją nad siarczanem magnezu, usuwa środek suszący przez
sączenie i odparowanie chloroformu. Otrzymany surowy acetyloeugenol analizuje się
spektrofotometrycznie.
Połączone ekstrakty zasadowe zakwasza się do pH 1 i trzykrotnie ekstrahuje 25-
mililitrowymi porcjami chloroformu. Po wysuszeniu nad siarczanem magnezu i
usunięciu chloroformu na wyparce obrotowej otrzymuje się prawie czysty eugenol.
Produkt charakteryzuje się za pomocą technik spektroskopowych. Bada się temperaturę
topnienia.
Aparatura:
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
28
zestaw do destylacji z parą wodną, rozdzielacz, wyparka obrotowa, aparatura do
pomiaru temperatury topnienia.
Ćwiczenie 11. Terapia olejkami, aldehyd kuminowy z nasion kminku rzymskiego
1.
Wprowadzenie
KMIN RZYMSKI (Cuminum cyminum)
Kminek został znaleziony podczas wykopalisk z
młodszej epoki kamiennej sprzed 3000 lat p.n.e. StaroŜytni
Grecy i Rzymianie stosowali go jako środek ułatwiający
trawienie cięŜkostrawnych potraw z fasoli i grochu. Od
czasów panowania Karola Wielkiego kminek uprawiano w
przyklasztornych
ogrodach.
Kminek
zwyczajny
był
doskonale znany staroŜytnym Egipcjanom. Zachowane
angielskie rękopisy kulinarne świadczą, iŜ XIII wieczni
mieszkańcy Albionu dodawali kminek do zawijanych w słoninę i pieczonych kur.
Działanie:
Kminek zmniejsza lub usuwa całkowicie stany skurczowe w przewodzie
pokarmowym, przywraca normalną amplitudę ruchów perystaltycznych jelit,
nieznacznie pobudza wydzielanie soków trawiennych, ułatwia przyswajanie składników
pokarmu oraz zapobiega wzdęciom, szczególnie u małych dzieci i młodzieŜy, jest więc
typowym środkiem wiatropędnym. Ponadto wywiera słabe działanie moczopędne
Zastosowanie: Kminek jest cenioną przyprawa ze względu na charakterystyczny gorzko
ostry smak i intensywny aromat
Skład chemiczny: Głównym składnikiem nasion kminu rzymskiego jest aldehyd
kuminowy.
CH
3
C
H
3
H
O
ALDEHYD KUMINOWY
Wydziela się go poprzez ekstrakcję owoców i oddziela od pozostałych składników
ekstraktu na drodze chemicznej – przeprowadzając go w semikarbazon:
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
29
CH
3
C
H
3
H
O
CH
3
C
H
3
H
N
N
NH
2
O
H
NH
2
N
N
H
2
H
O
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały:
kmin rzymski
chloroform
metanol
kwas solny
bezwodny siarczan magnezu
chlorowodorek semikarbazydu
chlorek sodowy
etanol
octan sodu
zestaw do destylacji z parą wodną
Właściwości fizykochemiczne substancji uŜytych:
Substancja
M. cz.
T.t.
[ºC]
T.w.
[ºC]
D
20
/D
Rozpuszcz
alność w
H
2
O
Barwa
Zapach
Etanol
46,07 -114,5 78,3
0,790
rozpuszcz
alny
bezbarwny alkoholowy
Metanol
32,04 -98
64,5
0,79
rozpuszcz
alny
bezbarwna Alkoholowy
Octan sodu
82,03 324
>400
1,52
rozpuszcz
alny
bezbarwna Bezwonny
Chloroform 119,38 -63
61
1,492
nierozpusz
czalny
bezbarwny Słodki
Chlorek
sodowy
58,44 801
1461
2,170 rozpuszcz
alny
bezbarwny Bezwonny
Siarczan
magnezu
120,37 1124 _
2,660 rozpuszcz
alny
biały
Bezwonny
Kwas
solny
36,45 -30
_
1,190 rozpuszc
zalny
bezbarwny Ostry
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl
30
W kolbie okrągłodennej o pojemności 250 ml umieszczono 5 g zmielonych
owoców kminu rzymskiego i dodano 20 ml wody destylowanej. Przeprowadzono
destylację z parą wodną. Destylat ekstrahowano trzema 5 mililitrowymi porcjami
chloroformu. Połączone ekstrakty chloroformowe przemyto 4 mililitrowymi porcjami
wody destylowanej i osuszono bezwodnym siarczanem magnezu. Rozpuszczalnik
odparowano na wyparce obrotowej.
Rozpuszczono 0,2g chlorowodorku semikarbazydu, 0,3g octanu sodu w 2ml wody i
3ml etanolu. Tak otrzymany roztwór dodano do otrzymanego olejku eterycznego,
ogrzewano przez 10 minut na łaźni wodnej, oziębiono i pozostawiono do krystalizacji.
Kryształy przesączono i otrzymany produkt przekrystalizowano z metanolu.
Otrzymany semikarbazon wytrząsano przez godzinę z 5 ml 10% kwasu solnego. Po
przesączeniu roztwór ekstrahowano trzema 10 mililitrowymi porcjami chloroformu.
Połączone ekstrakty chloroformowe ekstrahowano wodą nasyconą solanką i usunięto
chloroform na wyparce obrotowej.
Aparatura:
zestaw do destylacji z parą wodną, wyparka obrotowa, rozdzielacz, lejek Biichnera
z kolbą próŜniową.
koniec