Dołącz do czytelników
Brak wyników

Pomysł na lekcję

11 marca 2022

NR 49 (Marzec 2022)

Sposoby izolacji związków leczniczych – olejków eterycznych i metabolitów wtórnych z surowców roślinnych

0 371

Istnieje kilka metod pozwalających na wyizolowanie z surowców roślinnych określonych związków chemicznych bądź mieszanin związków aktywnych biologicznie wykazujących działanie lecznicze na organizm człowieka. W zależności od tego, jakiego rodzaju związek czy grupę związków należy wyizolować, stosuje się różne techniki, takie jak: destylacja z parą wodną, ekstrakcja ciągła, maceracja i ekstrakcja. Często wyodrębnienie czystego chemicznie związku z surowca wymaga wieloetapowego procesu łączącego wymienione wyżej techniki. Podstawową metodą umożliwiającą wyizolowanie olejków eterycznych jest proces destylacji z parą wodną. Aparaturą umożliwiającą przeprowadzenie tego procesu jest odpowiednio połączony zestaw szkła laboratoryjnego (kolba destylacyjna, nasadka destylacyjna, chłodnica, odbieralnik (kolba stożkowa) wraz z kociołkiem i czaszą grzejną (rys. 1). Zestaw do destylacji z parą wodną składa się ze źródła ciepła (czaszy grzejnej), która to podgrzewa wodę w kociołku, przekształcając ją w parę wodną, a ona następnie kierowana jest do kolby zawierającej surowiec roślinny zanurzony w wodzie destylowanej. Para wodna, choć ma charakter hydrofilowy, potrafi oddziaływać z lotnymi związkami o charakterze lipofilowym. Przegrzana para wodna wydobywająca się z kociołka unosi kropelki olejków eterycznych z surowca roślinnego poprzez chłodnicę, w której następuje skroplenie, a destylat zbierany jest w odbieralniku. Destylat zawiera krople olejku eterycznego zawieszonego w wodzie. W kolejnym etapie, aby pozyskać czysty olejek eteryczny, należy przeprowadzić ekstrakcję w rozdzielaczu z użyciem odpowiedniego rozpuszczalnika organicznego, niemieszającego się z wodą, np. eter, chloroform, chlorek metylenu. Uzyskane ekstrakty w fazie rozpuszczalnika organicznego zagęszcza się pod zmniejszonym ciśnieniem, następuje odparowanie rozpuszczalnika, w ten sposób powstaje czysty olejek eteryczny.
 

POLECAMY

Rys. 1. Zestaw do destylacji z parą wodną

 

Wprawdzie destylacja z parą wodną pozwala uzyskać olejek eteryczny dobrej jakości w wyniku wielogodzinnego procesu, jednak jest on raczej trudny do zrealizowania podczas lekcji z uwagi na ograniczenia czasowe. Szybszą metodą izolacji aktywnych składników z surowców roślinnych jest proces maceracji polegający na zalaniu wybranych części roślin odpowiednio dobranym rozpuszczalnikiem organicznym, co umożliwia migrację składników aktywnych z surowca do rozpuszczalnika organicznego. Zestawione poniżej doświadczenia dotyczą surowców roślinnych, które są hodowane i dostępne w kraju.

Poniżej zamieszczone doświadczenia prezentują zróżnicowany poziom trudności. Doświadczenia 1–3 mogą wykonać uczniowie kasy 7–8 oraz uczestnicy kółka biologicznego (szkoła podstawowa i liceum) i uczniowie liceum ogólnokształcącego klasy 1–4. Czas wykonania: do dwóch godzin lekcyjnych. Formy pracy: indywidualna, grupowa oraz zbiorowa. 

 

Doświadczenie 1. Izolacja flawonoidów z łusek cebuli i kory dębu, kory brzozy oraz kory wierzby

Flawonoidy to grupa związków organicznych występujących w roślinach, spełniających funkcję m.in. barwników, przeciwutleniaczy i naturalnych insektycydów oraz fungicydów. Najbardziej popularnym i najlepiej poznanym flawonoidem jest kwercetyna (rys. 2) i jej glikozydy znajdujące się w korze dębu, wierzby, brzozy oraz łuskach cebuli) a także mirycetyna (kora brzozy) i apigenina.


Doświadczenie 4 mogą wykonać uczniowie liceum ogólnokształcącego klasy 1–4 oraz uczestnicy kółka biologicznego (liceum). Czas wykonania: do 2 godzin lekcyjnych. Formy pracy: indywidualna, grupowa oraz zbiorowa. 

Rys. 2. Cebula łuski, kora dębu oraz wzór cząsteczki kwercetyny

 

Flawonoidy dobrze rozpuszczają się w wodzie oraz rozpuszczalnikach polarnych, np. alkoholach; metanol i etanol. Kora wierzby: stosowana jako odwar w objawowym leczeniu gorączki i bólu oraz łagodnych bólach reumatycznych, gdyż dzięki obecności salicylanów ma właściwości przeciwgorączkowe i przeciwzapalne. Nie zaleca się stosowania u osób z nadwrażliwością na salicylany lub przyjmujących leki z grupy niesterydowych przeciwzapalnych oraz u osób z astmą oskrzelową. Kora dębu: zastosowania zewnętrzne w postaci odwaru do okładów, przemywań, płukania gardła i jamy ustnej, gdyż wykazuje działanie ściągające w łagodnych stanach zapalnych skóry i błon śluzowych gardła i jamy ustnej. Kora brzozy: wykazuje właściwości przeciwzapalne, przeciwbakteryjne i przeciwgrzybicze, przez co stosuje się ją w leczeniu egzemy, trądziku pospolitego i różowatego.

Surowiec: 

  • 10 g kory dębu, 10 g kory wierzby, 10 g kory brzozy lub 5 g łusek cebuli (pokruszonych)

Odczynniki: 

  • metanol 150 ml na każdy z surowców
  • woda destylowana 

Aparatura i szkło: 

  • zlewka poj. 400 ml i 200 ml (po jednym zestawie do każdego surowca)
  • bagietka szklana
  • lejek zwykły 
  • sączki z bibuły 

Wykonanie. Macerację surowca (łuski cebuli, kora dębu, kora wierzby, kora brzozy) przeprowadza się w zlewce o pojemności 400 ml poprzez zalanie go metanolem i odstawienie na pół godziny. Surowiec powinien być możliwie maksymalnie rozdrobniony. W celu maksymalnego efektywnego wymywania flawonoidów z surowca do roztworu należy go co kilka minut mieszać bagietką. Uzyskany macerat należy przesączyć przez zwykły lejek z sączkiem z bibuły lub umieszczając wacik w przepływie. Otrzymany roztwór odstawić i jeśli nie ma możliwości zagęszczenia go pod zmniejszonym ciśnieniem (wyparka), pozostawić w dogodnym miejscu (najlepiej pod dygestorium) do odparowania rozpuszczalnika. Po wyschnięciu zbadać właściwości: zapach, stan skupienia, barwę. Roztwór flawonoidów otrzymany z łusek cebuli poza właściwościami leczniczymi jest świetnym barwnikiem do skorupek wielkanocnych jajek.

 

Doświadczenie 2. Izolacja olejku rozmarynowego z rozmarynu lekarskiego 

Rozmaryn jest wiecznie zielonym krzewem, należy do roślin rodziny wargowych (Labiatae) i był jedną z najwcześniej stosowanych roślin w medycynie, gdyż wykazuje działanie przeciwskurczowe, żółciopędne, moczopędne, wiatropędne, antyseptyczne, uspokajające, wzmacniające, ściągające, bakteriobójcze, a także wzmacnia system nerwowy, pobudza apetyt i rozszerza naczynia krwionośne. W medycynie naturalnej jest stosowany przy przeziębieniach, np. w inhalacjach oraz jako napary, okłady oraz do produkcji nalewek. Dawniej stosowany był też jako przyprawa konserwująca żywność. W surowcu znajduje się co najmniej 1,2% olejku eterycznego w przeliczeniu na 100 g suchego surowca. Głównymi składnikami olejku są (rys. 3): eukaliptol 20%–50%, α-pinen do 25%, kamfora, borneol i kamfen. Najpopularniejszą metodą pozyskania olejku rozmarynowego jest destylacja z parą wodną liści lub gałązek rozmarynu lekarskiego zebranych podczas lub po kwitnieniu w postaci świeżej, jednak ekstrakt można też pozyskać, stosując proces maceracji z rozpuszczalnikiem organicznym. W zależności od zastosowania żywych lub suchych liści rozmarynu uzyska się ekstrakt o nieco innej nucie zapachowej. Dla porównania można zastosować oba te surowce.
 

Rys. 3. Rozmaryn i główne składniki olejku

 

Surowiec:

  • 20 g liści rozmarynu (suszonych lub świeżych)

Odczynniki: 

  • chloroform 200 ml 

Aparatura i szkło: 

  • zlewka 200 ml 2 szt.
  • lejek 
  • zlewka 150 ml 2 szt. 

Wykonanie. Przeprowadzić macerację świeżych liści i łodyg oraz suszonych liści i łodyg poprzez zalanie surowców w osobnych zlewkach o poj. 200 ml, nalewając po 100 ml chloroformu. Uzyskany macerat należy przesączyć przez zwykły lejek do zlewki o poj. 150 ml. Otrzymany roztwór odstawić i jeśli nie ma możliwości zagęszczenia go pod zmniejszonym ciśnieniem (wyparka), pozostawić w dogodnym miejscu (najlepiej pod dygestorium) do odparowania rozpuszczalnika. Po wyschnięciu zbadać i porównać właściwości, takie jak: zapach, stan skupienia, barwę.
 

Doświadczenie 3. Olejek eteryczny z nasion kminku zwyczajnego 

Kminek działa rozkurczowo na mięśnie gładkie żołądka, jelit, przewodów żółciowych, a także reguluje dopływ żółci i soku trzustkowego do dwunastnicy, czyli leczy dolegliwości trawienne. Olejek zawie...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy