Stoffwechsel der Pflanzen-Säuren und Säure-Drogen. Prof. Dr. Éva Lemberkovics

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1 Stoffwechsel der Pflanzen-Säuren und Säure-Drogen Prof. Dr. Éva Lemberkovics

2 Universale und spezielle Stoffwechsel-Prozesse

3 GLYKLYSE H P Glucose Glucose-6-P C Glycerinaldehyd -3 -P P Entstehung der aliphatischen Aminosäuren H NH 2 NH 2 C C Glycin HS NH 2 C HC Phospho-glycerinsäure L-Serin L-Cystein P Phosphoenol-brenztraubensäure HC CH 2 P H 3 C C H 3 NH 2 C L-Valin Brenztraubensäure HC CH 3 C H 3 NH 2 C L-Alanin CoAS Acetyl-CoA CH 3 H 3 C C KREBS-ZYKLUS CH 3 NH 2 L-Leucin

4 Zitronensäurezyklus

5 PENTSE PHSPHAT ZYKLUS P Erythrose-4-P Entstehung der aliphatischen Aminosäuren II. CH 3 H 3 C S L-Methionin NH 2 C C H 3 CH 3 C NH L-Isoleucin 2 Shikimisäure C NH 2 L-Phenylalanin C N H 2 L-Lysin NH 2 C HC NH 2 C L-Asparaginsäure H H NH 2 L-Thyrosin C HC C xalessigsäure GLYKLYSE C H 3 P CH 2 Phosphoenolbrenztraubensäure NH 2 L-Tryptophan HC KREBS ZYCLUS C α Ketoglutarsäure HC C Glutaminsäure NH 2 Entstehung der aromatischen Aminosäuren H 2 N NH N H L-Arginin C NH 2 H 2 N C NH L-rnithin 2

6 Biogenese der Zimtsäure, p-cumarsäure und andere Phenylpropankörper

7 Biogenese der Zimtsäure, p-cumarsäure und andere Phenylpropankörper Forts.

8 Shikimisäure Biogenese der Phenolsäuren D-Erytro- 4-P Phosphoenol- + -Brenztraubensäure H H C Lignane Flavonoide Catechine Glu Me Ferulasäure Me CH Glucovanillin (Vanillosid) H 2 N C C CH CH 2 C C Glu Glu H C C C C Phenylalanin Zimtsäure p-cumarsäure Kaffeesäure C Me cis UV C Hydrochinon Glu Glu H + enzyme -H 2 Cumarin Me Syringinsäure R Glu trans C C C Arbutin C H Me Vanillinsäure Salicylsäure H C H Benzoesäure Protocatechusäure Gallussäure C Glucosalycylaldehyd Glucosalycylalkohol o-cumarsäureglucosid Cumarinsäureglucosid 3,4,5-Trihydroxyzimtsäure Gentisinsäure Me Me Sinapinsäure

9 Kaffeesäure und ihre Derivate C H H Kaffeesäureestern (Depsiden) Kaffeesäure Rosmarinsäure Chlorogensäure (Caffeoylchinasäure) H H HC C Kaftarsäure (Monocaffeoyl-tartrate) H H HC C H H C H H C H H H C H Cynarin (Dicaffeoylchinasäure) Cychoriensäure (Dicaffeoyl-tartrate)

10 Kaffesäureglykoside (Phenyletanoidglykoside) Kaffeoyl Phenylethanoyl Glu Zucker Echinacosid H Rha H H H Rha Acteosid (syn. Verbascosid) H

11 DER MÖGLICHE ZUSTAND DER SÄUREN IN DER PFLANZEN Frei Gebunden zur Alkaloiden (in Salt) zur Zuckereinheiten (in Ester) Zu miteinander (Carbonsäure zu - Carbonsäure ) Depsiden

12 FT VRKMMENDE ALIPHATISCHE SÄUREN IN DER PFLANZEN H C H 3 C C Ameisensäure Essigsäure WICHTIGSTE FRUCHTSÄUREN C H 3 C-C Brenztraubensäure C C H 3 C H 2 CH 2 - C C H C Propionsäure Glycerinsäure H CH 2 CH C Apfelsäure C H 3 (CH 2 ) 3 --C C H 3 Valeriansäure C C H 3 CH- CH 2 -C C Isovaleriansäure HC H CH Weinsäure C xalsäure C H H C Chinasäure H H 2 C C C Zitronensäure C H 2 C

13 FRUCHTSÄUREN Unter Fruchtsäuren versteht man organische Säuren, wie die Apfel-, Zitronen- und Weinsäuren die angereichert im bst vorkommen und diesen Geschmakswert mitbedingen. Auch ihre Verwendung in Medizin und Lebensmittelindustrie verdanken die Fruchtsäuren ihrem angenehm Geschmack. L(-)-Apfelsäure findet sich in Kern- und Steinobs der Rosaceae, z.b. in Sauerkirschen (1,8%) in Vogelbeeren (früchte von Sorbus aucuparia L. (3%) Zitronensäure findet sich in Himbeeren etwa 1,6%, in Zitronen bis 9% L(+)-Weinsäure kommt neben Apfelsäure, in den Weinbeeren, den Früchten von Vitis vinifera L. ( Vitaceae), vor. Je nach Rasse und klimatischen Bedingungen überwiegt die eine oder die andere Säure. Das Gesamtsäuregehalt des Traubenmostes beträgt 0,9-1,5%.

14 Vorkommen der Fruchtsäuren Apfelsäure Zitronensäure Weinsäure Apfel Birne Pflaume Aprikose Pfirsich Kirsche Sauerkirsche Zitrone Quittenapfel Himbeere Schwarzbeere Weintraube

15 Rosa canina L. (Rosaceae) Hagebutten Cynosbati pseudofructus Rosae pseudofructus (PhEur.) Ascorbinsäure

16 Hagebutten- Rosae pseudofructus Herkunft Die Hagebutten stammen von der Heckenrose Rosa canina L. (Rosaceae) und Verwandten, bei uns heimischen Wildrosenarten ab. R. canina ist ein 1-5 m hoher Strauch mit überhängenden Zweigen und derben, sichelförmigen Dornen (botanisch-morphologisch Stacheln.) Die Droge stellt eine Sammelfrucht dar, bestehend aus den Aschenbechern und den darin sitzenden Früchtchen (pharmazeitisch als Cynosbati semen bezeichnet ) Cynosbati pseudofructus in toto. Da die Fruchtsäure im fleischigen Teil der Sammelfrucht lokalisiert sind, sollte der Anteil in harten Kernen auf keinen Fall über 55% ausmachen. Es sind auch entkernte Hagebutten (Rosa canina Früchte ohne Samen) in Arzneibücher. Die Hagebuttenkerne (Rosa-canina Samen ) bilden ihrerseits ein eigenes Handels- product. Sensorische Eigenschaften Hagenbuttenschalten riechen aromatisch-fruchtig, der Geschmack ist früchtig, süss-säuerlich (je nach Reifungsgrad) Inhaltsstoffe Fruchtsäuren, inbesondere Ascorbin-, Apfel-, Zitronenäure ( Ascorbinsäure-Gehalt min. 0,3% Ph Eur ). Karotinoid (Lycopin, Xanthophyll ) Zucker (10-14% Invertzucker, 2% Saccharose) Zuckeralkohol: D-Glucit (Sorbit) Gerbstoffe und Pektine. Anwendung Als Infus. Hagenbuttentee ist ein angenehm säuerlich schmeckender Tee, der kalorienarm ist und dem die erregende Koffeinwirkung des schwarzen Tees abgeht. (Hagenbutten werden gern mit Hibiskusblüten kombiniert).

17 Biosynthese der Ascorbinsäure in Pflanzen H H H H H E 1 E 2 H H H.. L-Galactose L-Galactonolacton L-Ascorbinsaure Hemiacetal H H H H CH H H CH 2 H H H H C 2 H H H CH 2 Lacton E 1 : L-Galactose-dehydrogenase E 2 : L-Galactonolacton-dehydrogenase

18 Biosynthese der Ascorbisäure in tierischen rganismen Biosynthese erfolgt ausgehend von D-Glucose über D-Glucuronsaure (1) L-Gulonsaure (2) L-Gulonolacton (3 ) 3-Keto-L-gulonolacton (4). Beim Menschen ist der letzte Schritt der Biosynthese 3 4 blockiert

19 Biochemische Bedeutung der Ascorbinsäure Der Ascorbinsäure obliegen die unterschiedlichsten Aufgaben im Stoffwechsel des Menschen. Einen Eindruck davon vermitteln die folgenden Beispiele: Ascorbat hat antioxidative Schutzfunktionen. Beispiele: 1. Kollagensynthese, 2. Schutz gegen freie Radikale; Ascorbat ist an Hydroxylierungsreaktionen beteiligt: Beispiele: 1. Hydroxylierung von Steroidhormonen, 2. Noradrenalinbiosynthese, 3. Hydroxylierung eines Transkriptionsfaktors bei der Erythroproteinbiosynthese; Ascorbinsäure fördert die Eisenaufnahme.

20 Hibiscus sabdariffa L. (Malvaceae) Hibiskusblüten - Hibisci sabdariffae flos (Kelchen und Aussenkelchen geben die Droge) Hibiskussäure PhEur. Ph.Hg.VIII.

21 Hibiskusblüten Hibiskusblüten bestehen aus den zur Fruchtzeit geernteten, fleischigen, leuchtend roten oder dunkelvioletten Kelchen und Aussenkelchen von Hibiscus sabdariffa L. (Malvaceae ) Hibiscus sabdariffa L. ist ein einjähriges, aufrechtes, etwa 1-1,5 m hohes Kraut Kulturen befinden sich im Sudan, Thailand, Mexico und China. 2-3 Wochen nach der Blütezeit werden die Kelche geerntet, und zwar meist zusammen mit den Fruchtkapseln entfernt werden müssen. Inhaltsstoffe Fruchtsäuren (>13,5%) darunter vor allem Zitronensäure, Hydroxyzitronensäure (Lactonform = Hibiscussäure); Anthocyanglycoside (etwa 1%), darunter Delphinidin-3-xyloglucosid (= Hibiscin) und Cyanidin-3-glucosid; Schleimsoffe. Anwendung Der Gehalt an Fruchtsäuren in Verbindung mit dem hohen Schleimgehalt, der den sauren Geschmack mildert, macht das Infus aus Hibiskusblüten zu einem koffeinfreien Erfrischungsgetränk, das zudem bedingt durch den hohen Anthozyanidingehalt auch das Auge anspricht. In der Lebensmittelindustrie verwendet man die Droge zum Einfärben von Gelees und Konfitüren.

22 Tamarindus indica L. (Caesalpiniaceae) Pulpa tamarindorum - Tamarindenmus enthält: 13-15% organische Säuren, vorwiegend Weinsäure dient als mildes Laxans

23 Pulpa tamarindorum - Tamarindenmus Sehr reich an Weinsäure ist das musartige Mesocarp der Hülsenfrüchte von Tamarindus indica L., der Tamarinde, einem bis 25 m hoch werdenden Baum, der in vielen tropischen Gebieten der Erde angebaut wird. Tamarindenmus enthält 13-15% organische Säuren, vorwiegend Weinsäure und Tartrate. Es dient als mildes Laxans. Meist kombiniert man Tamarindenmus mit stärkerem Laxansdrogen, inbesondere mit Sennesblattextrakt.

24 Säureamid - Derivate Capsaicinoide in Paprika

25 Capsicum annuum L. var. longum (Solanaceae) Die Frucht ist 5-12 cm lang Capsici fructus Capsaicin Gehalt an Capsaicin min. 0,3% Capsanthin

26 Capsicum frutescens L. (Solanaceae) Cayennepepper Gehalt an Capsaicin:0,6-0,9% Die Frucht ist 1-2 cm lang

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28 Paprika Capsici fructus Capsici fructus, Spanischpfefferfrüchte oder Paprika, stammen von verschiedenen Capsicum-Arten (Solanaceae): Capsicum-annuum L. var. longum (DC), C. frutescens L. (Chili), C. annuum L. var. minimum( Mill). Inhaltsstoffe Die scharf schmeckenden Substanzen sind die Capsaicinoide: Vanillylamindecylensäure Derivate Der Gesamtgehalt an Capsaicinoiden in Paprika kann bis zu 1,0% betragen. Carotinoid (hauptsächlich das intensiv rote Capsanthin) Flavonglykoside Vitamin C bis 0,2% Wirkung Capsaicin steigert innerlich gegeben die Magensaftsekretion und regt die Darmperistaltik an. Auf den Haut erzeugt es durch Reizung der Thermorezeptoren Hiperämie. Verwendung. Paprika dient innerlich angewandet als Gewürz und Stomachikum. Äusserlich wird er in Form von Tinkturen oder Pflastern (auch Einsatz reinen Capsaicin) zur Behandlung von rheumatischen und neuralgischen Schmerzen benutzt.

29 Capsaicinoide Capsaicin Dihydrocapsaicin Norhydrocapsaicin Homohydrocapsaicin Homocapsaicin Nonivamid

30 Carotinoide Capsanthin, Capsarubin, Violaxanthin, Neoxanthin

31 ANRGANISCHE SÄUREN Kieselsäuren - H 4 Si 4 H 2 Si 3 Kieselsäure-Anhydrid-Si 2

32 Kieselsäure-Drogen Zwar anhält die Asche so ziemlich aller Arzneidrogen Kieselsäure (0,1-1,5%), von Kieselsäuredrogen spricht man dann, wenn die Gehalte in der Reinasche ausnehmend hoch sind, wenn die Kieselsäure endogen enthalten ist, wenn insbesondere ein nennenswerter Anteil der Kieselsäure bei der Dekoktbereitung aus der Droge in wasserlösliche Form übergeht.

33 Urtica dioica L. (Urticaceae) Urticae herba - Brennesselkraut

34 Urtica dioica L.- Brennessel In die Wände der von einem Köpfchen gekrönten Brennhärchen lagert die Brennessel (Urtica dioica) Siliziumdioxid oder Kieselsäure ein. Vor allem die Spitze wird dadurch spröde und bricht bei Berührung leicht. Der Schaft bohrt sich wie eine Injektionsnadel in die Haut und setzt einen Schmerz unlösenden Chemikaliencocktail frei.

35 Urticae herba - Brennesselkraut 12.o Die Droge besteht aus den getrockneten, während der Blütezeit gesammelten oberirdischen Teilen von Urtica dioica L. (der Grossen Brennessel) oder seltener von U. urens (der Kleinen Brennessel ), Uricaceae. Herkunft Beide Urtica-Arten sind in Europa, Asien und Amerika in der Nähe menschlicher Siedlungen vorkommende Ruderalpflanzen. Inhaltsstoffe Biogene amine (Histamin) und Kieselsäure aus den Brennhaaren Kalium- und Kalziumsaltze Vitamin-K, Vitamin-C Chlorophille, Chlorophyllabbauprodukte Karotinoide, Xanthophylle Aliphatische Carbonsäuren: xal-, Bernstein-, Apfel-, Zitronensäuren Anwendung Rheuma, Gicht Diuretische und Stoffwechselsteigernde Wirkung Chlorophyll-Herstellung

36 Equisetum arvense L.- Ackerschachtelhalm (Equisetaceae) Equiseti herba Schachtelhalmkraut (Ph.Hg. VIII.; PhEur )

37 Verfälschung, Schmutzigung Equisetum palustre L.-Schachtelhalmkraut (Equisetaceae)

38 Schachtelhalmkraut Im Sommer gesammelte und getrocknete grüne, sterile Sprosse von Equisetum arvense L. (Equisetaceae). Herkunft Der echte Ackerschachtelhalm ist eine mehrjährige Pflanze. Im Frühjahr treibt er einen graubraunen Fruchttrieb mit endständiger Sporenähre. Der (ausschliesslich als Droge geeignete) sterile, grüne Sommerspross erscheint nach dem Absterben des fertilen Triebes: etwa cm hoch mit quirlig verzweigten Seitenästen; knotig gegliedert. Sensorik Die Droge ist geruch-, und geschmacklos; sie knirscht beim Zerkauen zwischen den Zähnen. Inhaltsstoffe 15-18% mineralische Stoffe, hauptsächlich Kieselsäure neben reichlich Kalium. rganische pflanzliche Säuren: Bernstein- Apfel- Flavonoide darunter Glykoside des Quercetins und Kämpferols. Saponin: Equisetonin Anwendung Üblich ist die Anwendung von Kieselsäuretee als Diuretikum zur Erhöhung des Harnflusses bei Katarrhen im Bereich von Niere und Blase.

39 Pulmonaria officinalis L. (Boraginaceae)

40 Pulmonaria officinalis L. (Boraginaceae) Pulmonariae folium Getüpfelte Lungenblätter Die Heimat der Pflanzen ist Europe Inhaltsstoffe: Kieselsäure 4% Schleim Saponin Gerbstoffe 6-10% Allantoin (Biogenamin) Verwendung: als Komponent der Expectorant - Teegemischen

41 Inhaltsstoffe Kieselsäuregehalt : 0,6-1,0%; 0,1-0,2% liegen als in wasserlösliche Silizium- verbindungen vor. Bitter Stoffe: Iridoide (Harpagid) Gerbstoffe, Saponin Pektin Äetherische Öle Verwendung: als Diuretikum Galeopsis dubia L. (Lamiaceae) Galeopsidis herba - Hohlzahnkraut

42 Polygonum aviculare L. - Vogelnöterich (Polygonaceae) Polygoni avicularis herba - Vogelnöterichkraut Ph.Hg.VIII.; PhEur

43 Vogelknöterich Die Drogen stammt von Polygonum aviculare L.(Polygonaceae), einem in allen gemässigten Klimazonen der Erde verbreiteten Kraut. Herkunft Der Vogelknöterich, eine einjährige Pflanze, bildet je nach Standort verschiedene Formen aus: Formen mit cm aufsteigenden Stengeln und daneben niederliegende, flach am Boden liegende Formen. Inhaltsstoffe Neben Flavonoiden (Myricetin und Kämpferol in glykosidischer Bindung), Phenolcarbosäuren, Gerbsoff und Schleimsoffen enthält Vogelknöterichkraut etwa 1% Kieselsäuren mit einem in wasserlöslichen Anteil von etwa 20%. Anwendung Als Tee wurde das Kraut eine Zeitlang als Mittel zur Behandlung von Bronchitis und Asthma vertrieben. Die Droge gilt auch als Diuretikum.