Tensideigenschaften von pflanzlichen Saponinen

Pflanzen synthetisieren eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Chemikalien, die ihren ökologischen Funktionen dienen, einschließlich der Abwehr von Pflanzenfressern und Krankheiten. Zu den wichtigsten chemischen Verbindungen dieser Pflanzen gehören Saponine, Sterole, Terpene, Triterpenoid-Saponine, Steroide und Pyrazolone (Hostettmann und Marston 1995). Beispielsweise sind Saponine natürliche Verbindungen, die in einer großen Anzahl von Pflanzenstoffen vorkommen und auch ein wichtiger Bestandteil der menschlichen Ernährung sind, die eine Vielzahl von biologischen Aktivitäten aufweisen und eine bedeutende Ressource für die Entdeckung von Arzneimitteln und Agrochemikalien darstellen.

Mehrere Arten in China sind reichhaltige Quellen für Saponine pflanzlichen Ursprungs, darunter Mussaenda pubescens (Rubiaceae), Bupleurum chinense, Clinopodium chinense var. parviflorum und Clematis chinensis Osbeck (Ranunculaceae). Yucca Schidigera (Agavaceae-Familie) ist auch dafür bekannt, dass sie Saponine enthält, die antivirale, diuretische, hypocholesterinämische und immunmodulatorische Aktivität haben. Sie werden seit Tausenden von Jahren in der traditionellen Medizin verwendet. Sie sind biologisch gut abbaubar und gelten auch als umweltfreundlich, da sie natürlich von Pflanzen hergestellt werden, nicht schädlich für die Umwelt sind und keine Nebenwirkungen auf die menschliche Gesundheit haben.

Diese Chemikalien weisen verschiedene physikalisch-chemische Eigenschaften wie Oberflächenaktivität, Micellbildung, Schaumbildung, Reinigungskraft, Benetzung, Emulgierung, Dispergierung und Wasserbindung auf. Von einigen wird auch berichtet, dass sie ein breites Spektrum nützlicher biologischer Aktivitäten aufweisen, wie z. B. entzündungshemmende, antimikrobielle, antimykotische, antioxidative, krebsbekämpfende, cholesterinsenkende und hämolytische Aktivitäten.

Die physikalisch-chemischen und biologischen Eigenschaften von pflanzliche Saponine sind vielfältig. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Saponinen hängen von der Molekülstruktur und der Art des Aglykons ab. Daher erfordert die Synthese dieser Verbindungen die Kenntnis ihrer Strukturkomponenten sowie der Art der Anlagerung an das Aglykon und der Art der Glykosylierung. Unter diesen aktiven Verbindungen sind Saponine, die eine große Familie von amphiphilen Glycosiden sind, die ein Triterpen- oder Sterol-Grundgerüst enthalten, das von einer hydrophilen Kohlenhydratkette unterstützt wird. Die häufigsten Zucker in Saponinen sind D-Glucose, D-Galactose, D-Glucuronsäure, D-Galacturonsäure, L-Arabinose, D-Xylose und D-Fructose. Saponine können je nach Anzahl der Zuckerketten in ihrer Struktur als Monosaccharid, Disaccharid oder Triosaccharid klassifiziert werden. Monosaccharid hat eine Zuckerkette im Aglykon, die normalerweise mit C-3 verbunden ist. Diosaccharidsaponine haben zwei Zuckerketten mit einer Etherbindung an C-3, einer Esterbindung an C-28 (Triterpenoid-Aglykone) oder einer Etherbindung an C-3 (Furostenol-Aglykone). Die Natur von Aglykonen und die Art und Weise, wie verschiedene Zuckerketten und -bindungen verbunden sind, führen zu einer Vielzahl von Verbindungen. Darüber hinaus können verschiedene Pflanzenteile Saponine mit unterschiedlichen Strukturen enthalten. Die Mehrheit der Saponine, darunter Avenacine, Sojasaponine und Yuccasaponine, sind triterpenoide Glykoalkaloide (Hostettmann und Marston 1995). Ihr Rückgrat besteht aus einer zyklischen Olean-Triterpen- oder Sterolstruktur, die mit einer Zuckereinheit an der C-3-Position glykosyliert ist.

Oberflächenspannung reduzieren

Pflanzenextrahierte Saponine haben eine starke Wirkung auf die Verringerung der Oberflächenspannung. Es ist nach Auflösung in Wasser transparent, hat eine hohe Hydrophilie und die Wirkung von Saccharosefettsäureestern und Glyceriden, die in Lebensmitteln verwendet werden, ist gleich oder höher als der HLB-Wert. Badi und Khan verwendeten Extrakte aus Akazie, Sapindus mukorosi, Phyllanthusemblica, sauren Datteln (Ziziphus spina christi) und Fructus aurantii (Citrus) aurantifolia, um Kräutershampoos herzustellen, und der Haarzustand von 20 Freiwilligen wurde bewertet. Die Ergebnisse zeigten, dass sich das Kräutershampoo auch bei der Reinigung und Dekontamination als wirksam erwies und nach 5 Minuten eine geringe Oberflächenspannung, kleine Blasen und eine gute Schaumstabilität zeigte.

Schäumende Eigenschaften

Aus Pflanzen stammende Saponine sind aufgrund ihrer oberflächenaktiven Wirkung auch als Seifen bekannt. Sie sind eine hervorragende Quelle für Tenside, da sie die Oberflächenspannung deutlich verringern und die Schäumbarkeit wässriger Lösungen erhöhen können. Die oberflächenaktiven Eigenschaften von Saponinen pflanzlichen Ursprungs umfassen Schäumungs-, Emulgier- und Reinigungsfähigkeiten. Diese Eigenschaften sind wichtig für industrielle Anwendungen wie die Seifenherstellung und Lebensmittel- und pharmazeutische Formulierungen. Bei wässrigem Rühren erzeugen diese Verbindungen stabile Schäume. Diese Eigenschaft wurde ihren hochpolaren Zuckereinheiten und ihren unpolaren Triterpen- oder Sterol-Rückgraten zugeschrieben. Die oberflächenaktiven Eigenschaften von Saponinen werden der amphiphilen Struktur dieser Moleküle zugeschrieben, die aus lipophilen unpolaren Aglyconen und hydrophilen polaren Glyconeinheiten bestehen.

Hohe Viskoelastizität, Löslichkeit und schnelle Adsorption sind vorteilhaft für eine stabile Schaumbildung. Saponine mit Triterpenstruktur bilden eher viskoelastische Filme und erzeugen so stabile Schäume und Emulsionen. Wir haben die Schaumeigenschaften von Saponinextrakten aus verschiedenen Pflanzenquellen (Saponin, Astragalus, Kameliensamen, Kastanienbaum, Tribulus terrestris und Glycyrrhiza officinalis) verglichen und festgestellt, dass der Schaum von Saponinen aus der Einzelkette (Abel-Kamelie und Aesculus) und der Doppelkette stammt (Saponin und Glycyrrhiza officinalis) war dichter und stabiler als das von Glycyrrhiza officinalis. Daher wird geschlussfolgert, dass die hohe Viskoelastizität und Scherung des Saponinfilms an der Luft-Wasser-Grenzfläche zu höheren Schaumeigenschaften und Stabilität führen, während der Schaum aus Glycyrrhizin-Extrakt aufgrund des Vorhandenseins einiger Zuckerreste im Saponin und instabil ist wenige intermolekulare Wasserstoffbindungen zwischen diesen Resten, was die Saponinlöslichkeit schlecht macht und das Grenzflächennetzwerk schwächt. Tribulus tribulus-Saponine haben eine schlechte Grenzflächen-Viskoelastizität, was zu einer geringen Schaumbildung führt. Die rohe Saponinextraktlösung (0.5 %) der Kamelie hatte nach 86.0 Minuten eine gute Schaumstabilität (5 %), die vergleichbar war mit der, die durch Natriumlaurylsulfat (93.6 %) erreicht wurde. Die Saponinlösung kann die Oberflächenspannung von Wasser von 72 mN/m auf 50 mN/m reduzieren und Benetzbarkeit zeigen.

Emulgierende Eigenschaft

Phytosaponine haben eine gute Emulgierstabilität, die dieselbe ist wie Saccharosefettsäureester und Polyglycerinfettsäureester, insbesondere wenn sie in Gewürzen verwendet werden. Seine schäumenden und emulgierenden Eigenschaften machen es in der Medizin und einigen Kosmetika als Zusatzstoffe weit verbreitet.

Brahimet al. untersuchten rohe Saponinextrakte aus den Pflanzenarten Paronychia argentea und Spergularia marginata und stellten fest, dass Saponine signifikante antioxidative und antibakterielle Aktivitäten aufweisen. Aufgrund ihrer Ungiftigkeit können sie in höheren Konzentrationen zugesetzt werden als herkömmliche synthetische Antioxidantien. Die bioaktiven Eigenschaften von Saponinen werden ihrer amphipathischen Fähigkeit zugeschrieben, Membranen zu durchdringen, mit Sterinen Komplexe zu bilden und Porenbildung zu verursachen (Roddick 1979; Roddick und Drysdale 1984). Obwohl angenommen wird, dass dies der Hauptwirkungsmechanismus ist, haben viele Saponine zusätzliche Wirkungen auf zelluläre Prozesse wie Enzymaktivität, Transport, Organellenintegrität, redoxbezogene Funktionen und Signalübertragung. Andere Eigenschaften, die der Gruppe allgemein zugeschrieben werden, umfassen hämolytische Aktivität auf rote Blutkörperchen, Cholesterinbindungsfähigkeit und Bitterkeit. Diese Eigenschaften können abhängig von der Pflanzenart und der chemischen Natur der Saponine vorteilhaft oder schädlich sein.