Egy adott növényből milyen eljárásokkal lehet különböző anyagokat kivonni?

Alkaloidnak vagy alkaloidának nevezzük a növényekben, nagyon ritkán egyéb élő szervezetekben – pl. állatokban keletkező olyan nitrogéntartalmú, többé-kevésébé bonyolult szerkezetű, bázikus anyagokat, melyek erős fiziológiás hatással bírnak (Mothes defiomíciója, 1950). Pontos élettani szerepük érdekes módon ma sem tisztázott. Tudjuk, hogy az alkaloidok a növényekben csaknem minden esetben egy vagy több aminosavból keletkeznek, de a molekula felépítésében másféle anyagok is szerepet játszanak. A növények különböző családjai többnyire hasonló szerkezetű és hatású alkaloidokat képeznek, ezek többnyire egy úton keletkeznek, gyakran egymás köztitermékei, illetve szerkezetük csak kis részben tér el. Azt az alkaloidot, mely a növényben legnagyobb mennyiségben fordul elő főalkaloidnak, a többit mellékalkaloidnak nevezzük. Így pl. a mák fő alkaloidja a morfin, de a mák mintegy 30 féle más mellékalkaloidot is tartalmaz. Ez azonban ritka: a legtöbb alkaloidtermelő növény 3-8 féle alkaloidot szintetizál. A legtöbb alkaloid esetén feltételezik, hogy képződésük aminosavból lényegében kiválasztásos folyamat: ennek ellentmondani látszik, hogy a talajból felvett értékes nitrogént a növény miért pazarolná? Valószínű tehát, hogy az alkaloid-termelés kifejezetten védőfunkciót képvisel a legelésző állatokkal szemben: maga az alkaloid-szintézis nyilvánvalóan jelentételen mellékfolyamat lehetett a növényeknél, de evolúciósan a nagyobb alkaloid-tartalom nagyobb túlélési esélyt ad a növényeknek, így az hamarosan evolúciós hajtóerővé vált.

A növények az alkaloidokat többnyire terméseikben, leveleikben, gyökereikben dúsítják, a szár és a törzs rendszerint alig tartalmaz. Sok növénynek vannak súlyosan mérgező és teljesen ártalmatlan részei. A termesztett burgonya (solalum tuberosum) bogyója közismerten mérgező, míg gumója tápláló és ehető, szolalint csak akkor tartalmaz, ha megzöldül. A tiszafa tobozbogyós termésének maghúsa nem tartalmaz mérget, de a mag és a levelek igen. Az alkaloid-tartalom az élőhely, a talaj összetétele (főképpen nitrogéntartalma!), az időjárás alakulása függvényében nagyon erősen változik, hasonlóképpen a növény nem minden életciklusában tartalmaz mérget, illetve elegendő mérget. Így pl. a tiszafa nyáron sokkal kevésbé mérgező mint télen és kora tavasszal. A legtöbb növény virágzáskor és közvetlenül utána adja a legmagasabb hatást, a növényi drogot ekkor kell begyűjteni.

Az alkaloidok többnyire szilárd, kristályos vegyületek, némelyik – mint a nikotin vagy a koniin – esetleg folyékony. A legtöbb esetben az alkaloidok oxigénatomot vagy atomokat is tartalmaznak, illetve gyűrűs szerkezetűek, de ez nem törvényszerű. Az egyszerűbb szerkezetű alkaloidokat, melyeken többnyire még felismerhető az aminosav szerkezete, melyből készültek, protoalkaloidnak, a fejlettebbeket valódi alkaloidnak nevezzük.

A protoalkaloidok egyszerű úton, dekarboxileződéssel, metilálással vagy demetilálással, stb. képződnek. Ilyenek a koniin, avagy a kapszaicin vagy az efedrin (ez utóbbiiakat már tárgyaltuk). Bennük az aminosavból származó nitrogénatom nincs gyűrűben, hiszen a gyűrűzáródás már többlépcsős szintézis következménye.

A valódi alkaloidok esetén a nitrogén heteroatomként gyűrűbe, az esetek többségében bonyolultabb szerkezetű kondenzált gyűrűbe épül be. Sok esetben terpenoid molekularészt is találunk.

Meg kell még említeni, hogy egyes alkaloidok nem aminosavakból képződnek, így ezek tulajdonképpen nem is alkaloidok, de szerkezetük, jellemzőik alapján besorolhatóak az alkaloidok csoportjába. Ezek a pszeudoalkaloidok. Ilyen pl. a protoveratrin. Sok pszeudoalkaloid esetén nem is tisztázott, honnan származik a bennük lévő nitrogén. Az alkaloidok alapját képező aminosav rendszerint ornitin, hisztidin, lizin, fenilanilin, triptofán, vagy glicin, de képződnek alkaloidák nikotinsavból és antranilsavból is.

Egyféle aminosavból többféle alapvázas alkaloidok is képződhetnek, többször egy növényben is. A különböző növényfajokban többféleképpen lefolyhat a folyamat, de a rokon fajokban ez többnyire mégiscsak hasonló, éppen ezért egy-egy családban rendszerint minden növény toxikus, és ugyanolyan módon. Jellemző, hogy egy-egy családon belül minden vagy csaknem minden faj ugyanolyan vagy nagyon hasonló hatással bír. A növények közül jellemzően az alábbi családok körében jellemző az alkaloid-tartalom:

Lauraceae

Annonaceae

Menispermaceae

Berberidacea

Ranunculaceae

Papaceraceae

Cactaceae

Fabaceae

Rutaceae

Rhamnaceae

Loganiceae

Apocynaceae

Asclepiadaceae

Gentianaceae

Rubiaceae

Boraginaceae

Solanaceae

Asteraceae

Liliaceae

Amaryllidaceae

Savakkal sókat képeznek, bázikus kémhatásúak, innen kapták a nevüket – alkaloid = alkáli szerű, bázikus jellegű. Ez a bázikus jelleg nem túl erős, különösen a nem gyűrűs protoalkaloidok esetén, sőt, némely esetben hasonló növényi vegyület savi karakterű (pl. a farkasalma „alkaloidjai”). A növények az alkaloidokat sókötésben tartalmazzák, szerves növényi savakhoz kötve, de ebből erős ásványi savakkal elvonhatóak. A legtöbb esetben ez a szerves sav ecetsav, oxálsav, klorogénsav, borkősav, glukuronsav, citromsav, almasak, borostyánkősav, kelidonsav, mekonsav tejsav, fumársav. A nevet igazság szerint Sertürner találta ki, aki az első esetben vont ki és különített el tiszta alkaloidot, éspedig a morfint (1809). A nevet igazán azonban Meissner, Hallei gyógyszerész (1819) terjesztette el. A XIX. században a legtöbb, régről ismert növényből kivonták hatóanyagát, alkaloidáját – Sertürner munkássága után ugyanis a kémiai tudományos közvélemény joggal feltételezte, hogy minden erősen mérgező növény hatása mögött alkaloid áll – és nem is csalódtak. A bonyolultabb alkaloidok szerkezet-felderítése és bizonyítása azonban sokszor a XX. Század második felére maradt, és ma is sok olyan alkaloidot ismerünk, melynek totálszintézise nem megoldott, és ebből kifolyólag a növényben lefolyó pontos szintézis-útja sem ismert.

Jelenleg még alig van olyan jelentőséggel bíró alkaloid, melyet mesterségesen olcsóbban, gazdaságosabbal lehetne nyerni, mint anyanövényéből – még a rém egyszerű nikotin is olcsóbb, ha dohányból vonják ki. Éppen ezért a gyógynövény-termesztés, begyűjtés, szárítatás, válogatás, a drogista ismeretek még sokáig nélkülözhetetlenek lesznek.

Jelenleg már több mint 7000 féle alkaloid ismert, és valószínű, hogy ez a szám nőni fog, hiszen a legtöbb növényt még nem vizsgálták meg. Ezek közül persze, a többség nem bír gyógyászati jelentőséggel vagy olyan súlyos mérgezőséggel, hogy „egyéb célokra” használható legyen. Jelenleg az ismert legmérgezőbb alkaloid az akonitin, melyből már 2-6 mg halálos, így méltán mérhető hatás pl. a szarinnal, de a leghatékonyabb alkaloidok mérgezősége jellemzően meghaladja a ciánét.

Az alkaloidákat jellemzően anyanövényükről nevezik el (solanum = szolanin, papaver = papaverin, atropa = atropin, ephedra = efedrin, stb.), de nem egy alkalommal felfedező nevét viselik (pelletierin), vagy jellegzetes tulajdonságuk alapján (emetin = hánytató, morfin = álomhozó).

6.5.4.2. AZ ALKALOIDÁK KIVONÁSA

Az alkaloidák mesterséges előállítása ma sem gazdaságos, gyakorlatilag csak az anyanövények, a drogok kivonása útján történik. Az elválasztás alapja az a tény, hogy az alkaloidbázisok vízben rosszul oldódnak, ugyanakkor az alkaloidsók többnyire jól. Mivel az alkaloidok gyenge bázisok és gyenge savakkal képeznek sókat, erős ásványi savakkal vagy lúgokkal a sókötésből könnyen felszabadíthatóak. Az alkaloid-, illetve hatóanyag-kivonás több ezer éves hagyományra tekint vissza, vizes, illetve alkoholos (boros) kivonatok régóta használtak a gyógyászatban. Az ópiumtinktúra legalább háromezer éve ismert, a mandragóra boros kivonatát alexandriai orvosok a kr. e. II. század óta alkalmazták altatásra, fájdalomcsillapításra. A középkorban már rutinszerűen folyt az elválasztás, de a teljesen tiszta készítmények elkészítését a tiszta savak és a jó szerves oldószerek hiánya akadályozta, mellesleg nem is volt igazán cél. Ezért csak a XIX. század óta vannak tiszta hatóanyag-készítmények. A gyakorlatban némely extrakt, illetve kivonat, valamint standartizált növényi drog olyan jól bevált és olyan megfelelően adagolható a gyógyászatban, hogy adott esetben ma is használatos a gyógyászatban – ilyenek az alkoholos ópiumextrakt vagy a standartizált digitáliszlevél-por, mivel a szívglükozidák kivonása hosszadalmas és gyakorlatilag felesleges.

A drogot a kivonás előtt – ha kizáró körülmény nincs – fonnyasztják, minnél inkább lehetséges mértékben megszárítják, és a kapott száraz (kb. 10-35% nedvességet tartalmazó) drogot aprítják vagy őrlik.

Ha a kivonásra kerülő drog sok klorofilt tartalmaz, azaz teljes növényről (herba) vagy zöld részről (levélről (folium), rügyről (gemma) stb.) van szó, nem célszerű szerves oldószerrel extrahálni, mert a kloroform a legtöbb szerves oldószerben jól oldódik, így egyrészt az oldatot megfesti, másrészt a készítmény igen szennyezett lesz, mert a növények zöld részeinek extrahálható anyagának több mint fele klorofil.

E célból a drognövény felaprított vagy megőrölt anyagát, masszáját híg ásványi savval keverik össze, rendszerint 1-3%-os sósavval vagy kénsavval, esetenként foszforsavval (a sósavnak vasmentesnek kell lennie!). 1 súlyrész növényi részre általában 3-5 sr. híg savat számolunk. A növényi drogot keverés vagy rázás közben hosszasan kivonják, és a savanyú oldatot a drogról leszűrik. A növények szárazanyag-tartalomra számítva rendszerint 0,05-2% alkaloidot tartalmaznak, csak ritkán többet (pl. az ópium összalkaloid-tartalma sokszor 15-20% is lehet!), ezeket a szerves savas kötésből az ásványi sav szabaddá teszi, és a savas-vizes fázisba az alkaloidok beleoldódnak. Ez a savas-vizes kivonat az alkaloidok mellett természetesen sok más, a növényekben jelen lévő vízoldható anyagot is tartalmaz: szénhidrátokat, szerves savakat, flavonokat, ásványi sókat, stb., a kinyerhető oldatban az alkaloid-tartalom szárazanyagra rendszerint 10-50%, az oldatban 0,01-1% szokott lenni, ez a nyers kivonat (crudum ex.). A kivonás többnyire hidegen vagy szobahőmérsékleten végzik, legfeljebb enyhén, max. 40-45 c fokig melegítik, magasabb hőmérsékleten ugyanis az erős savas közegben sok alkaloid már bomolhat.

A kapott oldatot alkálihidroxidokkal vagy gyakrabban ammóniával semlegesítik, és enyhén lúgos oldatig (erős keverés közben) átlúgosítják, pH 7,5-8,5-ig. Az erősen lúgos közeg ismét hidrolízist okozhat! A lúgos közegben az erős sav felszabadul az alkaloid-sókötésből és az alkálilúgokkal, illetve az ammóniumionokkal reagál és stabil szervetlen sók képződnek, miközben az alkaloidbázis kicsapódik. Nagy alkaloid-töménység esetén az alkaloid bázisa ekkor az oldatból kicsapódik és szűrhető, kisebb töménység esetén kolloid oldatban marad, de szerves oldószerekkel a vizes fázisból átrázható, extrahálható. Az anyalúgot ezért vízzel nem elegyedő oldószerrel – kloroformmal, szén-tetrakloriddal, ritkábban butil-acetáttal, éterrel, benzollal, stb. összerázzák, illetve keverik, így az alkaloidbázis átoldódik a szerves fázisba, és a legtöbb esetben az anyalúg alkaloid-mentes marad. A kapott szerves oldószeres fázist vagy bepárolják, vagy belőle híg savakkal az alkaloidsót ismételten kivonják (utóbbi eljárás nem mindig alkalmazható, mert sokszor nem oldódik át az alkaloidbázis, ezért az első eljárás a standard). Az így nyert szárazanyag többnyire már 90-99%-os tisztaságú tisztított alkaloid-készítmény (depuratum). Ezt a fáziscserés-átkristályosítással tovább lehet tisztítani. Ha a különböző alkaloidok egymástól elválasztása a cél, akkor azt különböző oldószerekkel végzik, esetleg vékonyrétegen történő futtatással.

Ha a növényi drog, melyet kivonásra tervezünk, nem tartalmaz klorofilt, azaz gyökér vagy gyökértörzs (radix, rhizoma), esetleg kéreg (cortex) vagy termés, mag (fructus, semen), akkor elsőként lehetséges szerves oldószerrel extrahálni. A kivonásra tervezett drogot összezúzzák, majd kevés tömény szalmiákszeszt adnak hozzá, rendszerint annyit, amennyit a száraz növényi rész fel képes szívni. A tömény lúgos ammónia szabaddá teszi az alkaloidbázist a növényi részben, mivel megköti a szerves savakat. A macerált (előkezelt) növényi masszát nedves állapotban szerves oldószerrel kivonják, ez többnyire melegítve, 50-85 co-on történik.

A használt oldószer lehet alkohol, kloroform, szén-tetraklorid, esetleg éter, benzol, benzin, etil-acetát, aceton, metiletilketon is, de leggyakoribb az alkoholos kivonás. Sok esetben az alkoholos extraktot a gyógyászatban már közvetlenül használják is. Hasonlóan a vizes-savas kivonás első műveletével ez a keverék is sok más, szerves oldószerben oldható, lipofil anyagot is kivon a növényekből: zsírokat, olajokat, viaszokat, terpéneket, flavonokat, lecitint, stb., így nem tiszta, a kivonat szárazanyag-tartalmának 20-80%-a alkaloid, de a nagy olajtartalmú növények esetén ez a fajta kivonás sajtolás (nem illó) vagy vízgőzdesztilláció (illóolajok) előtt (a sajtolt növényi olaj csaknem mindig teljesen alkaloidmentes) nem alkalmazható.

A nyert szerves oldószeres fázist bepárolják, a kristályos vagy esetenként nem kristályos maradékból pedig az alkaloidokat híg ásványi savval vonják ki, így ismét jó tisztaságú készítményt nyerhetünk, mert a zsíros szennyezők nem mennek oldatba, visszamaradnak. Tisztítási célokra a műveletet meg kell ismételni.

A legtöbb esetben az alkaloidok kivonása ezzel a módszerrel megkívánt tisztasággal biztosítható.

Általánosan:

Vízben, alkoholban, zsiradékban való áztatással, főzéssel, hevítéssel, rothasztással.

De pl égetés során keletkező füstből.

(dohány-nikotin, kender...)

ja meg pl az illóolajokat lepárlással

De ha a mákgubóból szeretnél felhasználható drogot csinálni, akkor a legegyszerűbb, ha teának készíted el.