Поверхностно-активные свойства сапонинов растительного происхождения

Растения синтезируют почти неограниченное количество химических веществ, которые выполняют свои экологические функции, включая защиту от травоядных и болезней. Основные химические соединения этих растений включают сапонины, стеролы, терпены, тритерпеноидные сапонины, стероиды и пиразолоны (Hostettmann and Marston 1995). Например, сапонины представляют собой природные соединения, содержащиеся в большом количестве растительных компонентов, а также являются важным компонентом рациона человека, проявляют различные биологические активности и представляют собой значительный ресурс для открытия лекарств и агрохимии.

Несколько видов в Китае являются богатыми источниками сапонинов растительного происхождения, в том числе Mussaenda pubescens (Rubiaceae), Bupleurum chinense, Clinopodium chinense var. parviflorum и Clematis chinensis Osbeck (Ranunculaceae). Также известно, что юкка Шидигера (семейство Agavaceae) содержит сапонины, обладающие противовирусной, мочегонной, гипохолестеринемической и иммуномодулирующей активностью. Они использовались в течение тысяч лет в традиционной медицине. Они обладают высокой биоразлагаемостью, а также считаются экологически чистыми, поскольку они естественным образом производятся растениями, не наносят вреда окружающей среде и не оказывают побочных эффектов на здоровье человека.

Эти химические вещества обладают различными физико-химическими свойствами, такими как поверхностная активность, мицеллообразование, пенообразование, моющие свойства, смачивание, эмульгирование, диспергирование и связывание воды. Сообщается также, что некоторые из них обладают широким спектром полезной биологической активности, такой как противовоспалительная, противомикробная, противогрибковая, антиоксидантная, противораковая, снижающая уровень холестерина и гемолитическая активность.

Физико-химические и биологические свойства сапонины растительного происхождения разнообразны. Физико-химические свойства сапонинов зависят от структуры молекулы и природы агликона. Следовательно, для синтеза этих соединений необходимо знание их структурных компонентов, а также способа присоединения к агликону и типа гликозилирования. Среди этих активных соединений есть сапонины, которые представляют собой большое семейство амфифильных гликозидов, содержащих тритерпеновую или стерольную основу, поддерживаемую гидрофильной углеводной цепью. Наиболее распространенными сахарами в сапонинах являются D-глюкоза, D-галактоза, D-глюкуроновая кислота, D-галактуроновая кислота, L-арабиноза, D-ксилоза и D-фруктоза. Сапонины можно разделить на моносахариды, дисахариды и триосахариды в зависимости от количества сахарных цепей в их структуре. Моносахарид имеет сахарную цепь в агликоне, обычно связанную с С-3. Диосахаридные сапонины имеют две сахарные цепи с эфирной связью в положении С-3, сложноэфирной связью в положении С-28 (тритерпеноидные агликоны) или эфирной связью в положении С-3 (фуростеноловые агликоны). Природа агликонов и способ соединения различных сахарных цепей и связей приводят к множеству соединений. Кроме того, разные части растения могут содержать сапонины с разным строением. Большинство сапонинов, включая авенацины, соясапонины и юккасапонины, являются тритерпеноидными гликоалкалоидами (Hostettmann and Marston 1995). Их скелеты состоят из циклической олеановой тритерпеновой или стерольной структуры, которая гликозилирована сахарным фрагментом в положении С-3.

Уменьшить поверхностное натяжение

Сапонины, извлеченные из растений, оказывают сильное влияние на снижение поверхностного натяжения. Он прозрачен после растворения в воде, обладает высокой гидрофильностью, а действие эфира сахарозы и жирной кислоты и глицерида, используемых в пищевых продуктах, равно или выше ГЛБ. Бади и Хан использовали экстракты акации, Sapindus mukorosi, Phyllanthusemblica, кислых фиников (Ziziphus spina christi) и Fructus aurantii (Citrus) aurantifolia для приготовления травяных шампуней, и было оценено состояние волос 20 добровольцев. Результаты показали, что травяной шампунь также оказался эффективным при очистке и обеззараживании, показывая низкое поверхностное натяжение, небольшие пузырьки и хорошую стабильность пены через 5 минут.

Пенообразующие свойства

Сапонины растительного происхождения являются их поверхностно-активными веществами, поэтому эти соединения также известны как мыла. Они являются отличным источником поверхностно-активных веществ, так как могут значительно снизить поверхностное натяжение и повысить пенообразующую способность водных растворов. Поверхностно-активные свойства сапонинов растительного происхождения включают пенообразование, эмульгирование и моющие свойства. Эти свойства важны для промышленных применений, таких как производство мыла, пищевых и фармацевтических препаратов. При перемешивании в водной среде эти соединения образуют стабильную пену. Это свойство было приписано их высокополярным остаткам сахара и их неполярным тритерпеновым или стерольным остовам. Поверхностно-активные свойства сапонинов объясняются амфифильной структурой этих молекул, состоящей из липофильных неполярных агликонов и гидрофильных полярных гликонов.

Высокая вязкоупругость, растворимость и быстрая адсорбция способствуют стабильному пенообразованию. Сапонины с тритерпеновой структурой с большей вероятностью образуют вязкоупругие пленки и, таким образом, производят стабильные пены и эмульсии. Мы сравнили пенообразующие свойства экстрактов сапонинов из разных растительных источников (сапонин, астрагал, семена камелии, каштан, якорцы стелющиеся и солодка лекарственная) и обнаружили, что пенообразование сапонинов из одноцепочечных (камелия абель и эскулюс) и двухцепочечных (сапонин и солодка лекарственная) был более плотным и стабильным, чем у солодки лекарственной. Таким образом, делается вывод, что высокая вязкоупругость и сдвиг сапониновой пленки на границе воздух-вода приводят к более высоким свойствам и стабильности пены, в то время как пена из экстракта глицирризина нестабильна из-за присутствия небольшого количества остатков сахара в сапонине и мало межмолекулярных водородных связей между этими остатками, что ухудшает растворимость сапонина и ослабляет интерфейсную сеть. Сапонины Tribulus tribulus имеют плохую межфазную вязкоупругость, что приводит к небольшому пенообразованию. Неочищенный сапониновый экстракт (0.5%) раствора камелии имел хорошую стабильность пены (86.0%) через 5 минут, что было сравнимо с достигнутой лаурилсульфатом натрия (93.6%). Раствор сапонина может снизить поверхностное натяжение воды с 72 мН/м до 50 мН/м и показать смачиваемость.

Эмульгирующее свойство

Фитосапонины обладают хорошей эмульгирующей стабильностью, такой же, как эфир жирной кислоты сахарозы и эфир жирной кислоты полиглицерина, особенно при использовании в специях. Его пенообразующие и эмульгирующие свойства делают его широко используемым в медицине и некоторых косметических средствах в качестве добавок.

Брахимет и др. изучали сырые экстракты сапонинов из растений видов Paronychia argentea и Spergularia marginata и обнаружили, что сапонины обладают значительной антиоксидантной и антибактериальной активностью. Из-за их нетоксичности их можно добавлять в более высоких концентрациях, чем традиционные синтетические антиоксиданты. Биоактивные свойства сапонинов объясняются их амфипатической способностью проникать через мембраны, образовывать комплексы со стеролами и вызывать образование пор (Roddick 1979; Roddick and Drysdale 1984). Хотя считается, что это основной механизм действия, многие сапонины оказывают дополнительное влияние на клеточные процессы, такие как ферментативная активность, транспорт, целостность органелл, окислительно-восстановительные функции и сигнальная трансдукция. Другие свойства, обычно приписываемые этой группе, включают гемолитическую активность в отношении эритроцитов, способность связывать холестерин и горечь. Эти свойства могут быть полезными или вредными в зависимости от вида растений и химической природы сапонинов.