1

ZAKŁAD BIOCHEMII

UMCS

BIOCHEMIA II

I rok I stopnia

Biochemia

OTRZYMYWANIE ALKALOIDÓW

Wstęp

Termin alkaloid (alkali-like, ang.) zaproponował w 1819 roku Meissner dla określenia grupy związków

pochodzenia roślinnego, mających charakter zasadowy, zawierających azot (zwykle w układzie

hetrocyklicznym). Później dodano do tej definicji jeszcze dwie własności: alkaloidy cechuje złożona budowa

chemiczna i wyraźne działanie farmakologiczne.

Znamy około 2000 alkaloidów i szacuje się, że występują one w 10-15% wszystkich roślin naczyniowych.

Najbardziej znane alkaloidy to: morfina, nikotyna, teina, chinina, teobromina, papaweryna, strychnina. Podając

roślinie znakowane

14

C aminokwasy udowodniono, że wiele alkaloidów jest syntetyzowanych przez rośliny z

cząsteczek aminokwasów. W razie potrzeby roślina może włączać poszczególne składniki alkaloidów powtórnie

do swojego metabolizmu.

W przeciwieństwie do metabolizmu, funkcja alkaloidów w roślinie pozostaje do dziś niewyjaśniona.

Niektórzy uważają, że są one produktami ubocznymi przemian biochemicznych w roślinie. Według innych

alkaloidy:



spełniają funkcję ochraniającą roślinę przed zwierzętami i owadami roślinożernymi,



stanowią materiał zapasowy dla syntezy białka,



są produktami szeregu reakcji detoksykacji związków szkodliwych dla roślin.

Alkaloidy występują zwykle nie pojedynczo, lecz w zespołach związków biogenetycznie podobnych. Ich

zawartość w roślinach może wynosić od setnych części procenta do kilku procent. Alkaloidy są najczęściej

związkami krystalicznymi, rzadziej cieczami (np. nikotyna). Alkaloidy w postaci zasad są źle rozpuszczalne w

wodzie, dobrze w rozpuszczalnikach organicznych. Sole alkaloidów - przeciwnie. Alkaloidy ekstrahuje się z

rozdrobnionego surowca roślinnego najczęściej za pomocą: metanolu, etanolu, benzenu, chloroformu lub eteru.

Dobór rozpuszczalnika zależy od właściwości poszczególnych alkaloidów.

Klasyczne oczyszczanie opiera się na zasadzie różnej rozpuszczalności alkaloidów - zasad i ich soli w

wodzie i rozpuszczalnikach niepolarnych. Przez wytrząsanie z wodą zakwaszoną kwasem solnym frakcji

alkaloidów rozpuszczonych np. w chloroformie uzyskuje się przejście alkaloidów w postaci chlorowodorków do

fazy wodnej. W fazie organicznej pozostaj4 wówczas zanieczyszczenia, które są w wodzie nierozpuszczalne lub

słabo rozpuszczalne.

Natomiast wytrząsanie z rozpuszczalnikiem organicznym zalkalizowanego wodnego roztworu zawierającego

alkaloidy powoduje przejście do fazy organicznej alkaloidów (zasad), a pozostanie w wodnym roztworze

zanieczyszczeń dobrze w niej rozpuszczalnych.

Kofeina (teina) (1,3,7-trimetyloksantyna), teobromina (3,7-dimetyloksantyna) i teofilina (1,3-

dimetyloksantyna) są alkaloidami purynowymi, występującymi w liściach herbaty, nasionach kawy i kakao.

Gorące wyciągi wodne zawierające te alkaloidy mają zastosowanie, jako napoje pobudzające ośrodkowy układ

2

nerwowy.

Poszczególne alkaloidy purynowe, poza ilością i miejscem podstawienia grup metylowych, różnią się

także rozpuszczalnością. Kofeina jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, etanolu i chloroformie, teobromina

słabiej, a teofilina w rozpuszczalnikach polarnych jest trudno rozpuszczalna.

Wykonanie ćwiczenia:

15 g liści herbaty lub sproszkowanych nasion kakao przenieść do wcześniej przygotowanej gilzy z bibuły

o wymiarach dostosowanych do wymiarów aparatu Soxleta.

Gilzę wypełnioną rozdrobnionym materiałem umieścić w aparacie Soxleta.

Ekstrakcję prowadzić przez około 2 godziny (3-4 cykle) za pomocą 150 ml metanolu ogrzewając kolbę aparatu

płaszczem grzejnym.

Po tym czasie aparaturę rozmontować, a ekstrakt wlać do parownicy i odparować na łaźni wodnej.

Pozostały osad rozpuścić w 20 ml 10% H

2

S0

4

i ogrzać do wrzenia (zagotować). Roztwór przesączyć używając

zestawu do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem (kolba ssawkowa, lejek Büchnera, pompka wodna).

Ochłodzony przesącz zadać 20 ml 10% NaOH i ekstrahować dwukrotnie w rozdzielaczu za pomocą 40

ml chloroformu (2x20 ml). Połączone wyciągi chloroformowe przepłukać 10 ml H

2

O, przenieść do parownicy i

odparować chloroform na wrzącej łaźni wodnej.

Suchą pozostałość zważyć i zachować (przenieść do fiolki) do analizy (CCW).

Zaliczenie ćwiczenia:

Zważyć otrzymany preparat i obliczyć % wagowy otrzymanych alkaloidów.

Zachować preparat w podpisanej fiolce i przedstawić opis ćwiczenia w zeszycie.

3

Odczynniki:



kakao

15 g



herbata

15 g



10% H

2

S0

4

50 ml



10% NaOH

50 ml



chloroform

50 ml



metanol

200ml

Aparatura i materiały:



Aparat Soxleta 1 szt.



zlewki



parowniczki

2 szt.



rozdzielacz

1 szt.



kolba ssawkowa 1 szt.



lejek Büchnera 1 szt.



pompka wodna



bibuła



porcelanki



bagietki



nożyczki



łaźnia wodna



płaszcz grzejny



fiolki do przechowania otrzymanego materiału biologicznego

Piśmiennictwo:

1. The Encyclopedia of Biochemistry, 1967, (R.J. Williams i E.M. Lansford, Jr., wyd.), Reinhold

Publishing Corporation, New York

2. Strzelecka H., Kamińska J., Kowalski J., Walewska E., 1978, Chemiczne metody badań roślinnych

surowców leczniczych. PZWL, Warszawa

3. Kączkowski J., 1993, Biochemia roślin, tom 2. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa