Органічні сполуки у лікарських рослинах родини Asteraceae

Поширення. Ефіроолійні рослини досить поширені в природі. У світі відомо близько 2500 духмяних рослин. Однак властивості утворювати ефірні олії не однакові у різних рослин. Нижчі рослини та вищі спорові, за невеликим винятком, не містять ефірних олій. Серед хвойних та покритонасінних, навпаки, багато рослин, що утворюють ефірні олії. Проте серед них зустрічаються родини, що зовсім не здатні утворювати ефірні олії (злаки, осоки, пальми). Ефірні олії найпоширеніші в рослинах таких родин: селерові, айстрові, кипарисові, валеріанові, ароїдні, липові, соснові, розові. Вміст ефірних олій у рослинах коливається від 0,01 до 20 % (цитрусові). [10]

Місце локалізації. Ефірні олії в рослинах перебувають у вільному стані, але в деяких рослин – у вигляді глікозидів і звільняються тільки при ферментативному розщепленні останніх.

Ефірні олії накопичуються в усіх частинах рослин, але їх кількісний розподіл у рослинних органах нерівномірний, найбільше їх у листках, квітках, плодах та підземних органах. Переважно всі частини рослини містять олії однакового складу, але в окремих випадках різні органи містять різні олії (лимонник китайський).

У тканинах рослин ефірні олії іноді дифузно розсіяні по всіх клітинах, у розчиненому або емульгованому стані в цитоплазмі, клітинному соку. Частіше вони накопичуються в особливих утвореннях. Розрізнюють екзогенні та ендогенні утворення.

Екзогенні розвиваються в епідермальній тканині, являють собою залозисті "плями", залозисті волоски, залозки. Залозисті плями – це прості утворення у вигляді дрібнокрапельних скупчень ефірних олій, які спричинюють здуття кутикули (пелюстки троянди, конвалії, фіалки).

Залозисті волоски – утворення , які складаються з одно - або багатоклітинної ніжки та головки кулястої або овальної форми. Залозки мають одноклітинну коротку ніжку та багатоклітинну головку.

До ендогенних утворень, які розвиваються в паренхімних тканинах, належать секреторні клітини, вмістища, канальці, ходи.

Секреторні клітини можуть бути одиночні або утворювати окрему тканину. Вмістища являють собою кулясті або овальні утворення, які розміщуються в мезофілі листка, шкірці плодів, корі, деревині. Розрізнюють схизогенні та лізогенні вмістища. Вмістища довгастої форми називають канальцями, дуже довгі канальці – ходами.

Значення для рослин та динаміка накопичення ефірних олій. Роль ефірних олій для рослин достатньо не вивчена. Деякі вчені припускають, що ефірні олії захищають рослину від хвороб та шкідників, а також сприяють загоєнню пошкоджень як антисептичний засіб. Проте відомо, що ефіроолійні рослини також страждають від хвороб та шкідників.

Існує припущення, що запахи рослин служать для приваблення комах і сприяють запиленню квіток. Інше припущення – ефірні олії, випаровуючись, зменшують теплопроникність повітря і цим захищають рослину від перегрівання та перехолодження. Нині більшість учених вважають, що ефірні олії беруть участь у процесах обміну речовин у рослинах.

Процеси утворення ефірних олій у різних органах рослини відбуваються по-різному, внаслідок чого вони мають різний хімічний склад.

Ефірна олія, що утворилася в рослині, не лишається незмінною, її склад у процесі розвитку рослини зазнає певних змін (коріандр, розмарин).

На утворення ефірної олії впливають онтогенетичні чинники (вид, рід рослини, фаза розвитку), а також фактори навколишнього середовища (метеорологічні умови, час доби, висота над рівнем моря).[3]

 

 

2.3. Загальна характеристика каротиноїдів

Каротиноїди – природні органічні пігменти, що виробляються бактеріями, грибами, водоростями і рослинами.

Історія дослідження каротиноїдів. Вперше каротин був виділений в 1831 році Вакенродером з жовтої ріпи та моркви. Кілька років тому, у 1837 році, Берцеліус шляхом екстрагування спиртом виділив з осіннього листя зелених рослин жовтий барвник – ксантофіл. У 1883 році Бородіним було зроблено спостереження, легше в основу всіх подальших досліджень у сфері червоно-жовто-оранжевих природних пігментів. Бородін довів, що жовтий пігмент, вибравшись із зелених рослин, не цілком ідентичний каротину моркви і складається з суміші мінімум двох різних пігментів, у якій каротин є лише як складова частина в тих чи інших кількостях. Пропозиція Бородіна підтвердилося в роботах ще одного російського ботаніка – Монтеверде та інших дослідників. Так було покладено початок вивченню комплексу каротинові фарбувальних речовин, що тривають і до теперішнього часу.

Зараз ідентифіковано близько 600 каротиноїдів, що діляться на два класи: ксантофіли та каротини. Вони мають переважно жовтий, помаранчевий або червоний колір, за своєю будовою це циклічні або ациклічні ізопреноїди. За хімічною природою каротиноїди відносяться до величезного класу терпеноїдів.

Всі незаміщені каротиноїди – каротини. Вони не містять атомів кисню, є чистими вуглеводнями і зазвичай мають помаранчевий колір. Найбільш відомий представник цієї групи – b-каротин. Каротиноїди, забарвлені в кольори від жовтого до червоного характеризуються наявністю кисневмісних функціональних груп і називаються ксантофілом. Продукти розпаду диференціюються як апо-, секо- і норкаротиноїди.

Через численні подвійних зв'язків, звичайно циклічного закінчення молекул і наявності асиметричних атомів вуглецю каротиноїди мають різноманітні конфігурації і стереоізомери з різними хімічними і фізичними властивостями. Більшість каротиноїдів мають цис- і транс геометричні ізомери.  
      До загальних властивостей каротиноїдів можна віднести їх нерозчинність у воді і гарну розчинність в багатьох органічних розчинниках (хлороформі, бензолі, гексані, ефірі, чотирихлористому водні та ін.). Розчини каротиноїдів в органічних розчинниках при спектрофотометричних дослідженнях дають характеристичні смуги поглинання в основному у видимій області спектра, а стереоізомери показують їх також і в ультрафіолетовій області. Це один з найбільш точних показників, що використовуються при ідентифікації цих речовин. 
       Слід враховувати, що каротиноїди в чистому вигляді характеризуються високою лабільністю – вони дуже чутливі до впливу сонячного світла, кисню повітря, нагрівання, впливу кислот і лугів. Під впливом цих несприятливих чинників вони піддаються окисленню і руйнуванню.

Значення для рослин. Для рослин фундаментальне значення має функція каротиноїдів, пов'язана з процесом фотосинтезу. Рослини абсорбують енергію сонячного світла і завдяки цьому синтезують з вуглекислого газу і води органічні речовини, які і є основою як тваринної, так і людської харчового ланцюга. В процесі фотосинтезу здійснюється кисень, який утворює кисневу атмосферу, в якій більшість органічних молекул могли швидко руйнуватися, якщо б не були захищені від подібних побічних ефектів цього процесу (також, як і від інших несприятливих факторів). У запобіганні негативних проявів цих процесів ключова роль належить каротиноїдам. 
         Як світлопоглиначі каротиноїди розділяють з хлорофілом ключову роль в енергетичному метаболізмі вищих рослин. Поглинаючи світло, вони трансформують захоплену світлову енергію в реакційні центри пігментів, де вона перетворюється в електричну, а потім і в хімічну у формі АТФ, яка вже придатна для синтезу різних сполук.

Одна з найважливіших функцій каротиноїдів – А-провітамінна активність. Тварини і людина не здатні синтезувати вітамін А, який є незамінним для зору, росту, репродукції, захисту від різних бактеріальних і грибкових захворювань, нормального функціонування шкіри і слизових оболонок. Вітамін А не утворюється і в рослинних тканинах, і може бути отриманий тільки шляхом перетворення провітамін-А активних каротиноїдів (насамперед b-каротину, а також α-каротину і ін.)[3]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Загальна характеристика іридоїдів.

Іридоїди – це рослинні, переважно безазотисті, речовини, гіркі на смак, здатні збуджувати апетит і покращувати травлення. За хімічним походженням вони представляють групу циклопентанпіранових монотерпеноїдів. Назва "іридоїди" пов'язана з речовиною іридодалем, який виділений з мурах Ividomyrmex. Назву "іридоїди" запропоновано Бріггсом у 1963 р. Раніше цю групу сполук називали гіркотами, псевдоіндиканами, аукубіновими глікозидами.

   Поширення. У наш час виділено понад 250 іридоїдів з рослин, що належать до родин валеріанові, подорожникові, тирличеві, бобівникові, ранникові тощо.

Значення для рослин. Іридоїди можуть бути леткими компонентами ефірних олій, алкалоїдами (становлять неамінну частину комплексних індольних алкалоїдів) тощо.[3]

Класифікація. Іридоїди поділяють на чотири основні групи:

1. Циклопентанові іридоїди.
2. Секоіридоїди.
3. Іридоїди родини валеріанових – валепотріати.
4. Комплексні іридоїди – алкалоїди.

Фізичні властивості. Іридоїди – це безбарвні кристалічні речовини, гіркі на смак, легко розчиняються у воді, водно-спиртових розчинах, ацетоні, еталоні тощо. Аглікони іридоїдів дуже нестійкі: вони чутливі до ферментів і кислот.

Хімічні властивості. Іридоїди легко окиснюються киснем повітря. Часто саме з наявністю іридоїдів пов'язане почорніння лікарської рослинної сировини під час сушіння. Іридоїдні глікозиди під дією мінеральних кислот утворюють розчини синього або синьо-фіолетового кольору з подальшим випаданням фіолетово – чорного осаду.[4]

 

 

 

2.5. Загальна характеристика жирних олій

Рослинні жири, або жирні олії (Оlеа ріnqиіа) – це суміш гліцеридів високомолекулярних жирних кислот, які отримують з насіння та м'якоті плодів рослин. Жирні олії містять 95–97 % суміші і тригліцеридів насичених та ненасичених жирних кислот, переважно і С16 та С18, і незначну кількість вільних жирних кислот, фосфатидів, восків, токоферолів, вітамінів, ферментів тощо. На відміну від і тваринних жирів, жирні олії не містять холестерину.

Поширення. Жирні олії накопичуються в рослинах родин капустяних, айстрових, макових, маслинових, льонових тощо.

Місце локалізації. Накопичуються в плодах та насінні. Зустрічаються в клітинах паренхіми у вигляді крапель. На накопичення жирних олій впливають такі кліматичні чинники як світло, тепло, волога. Відомо, що ті рослини, які зростають на півночі, мають більший вихід жирних олій і одночасно містять більше ненасичених кислот, ніж ті, що зростають ближче до екватора (наприклад, масло какао містить в основному насичені жирні кислоти). Утворення значної кількості жирної олії в північних широтах пояснюється захисним пристосуванням рослин до холодних умов.

Світло і тепло впливають на біохімічні процеси в рослинному організмі та на утворення в ньому речовин, із яких в подальшому синтезується жирна олія. Вода є одним з найважливіших матеріалів для побудови будь-якої речовини в рослині. Недостатня кількість води призводить до припинення синтетичної діяльності організму, в тому числі синтезу жирних олій.

Значення для рослин. Рослинні жири накопичуються як запасний матеріал. Основна роль запасних жирів у рослині – це використання їх під час проростання насіння та розвитку зародка як резервного матеріалу. Також вони виконують захисну функцію, тобто захищають рослину від несприятливих умов навколишнього середовища (наприклад, при накопиченні жирних олій у сім'ядолях зимуючих рослин вони сприяють збереженню зародка під час морозів).[3]

Класифікація. І. За походженням жири бувають рослинні та тваринні. За консистенцією – тверді, із залишками насичених кислот та рідкі (жирні олії), які містять в основному ненасичені жирні кислоти.  

ІІ. Жирні олії за складом ненасичених кислот поділяють на:

1. Невисихпі (гліцериди олеїнової кислоти (С18Н3402) СН3– (СН2)7–СН=СН– (СН2)7–СООН).
2. Напіввисихні (гліцериди лінолевої кислоти (С18Н2202) СН3– (СН2)4–СН=СН–СН2–СН=СН– (СН2)7–СООН).
3. Висихні (гліцериди ліноленової кислоти (С18Н30О2) СН3 –СН2–СН=СН–СН2–СН=СН–СН2–СН= СН– (СН2)7–СООН).

ІІІ. Найчастіше до складу твердих жирів входять такі насичені кислоти:

а) лауринова (С12Н2402) СН3– (СН2)14–СООН;

б) стеаринова (С18Н3602) СН3 – (СН2)16–СООН;

в) пальмітинова (С16Н3202) СН3– (СН2)10–СООН.

Фізичні властивості. Жирні олії жирні на дотик, на папері залишають жирну пляму, яка збільшується при нагріванні (за цією ознакою жирні олії можна відрізнити від ефірних олій, які не залишають плями на папері). Властивості жирів визначаються якісним складом жирних кислот, їх кількісним співвідношенням, процентним вмістом вільних жирних кислот тощо. Насичені жирні кислоти утворюють тригліцериди, які за звичайних умов мають тверду консистенцію (наприклад, масло какао). Ненасичені жирні кислоти утворюють тригліцериди, які за тих самих умов мають рідку консистенцію (більшість рослинних олій).

За звичайної температури жирні олії не займаються, але при нагріванні горять яскравим полум'ям. Тригліцериди в чистому вигляді безбарвні, але природні олії частіше забарвлені: вони можуть бути жовтуватого кольору через наявність каротиноїдів, зеленого – хлорофілу або, рідше, червоно-оранжевого – ліпохромів.

У воді жирні олії не розчиняються. Вони легші за воду і зазвичай плавають на поверхні. Малорозчинні в етанолі (за винятком рицинової олії), добре розчиняються в ефірі, хлороформі, бензолі тощо. Жирні олії не леткі. Під час сильного нагрівання жирні олії розкладаються з утворенням альдегіду акролеїну, який справляє подразнювальну дію на слизові оболонки очей і має неприємний запах.

Хімічні властивості. Висихання – це складний фізико-хімічний процес, у результаті якого жирні олії під впливом кисню повітря окиснюються, конденсуються і полімеризуються. Цей процес пов'язаний із наявністю в жирних оліях ненасичених кислот. Олії, які не утворюють плівку під дією кисню, називають невисихними. Головною складовою таких олій є гліцериди олеанової кислоти (вони містять один подвійний зв'язок). Олії, які утворюють щільну плівку, називають висихними. Головною складовою таких олій є гліцериди ліноленової кислоти (з трьома подвійними зв'язками). Олії, які утворюють м'яку плівку, називають напіввисихними. Головною складовою таких олій є гліцериди лінолевої кислоти (з двома подвійними зв'язками).