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Physikalisch-chemische Analyse der biologischen Wirkungen von Seifen und von Tannin, (Ein Beitrag zur physikalischen Chemie der En~findung und der adstringierenden Wirkung.) Von Wolfgang Buckendahl. (Aus dem Pharmakologischen Institut der Universit~it G6ttingen.) (Mit 2 Figuren.) (Eingegangen am 18. Mai 1933.~ lnhaltstibersicht, seite I. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Die toxische Wirkung und die kolloidchemischen Eigenschaffen von Seifen A. Toxische Wirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 B. Physikalisch-chemisches Verhahen . . . . . . . . . . . . 60 II. Die besonders untersuchten (therapeutisch wichtigen)Seifen 63 A. Herstellung der Sole a) Sapo kalinus-Sole . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 b) Natrium-, Kalimnlinolat . . . . . . . . . . . . . . 64 B. Eigenschaften des Natrium-und des Kaliumlinolats a) Makroskopisches und ultramikroskopisches Aussehen . 65 b) Wasserstoffionenkonzentration~ . . . . . . . . 65 c) Oberfliichenspannung . . . . . . . . . . . . . . . 66 d) Schaumf~.higkeit 66 e) Ultrafiltrierbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . 67 C. Einwirkung yon 0,9 Proz. NaCI auf die verwendeten SeifenlSsungen a) Wasserstoffionenkonzentration 69 b) Oberfl~ichenspannung 6~) D. Vorgiinge bei der Einstellung des Gleichgewichts yon Seifen!6sungen a) Wasserstoff ionenkonzentration . . . . . . . . . . . . 71 b) Oberfl~ichenspannung . . . . . . . . . . . . . . . 71 c) EinfluB auf die biologische Wirksamkeit der Seifen . . 72 IlL Das physiologische Verhalten der Seifen und dessen phy- sikaiisch-chemische Analyse . . . . . . . . . . . . . . 7g A. Hiimolytische Wirkung . ..... . . . . . . . . . . , . 74 B. Physikalisch-chemische Analyse der h~imolytischen Wirkung der Seifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Physikalisch-chemische Analyse der biologischen Wirkungen von Seifen und von Tannin

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Physikalisch-chemische Analyse der biologischen Wirkungen von

Sei fen und von Tannin, (Ein Beitrag zur physikalischen Chemie der En~findung und der adstringierenden Wirkung.)

V o n W o l f g a n g B u c k e n d a h l .

(Aus dem Pharmakologischen Institut der Universit~it G6tt ingen.)

(Mit 2 Figuren.)

(Eingegangen am 18. Mai 1933.~

l n h a l t s t i b e r s i c h t , seite

I. E i n l e i t u n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Die toxische Wirkung und die kol loidchemischen Eigenschaffen von Seifen

A. Toxische Wirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 B. Physikalisch-chemisches Verhahen . . . . . . . . . . . . 60

II. D i e b e s o n d e r s u n t e r s u c h t e n ( therapeut isch w i c h t i g e n ) S e i f e n 63 A. Herstel lung der Sole

a) Sapo kalinus-Sole . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 b) Natrium-, Kalimnlinolat . . . . . . . . . . . . . . 64

B. Eigenschaf ten des N a t r i u m - u n d des Kaliumlinolats a) Makroskopisches und ul t ramikroskopisches Aussehen . 65 b) Wasserstoffionenkonzentration~ . . . . . . . . 65 c) Oberfl i ichenspannung . . . . . . . . . . . . . . . 66 d) Schaumf~.higkeit 66 e) Ultrafil tr ierbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . 67

C. Einwirkung yon 0,9 Proz. NaCI auf die verwendeten SeifenlSsungen a) Wassers toff ionenkonzentrat ion 69 b) Oberfl~ichenspannung 6~)

D. Vorgiinge bei der Einstel lung des Gleichgewichts yon Seifen!6sungen a) Wasserstoff ionenkonzentrat ion . . . . . . . . . . . . 71 b) Oberfl~ichenspannung . . . . . . . . . . . . . . . 71 c) EinfluB auf die biologische Wirksamkei t der Seifen . . 72

IlL D a s p h y s i o l o g i s c h e V e r h a l t e n d e r S e i f e n u n d d e s s e n p h y - s i k a i i s c h - c h e m i s c h e A n a l y s e . . . . . . . . . . . . . . 7g A. Hiimolytische W i r k u n g . . . . . . . . . . . . . . . . , . 74 B. Physikalisch-chemische Analyse der h~imolytischen W i r k u n g d e r

Seifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

58 KOLLOID- BEIHEFTE BAND 38, HEFT 1--2

Seite C. Hemmung der H/imolyse durch Eiweil]k6rper

a) Eiweigk6rper des Serums . . . . . . . . . . . . . . 77 b) H/imoglobin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

1. Art der Reaktion der Seife mit dem H~imoglobin . . . . 80 2. FeststeUung der Wirkungsweise der Hemmung der Seifen-

h/imolyse durch H/imoglobin . . . . . . . . . . . 81 D. Allgemeine Zellsch/idigungen dutch Seifen . . . . . . . . . 82

IV. Hemmung der b io logischen Seifenwirkung durch Tannin und phgs ika l i s ch -ehemische Analyse der ads t r ingieren- den Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 A. Physikalisch-chemisehes Verhalten des Tannins

a) Chemische Zusammensetzung des Tannins . . . . . . . . 83 b) Eigenschatten des Tannins . . . . . . . . . . . . . 84 c) Reaktionen des Tannins mit Seifen . . . . . . . . . . 84

B. Zellwirkungen des Tannins a) Einwirkung des Tannins auf Zellen . . . . . . . . . . 91 b) Hemmung der Seifenh~imolyse durch Tannin . . . . . . 92 c) Physikalisch-chemische Analyse dieser Hemmung . . . . . 94

V. Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 VI. L i te ra turzusammens te l lung . . . . . . . . . . . . . 97

I. Einleitung. Die Seifen spielen als Zusatz zu Zahnpasten eine grotle RolIe in der

Mundhygienel). Es tiben Seifen aber auch eine toxische Wirkung aus.

Intraven6s zugeftihrt, verursachte Seife Kriimpfe und Herzliihmung. Nach Jarisch 2) rout3 diese Wirkung auf die kalkf~illende Wirkung der

Seifen bezogen werden; er konnte den Herzstillstand durch CaCl2-Injek-

tion wieder beheben. R a b b e n o 3) kommt auf Grund seiner Versuche

zu der Auffassung, daft diese allgemein toxische Wirkung der Seifen als

Wirkung der bei dem im Blur vorhandenen Pit entstehenden freien Fett- sSmren aufzufassen ist. Es sind jedoeh seine Versuche nieht fiberzeugend,

da die Wirkung der yon ihm verwendeten kolloiden L6sungen als solche

nieht zu tibersehen ist. Seifen sind starke Zellgifte, wie die h~imolytische Wirkung, die Reiz-

wirkung auf die Konjunktiva, auf freiliegende Nervenendigungen usw.

beweisen; Seifen sind starke Reizmittel ftir die Sehleimhaut des Magen-

darmkanals; per os genommen, ftihrten Seifen zu sehweren Magen- und DarmstSrungen4)5). Bei Anwendung yon Seifen als Abftihrmittel wurden

diffus verteilte Blutungen beobaehtet~). Experimentell konnten im Diekdarm yon Kaninehen durch Seifeneinlauf starke, difius verteilte

Blutungen und Ulzerationen der Schleimhaut erzeugt werden. Es konnte

bei diesen VersUchen kein Untersehied beziiglich der Wirkung zwisehen

stark alkalischen und neutralen Seifen, zwischen Kali- und Natron-

seifen festgestellt werden.

BUCKENDAHL, PHYS.-CHEM. ANALYSE D. BIOL. WIRKUNO V.SEIFEN U.TANNIN 59

N a e s l u n d ~) wies experimentell sch~idliche Einwirkungen von Sei- fen auf die M u n d s c h l e i m h a u t nach. Die Seifenwirkung ~iui3erte sich in einer Entzfindung des Zahnfleischrandes, in einer Quellung und Auf- loekerung des Epithels und in ausgepriigten F~illen in Ulzerationen der Schleimhaut der Zahnfleischtasche. C h o t z e n 8) konnte die sch~idliche Wirkung der Seifen auf die Mundschleimhaut durch Kaninchenversuche erneut nachweisen. VvT~hrend N a e s l u n d noch der Ansicht ist, dai] die Seifenwirkung auf SchleimhXute durch Alkali der Seifenl6sung bedingt ist, kommen R u n g e und H a r t m a n n 6) auf Grund ihrer Versuche zu dem Schlut3, dab die SchXdigung nicht durch das Alkali verursacht wird.

C h o t z e n konnte die toxische Wirkung der Seifen auf Zellen, auf rote Blutk6rperchen und auf die Mundschleimhaut, verhindern, wenn e r die Zellen vor der Seifeneinwirkung mit einer Tanninl6sung behan- delte.

Es i s t m e i n e A u f g a b e , zu v e r s u c h e n , die t o x i s c h e Wir - k u n g de r S e i f e n au f K 6 r p e r z e l l e n u n d die s c h f i t z e n d e Wir - k u n g des T a n n i n s in p h y s i k a l i s c h - c h e m i s c h e r B e z i e h u n g a u f z u k l X r e n . Seifen verhalten sich in kolloidchemischer Hinsicht, wie zunitchst auseinandergesetzt werden soil, insofern eigenartig, als h6here Konzentrationen andersartig zusammengesetzt sind als niedrige, und es erscheint daher interessant, die biologische Wirkung yore k o l lo id- c h e m i s c h e n S t a n d p u n k t aus aufzukl~Lren zu versuchen.

Im chemischen Sinne versteht man unter Seifen die Salze der Fett- s/~uren. Kolloide Eigenschaften zeigen erst die Salze derjenigen Fett- s~turen, welche mindestens 8 Kohlenstoffatome im Molektil enthalten. Bei der Untersuchung der Eigenschaften einer Seife ist neben der Stel- lung der FettsAure in der homologen Reihe der Grad der S/ittigung der Fetts~iure yon Bedeutung. Seifen ges~ittigter und unges~ttigter Fett- sXuren unterscheiden sich wesentlich in ihrem physikaliseh-chemischen und ihrem biologischen Verhalten.

Vergleicht man z. B. die Seifen von gleicher Kohlenstoffzahl abet versehiedenem Siittigungsgrad hinsichtlich ihrer Oberfl~ichenspannung, so zeigt sich ein Anwaehsen der Kapillaraktivitiit mit der Zahl der Dop- pelbindungen, und zwar bei allen Temperatureng). Die ,,echte L6slich- keit" der unges~ttigten Seifen ist zehnmal so grofi wie die der ges~itti~ ten1~ Da die ges~ttigten und unges~ittigten Seifen sieh auch in biologi- scher Beziehung verschieden verhaltenll), ist bei der Analyse einer Seifen- wirkung diese Unterscheidung stets durchzuffihren. Ich untersuchte ausschliet31ich Salze ungesiittigter Fetts~iuren, da sie in therapeutiseher Hinsicht erfahrungsgem~fl eine grSt3ere Rolle spielen.

60 KOLLOID- BEIHEFTE BAND 38, HEFT 1--2

Weiterhin ist bei der Untersuchung der Eigenschaften der Seifen- 16sungenaufden E i n f l u f I der K o n z e n t r a t i o n besonderszuachten , da sich verschieden konzentrierte Seifen kolloidchemisch verschieden verhalten. Vom kolloidchemischen Standpunkte aus sind die Seifen Semi- kolloidel2), d. h. sie sind in kleinen Konzentrationen molekulardispers verteilt. Da diese Konzentrationen aut3erordentlich gering sind (vgl. S. 66), sind die Seifenmolekfile als nahezu vollstgndig hydrolisiert anzu-

nehmen, d. h. es gibt in ganz verdtinnten L6sungen z. B. yon Natrium- linolat Na', OH' u n d Linols~ ture . Wegen der niedrigen Dissoziations- konstanten der FettsSmren linden wir in diesen grogen Verdfinnungen neben den nur in Spuren vorhandenen Fetts~ureanionen Fettsiiure- molek0/e. Aber auch diese Fetts~uremolekti|e k6nnen wegen ihrer Un- 16slichkeit molekulardispers nicht bestgndig bleiben. Sie lagern sich im L a u f e der Ze i t zusammen. K r a t z la) konnte inSeifenl6sungenh6he- rer Konzentration im UItramikroskop FettsS~uremolektilaggregate in Form blS~ttehenartiger Gebild, e beobaehten. Daft man aus diesen L6- sungen dureh Schtitteln mit organischen L6sungsmitteln Fetts~iure ent- fernen kann, ist sehon lange bekannt.

Die Strukturelemente eines Seifensols h6herer Konzentration - - tiber die Grenze, kleine : h6here Konzentration wird noch zu sprechen sein - - teilen sieh naeh den Anschauungen M c B a i n s 1~) in die kleinen ,,Ionen- micellen", die nur einen Bruehteil der gesamten Seifenmenge ausmachen, aber fast die gesamte LeitfS.higkeit bedingen, und in die gr6t3eren un- dissoziierten, den zahlenmaBig gr6fleren Anteil ausmachenden, aber fast keine Leitf~higkeit besitzenden ,,Neutralmieellen". Die Seifenion- micellen bestehen im Durchschnitt aus etwa 10 Fetts~ureanionen mit den entsprechenden Ladungen. Durch Ultrafiltration mat3 Me B a i n die Dimensionen der verschiedenen Anteile der Seifensole, indem er die Filterporengr6f3e Variierte. Es zeigte sich, dal3 die kristalloiden Anteile kleiner als 9/qz, die Ionmicellen zwischen 9/ql, und 15 p/* und das neu, t rai t Seifenkolloid zwischen 75/~ und 450/~/z lagen. Nach M c B a i n be- nutzt man ftir die Micellen der Seifenl6sungen Iolgende Symbole, wobei F die Fetts~ure und K das Kation bedeutet.

[ (KF) m "] [ (KF) m-] F,K+ = ionmicelle. [(H~O) n 3 ----- Neutralmicelle [ (H20) n_J

Das Verh~tltnis der Bestandteile verschiedener Seifenkonzentra- tionen geht aus folgender graphisehen Darstellung (vgl. Fig. 1) hervor.

Der Gestalt nach - - das ist ftir den Reaktionsmeehanismus wich- tig - - sind die kolloiden Teilehen i n Hydrosolen von Seifen StS.bchenl~).

BUCK, ENDAHL, PHYS.-CHEM. ANALYSE D. BIOL. WIRKUNG V.SEIFEN U.TANNIN 61

In Hydrogelen sind sie nach dem unmittelbaren ultramikroskopischen Befunde zu langen FS.den ausgewaehsen, und diese haben sich ihrerseits

z~l Faserbtindeln zusammengelagert. Die Molektile der fettsauren Salze

OA

O2

01

@ K,F, F' ~(' d7 d2 dd dq -@.'5 OGrnol K-oleo~ 3% -to. lag

Fig. 1.

liegen senkreeht zu der langen Achse des Micels. Die Ladung des Micelt- ions rtihrt nach T h i e s s e n 1~) her yon der I)issoziation der COONa- Gruppen, die in der Oberflgche des kristallinen Micels liegen. Die Fett-

s~tureionen bleiben dabei im Gitter und erteilen dem Micellion die nega- tive Ladung. Die abdissoziierten Alkaliionen bilden als lockerer Ionen- schwarm die /iut]ere Belegung der diffusen elektrischen I)oppelschicht

de r Micelle. Die Stirnfl/ichen tier st~ibchenf6rmigen gestreckten

Micellionen ist am wenigsten d icht mit Ladungen besetzt. Nach T h i e s s e n ist die Micelle also so aufgebaut (vgl. Fig. 2a und 2 b).

Mit diesen kolloiden Anteilen stehen irfl reversiblen Gleich- gewicht die molekulardispersen. Sie sind die echtgel0sten Anteile

de r Seifen, die im Ultrafiltrat nachweisbar sind und den grSflten Teil des osm0tischen

Fig. 2 a. B

Fig. 2b.

Druekes bedingen. Die ,,echte LSslichkeit" der Seifen ist v o n d e r Tem- peratur abhS.ngig und ist bei hSheren Temperaturen (fiber 90 ~ erheblich. Bei Zimmertemperatur ist der molekt, lardisperse Anteil jedoch auger-

6 2 KOLLOID-BEIHEFTE BAND 38, HEFT 1--2

ordentlich gering. Ffir eine ges~ittigte SeKe, ftir Natriumstearat, fand K r a t z 13) 0,0001 Mol pro Liter ~ 0,003 Proz. bei 18 o echt gel6st. Nach M i k u m o l ~ ) ist die'L6slichkeit der unges/ittigten Seifen etwa zehnmaI grOt3er als die der entsprechenden ges/ittigten, wie wir aueh durch eigene Messungen feststellen konnten (vgl. S. 68). Bei L6sungen fiber 0,l normal betr~igt die Hydrolyse nur Bruchteile yon 1 Proz. Selbst in 0,001 normaler L6sung betr/igt die prozentuelle Hydrolyse ffir Natrium- palmitat bei 90 o erst 6,6 Proz. Temperaturerniedrigung geht Erniedri- gung des Hydrolysengrades parallel. Es sind also besonders in konzen- trierten Seifensolen fiber 0,01 normal (etwa 0,3 Proz.) relativ sehr wenig OH-Ionen vorhanden. Die Einstellung des Gleichgewiehtes zwischen den molekulardispersen und kolloiden Anteilen nach der Herstellung erfordert einige Zeit (vgl. S. 66ff.).

Ffir die physikaliseh-ehemischen und entsprechend die biologischen Eigenschaften der Seifen scheinen diese F e t t s ~ i u r e m o l e k t i l e besonders wichtig zu sein. Dutch ultramikroskopiscbe Untersuchungen land K r a t z, dab sieh in manchen Seifenl6sungen die Fetts~iure in spezifischen, r~iumlich yon den neutralen, f~idigen Seifengebildefl getrennten ]31~itt- chen ausscheidet. In verdfinnten L6sungen waren sie zahlreieh, ia kon- zentrierteren wurden sie relativ seltener. Bei gleicher Seifenkonzentra- tion waren sie bei 12 0 seltener als bei 25 ~ bei Zurfiekdr~ingung der Hy- drolyse dureh Zusatz yon Alkali oder yon gleichnamigen Ionen ver- sehwanden die Bl~ittehen. Es kommt die Fetts~iure aber nieht nur frei, sondern aueh an die Mizellen der neutralen Seife gebunden vor. Die so entstebenden Mizellen einer ,,sauren Seife" sind anscheinend besonders stark kapillaraktiv, und deshalb ffir den Bau der Seifenwasserlamelle und vieler anderer kolloidchemischer Wirkungen der Seife bedeutsam.

Schon durch niedrige Seifenkonzentrationen wird die O b e r f l ~i e h e n- s p a n n u n g Wasser-Luft erheblieh verringert und steigt dann langsam bei wachsender Konzentration yon einem Oberfl/ichenspannungsmini- mum an wieder an. Die Konzentration dieser maximalen Oberfl/ichen- spannungserniedrigung verschiebt sich mit steigendem Molekfllargewicht zu den stlirkeren Verdfinnungen. Innerhalb der homologen Reihe ver- schiebt sich auch bei den ungesiittigten Verbindungen das Oberfl~ichen- spannungsminimum mit steigendem Molekulargewicht gegen die nie- deren Konzentrationen. Beim Oleat liegt es bei 0,25 Proz. Seifengehalt. Beim Natriumlinolat liegt es nach eigenen Untersuchungen be/ etwa 0,5 Proz. Seifengehalt.

Das Minimum der Kurve ist oft auffallend scharf. Die Erniedrigung der Oberfl~tchenspannung besagt, dab sich kapillaraktive Stoffe an der

BUCKENDAPIL, PHYS.-CHEM.ANALYSE D.BIOL.WIRKUNO V.SEIFEN U.TANNIN 6 ~

Oberfl~iche anreichern. Ob es aber Monoschichten der Fetts~iuren sind oder Sehiehten yon Mesophasen, wie sie ja in Seifenl6sungen entstehen k6nnen, oder ausgepr~igte Kolloidteilehen, etwa f~idehenft~rmige Mizel- fen, dartiber gehen die Auffassungen in der Literatur auseinander. Es ist vielleicht aueh unter versehiedenen Umst~inden in versehiedenem Matle der Fall.

II. Die linolsauren Seifen. Entsprechend den verschiedenen Eigenschaften der ges~tttigten und

unges~tttigten Fetts~iuren werden therapeutisch nicht alle Seifen gleieh gut verwendet werden k/Snnen. Erfahrungsgem~i/3 spielen die Seifen der unges~tttigten Fettsguren therapeutiseh eine gr6flere Rolle. Wir be- nutzten daher zu unseren Versuchen unges/ittigte Seifen. Auf die des- infizierende Wirkung der Seifen, die nach R e i c h e n b a c h 11) bei gesgttig- ten vie1 gr/SBer ist als bei unges~ittigten, soll nicht n~iher eingegangen werden.

Zun~tchst wurden Versuche mit S a p o k a li n u s (DAB 6) ausgeftihrt. Sapo kalinus besteht aus 43 Teilen Lein6l, 58 Teilen Kalilauge und 5 Tei- len Weingeist. Das Lein61 enth/ilt nach H a z u r a und Grii t3ner 16) im D u r e h s c h n i t t : 30 Proz. 01siiure, 65 Proz. Linolsliure und 5 Proz. Lino- lensliure. L e w k o w i t s c h , der diese Analyse in Zweifel zieht, gibt fol- gende Mittelwerte an: Feste Fetts~iuren [Palmitin-, Stearin-, Myristin- und AraChidins~iure) 7,5 Proz., Linols~iure 36,5 Proz. und Linolen- s~.ure 56 Proz. Sapo kalinus enthiilt im ganzen 45--50 Proz. Seifen. Aus dem Ausgangspr~iparat wurden dureh Verreiben einer abgewogenen Menge in zunliehst sehr wenig Fltissigkeit und weiteres Verdtinnen mit Wasser die ftir die Versuehe jeweils ben6tigten Konzentrationen her- gestellt.

Da Sapo kalinus ein Seifengemiseh ist , und sieh seine Wirkungen nieht auf die einzelnen Komponenten zurtiekftihren lassen, wurden weitere Versuehe mit yon uns selbst dargestellten Linolaten dureh- gefiihrt. Wir verwendeten N a t r i u m l i n o l a t und K a l i u m l i n o l a t . Die LeinSlsliure (Aeidum linolieum) aus der ehemisehen Fabrik Dr. Sehu- chardt, GOrlitz, wurde naeh einer Mitteilung der Fabrik hergestellt dureh Verseifung yon Lein61 und gereinigt dureh Entfernung der ges~itti~ten Fettsliuren. Die S~iure ist also nieht als ehemisch rein anzuspreehen, sie enthlilt kleine Mengen Linolensiiure.

Die Linols~iure, aueh Lein61- oder Hanf61s~iure genannt, CasHn20 ~ = CH a (CH~) 4 CH = CH CH~ CH = CH (CH~)~ COOH ist bei Zimmertem- peraturen ein hellgelbes 01, Gefrierpunkt minus 18 ~ Siedepunkt bei

6 4 KOLLOID-BEIHEFTt~ BAND 38, HEFT 1--2

16 mm Druck 229--230 ~ Dichte bei 18 ~ bezogen auf Wasser yon 4 o C 0,9026; die Linois~ure ist im Wasser unl6slich. Die LinolensXure ClsHaoO 2 hat die KonstitutionsformeI CHaCH~CH -~ CHCH~CH ----- CHCHeCH -=- CH(CH~)TCOOH. Die Eigenschaften sind denen der Linols~iure ~hnlichlL)

Die Linolate stellten wir uns her, indem wir eine bestimmte Ge- wichtsmenge der reinen Fetts~ure (z. B. ein Mol = 280 g) mit der che- misch xquivalenten Menge des in der Volumeinheit (1 Liter) Wasser ge- 15sten Na- oder K-Hydroxyds neutralisierten. 7 g Linols~ure (1/40 Mol), ~uf dem Wasserbade erhitzt, versetzten wir un.ter st~indigem Umrtihren mit 25 ccm hei~3er 1 n-Lauge. Aus dem Gewicht der Seife nach dem Erkal ten auf Zimmertemperatur berechneten wir den P r o z e n t g e h a l t an Seife. Z. B. die NatriumlinolatlSsung wiege 31,2 g. Sie enth~tlt 1 / 4 0 Mol Seife gleich 7,55 g. Der Prozentgehalt an Seife betr~tgt demnach 7,55 �9 100

31,2 - -24 ,2 Proz. Als NaOH benutzten wir Natrium hydricum

purum in rotulis pro Analysi yon Merck , als KOH Kalium causticum purum. Das Natriumlinolat 15st sich leicht in Wasser und bildet eine an- n/~hernd durchsichtige, hochvisk6se Fltissigkeit, die etwa die Farbe der Linoisgure hat. Das Kaliumlinolat bildet bei der Darstellung Fioeken, die sich dureh Umr0hren w~thrend des Erkaltens leicht zerteilen lassen. Es bil- de t fiber e{:wa 750 eine durchsichtige, gelbrote, bei Zimmertemperatur eine trtibe, waehsgelbe, hochviskose Fltissigkeit. Das Verhalten des Kalium- linolats bei verschiedener Temperatur ist aus folgender Tabelle ersichtlich.

Kaliumlinolat nach der Herstellung beim Abkiihlen beobachtet:

83 Grad Flocken, LOsung klar, gelbrot. 81 . . . . kleiner, LSsung klar, gelbrot. 75 . . . . fast nicht mehr zu sehen, L{Jsung wird trtibe. 73 . . . . nicht mehr zu sehen, LSsung gleichm~tflig tr0be. 70 . . . . nicht mehr zu sehen, Farbe wird gelblich. 52 ,, LSsung opak, Farbe wachsgelb.

Bei weiterer Abktihlung bis auf Zimmertemperatur keine weitere Ver- ~nderung. Beim Wiedererwlirmen waren folgende Anderungen des Ka- liumlinolats zu beobachten.

70 Grad Farbe wird dunkler. 7 5 , , L6sung beginnt sich aufzuhellen.

80 ,, LSsung klar.

M. H. F i s c h e r 16) beschrieb den physikalischen Zustand der Lino- ~late bei 180 so:

Kaliumlinolat: hoch visl~ose, opaleszente, gelbe Fltissigkeit. Natriumlinolat: hochviskose, etwas getrtibte, gelbe Fltissigkeit.

BUCKENDAHL, PHYS,-CHEM, ANALYSE D.BIOL.WIRKUNG V.SEIFEN U.TANNIN 65

Wir k6nnen den Befund nicht ganz best/itigen, das Kaliumlinolat war bei Zimmertemperatur stets opak, das Natriumlinolat eine klare, hoch- viskose Fl~ssigkeit.

Nach dem oben beschriebenen Verfahren erhielten wit das Natrium- linolat in einer 24prozentigen L6sung, das Kaliu mlinolat in einer 25prozen- tigen L6sung. Von diesen Standardl6sungen, die unter CO2-AbschluB auf- bewahrt wurden, ausgehend, stellten wir die ftir die jeweiligen Versuchc er- forderlichen Prozentgehalte durch Verdannen mit destilliertem Wasser oder mit einer 0, 9prozentigen Kochsalzl6sung her. Als Wasser verwendeten wir Leitungswasser, das fiber Kaliumpermanganat destilliert und5Minuten gekocht worden war. Dieses destillierte ausgekochte Leitungswasscr hat ein PH yon 7,1, wS.hrend unser gew6hnlich destilliertes Wasser ein PH Yon 6--5 hatte18). Das Wasser wurde in Jenaer Glas unter Natronkalk aufbewahrt.

ZunS.chst wurden beide Linolate durch Bestimmung folgender phy- sikalisch-chemischer Gr6flen charakterisiert: U l t r a m i k r o s k o p i s c h e s Bi ld , W a s s e r s t o f f i o n e n k o n z e n t r a t i o n , Ober f l / i ch e n s p a n - nung , S c h a u m f S . h i g k e i t und U l t r a f i l t r i e r b a r k e i t . Dannwurde, da die H/imolyseversuche in physiologischer Kochsalzl6sung vorgenom- men werden mut3ten, untersucht, welchen EinfluB dieses Salz in dieser Konzentration auf die Eigenschaften der Linolate ausfibt. Schliet31ich muflte, da sich in frischen Seifenl6sungen erst innerhalb yon Stunden ein Gleichgewicht zwischen den kristalloiden und kolloiden Anteilen einstellte, das zeitliche Verhalten der physikalisch-chemischen und bio- logischen Eigenschaften der Seifen wS.hrend der Einstellung des Gleich- gewichtes genau untersucht werden.

Es sollen zun~ichst Beispiele yon Versuchsresultaten zur Charakte- risierung des Natrium- und Kaliumlinolats angefahrt werden.

M a k r o s k o p i s c h e s A u s s e h e n .

Natriumlinolat. 24 Proz. klare, gelbliche, hochvis-

kose Flfissigkcit. 1 Proz. klare, etwas gelbliche Fltis-

sigkeit.

Kaliu mlinolat. 25 Proz. opake, wachsgelbe, hoch-

viskose Fltissigkeit. 1 Proz. etwas opaleszente, gelb-

liche Flfissigkeit.

U l t r a m i k r o s k o p i s c h e U n t e r s u c h u n g .

Natriu mlinolat. 24 Proz., gleich grot3e Teilchen,

unbeweglich. 1 Proz., gleich groBe Teilchen in

Brownscher Bewegung.

Kaliumlinolat. 25 Proz., sehr verschieden groBe

Teilchen, unbeweglich. 1 Proz. verschieden groBe Teilchen

in Brownscher Bewegung.

5

66 I~OLL01D-BEIHEFTE BAND 38, HEFT l--2

W a s s e r s t o f f i o n e n k o n z e n t r a t i o n .

Die Messung der Wasserstoffionenkonzentration wurde mit der Wasserstoffelektrode in strSmendem Wasserstoff durchgeftihrt, die E. M. K. der Gaskette mit dem Mikroionometer von LautensehlS~ger ge- messen. Die Messung der Wasserstoffionenkonzentration mit Indika- toren wurde vermieden, da Seifen mit Indikatoren Farbfehler geben, z. B. mit Neutralrot und Nilblausulfatlg). Die Messung der Wasserstoff- ionenkonzentration ist ftir die Kenntnis der Hydrolyse, also der f r e i e n O H - I o n e n , somit der Alkalinitiit der Seife, wesentlich.

Natriumlinolat. Kaliumlinolat.

0,1 Proz. in H20. 0,1 Proz. in H20. Frische L6sung PvI 10,2 Frisehe L6sung Pi-I 7,15. 24 Stunden alt PH 9,6. 24 Stunden alt p~ 7,15.

1 Proz. in H20 ist wegen der star- 1 Proz. in H20. ken Schaumentwieklung nicht Frische L6sung PH 8,8. meflbar. 24 Stunden alt PH 8,3.

E r g e b n i s : Eine 0,1prozentige -~ 0,003 n-NatriumlinolatlSsung ent- spricht somit einer 0,000025 n-Lauge. Die Hydrolyse betrS.gt etwa 1 Proz. Kaliumlinolat hat bei dieser Konzentration die AlkalinitS~t des verwen- deten Wassers. Eine einprozentige 0,03 n-Kaliumlinolatl6sung entspricht einer 0,000005n-Lauge. Die H y d r o l y s e des K a l i u m l i n o l a t s i s t a u f l e r o r d e n t l i e h ger ing .

O b e r f l i i c h e n s p a n n u n g ( W a s s e r / L u f t ) .

Die OberfI~ichenspannung wurde mit dem Stalagmometer nach T r a u b e gemessen. Die AusfluBgeschwindigkeit war so langsam (pro Tropfen 2--3 Sekunden), dab die gemessene Oberfliiehenspannung einigermaBen einer statischen Oberfliichenspannung gleichkommen dtirfte. Alle Oberfl~ichenspannungsmessungen dieser Arbeit wurden durchgeffihrt mit einem Stalagmometer mit der Tropfenzahl 58,75 ffir destilliertes Wasser bei fi0 ~ C. Aus der gemessenen Tropfenzahl wurde die relative Oberfllichenspannung errecbnet nach der Formel: rel. Ober-

fliichenspannung -- Zw �9 D wobei Zw die AusfluBzaht fiir Wasser, Z die Z '

der zu messenden L6sung und D die Dichte der L6sung ist. Die abso- lute Oberfl~ichenspannung (Dyn/cm) der LSsung ergibt sich, wenn man die relative Oberfliichenspannung auf die absolute Oberfl~ehenspannung des Wassers bei 2 0 0 = 73 Dyn/cm bezieht.

B U C K E N D A H L , PHYS.--CHEM,ANALYSF,, D . B I O L . W I R K U N G V . S E I F E N U . T A N N I N 67

Natriu mlinolat. 0,03 Proz. in H20.

(frische L6sung) Tropfenzahl 118. OberflS.ehenspannung 36,3 Dyn/em. 0,15 Proz. in H20.

(frische L6sung) Tropfenzahl 144. OberflRchensp. 29,7 Dyn/cm.

Kaliumlinolat. 0,03 Proz. in H20.

(frisehe L6sung) Tropfenzahl 122. Oberfl~ichenspannung 35,1Dyn/em 0,22 Proz. in H20.

(frische L6sung) Tropfenzahl 142. OberfiS.chensp. 30,2 Dyn/cm.

E r g e b n i s : Hinsichtlich der Herabsetzung der Oberfl~ichenspan- nung unterscheiden sieh die beiden Seifen nicht voneinander.

$ c h a u m f ~ h i g k e i t .

Die Sehaumfg.higkeit hat ffir die Waschwirkung und somit ftir die therapeutische Verwendung Bedeutung. In zwei gleiehen Standzylin- dern wurden je 5 cem, einer 1 Proz. = 0,03 m Seifenl6sung 30 Sekunden gleiehzeitig geschfittelt und die H6he der SehaumsSule im Verlaufe meh- rerer Stunden gemessen.

Zeit nach Schi i t te ln Natr iumlinolat Kaliumlinolat

i ,

1 Minute . . . . . . [ 22,7 11 Minuten . . . . . . ' 21,2 21 Minuten . . . . . . [ 20,2 41 Minuten I 3,0

9 Stunden : : : : : : 3,0 24 Stundcn . . . . . . ! 1,5

,i

18,2 2,0 1,0

E r g e b n i s : Das S c h a u m v e r m 6 g e n u n d b e s o n d e r s die S c h a u m b e s t ~ n d i g k e i t des K a l i u m l i n o l a t s s ind a u t 3 e r o r d e n t - ]ich g e r i n g g e g e n f i b e r d e n e n des N a t r i u m l i n o l a t s .

U l t r a f i l t r i e r b a r k e i t .

Da das VerhS. l tn i s der m o l e k u l a r d i s p e r s e n zu den kol- ] o i d d i s p e r s e n A n t e i ] e n der Seifenl6sung ffir die Beurteilung der biologischen Wirkung wichtig zu sein scheint, mul3te dieses Verh/iltnis durch Versuche bestimmt werden. Zur Ultrafiltration der SeifenlSsungen benutzten wit Zsi g mon dy- Ultrafeinfilter (Membrunfilter G. m. b. tt., G6ttingen). Da beim Unterdruck der Wasserstrahlpumpe ein 1 Minuten- Ultrafeinfilter Natriumlinolat in grot3er Menge durchliet3 (trfibes, sehr stark sch~iumendes Ultrafiltrat), und da der Unterdruck der Wasser- strahlpumpe nicht ausreiehte, um Natriumlinolat durch ein 3 Minuten-

5*

6 8 KOLLOID-BEIHEFTE BAND 38, HEFT 1--2

UItrafeinfilter zu filtrieren, benutzten wir einen Ultrafiltrationsiiberdruck- apparat mit st~tndiger Rtihrung, den uns Herr Professor Thiessen liebens- wtirdigerweise zur Verftigung gestellt hatte. Als Ultrafilter kamen zur

Verwendung 3 Minuten-, 6 Minuten- und 7 Minuten-Ultrafeinfilter. Die verwendeten SeifenlSsungen waren 25 Proz. (Membranfilter und Zella- filter lieflen bei einem Uberdrack von 1--3 Atm. sehr viel Kalium- linoiat passieren.) Dureh das 3 Minuten-Filter filtrierte die 25prozentige SeifenlSsung recht langsam. Wir fingen die Ultrafiltrate des 3 Min.- Ultrafeinfilters mSgliehst COe-frei auf, doch konnten wir eine geringe

Trtibung nieht vermeiden. Die Ultrafiltrate wurden in Jenaer Glas unter Natronkalk aufgehoben. Diese Ultrafiltrate filtrierten wir dann nochmals, und zwar das Ultrafiltrat des Natriumlinolats durch ein 7 Minutenfilter bei 2 Arm. Uberdruck. Es resultierte eine klare, etwas gelbliche Fltissigkeit. Das Ultrafiltrat eines 6 Minuten-Ultrafeinfilters

des Kaliumlinolats war eine wasserklare, farblose Fl(issigkeit. Je 1 ecru dieser Ultrafiltrate wurde mit einer Normalpipette in ein

W~geglS~schen gebracht, gewogen, auf einem Wasserbade auf die HXlfte des Volumens eingedampft, fiber konzentrierter SchwefelsS~ure im Va- kuum welter getroeknet und bis zur Gewichtskonstanz gewogen.

1 ccm 7 Minuten-Ultrafiltrat des Natriumlinolats enthielt 0,0430 bzw. 0,0342 g Seife. Das sind etwa 0,1 Mol pro Liter. Es sind also 3,42 Proz. eeht gel6st.

1 cem 6 Minuten-Ultrafiltrat des Kaliumlinolats enthielt 0,0112 g Seife. Das sind ungef~thr 0,03 Mol pro Liter. Es sind also 1,12 Proz. echt gelSst.

K a l i u m l i n o l a t i s t h e t e r o d i s p e r s , es i s t w e n i g e r 15sl ich, w e n i g e r h y d r o l y t i s e h g e s p a l t e n als N a t r i u m l i n o l a t u n d l ie- f e r t w e n i g e r b e s t ~ n d i g e . Sch~tume. I m H S . m o l y s e v e r s u c h er- wies s ich das K a l i u m l i n o l a t zwei D r i t t e l so w i r k s a m wie das N a t r i u m l i n o l a t .

Wirkung der physiologischen, 0,15 m.Kochsalzl6sung auf Natrium. und Kaliumlinolat.

Die for die H~molyseversuehe verwendete Aufschwemmungsfltissig- keit for rote BlutkSrperchen war eine 0,9prozentige KochsalzlSsung, da das Ca der RingerlSsung (0,02 Proz. CaCl~) die Seife in niedrigen Kon- zentrationen aussalzte (Sapo kalinus bei 0,15 Proz. beginnende, bei 0,05 Proz. totale Ausflockung). Da jedoch die 0,9prozentige Kochsalz- 15sung, wenn auch unterhalb der Grenzkonzentration, welche zur Ko- agulation der Seifen ftihrt, als Elektrolyt nicht ohne Einflufl auf die Struk-

BUCKENDAHL, PHYS.-CHEM.ANALYSE D. B1OL.WIRKUNO V.SEIFEN U.TANNIN 69

tur der Seifensole sein kann, haben wir zun~chst die Einwirkungen der 0,gprozentigen NaC1-LSsung auf die physikalisch-chemischen Eigen- schaften der Linolate untersuchen mtissen.

f i~nderung der W a s s e r s t o f f i o n e n k o n z e n t r a t i o n .

Mit der Wasserstoffelektrode wurden folgende Werte gemessen:

Frische L6sung nach 24 Stunden Sapo kalinus 0,05 Proz. in H~O.

. . . . 0,05 , , in NaC1 Natriumlinolat 0,1 Proz. in H 2 0 .

,, 0,1 , , in NaCI. Kaliumlinolat 0,1 Pr0z. in H~O

,, 0,1 ,, in NaC1 ,, 1 ,, in H20 ,, 1 ,, in NaC1

pH 10,4 p• 9,2 PH 9,4 Pn 8,9 PH 10,2 PH 9,1 pH 9,6 PH 9,0 pH 7,1 PH 7,1 pH 7,1 pI~ 7,1 PH 8,8 Pn 8,3 pH 8,8 PH 8,3

E r g e b n i s : W~hrend 0,9 Proz. NaCl-Zusatz auf Kaliumlinolat- 16sungen in bezug auf ihre Alkalinit~tt keinen mel3baren Einflut3 aus- tibt, wird die AlkalinitS.t der NatriumlinolatlSsungen und der Sapo ka- linus-L6sungen herabgesetzt.

Diese Ergebnisse lassen sich so erkl~iren: 1. Dem Massenwirkungs- gesetz zufolge muB der Zusatz des in der L6sung bereits vorhandenen gleichnamigen Ions die Hydrolyse zuriickdr~tngen. Daher vermindert z. B. nach Untersuchungen yon M c B a i n ~~ ein Zusatz yon Na-Ionen die Hydrolyse yon Natronseifen. 2. NaC1-Zusatz ver~ndert den Dispersi- t~ttsgrad von Seifenl6sungen im Sinne einer Aggregation von Seifen- teilchenl3). OH-Ionen werden dadurch zwischen den einzelnen Kolloid- teilchen festgehalten und der Messung unzugAnglich.

O b e r f l S ~ c h e n s p a n n u n g .

Die LOsungen wurden sofort nach der Herstellung mit dem Stalag- mometer nach T r au b e (Wasserzahl 58,75) gemessen.

Oberfl~ichensp. Tropfenzahl in Dyn/cm

Natriumlinolat 0,03 Proz. in H20 . . . . 118 36,3 ,, 0,03 ,, in NaC1 . . . . 109 39,3 ,, 0,15 ,, in H~O . . . . 144 29,7 ,, 0,15 ,, in NaC1 . . . . 136 31,4

Kaliumlinolat 0,03 ,, in H~O . . . . 122 35,1 ,, 0,03 ,, in NaC1. 113 38,0 ,, 0,22 ,, in H20 . . . . 142 �9 30,2 ,, 0,22 ,, in NaC1. 142 30,2

E r g e b n i s : NaCl-Zusatz bewirkt eine Verminderung der Herab- setzung der Oberfl~tchenspannung, die besonders ausgeprS~gt ist bei nie- deren Konzentrationen.

70 KOLLOID-BEIHEFTE BAND 38, HEFT 1--- 9

Diese bei Elektrolytzusatz beobachtete verminderte Herabsetzung der Oberflgehenspannung von Seifenl6sungen l~tt3t sieh auf Vergr6berung des dispersen Zustandes yon Seifenl6sungen naeh den Anschauungen yon M c B a i n zurackf~hren: Die Seifenl6sungsoberfl~che besteht aus Seifenmicellen. Kleine Micellen, welche die Oberfl~ichenspannung des Wassers stark erniedrigen wtirden, k6nnen wegen ihres vergleiehsweise h6heren osmotischen Druckes nur schwierig in die Oberflgehe gelangen, aggregieren sit sich aber zu gr6Beren Komplexen, so wird wegen der da- mit verbundenen Erniedrigung des osmotischen Druckes der Ubergang in die Oberfl~tehe erleiehtert und dadureh wird die Oberfl~tchenspannungs- erniedrigung geringer.

Allgemein kolloidchemisch l~flt sich dieser Vorgang wit folgt ver- standlich machen. Nach der heutigen Anschauung ist jedes Kolloid- teilchen von einer Hfille yon Ionen umgeben, deren Dichte mit zuneh- mendem Abstand abnimmt. Dieser Aufbau ist analog demjenigen der Atome aus positivem Kern und Elektronen. Ebenso wie dort durch die gegenseitige Polarisation die anziehenden van der Waals-KrMte ent- stehen, mtissen ihnen analoge anziehende Krgfte auch hier vorhanden sein, hervorgerufen dureh eine Deformation der lonenhfillen. Der osmotische Druek der Ionen wirkt der Anziehung entgegen, so dab sich ein Gleieh- gewichtszustand ergibt. Erh6ht man durch Elektrolytzusatz die Kon- zentration der Aut3enionen, so wird die Ionenhtille des Kol/oidteilchens ngher an die Grenzfl~tche herangedrtickt; das Gleichgewicht ist gest6rt, die Kolloidteilchen werden entladen und treten zu gr6t3eren zusammen.

Damit hgngt auch zusammen, dab die Viskosit~t einer makro- skopisch homogenen Seifenl6sung mit zunehmendem Elektrolytgehalt durch tin Maximum geht, the die Aussalzung beginnt. M c B a i n deutet die hohe Zghigkeit auf Grund der Bildung lockerer Micellstrukturen, die viel FliJssigkeit unbeweglich machen, das Absinken auf Grund der Tat- sache, daft die M~ellen infolge der Koagulation enger zusammengedr~tngt werden. K r a t z la) beobachtete im Ultramikroskop, daft der Zusatz gleiehnamiger Ionen die Aggregation von Seifenteilchen und die Bildung anisotroper Sttitzelemente f6rdert.

E r g e b n i s ; Die Vergnderungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Seifenl6Sungen durch 0,9 Proz. NaCI sind geringfttgig und lassen sieh .aus den kolloidchemischen Wirkungen der Elektrolyte auf Struktur- und Dispersit~tsgradS.nderungen hydrophiler Semi- kolloide durehaus erkl~tren.

Die NaC1-L6sung bewirkt also Verminderung der Herabsetzung der Oberfl{ichenspannung, Zurfickdr~ngung der Hydrolyse, Bildung

BUCKENDAHL, PHYS.-CHEM. ANALYSE D. BIOL. WIRKUNG V. SEIFEN U. TANNIN ~ 1

gr6flerer Teilchen. Eine Umsetzung von Kaliumlinolat :in Natriumlino- lat durch UberschuB yon NaC1 ist nicht nachweisbar. Wie sp~ter aus- geffihrt, verhalten sich friseh hergestellte und einige Tage alte Seifen- sole niedriger Konzentration yon Natriumlinolat und Kaliumlinolat in 0,9 Proz. NaC1 nicht ganz gleich.

VorgAnge bei der Einste l lung des Gleiehgewizhts yon SeifenlSsungen.

Seifen16sungen zeigen nach Herstellung durch Verdfinnen einer konzentrierteren L6sung oder nach Erw/~rmen im Laufe von 2- -3 Tagen eine Reihe yon Jimderungen ihrer Eigenschaften. Die Jkaderungen lassen sich zurfickftihren auf eine Anderung des Dispersit~tsgrades der Seifen- 15sungen, auf ein Bestreben der Seifen, zu aggregieren (Mol-Attraktion), in einen s~abileren, gr6ber dispersen Zustankt fiberzugehen. Da diese Anderung der Struktur der Seifensole yon Einflug auf die biologische Wirkung der Seifen sein kann, ist zun~tehst die Anderung der physika- lisch-chemischen Eigenschaften der Seifen im Laufe mehrerer Tage nach der Herstellung untersucht worden. Dabei ist zu unterscheiden zwischen dem zeitliehen Verhalten sehr verdfinnter, also ann~hernd molekular- dispers gel6ster Seifenl6sungen und dem konzentrierterer Seifenl6sungen, deren charakteristisehes Merkmal ja das Auftreten yon Seifenmicellen ist.

W a s s e r s t o f f i o n e n k o n z e n t r a t i o n .

Um eine fmderuag der Wasserstoffionenkonzentration durch AuG nahme v o n CO S aus der Luft zu vermeiden, wurden die L6sungen stets aus CO2-freien Ausgangsmaterialien bereitet und unter Natronkalk aug gehoben. Bei der Darstellung der L6sungen wurde ErwSxmung ver- mieden, weil die dadurch bedingte st~rkere Hydrolyse sich erst im Laufe mehrerer Stunden dem Werte der Hydrolyse bei Zimmertemperatur wieder n~therte. Eine 0,002prozentige L6sung yon Sapo kalinus in NaCI 0,9 Proz. hat bei 200 PH 7,1. Wenn die Lbsung durch Aufl6sen der 50 Proz. Sapo kalinus-L6sung in heiger 0,9prozentiger NaC1-L6sung her- gestellt wurde, dana abgekfihlt, so hatte sie PH = 8,4, und erst nach

mehreren Stunden Pft 7,1. frische L6sung

Sapo kalinus 0,05 Proz. in N a t 1 . PH 10,4 Natriumlinolat 0,1 ,, in NaCI. pH 9,6

,, 0,1 ,, in H~O . PH 10,2 Kaliumlinolat 1 ,, in NaCl . p n 8,8

,, 1 ,, in H~O . PH 8,8

nach 24 Stunden p~ 9,15 pH 9,0 pH 9,1 pH 8,3 pH 8,3

Kal. Lin. 0,1 Proz. in NaC1 und H=O hatte stets ein p~ 7,1.

72 K O L L O I D - BEIHEFTE BAND 38, HEFT 1--2

E r g e b n i s : Alle u n t e r s u c h t e n Se i f en16sungen in H20 wie in NaCI, deren Reaktion nicht etwa schon yon vornherein neutral war, zeigten im Laufe yon 24 Stunden eine A b n a h m e der Alkal in i t~ t t .

O b e r f l ~ t c h e n s p a n n u n g .

Die Oberfl~tchenspannung der Seifenl6sungen wurde mit dem Stalag- mometer nach T r a u b e (Wasserzahl 58,75) gemessen.

1. N i e d r i g e S e i f e n k o n z e n t r a t i o n e n . Oberfl~chenspannung in Dyn]cm.

(Die Zahlen in Klammern geben die Tropfenzahl an.) frisch 24 Stunden 72 Stunden

Natriumlinolat 0,04 Proz. in NaC1 37,5 (114) 39,4 (108) 40,8 (105) ,, 0,04 ,, in H~O 36,3 (118) 43,3 (99) 44,9 (95,5)

frisch 48 Stunden 96 Stunden Kaliumlinolat 0,03 Proz. in NaCl 38,0 (113) 46,1 (93) 46,5 (92)

,, 0,03 ,, in H20 35,1 (122) 42,5 (101) 42,3 (101,5)

2. K o n z e n t r i e r t e r e S e i f e n l 6 s u n g e n . Kaliumlinolat 0,22 Proz. in NaC1 30,2 (142) 30,2 (142) 30,2 (142)

,, 0,22 ,, in HeO 30,4 (141) 30,2 (142) 30,6 (139,5) ,, 1 ,, in NaC1 30,6 (140) 30,6 (140)

frisch 24Stunden 72 Stunden Natriumlinolat 0,15 Proz. in NaC1 31,4 (136) 31,0 (138) 30,6 (140)

,, 0,15 ,, in H20 29,7 (144) 29,7 (144) 30,2 (142) ,, 1 ,, in NaC1 32,3 (133) 32,0 (134) 30,6 (140) ,, 2 ,, in NaC1 32,0 (134) 31,0 (138)

E r g e b n i s : W~hrend die Ober f !5~chenspannung von Seifen- 16sungen h S h e r e r K o n z e n t r a t i o n im Verlaufe mehrerer Tage nach der Herstellung bei Zimmertemperatur nahezu k o n s t a n t blieb, ver - m i n d e r t e sich die Herabsetzung der Oberfl/~chenspannung n i e d r i - gerer S e i f e n k o n z e n t r a t i o n e n bei mehrt~tgigem Stehen der L6- sungen. So stieg die Oberfl~chenspannung einer 0,03prozentigen Na- triumlinolatl6sung in H~O von 36 auf 45 Dyn/cm, einer 0,04 prozentigen Kaliumlinolatl6sung in H~O yon 35 auf 42 Dyn/cm im Laufe mehrerer Tage.

Die Steigerung der OberflS.chenspannung Wasser/Luft der niedrig- prozentigen Seifenl6sungen im Laufe einiger Tage l~t/3t sich deuten dureh die Annahme d~r Tendenz der Seifenl6sungen, in den gr6ber dispersen Zustand tiberzugehen. (Vgl. S. 70.) Dieser Zustand ist nicht allein zu definieren naeh der Gr613e der suspendierten Micellen tiberhaupt; son- dern nach ihrer Feinstruktur, naeh dem Grade, in welchem die kleineren Micellen entweder selbst~ndig bleiben oder zu gr6beren, sekund/~ren Mi-

BUCKENDAHL, PHYS..-CHEM. ANALYSE D.BIOL. WIRKUNG V.SEIFEN U.TANNIN 7 ~

eellen verbunden werden21). Es ist nicht ausgeschlossen, dab bei der zeitlichen VerS.nderung der Oberfl~ichenspannung niedrig prozentiger Seifenl6sungen die Aggregation der durch Hydrolyse frei gewordenen Fettsaure eine Rolle spielt.22/23 )

,,Alterungserscheinungen" bei der Goldzahlbestimmung von Seifen konnte K r a t z la) konstatieren. Gleiehzeitig mit den Goldzahlbestim- nmngen vorgenommene LeitfS.higkeitsmessungen ergaben, dab deren Werte, obwohl die Goldzahlen sich gelegentlich um das Zwei- bis Drei- faehe iinderten, nahezu v611ig konstant blieben. L a s e a r y ~) fand beim Natriumpalmitat und Natriumstearat niedriger Konzentration eine Abnahme der Frniedrigung der OberflS.ehenspannung im Laufe von 24 Stunden.

Bei der Untersuchung der Frage, ob die zeitliche Veriinderung der physikaliseh-ehemischen Eigenschaften der Seifenl6sungen bei der all- m~thlichen Einstellung des Gleichgewiehtes zwisehen kristalloiden und kolloiden Anteilen einen EinfluB auch auf die biologische Wirkung der Seifen hatte, zeigte sieh denn aueh, dab als niedrig prozentige Seifen- 16sungen bei Zimmertemperatur gealterte L6sungen zeitlich langsamer h~imolysierten als frisehe L6sungen. Doeh wurde die Grenzkonzentra- tion der Seife, die eben nicht mehr hS.molysierte, nicht verschoben.

Wir verwendeten, um einfachere Verh/iltnisse zu haben, zu den HS.- inolyseversuehen nur frisehe L/Ssungen. Jede Seifenl6sung wurde kurz vor der Verwendung dureh Verreiben oder Verdtinnen ohne Erw~irmen hergestellt.

III. Das physiologische und toxikologische Verhalten der Seifen.

Nachdem wir uns einen Einblick in die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Seifensole verschafft hatten, konnten wir daran gehen, zu untersuchen, welche Komponenten einer Seifenl6sung ftir die Zell- wirkungen in Betracht kommen. Wit w/~hlten als biologisches Modell die H~.molyse.

Die H/~molyseversuche wurden in folgender Weise ausgeftihrt. Um den Einflug dcr Kalziumsalze 25) 2~) ~7) und der EiweiBk6rper 26) ~7) 28)

des Serums auszuschalten, wurden die Blutk6rperchen dreimal ge- wasehen. Verwendet wurde eine 5prozentige Aufschwemmung dieser BlutkOrperchen in 0,gprozentiger Kochsalzl6sung. Bei den HS.molyse- versuchen wurden die ReagenzglS.ser mit dem Blutk6rperehen-H~imo- lytikum-Gemiseh 2 Stunden im Brutsehrank bei 37 0 gehalten und dann eventuell zur Feststellung des H~imolysegrades bis zum Absetzen der

74 KOLLOID-BEIHEFTE BAND 38, HEFT l--2

r0ten Blutk6rperchen in den Eisschrank gestellt. Im Zweifelsfalle wur- den die roten Blutk6rperchen in einer ZXhlkammer gez~thlt. Wit stellten H~molyseversuche mit Linolaten an.

A. Natriumlinolat 0,1 Proz. in 0,9 Proz. NaC1. Schweineblutk6rperchen 5 Proz. in 0,9 Proz. NaC1. NaC1 0,9 Proz.

Blut- i Nr. kSrperchen Seife H~imolyse

ecru Proz.

5,0 5,0 5,o i 5,0 ]

B. Kaliumlinolat 0,1 Proz. in Schweineblu tk6rperchen 5 NaC1 0,9 Proz.

NaC1 Seife

ccm ccm

4,9 0,1 4,8 0,2 4,7 0,3 4,6 0,4

0,001 0,002 0,003 0,004

0 partiell

nach 90 Min. total ,, 90 . . . .

0,9 Proz. NaC1. Proz. in 0,9 Proz. NaC1.

Blut- Nr. k6rperchen NaC1 Seife Seife H~imolyse

ccm ccm ccm Proz.

1 2

3 4

5,0 5,0 5,0 5,0

4,9 4,8 4,7 4,6

0,1 0,2 0,3 0,4 '

0,001 0,002 0,003 0,004

0 0

nach 120 Min, total ,, 60 . . . .

E r g e b n i s : Die niedrigsten, eben noch h~tmolysierenden Seifen- konzenizrationen sind :

Natriumlinolat 0,002 Proz. = 0,00007 Mol/Liter. Kaliumlinolat 0,003 Proz. = 0,0001 Mol/Liter. Ch o t z e n land ftir Sapo kalinus als Grenzkonzentration 0,002 Proz.

= 0,00007 Mo]/Liter. Diese Grenzkonzen tra t ionen sfimmen ungef~hr tiberein mit den in der Literatur angegebenen Werten ftir Oleate. Die Grenzkonzentration far Natriumoleat betrXgt 0,001 Proz. = 0,00003 Mol]Liter, w~thrend ffir die gesS~ttigten Seifen folgende h6here Werte angegeben sind2).

Natriumpalmitat 0,01 Proz. = 0,00033 Mol/Liter. Natriumstearat 0,01 Proz. = 0,00029 Mol/Liter. Natriumlaurat 0,02 Proz. = 0,00066 Mol/Liter. Natriummyristat 0,005 Proz. = 0,00014 Mol/Liter. Die hS~motytische Wirkung der Seifen kSnnte durch das Alkali be-

dingt sein. Wir haben daher die OH-Ionenkonzentration in der h~moly-

BUCKENDAVIL, PHYS.-CPIEM. ANALYSE D. BIOL. WIRKUNG V. SEIFEN U.TANN IN ~5

tischen Konzentration untersucht. Alle LOsungen wurden in physiolo- gischer KochsalzlSsung angesetzt. Die Wasserstoffionenkonzentration wurde bei Zimmertemperaturen mit der Wasserstoffelektrode gemessen.

Sapo kalinus 0,002 Proz. Natriumlinolat 0,003 P r o z . . Kaliumlinolat 0,1 P r o z . .

PI-I der LSsung PH des Wassers

7,2 6,6 7,1

6,9 6,6 6,9

E r g e b n i s : Das pK y o n S e i f e n l S s u n g e n , w e l c h e n o ch ha- m o l y s i e r e n , i s t n a h e d e m N e u t r a l p u n k t .

Es w~ire noch m6glich, dat3 die OH-Ionenkonzentration sich w~ih- r e n d der Einwirkung auf die roten Blutk6rperchen ~indert. Es wurde .daher untersucht, ob das Pl-I von Seifenkonzentrationen, welche noch nicht h~imolysieren, z. B. Sapo kalinus 0,002 Proz., sich w~ihrend der Einwirkung auf die roten Blutk6rperchen Xndert.

1. A. 10 ccm Schweineblutk6rperchen 5 Proz. in NaC1 0,9prozentig + 10 ccm NaC1 0,9prozentig wurden gemischt, 30 Minuten im Brut- schrank bei 370 gehalten. Die L6sung hatte bei Zimmertemperatur

PH 7,1. B. 10 ccm Schweineblutk6rperchen 5 Proz. in NaC1 0,9prozentig +

9,8 ccm NaC1 0,9prozentig + 0, 2 ccm Sapo kalinus. 0,1 Proz. in NaC1 0,9prozentig wurden gemischt, 30 Minuten im Brutschrank bei 370 ge- halten. Das Gemisch hat te bei Zimmertemperatur PvI 7,2.

2. Der Versuch wurde wiederholt, und zwar in der Weise, daft die roten BlutkSrperchen vor der Messung durch Zentrifugieren entfernt wurden, und das Pit der abpipettierten Fltissigkeit gemessen wurde. Be- nutzt wurden dieselben Konzentrationen. Die L6sung A hatte PH ~ 6,8,

die LSsung B Pit ~ 6,5. E r g e b n i s : Es geht aus diesen Versuchen hervor, dab s ich die

O H - I o n e n - K o n z e n t r a t i o n der S e i f e n l S s u n g e n w ~ h r e n d der H~imolyse n i c h t w e s e n t l i c h ~inderte.

Nach H a n d o v s k y a~ beginnt die H~imolyse durch Hydroxyl- ionen bei einem Pvi = 10, dabei war ein Einflut] der Konzentration zugesetzter Salze nicht zu beobachten. Die O H - I o n e n - K o n z e n - t r a t i o n in unseren Versuchen war wesentlich geringer, sie k a n n s o m i t be i der S e i f e n h ~ . m o l y s e k e i n e e n t s c h e i d e n d e Ro l l e sp i e l en . Einem Pa ~--- 10 entspricht eine 0,0001 n-Lauge. Eine 0,002prozentige Natriumlinolatl6sung bzw. eine 0,003prozentige Kaliumlinolatl6sung ~indaberanni iherndneutral . Es ist a lso u n m S g l i c h , daft die hit-

76 KOLLOID- BEIHF_,FTE B A N D ,38, HEFT 1--2

m o l y t i s c h e S e i f e n w i r k u n g e ine L a u g e n w i r k u n g ist . Es ist immerbin nicht unmSglicb, dab auch dem Alkali unter bestimmten Be- dingungen eine Rolle beim Ablauf der HS~molyse zukommt. S a c h s 31) beobachtete, daft eine Vorbehandlung der Blutk6rperchen mit Natrium-

oleat den momentanen Eintri t t der H~imolyse durch allein unwirksame Laugenmengen bewirkt. Diese Wirkung scheint aber auf dem Kation zu beruhen, denn Mond 25) konnte momentane H~imolyse von durch Seife sensibilisierten Blutk6rperchen auch durch nachtr~iglichen ZuSatz von Neutralsalzen, z. B. Ca-Salzen, bewirken. Es k6nnte also Alkali,

soweit es in der Seifenl6sung vorhanden ist, zur Verst~irkung der Seifen- h~tmolyse beitragen.

Die S e i f e n h ~ i m o l y s e muff d e m n a c h h a u p t s ~ i c h l i c h d u r c h die F e t t s ~ t u r e b e d i n g t sein.

In h 6 h e r e n Seifenkonzentrationen trit t nun die H~imolyse s ch n el - ler ein als in niederen Konzentrationen, wie folgende Ergebnisse, die als Beispiele aus einer grofien AnzahI von Versuchen ausgewtihlt wurden, zeigen.

Blutk6rperchen 5 Proz. in 0,9prozentigem NaCI. Sapo kalinus 0,5 Proz. ftir die ersten drei Versuche, und 0,05 Proz.

in 0,9prozentigem NaC1 ftir die tibrigen Versuche.

Blut- Nr. k6rperchen NaC1 Seife Seifen- Beginn der

Proz. H~imolyse ECru c c m e c m

5,0 0 5,0 4,0 5,0 4,9 5,0 4,1 5,0 4,2 5,0 4,3 5,0 4,4 5,0 4,5 5,0 4,6

5,0 1,0 0,1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4

0,25 0,05 0,005 0,0045 0,004 0,0035 0,003 0,0025 0,002

sofort 10 Min. 20 ,, 28 ,, 33 ,. 40 ,, 68 ,, 93 ,,

150 ,,

In h6heren Konzentrationen sind nicht mehr Fetts~iuremolektile vorhanden als in niederen Konzentrationen, da die echte L6slichkeit unvertindert ist. Doch finden sich in h6heren Konzentrationen Mi- ce l l en (vgl. S. 61). Diese Micellen enthalten, wie erw~thnt, an i h r e r Ober f lS .che F e t t s ~ i u r e n im M i c e l l e n v e r b a n d . Man muB alsoan- nehmen, dab in h6heren Konzentrationen, wie sie auch in den Zahn- pasten vorkommen, diese , , s a u r e n M i c e l l e n " , wie M c B a i n sie n e n n t , den w i r k s a m e n B e s t a n d t e i l der S e i f e n l 6 s u n g e n d a r - s t e l l en .

BUCKENDAHL, PHYS.-CHEM. ANALYSE D. BIOL. WIRKUNO V. SEIFEN U. TANNIN 77

Mit der Annahme, dab in den h~molytischen Seifenkonzentrationen die F e t t s ~ u r e die H a u p t r o l l e spielt, sind folgende Tatsachen in Einklang zu bringen: 1. Setzt man zu Seifenl6sungen Alka l i , so wird itie H~tmolyse gehemmt. Das stellten F r i e d e m a n n und Sachs ~) und auch v. L i e b e r m a n n ~6) bei direktem Zusatz yon Natronlauge zu Seife lest. F re i ~9) land keine VerstS;rkung der H~Lmolyse durch Zusammen- wirken von Ammoniak und Seife. Es zeigen diese Versuch~ wieder, dab das Alkali keine entseheidende Rolle bei der Seifenh~molyse spielt. Sie sind so zu erkl~ren, daft Laugenzusatz die Hydrolyse yon Seifen- 16sungen zurtickdrS~ngt, die Menge der freien FettsSmren nimmt ab, und damit auch die h~molytische Wirkung der Seife. 2. S ~ u r e z u s a t z beschleunigt zeitlich die H~tmolyse. C h o t z e n s) fand, bei Zusatz yon 0,25 Proz. oder 1,25 Proz. Bors~ure zu Sapo kalinus oder ich bei Zusatz von geringen Tanninkonzentrationen zu Linolaten eine Beschleunigung der HS~molyse einer 5prozentigen Sehweineblutk~Srperehenaufsehwem- mung in 0,9 Proz.'NaCl. Aueh F r i e d e m a n n und Sachs 27) konnten bei der Wirkung yon Salzs~ure und Schwefels~ture auf die H~molyse durch oleinsaures Na eine Besehleunigung und Verst~rkung beobachten. B a l l i c u a~) stellte lest, daft eine hS~molytiseh uawirksame Natrium- oleatlOsung (1:6600 in Ringer) nach Durchleiten von Kohlens~ure h~molytisch wieder wirksam war. Die starker dissoziierte S~ture (Bor- sAure, Tannin, KohlensSmre) setzte in diesen Versuchen die schwRchere S~ure (Fetts/iure) aus ihren gewordeme Fetts~ture ist die

Nachdem jedenfalls far

Verbindungen in Freiheit. Auf diese frei verst~rkte H~molyse zurtickzufiihren. die H~molyse die Fetts~ure als der wirk-

same Bestandteil der Seifen erkannt wurde, mui~te festgestellt werden, w e l e h e B e s t a n d t e i l e der r o t e n B l u t k 6 r p e r e h e n ftir die Seifen- h/~molyse verantwortlich zu maehen sind.

Es ist sehon seit langem bekannt, dab S e r u m die Seifenhg.molyse hemmt. 26) 27) 33) 34)

Schon Michae l i s und Rona 35) hatten beobaehtet, daft die durch Seifen hervorgerufenen Oberfl~chenspannungserniedrigungen durch Zu- satz yon Serum vermindert werden. Sie ftihren diese Tatsache auf die Bildung yon oberfl~teheninaktiveren Seifeneiweigverbindungen zurtick, doeh ist aueh an den Einflul3 der Ca- und Mg-Salze des Serums zu denken. B e r c z e l l e r 36) best~tigte, dab die Seifen in Gegenwart yon Eiweifl die OberfRtchenspannung des Wassers weniger vermindern als in reinem destillierten Wasser; diese Wirkung der Eiweit3k6rper vergr6/3erte sicL mit der Zeit. J a r i s c h 28) stellte fest, dab sieh die FettsSmre der Seifen mit den Eiweit3k6rpern des Serums zu einer A d s o r p t i o n s v e r b i n d u n g

78 KOLLOID- BEIHEFTE BAND 38, HEFT 1--2

yon G l o b u l i n c h a r a k t e r verbindet, sie ist in gel6ster Form ober- fl~chenwirksam und zwar st~irker als Serum und schw~icher a/s Seife. Die Beziehung, die zwisehen EiweiflkOrpern und Seife besteht, hat M a t s u m u r a 37) n~iher untersueht. Er land, dab s~imtliche Eiweii3* k6rper des Serums, sowie auch Eialbumin mit Seifen h6herer Fett- s~iuren Niedersehl~ige geben. Die Ausf~tllung ist unvollst~ndig, kann aber vollst~indig werden, wenn man ftir die Entfernung des die Niecler- schlagsbildung hemmenden Alkalis sorgt. Er fand bei Gemischen von dialysierten Seren und Natriumoleat zwei Niederschlagszonen. Beide Niedersehl~ige waren im TJbersehufi yon Seife 16slich.

Wir haben zun~iehst die H e m m u n g der L i n o l a t h ~ m o l y s e dureh Serum untersucht. Wit benutzten Schweineblutserum. Aus defibriniertem Blut wurden die Blutk6rperchen durch Zentrifugieren enffernt. Das Serum war h~imoglobinfrei und enthielt ungef~hr 6 Proz. EiweiLL Wit setzten folgenden Versueh an. Die Seifenkonzentration wurde gew~ihlt mit Rticksieht auf einen sp~teren Versuch (vgl. S. 91).

Sehweineblutk6rperchen 5 Proz. in 0,9 Proz. NaC1. Schweineblutserum desselben Tieres, Eiweiflgehalt etwa 6 Proz.

Natriumoleat 0,I Proz. in 0,9 Proz. NaCI. NaC10,9 Proz.

Blut- Serum Eiweifl NaC1 Seife Seifen [ Nr. kSrperchen H~imolyse ccm ccm Proz. cem cem Proz.

1 2,5 2 2,5 3 2,5

0,8 1,0 1,5

0,4 0,5 0,75

3,7 3,5 3,0

3,0 3,0 3,0

0,030'03 nach 200 Min.

0,03 , 0

E r g e b n i s : Auch die L i n o l a t h ~ i m o l y s e wird durch S e r u m g e h e m m t . Die Hiimolysehemmung des Serums wird abet nieht nut" auf die Bildung yon Eiweiflseifenverbindungen zurtiekzuftihren sein, sondern aueh auf die Bildung einer unl6sliehen und daher ausfallenden Kalkseife (vgl. S. 68).

Da die Serumhemmung der H~imolyse dutch die Affinit~it des Ca des Serums zu Seife a~ gestSrt ist, haben wir a n d e r e E i w e i t l k S r p e r in bezug auf ihre Hemmung der Seifenh~imolyse untersueht. E i a l b u rain erwies sieh als unwirksam. Es verztigerte zwar zeitlich die H~tmolyse, setzte aber die H~imolysengrenzkonzentration nicht herauf. Bei 1 Proz. Eialbumingehalt h~imolysiert eine 0,005prozentige Sapo kalinus-LSsung in 100 Minuten, w~ihrend dieselbe Sapo kalinus-Konzentration ohne Zu- satz eine 5 Proz. Sehweineblutk6rperchenaufsehwemmung in 0,9 Proz. NaC1 in 20 Minuten h~imolysiert.

BUCN, ENDAHL, PHYS.-CHEM. ANALYSE D. BIOL. WIRN, UN(3 V. SEIFEN U. T A N N I N 7 9

H~imoglob in erwies sich als sehr wirksam. Im folgenden seien die Versuche mit H~imoglobin wiedergegeben. Wir benutzten H~mo- globin in lamellis yon Merck. Die L6sung zeigte beim Schtitteln mit Luft das Spektrum des Oxyh~imoglobins.

1. Schweineblutk6rperchen 5 Proz. in 0,9 Proz. Natl . Hiimoglobin 1 Proz. in 0,9 Proz. NaC1.

Sapo kalinus 0,5 Proz. in 0,9 Proz. Natl . NaC1 0,9 Proz.

Blut- Nr. k6rperchen Hgbl. NaC1 Seife Seifen H~imolyse

cem ccm ccm ccm Proz.

2,5 2,5 2,5 2,5

2,5 2,5 2,5 2,5

4,5 4,4 4,3 4,2

0,5 0,6 0,7 0,8

0,025 0,03 0,035 0,04

0 nach 3 Std. total

,, 70 Min. ,, 3O , , ,, ,,

2. SchweineblutkSrperchen 5 Proz. in 0,9 Proz. Natl . HS~moglobin 1 Proz. in 0,9 Proz. NaC1.

Natriumlinolat 1 Proz. in 0,9 Proz. NaC1. NaC1 0,9 Proz.

Blut- Nr. k6rperchen Hgbl. N a C I Seife Seifen Hiimolyse

ccm ccm ccm ccm Proz

2,5 2,5 2,5 2,5

2,5 2,5 2,5 2,5

4,8 4,7 4,6 4,5

0,2 0,3 0,4 0,5

0,02 0,03 0,04 0,05

0 nach 180 Min. partiell

,, 90 . . . . ,, 42 ,, total

3. SchweineblutkSrperchen 5 Proz. in 0,9 Proz. NaC1. Hiimoglobin 1 Proz. in 0,9 Proz. NaC1.

Kaliumlinolat 1 Proz. in 0,9 Proz. NaC1. NaC1 0,9 Proz.

Blut- Nr. k6rper- Hgbl. NaC1 Seife Seifen H~molyse

chen ccm ccm ccm ccm Proz.

2,5 2,5 2,5 2,5

2,5 2,5 2,5 2,5

4,8 4,7 4,6 4,5

0,2 0,3 0,4 0,5

0,02 0,03 0,04 0,05

0 n. 180 Min. partiell ,, 80 . . . . ,, 60 . . . .

~0 KOLLO1D- BEIHEFTE BAND 38, HEFT 1--2

E r g e b n i s : H S . m o g l o b i n s e t z t die G r e n z k o n z e n t r a t i o n t ier h ~ i m o l y s i e r e n d w i r k e n d e n S e i f e n m e n g e h e r a u f u n d v e r - z 6 g e r t z e i t l i c h die H~tmolyse . Bei einem Gehalt yon 0,25 Proz. Htimoglobin sind die Hgmolysegrenzen:

Sapo kalinus . . . . . 0,03 Proz. Natriumlinolat . . . . . 0,03 ,,

Kalium/inolat . . . . . 0,03 ,,

Es war nunmehr zunachst die S e i f e n h ~ i m o g l o b i n r e a k t i o n zu analysieren. Eine Verbindung zwischen Hgmoglobin und Seife muff sich in einer Anderung der O b e r f l ~ t c h e n s p a n n u n g zeigen. Wir unter- suchten die Oberfl/ichenspannung wieder mit dem Stalagmometer nach T r a u b e (Wasserzahl 58,75). Die Konzentrationen wurden nach den H~imolyseversuchen gewghlt. Alle LSsungen sind in 0,9 Proz. NaC1 hergestellt.

Tropfenzahl Oberfliichenspannung Hamoglobin 0,25 Proz . . . . . . 75 57,2 Dyn/cm Sapo kalinus 0,035 Proz . . . . . . 130 33,0 ,, Sap. kal. 0,035 Proz. q- Hgbl. 0,25 Proz. 97 44,2 ,, Natriumlinolat 0,04 Proz . . . . . 129 33,2 ,, Na. Lin. 0,04 Proz. q- Hgbl. 0,25 Proz. 99 43,3 ,, Kal. Lin. 0,03 Proz . . . . . . . 113 38,0 ,, Kal. Lin. 0,03 Proz. q- Hgbl. 0,25 Proz. 98 43,7 ,,

E r g e b n i s : Hgmoglobin vermindert die Erniedrigung der Ober- II~ichenspannung des Wassers durch Seifenl6sungen qualitativ, wie die anderen Eiweifik6rper. Es besteht also eine Beziehung zwischen dem Hamoglobin und Seifen.

In bezug auf die F/~higkeit, die Seifenh~imolyse zu hemmen, ist das H t t m o g l o b i n w e i t a u s w i r k s a m e r a l s das S e r u m e i w e i B . Bei einem Gehalt yon 0,25 Proz. H~imoglobin hS.molysiert eine 0,03pro- zentige Natriumlinolatl6sung noch nicht. Um dieselbe Wirkung zu er- zielen, mut3ten die Eiwei/3kOrper des Serums in einem Gehalt yon 0,5 Proz.

vorhanden sein. H/imoglobin ist also mindestens mehr als doppelt so wirksam wie Serumeiweifl, wenn man berticksichtigt, daft aul3er den Eiwei/3k6rpern auch das Kalzium der Serumsalze eine - - vieIleicht die wesentliche - - Rolle spielt, da die Seife eine besondere Affinit~it zum Kalziurn des Blutes hat, und da die Bildung der unl6slichen und deshalb ausfallenden Kalkseife schneller erfolgt als die der Verbindung zwisehen der Seife und den Eiwei/3k6rpernfl 6)

Es war dann yon Interesse zu untersuehen, ob dem Hgmoglobin auf~er der Wirkung auf die Seife auch eine S c h u t z w i r k u n g au f die r o t e n B l u t k 6 r p e r c h e n zukommt. Wir stellten daherfolgendeVersuche an:

B U C K E N D A H L , P H Y S . - C H E M . A N A L Y S E D. BIOL. W I R K U N ( 3 V. S E I F E N U. T A N N I N 8 1

In zwei Parallelversuchen liegen wir das Hgmoglobin lgngere Zeit das eine Mal auf die roten Blutk6rperchen, das andere Mal auf die Seife einwirken, ehe wit mit dem eigentlichen Hamolyseversuch begannen.

a) 5 ccm Schweineblut wurden 20 Minuten zentrifugiert, das Serum abpipettiert, die Blutk6rperchen mit einer l prozentigen Hgmoglobin- 16sung in 0,9 Proz. NaC1 gewaschen, noch zweimal zentrifugiert , ab- pipettiert und gewaschen und dann mit der l prozentigen H~tmoglobin- 16sung in 0,9 Proz. NaC1 aufgeftillt bis zu einer 5prozentigen Blutk6rper- chenaufschwemmung in 1 Proz. H~imoglobin in 0,9 Proz. Kochsalzl6sung.

b) Aus Sapo kalinus 0,5 Proz. in 0,9 Proz. NaC1, Hamoglobin 1 Proz. in 0,9 Proz. NaC1 und aus 0,9 Proz. NaC1 wurden folgende LSsungen hergestellt :

L6sung 1 . . . .

,~ 3 . . . .

4 . . . .

Sapo kal. NaCl H~imoglobin ecru ccm ccm

0,6 0,7 0,8 0,9

Die LOsungen wurden gescMittelt,

4 ,4 I 4,3

4,2 4,1

2,5 2,5 2,5 2,5

eine Stunde im Brutschrank bei 37 Grad gehalten und 24 Stunden in den Eisschrank gestellt.

Es wurden nun folgende Hamolyseversuche angesetzt:

a) Schweineblutk6rperchen 5 Proz. in H~imoglobin 1 Proz. in 0,9 Proz. NaC1.

Sapo kalinus 0,5 Proz. in 0,9 Proz. NaC1. NaC1 0,9 Proz.

Nr. Blutk6rperchen

+ Hgbl. c c m

2,5 2,5 2,5 2,5

NaC1 c c m

6,8 6,7 6,6

Seife c c m

0,6 0,7 0,8 0,9

Seifen Proz.

H/imolyse

0,03 0,035 0,04 0,045

nach 92 Min. total ,, 59 . . . . ,, 43 . . . . ,, 40 . . . .

b) LOsung 1, 2, 3, 4. S c h w e i n e b l u t k 6 r p e r c t l e n 5 Proz . in 0,9 Proz . NaC1.

Nr. Blutk6rperchen L6sung Seifen ttiimolyse ccm ccm Proz.

2,5 2,5 2,5 2,5

Nr. 1 ~, 2

,~ 3

,j 4

0,03 0,035 0,04 0,045

nach 198 Min. total ,, 138 . . . . ,, 81 . . . . ,, 60 . . . .

6

8 ~ KOLLOID-BEIHEFTE BAND 38, HEFT 1--2

Sapo kalinus ohne Zus~tze h~molysierte in diesen Konzentrationen nach etwa 10 Minuten.

E r g e b n i s : Wenn man das H~moglobin intensiv auf die Seife ein- wirken ]]eB, trat H~molyse deutllch verz6gert auf gegenfiber den L6- sungen, in denen das H~.moglobin intensiv auf die roten Blutk6rperchen eingewirkt hatte. E i n e S c h u t z w i r k u n g des H ~ m o g l o b i n s au f die r o t e n B l u t k 6 r p e r c h e n gegen~iber der E i n w i r k u n g d e r Se i f e n is t a lso n i c h t a n z u n e h m e n . Die h ~ m o l y s e h e m m e n d e W i r k u n g des H ~ m o g l o b i n s is t auf die R e a k t i o n des H ~ m o - g l o b i n s mi t der Se i fe z u r t i c k z u f i i h r e n .

Aus der Tatsache, dab H~moglobinzusatz die H~molyse der roten Blutk6rperchen durch Seife viel starker hemmt als eine gleiche Kon- zentration des SerumeiweiBes, kann man folgern, dab e in w e s e n t - l i c h e r A n g r i f f s p u n k t der S e i f e n im r o t e n B l u t k 6 r p e r c h e n das H ~ m o g l o b i n ist.

Kann nun die Hiimolyse als Prototyp der Ze l l sc laAdigung d u r c h Se i f en a u f g e f a f l t w e r d e n ? DaB Seifen Schleimh~.ute zerst6ren k6nnen, ist ftir die Darm- und die Mundschleimhaut nachgewiesen worden (vgl. S. 58). Mikroskopisch sehen Epithelzellen, die mit Seifen behandelt wurden, g e q u o l l e n aus~)*), wie Blutzellen vor Eintritt der Hiimolyse. Die A u f l o c k e r u n g des Z e l l g e f 0 g e s s c h e i n t das Ge- m e i n s a m e zu sein. Diese Tatsache erlaubt uns, beide Erscheinungen toxikologisch gleichzustellen. Zwischen der Wirkung der Seife auf Sehleimhautzellen und der hXmolytischen Wirkung kann man noch

folgende Parallele ziehen. Bei der Sch~digung der Darmwand durch Seifen konnten Runge und Hartmann ~) keinen Unterschied in der Wir- kung alkalischer und neutraler Seifen feststellen. Ebenso verst~rkt Laugenzusatz zu SeKen nicht deren hlimolytische Wirkung~9)~7). In den Gewebszellen k6nnte entsprechend dem H~moglobin das Zyto- chrom 45) der Angriffspunkt ftir die Seifen sein. Zugunsten dieser Auf- fassung spricht auch die bekannte Affinitiit der Seifen zu den Schwer- metallen.

Wie die Wirkung der Seifen auf B a k t e r i e n zu erkl~ren ist, ist unbekannt . Die Wirkung der Seifen auf Bakterien scheint andersartig zu sein als die h~molytische Wirkung und die auf SchleimhSmte. Seife ruft bei neutraler Reaktion schon in den kleinsten Konzentrationen H~molyse hervor, abt dagegen eine schwache Desinfektionswirkung aus. Ein Gemisch yon Seife und Lauge (1/8 n-Ammoniak + 1/16 000 n-Na- triumoleat) verst~rkt die Seifenh~molyse nicht29), bewirkt dagegen eine betrS~chtliche Verst~rkung der Desinfektionswirkung. Wiederum wirkt

BUCKENDAHL, PHYS.-CHEM.ANALYSE D.BIOL.WIRKUNG V.SEIFEN U.TANN1N 8 3

Vorbehandlung mit Seife stark sensibilisierend auf die roten Blut- k6rperchen, so dab nachtrgglicher Zusatz von Lauge in an sich unwirk- samer Konzentration sofort Hgmolyse bewirkt. Dieses gelingt gar nicht bei Bakterien. Ungesgttigte Seifen haben eine sehr geringe Desinfek- tionskraftll), sind dagegen aut3erordentlich wirksame H/~molytika.

IV. Hemmung der biologischen Seifenwirkung durch Tannin und physikalisch-chemische Analyse der

adstringierenden Wirkung. C h o t z e n 8) konnte zeigen, dab die toxischen Wirkungen der Seifen

auf die Mundschleimhaut und auch auf die roten Blutk6rperchen nicht ~intraten, wenn vor der Seifeneinwirkung T a n n i n l 6 s u n g e n auf die Zellen einwirkten. Diesesist z u m V e r s t ~ t n d n i s des W e s e n s der ad- s t r i n g i e r e n d e n W i r k u n g w i c h t i g . Es sollte darum versucht werden, diesen Vorgang physika|isch-chemisch aufzukl~iren. Um zur Aufkl~trung der Wirkungsweise der Hemmung zu kommen, ist es n6tig, zun~tchst das physikalisch-chemische Verhalten des Tannins kennen-

zulernen. Nach F r e u d e n b e r g aS) ist d a s chinesisehe Tannin am besten

untersucht. Es wird aus den Biattgallen der in Ostasien {China und Japan) verbreiteten Sumachart Rhus semialata hergestellt. Die Handels- sorten werden aus verschiedenen Sorten einander sehr ghnlieher ost- asiatischer Gallen bereitet. Wir benutzten ein Tanninum purum le- vissimum aus japanisehen Gallg.pfeln (Ernte 1910), Aschengehalt 0,3 Proz., das uns Herr Professor F r e u d e n b c r g liebenswfirdigerweise zur Verfiigung gestellt hatte, und ein Tanninum purissimum yon Merck .

Das Tannin ist nach E. F i s c h e r eine Penta-Digalloyl-Glukose, hat also folgende Zusammensetzung:

H H H H O H

C - - C I i ! t I

O O O O O I G | a l [ I I Gallussiiure Gal Gal Gal

~al f I Gal dal I Gal Gal

Das Molekulargewieht ist 1700. Das chinesische Tannin ist in w:isse- riger L6sung s c h w a c h sauer . Zur Neutra|isation gebraucht es soviel Lauge, wie wenn es eine einbasische Sgure w~.re. Ein Gramm Tannin wird naeh F r e u d e n b e r g durch 5,8 bis 6,7 ccm 1/10 n - N a O H neu- tralisiert. Dennoch kann die Gegenwart einer freien Karboxylgruppe

6*

8 4 K O L L O I D - B E I H E F T E BAND 38, HEFT 1--- 9

ftir ausgeschlossen gelten. AuI den schwachsauren Charakter kann auBer den etwa 25 Phenolgruppen auch der Zuckerrest von ginfluB sein. Die zahlreiehen, tiber das Molektil verteilten Hydroxyle ~tuBern nach H. K a u f f m a n n as) ihren S~iuregrad derart, als seien einzelne stgrkere Sauregruppen vorhanden. Wir maBen mit der Wasserstoffelektrode (vgl. S. 66) und mit dem Folienkolorimeter von L a u t e n s c h l { i g e r mit Folien nach W u l f f in einer 0,05 prozentigen (---- 0,00029 m) Tannin- 15sung ein p~ 4,9 (---- 0,00001 n-Sgure), in einer 4piozentigen und in einer 8prozentigen (---- 0,05 m) Tanninl6sung etwa ein PH ----- 3,1 (= 0,001 n- S/iure). PH des Wassers war 6,8. Tanninl6sungen zeigen also bei zu- nehmender Konzentration eine relative Abnahme des sauren Charakters.

Aus Tannin wird dureh Verdtinnen mit Alkalien glatt Gallussgure abgespalten, wenn der Luftsauerstoff ausgeschlossen bleibt. Andern-* falls entsteht nebenher Ellagsgure:

CO O / - - \ OH

n o ./--#--( -% o H \ _ _ / \ ~

HO \ ~ O CO

I)er Zucker wird bei dieser Behandlung zerstSrt. Alkalische Gerbstoff- 15sungen sind stets gelb oder braun gef~rbt, Meistens verstS, rkt sich die Farbe durch Oxydation an der Luft zu brau.n-schwarz oder dunkel- grtin. Die Hydroxyde der Erdalkalimetalle erzeugen brgunliche, blaue, griine oder rote FSollung. Als mehrwertige Phenole lassen sich die Gerbstoffe durch zahlreiche Metalle niederscMagen. T a n n i n is t in n i e d e r e n K o n z e n t r a t i o n e n m o l e k u l a r d i s p e r s ge lSs t , in h S h e r e n K o n z e n t r a t i o n e n b i l d e t T a n n i n ein h y d r o p h i l e s Sol. gs ist in h~Jheren Konzentrationen in geringem MaBe oberfl~iehenaktiv, wie folgende Versuehe zeigen. Wir maBen die Oberfl/ichenspannung wieder mit dem Stalagmometer naeh T r a u b e (Wasserzahl 58,75).

Tropfenzahl Oberfl/ichenspannung Tannin 0,1 Proz. (0,0006 m) . . . . 59 73 Dyn/cm Tannin 1 Proz. (0,006 m) . . . . . 60 71,5 ,, Tannin 4 Proz. (0,024 m) . . . . . 60,5 70,9 , ,

Wir mugten zun/iehst prtifen, ob und wie T a n n i n mi t den Se i f en i ' e ag ie r t , denn die sehtitzende Wirkung des Tannins gegen- tiber der Seifenh/imolyse k6nnte sieh aut3erhalb der Zellen abspielen.

Eine 3prozentige Natriumlinolatl6sung entsprieht einer 1/10 m LSsung. 18 ccm einer lprozentigen NatriumlinolatlSsung kOnnen dutch fortsehreitende Zersetzung also 100 ccm einer l prozentigen Tannin- 16sung neutralisieren, denn nach F r e u d e n b e r g wird 1 Gramm Tannin

BUCKENDAHL, PHYS.-CHEM.ANALYSE D.BIOL.WIRKUNO V.SEIFEN U. TANNIN 85

durch 6 ccm 1/10 n-NaOH neutralisiert. Die yon C h o t z e n zu den Ka- ninchenversuchen benutzten Mischungen yon gleichen Teilen 20 Proz. Seife und 10 Proz. Tanninl6sung haben deshalb auf das Gewebe reizend einwirken k6nnen, weil das Tannin durch die Seife in Tannat umgewandelt worden ist und somit keine adstringierende Wirkung mehr hatte.

In n i e d e r e n K o n z e n t r a t i o n e n ist die Beziehung des Tannins zu den Seifen eine c h e m i s c h e U m s e t z u n g . Das Tannin wird als S/iure mit den Seifen als Alkalisalzen der Fetts~iuren in ein Gleich-

gewicht treten, das abhgngig ist yon der Konzentration und der Dis- soziation der Komponenten

Tannin + Seife ~ + Tannat + Fetts/iure.

Das Gleichgewicht ist stark nach der Seite der Fetts/ture verschoben, da der Dissoziationsgrad der Fettsituren gering ist und die entstehend~ Fetts~iure im Wasser unl6slich ist und sich abscheidet. Ihr Verhalter ist ftir die biologische Wirkung der Seifen wichtig und darum ist dies~ abh/ingig v o n d e r Konzentration.

Bei geringen Tanninzusgtzen scheidet sich die Fetts~iure sehr feir dispers aus und wird dutch die Seife zun~chst in kolloider LSsnng ge halten. Es wurden 5 ccm Natriumlinolat 2 Proz. und 5 ccm Tannir wechselnder Konzentration miteinander gemischt. Es wurde der Ver

such einmal in H20 und einmal in 0,9 Proz. NaCI angesetzt.

a) Die L 6 s u n g e n in NaC1 0,9 Proz .

Natrium- linolat Proz.

Tannin Farbe Niederschlag Tropfen- Schaum- Proz. zahl kraft

1 0 gelblich - - 137 + + + 1 0,05 hellgelb, grfin - - 138,5 + + q- 1 0,1 hellgrtin - - 142 + + + 1 0,3 heligrtin

blXulich - - 146 + + + 1 0,4 bl/iulich schwach getriibt 148 + + 1 0,5 dunkelblau getr tibt 147,5 + + 1 0,8 grtin,

bl~tulich, weig milchigweiB 146 + 1 1 grauweifi ,, 145 + 1 4 hellgelblich gelblichweifi 118 - -

1 5 . . . . 116 - -

1 10 . . . . 108,5 - -

Der Niederschlag der letzten drei Mischungen i6ste sich mehrere Stun- den nach der Herstellung auf, es resultierte eine klare gelbe L6sung, die

86 KOLLOID-BEIHEFTE BAND 38, HEFT 1--- ~

Farbe gleicht der einer mit Alkali versetzten Tanninl6sung, an der Oberfl~iche schwimmen Fetttr6pfchen.

b) Derselbe Versuch wurde in HzO angesetzt. Besonders geachtet wurde auf den zeitlichen Verlauf der Reaktionserscheinungen.

Natrium- linolat Proz.

Tannin Farbe Proz. sofort

0 gelblich 0,05 ,, 0,1 11 0,2 grtingelbl. 0,3 grtin 0,4 grtin 0,5 dunkelgrtin[ 018 bRiulich,

grtin 1 bl~tulich 4 weifilich 5

10 ,, lo gelblich,

weiB

Farbe nach 48 Std.

gelblich

grtingelbI.

I Griinf. mit steigender

[ Konz. inten- ] s l y e r

blauweiB t~

gelbweiB

11

gelb

Trfibung sofort

klar

weifl

gelb

Trfibung nach

48 Std.

gering 1,

dickweifl

dics

Mar*)

Schaum- kraft nach

48 Std.

+ + + + + + + § + + + + + + + + +

*) An der Oberfliiche schwimmen Fettr6pfchen.

E r g e b n i s : Die Seife wird durch das Tannin zersetzt. Bei zu- nehmendem Tanningehalt f/illt die Fetts~ure zun~ichst molekular- dispers aus (bis 0,4 Proz. Tannin), bei h6heren Tanninkonzentrationen (bis 3 Proz.) fMlt die Fetts/~ure in kol/oider L6sung aus und wird durch die Seife im Gleichgewicht gehalten, bei noch h6heren Tanninkonzen- trationen wird die Seife v611ig zersetzt, die Fetts/iure f/illt in Form von Tr6pfchen aus. Durch 0,9 Proz. NaC1 wird die Reaktionsgeschwindig- keit bzw. die Geschwindigkeit des Ausfallens der Fetts/iure erh6ht. In niederen Tanninkonzentrationen bildet sich eine grtingef~rbte Ver- bindung zwischen der Seife und den Tannaten. Bei h6heren Tannin- konzentrationen hat die L6sung die Farbe einer mit verdtinnter Lauge versetzten Tanninl6sung. In den dazwischenliegenden Konzentrationen werden die L6sungen durch die ausfallenden Fetts/iuren getrfibt. Die Oberfl~chenspannung der Seifenl6sungen wird bei geringem Tannin- zusatz herabgesetzt. H6here Tanninkonzentrationen setzen die Ober- fl~chenspannung von Seifenl6sungen niederer Konzentration dagegen stark herauf. Wir untersuchten daher das Verhalten der Oberf l~ich en-

13UCKENDAHL, PHYS.-C'HEM.ANALYSE D.BIOL.WIRKUNO V.SEIFEN U.TANNIN 8 7

s p a n n u n g yon Tannin-Seifenl6sungen bet verschiedenen Seifen-

konzent ra t ionen noch n/iher.

Die Oberf lachenspannung wurde mit dem S ta lagmomete r nach

T r a u b e (Wasserzahl 58,75) gemessen.

Tropfenzahl Oberfl~ichenspannung

Natr iumli laolat 0,5 Proz . . . . . . . 138 31,0 Dyn /cm

,, 0,5 ,, + T a n n i n 0,5 Proz. 150 28,6 ,,

,, 1 ,, . . . . . . 134 32,0 ,,

,, 1 ,, + T a n n i n 0,5 Proz. 151 28,4 ,,

,, 2 ,, . . . . . . 134 32,0 ,,

,, 2 ,, + Tannin 0,5 Proz. 145 29,6 ,,

,, 3 . . . . . . . . 133 32,3 ,,

,, 3 ,, + T a n n i n 0,5 Proz. 145 29,6 ,,

,, 4 ,, . . . . . . 133 32,3 ,,

,, 4 ,, + T a n n i n 0,5 Proz. 146 29,1 ,,

,, 5 ,, . . . . . . 131 32,7 ,,

,, 5 ,, + Tannin 0,5 Proz. 146,5 29,2 ,,

Sapo kalinus 0,13 ,, . . . . . . 140 30,6 ,,

. . . . 0,13 ,, + T a n n i n 0,1 Proz. 144 29,7 ,,

. . . . 1 . . . . . . . . 138 31,0 ,,

. . . . 1 ,, + T a n n i n 0,5 Proz. 155 27,7 ,,

E r g e b n i s : Di'e O b e r f l ~ t c h e n s p a n n u n g d e r S e i f e n - T a n n i n -

1 5 s u n g e n i s t n o c h g e r i n g e r a l s d i e d e r S e i f e n . Nach P e r r i n u n d

C a r r i ~re==)2a), die sich die Seifenl6sungsoberflache nur aus Fet tsaure-

molekttlen bes tehend denken, ist diese Ta tsache leicht erklart . Man

kann sich aber auch vorstellen, dab sowohl die Seifenmizellen wie die

Fe t t saure die Oberf lachenspannung herabsetzen, daft die durch Saure-

zusatz freiwerdende, s tarker oberf lachenakt ive Fet ts / iure die Micellen

aus der Oberfliiche verdrang t und so das Sinken der Oberflachen-

spannung bedingt. Die Seifenmicellen bestehen ja im Innern aus ge-

ordneten Fetts~iuremolektilen, das Alkali ist an der Oberflache in ge-

bundenem oder dissoziiertem Zustande. Durch Zusatz einer s tarkeren

Saure wird den Micellen ein Teil des Alkalis weggenommen. Die Seilen-

mizelle bekommt mehr Fe t t saurecharak te r , und es ist m6glich, daft

diese Micellen starker kapi l la rakt iv sind, als die mit reich| ich Alkali

versehenen Micellen.

Ein etwas anderes Verhal ten zeigt das K a l i u m l i n o l a t . Beim

Kal iuml inola t wird die Oberfl~tchenspannung durch Tanninzusa tz nicht

so stark herabgesetzt , auBerdem ist das Kal iuml ino la t tanningemisch

8 8 I,~OLLOID-BEIHEFTE BAND 38, HEFT 1--2

weniger best~tndig als das entsprechende Gemisch yon Natriumlinolat-

�9 tannin und Sapo kalinus-Tannin. Die Oberflachenspannung des Kalium- linolattanningemisches stieg im Laufe von 24 Stunden yon 30 Dyn/cm auf 35 Dyn/cm an, wahrend die entsprechenden Gemische von Sapo kalinus und Natriumlinolat nahezu konstant bleibende Oberfl/~chen-

spannung zeigten.

Kal. Lin. 0,22 Proz. in NaC1 . . . . Kal. Lin. 0,22 Proz. + Tannin 0,1 Proz.

in NaC1 . . . . . . . . . .

Sofort

142

142

Tropfenzahl

nach nach 24 Std. 72 Std.

142 142

123 120

Mit dieser Tatsache kann man den groben Dispersionszustand und die geringe L6slichkeit des Kaliumlinolats in Einklang bringen. Vielleicht ist auch eine besondere Affinit~tt des Tannins zum Kalium zu berficksichtigen (Freu d e n b e r g ) .

Z u s a m m e n f a s s u n g : Tannin reagiert also folgendermat3en mit der Seife: Es m a c h t F e t t s a u r e f re i u n d b e w i r k t d a d u r c h e ine V e r s t g r k u n g der O b e r f l ~ i c h e n w i r k u n g der Seife . Danach mtii3te aueh die Schaumkraft und somit die therapeutische (Wasch-) Wirkung verst~rkt sein. Wir untersuchten daher-auch die S c h a u m - k r a f t v o n S e i f e n t a n n i n g e m i s e h e n .

C h o t z e n hat die Beeinflussung der Schaumkraft yon Sapo kalinus durch Tanninzusatz untersucht, und zwar die Beeinflussung der Schaum- bildungsfiihigkeit (HShe der Schaums~ule) und der Haltbarkeit der

Schgume. In zwei gleichen, graduierten Standzylindern (30 cm hoch, 1 cm Durchmesser) wurden gleiche Mengen von Seife, in einem Zylinder mit, im anderen ohne Tanninzusatz 30 Sekunden gleichzeitig gleich- m~tBig geschfittelt, und die H6he der SchaumsS.ule im Laufe mehrerer Stunden gemessen. Er kommt zu dem Ergebnis, dab durch Tannin- zusatz das Schaumverm6gen von Sapo kalinus in 0,9 Proz. NaC1 herab- gesetzt wird, die Blasen des Schaumes des Tannin-Sapo kal inus-Ge- misches grSber sind, aber der Schaum des Seifentanningemisches dem reinen Seifenschaum an Haltbarkeit weir tiberlegen ist. Nach 24stfin- diger Einwirkung des Tannins auf die Seife hat die Schaumf~thigkeit des Gemisches noch etwas weiter abgenommen. Wir untersuchten die- selbe Erscheinung mit reinen Seifen, und zwar setzten wir die LOsungen einmal in H~O und einmal in 0,9 Proz. NaC1 an.

BUCKENDAHL, PHYS.-CHEM. ANALYSE D. BIOL. W I R K U N O V. SEIFEN U. TANNIN 8 9

N a t r i u m l i n o l a t .

L6sung a) Natr iumlinola t 1 Proz. in 0,9 Proz. Na t l .

(3 ccm Natr iuml inola t 2 Proz. in 0,9 Proz. NaCI + 3 ccm

0,9 Proz. NaCl.)

LOsung b) Natr iumlinola t 1 Proz. in Tann in 0,5 Proz. in 0,9 Proz. NaCl.

(3 ccm Natr iuml inola t 2 Proz. in 0,9 Proz. NaC1 + 3 ccm

Tann in 1 Pro z. in 0,9 Proz. Nat1.)

S c h a u m v e r m 6 g e n de r f r i s c h e n L 6 s u n g e n .

Zeit nach Schiitteln 1 8 13 18 23 28 Min. 151/2 Std.

L6sung a . . . . 22 7 6 4 3,5 3 - - cm SchaumhShe L6sung b . . . . 13 10 10 10 I0 10 2 . . . .

Der Schaum der L6sung b) wird nach 15 Minuten grobblasig.

S c h a u m v e r m 6 g e n de r 24 S t u n d e n a l t e n L 6 s u n g e n .

Zeit nach Schiitteln 1 4 9 14 19 24 29 60 Min.

L6sung a . . . . 22 18 13 7 5 4 3 1 cm Schaum L6sung b . . . . 14 l I 11 i 0 I0 10 9,5 9,5 . . . .

K a l i u m l i n o l a t .

Die L6sungen a und b wurden in denselben Konzent ra t ionen hergestellt .

Doch wurden die L6sungen wegen des geringeren Schaumverm6gens

des Kal iumlinola ts 60 Sekunden start wie Nat r iuml inola t 30 Sekunden

geschtittelt.

S c h a u m v e r m 6 g e n de r f r i s c h e n L 6 s u n g e n .

Zeit nach Schiitteln 1 "20 30 40 60 75 90 105 Min.

L6sung a . . . . 21 LSsung b . . . . 4

7 6 3 2 2 2 2 cm Schaum 3,5 3,5 3,5 3 ,5 3,5 3,5 3 . . . .

S c h a u m v e r m S g e n de r 24 S t u n d e n a l t e n L 6 s u n g e n .

Zeit nach Schiitteln 1 5 10 30 60 150 480 Min.

L6sung a . . . . 15 13 13 11 9 8 4 cm Schaum L6sung b . . . . 2 2 2 2 1,5 1 - - ,, ,,

Der Schaum der L6sung a wird nach 20 Minuten grobblasig, nach

2 S tunden sehr grobblasig. Der Schaum der LSsung b ist ebenfalls

grobblasig.

9 0 K O L L O I D - B E I H E F T E BAND 38, H E F T 1--2

S c h a u m v e r s u c h in H20.

Die L6sungen :

a) 2,5ccm Natriumlinolat 2 Proz. + 2,5ccm H20. b) 215 ccm Kaliumlinolat 2 Proz. + 2,5 ccm H20. c) 4 ccm Natriumlinolat 2 Proz. + 1 ecru Tannin 1 Proz. d) 4 ccm Kaliumlinolat 2 Proz. + 1 ccm Tannin 1 Proz.

Die L6sungen wurden 30 Sekunden gleichmn~,iBig geschtittelt und die Schaumh6he im Verlaufe mehrerer Stunden gemessen. Die Zahlen in Klammern bei der Schaumh6he der L6sung a bedeuten die H6he, bis zu welcher einzelne lockere Blasen aufsteigen. Die Tanninschfiume sind viel dichter und kleinblasiger. Nach 24 Stunden ist die L6sung d trtibe und hellgrtin, die LSsung c zeigt kristallinischen Niederschlag, dunkelgrfin.

Zeit nach Schiitteln LSsung a ! L6sung b / L6sung c L6sung d

cm Schaum

1 Min. 11 21 31 41

1 Std. 25 2 41 4 10 7 20 71 7~

9 24: ,,

22,7 21.2 20,2

~,o (16,o) 2,0 (14)

~,o (9)

3,0 1,5 !

18,2 2,0 1,0

14,3 12,6

5,5 3,4

9,0 5,9

3,5 3,5

2,2

Spur

0,5 Proz. Tannin erh6ht also die Schaumbest/indigkeit 1 prozentiger Seifenl6sungen in 0,9 Proz. NaCI ganz betr~ichtlich, w~ihrend 0,5 Proz. Tannin die Schaumbest~indigkeit 1,75prozentiger Seifenl6sungen in H20 nicht erh6ht. Die Erniedrigung der OberfIRchenspannung der Seifen- 16sungen dutch Tanninzusatz reicht zur Erkliirung der grotlen Festig- keit der Sch~iume in NaCl-haltigem Medium nicht aus. Die Ober- fl~icbenspannung einer l prozentigen Natriumlinolatl6sung wurde durch den Gehalt yon 0,5 Proz. Tannin yon 32 auf 28 Dyn/cm weiter herab- gesetzt. Die Sehaumbildungsfghigkeit wurde in jedem Fall herabgesetzt. Der Sehaum war, wie eine Probe mit Eisenchlorid zeigte, nahezu tanninfrei.

Auch aus den Schaurnversuehen geht hervor, dab das T a n n i n die B i l d u n g y o n f r e i e r Fet tsS~ure in S e i f e n l 6 s u n g e n u n d s o m i t die O b e r f l / i c h e n w i r k u n g v e r s t / i r k t . Es mtii3te a lso

BUCKENDAHL, PHYS.-CHEM.ANALYSE D.BIOL.WIRKUNG V.SEIFEN U.TANNIN 91

a u c h die Z e l l w i r k u n g e n der S e i f en v e r s t / i r k e n . Um diesem

Ph~,tnomen n~her zu kommen, untersuchten wir zun~ehst die Ober- fl/ichenspannungen der. Seifentanningemische in den Konzentrationen, welehe wir bei den HS~molyseversuchen benutzten, genau wie auf S. 78 (vgl. S. 78). Es ergab sich, dab die Oberfl/ichenspannungen der bei einem Tanningehalt von 0,1 Proz. noch nicht h/imolysierenden Seifen- 16sungen ebenso ~vie die h6herer Seifenkonzentrationen dureh den Tanninzusatz weiter herabgesetzt werden, wie folgendes Protokoll zeigt. (Die L6sungen wurden in 0,9 Proz. NaCl angesetzt.)

Tropfenzahl Natrium linolat 0,13 Proz . . . . . . . 136

Oberfi/ichenspannung 32,2 Dyn/cm

,, 0,13 ,, -f-Tannin0,1Proz. 143 30,0 ,, Kaliumlinolat 0,22 ,, . . . . . . 142 30,2 ,,

,, 0,22 ,, +Tann in 0,1Proz. 142 30,2 ,, Sapo kalinus 0,13 ,, . . . . . . 140 30,6 ,,

. . . . 0,13 ,, ~-Tannin0,1Proz. 144 29,7 ,,

Die Seifenl6sungen mfit3ten also nach Tanninzusatz stS.rker h~mo- lytiseh wirken als vorher. T a t s ~ i e h l i c h z e i g e n S e i f e n l 6 s u n g e n , d e n e n T a n n i n in e i n e r K o n z e n t r a t i o n , die noch n i e h t du rch E i n w i r k e n auf die r o t e n B l u t k 6 r p e r c h e n H e m m u n g der H / i m o l y s e b e w i r k t , b e i g e m e n g t w o r d e n i s t , e ine e r h e b l i c h e z e i t l i e h e B e s e h l e u n i g u n g der H~imolyse . D u t c h e ine E i n -

w i r k u n g des T a n n i n s au f die Se i f e i s t e ine H e m m u n g der S e i f e n h / ~ m o l y s e n i e h t zu erkl~iren.

Es mugte daher die E i n w i r k u n g des T a n n i n s auf die r o t e n B l u t k 6 r p e r c h e n n/ iherbet raehte twerden. H a n d o v s k y u n d H e u b - ner3~) und H a n d o v s k y und M a s a k i 4~ haben die Einwirkungen yon

, Tannin versehiedener Konzentrationen auf rote Blutzellen n/iher unter- sucht.

Tanninkonzentration 0,0025--0,005 Proz. 0,001 Proz. - - fiber 0,02 Proz. fiber 0,003 Proz.

fiber 0,017 Proz.

Wirkung auf die Zelle Hemmung des Sauerstoffverbrauchs Hemmung des Eindringens von Nitriten Beschleunigung des Eindringens von Nitriten Besehleunigung der Senkungsgesehwindigkeit

der roten Blutk6rperchen Hemmung der Saponinh~imolyse.

Tannin hemmt ferner die WasserhS~molyse. 41) Nach R o b e r t s und B o e t t e h e r 4~ sieht man bei Tannineinwirkung eigenartige Verdickun- g e n d e r Randzonen der Zellen. H a n d o v s k y 4~ beobachtete im Ultra-

95 KOLLOID-BEIHEFTE BAND 38, HEFT 1--2

mikroskop von einer Tanninkonzentration von 0,0334 Proz. an in Ca- freiem Medium gelegentlich, aber nicht immer, in den roten Blut- kSrperchen hell aufleuchtende Punkte, im Ca-haltigen Medium sind sie regelm~tl3ig und bedeutend intensiver.

Ebenso wie die Saponinh~tmolyse wird aueh die S e i f en h 5~moly se d u r e h T a n n i n gehemmt. C h o t z e n 8) land, dab Tannin die H~imolyse dureh Sapo kalinus hemmt. SehweinebIutk6rperchen (5 Proz. in 0,9 Proz. NaC1) in 0,1 Proz. Tannin werden erst dureh 0,135 Proz. Sap0 kalinus h~imolysiert. (Sapo kalinus h~imolysiert Schwelneblutk6rperchen 5 Proz. in 0,9 Proz. NaC1 ohne Zus~itze, in einer Konzentration von 0,003 Proz.)

WIr stellten entspreehende Versuehe mit reinen Seifen an.

SchweineblutkSrperchen 5 Proz. in 0,9 Proz. NaC1. Tannin 0,4 Proz. in 0,9 Proz. Natl . Natriumlinolat 1 Proz. in 0,9 Proz. NaCI. NaC1 0,9 Proz.

Blut- Tannin NaC1 Seife Seifen Nr. kSrperchen Hfimolyse ccm ccm ccm ccm Proz.

1 2 3 4 5

2,5 2,5 2,5 2,5 2,5

2,5 2,5 2,5 2,5 2,5

3,7 i 1,3 0,13 3,6 ( 1,4 0,14 3,5 I 1,5 0,15 3,4 I 1,6 0,16 3,3 i 1,7 0,17

0 20 Proz. 50

nach 5 Min. total 5

Schweineblutk6rperchen 5 Proz. in 0,9 Proz. NaC1. Tannin 0,4 Proz. in 0,9 Proz. NaCI. Kaliumlinolat 1 Proz. in 0,9 Proz. NaC1. NaC1 0,9 Proz.

Blut- Tannin NaC1 Seife Seifen Nr. kSrperchen Hiimolyse ccm ccm ccm ccm Proz.

1 2,5 2,5 2,9 2,1 0 2 2,5 2,5 2,8 2,2 i 0,22 20 Proz. 3 2,5 2,5 2,7 2,3 0,23 70 ,, 4 2,5 2,5 2,6 2,4 0,24 nach 5 Min. total

Die H~imolysengrenzkonzentration wird durch 0,1 Proz. Tanninzusatz far Natriumlinolat yon 0,002 Proz. auf 0,14 Proz. und for Kalium- linolat yon 0,003 Proz. auf 0,22 Proz. heraufgesetzt. Das Verh~iltnis der h~imolytischen Wirksamkeit des Kalium- und des Natriumlinolats wird also dureh Tannin nieht ver~indert.

BUCKENDAHL, PHYS.,-CHEM.ANALYSE D.BIOL.WIRKUNG V.SEIFEN U. TANNIN 93

Es wurden nun Versuche angesetzt, die zeigen sollten, dab die Seifenhamolyse hemmende Wirkung des Tannins wirklich durch eine Einwirkung des Tannins auf die roten Blutk6rperchen zurfickzuf0hren ist.

Aus Schweineblutk6rperchen 5 Proz. in 0,9 Proz. NaC1, Tannin ( F r e u d e n b e r g ) 0,1 Proz. in 0,9 Proz. NaC1, Sapo kalinus 0,5 Proz. in 0,9 Proz. NaC1 und NaCI 0,9 Proz.

wurden folgende L6sungen hergestellt.

BlutkSrperchen NaC1 Tannin 1. ccm ccm ccm

a

b C

d

2,5 2,5 2,5 2,5

4,0 3,7 3,4 3,0

2,5 2,5 2,5 2,5

2. Sapo kalinus c c m

1,0 1,3 1,6 2,0

NaCl Tannin ccm ccm

4,0 2,5 3,7 2,5 3,4 2,5 3,0 2,5

Die 8 L6sungen wurden 60 Minuten im Brutschrank bei 370 gehalten. Mit den LSsungen wurden folgende H~molyseversuche angesetzt.

Nr. LSsung Sapo kalinus Seifen H~.molysedauer ccm Proz.

a

b C

d

l a

l b l c l d

'1,0 1,3 1,6 2,0

0,05 0,065 0,08 0,1

24 Min. 19 ,,

9 ,,

3 ,,

Nr. Blutk6rperchen L6sung Seifen Hfi.molysedauer ccm Proz.

2,5 2,5 2,5 2,5

2 a

2b 2c 2d

0,05 0,065 0,08 0,1

6 Min. sofort

94 K O L L O I D - B E I H E F T E BAND 38, HEFT 1--2

Aus den Versuchen.ergibt sich, dab die L 6 s u n g e n , in d e n e n das T a n n i n l ~ n g e r e Ze i t auf die B l u t k 6 r p e r c h e n e i n w i r k e n k o n n t e , e ine d e u t l i c h v e r z 6 g e r t e H ~ m o l y s e ze igen , gegenfiber den L6- sungen, in welchen das Tannin die gleiche Zeit auf die Seife einwirkte. Die S c h u t z w i r k u n g des T a n n i n s b e r u h t auf e i n e r E i n - w i r k u n g au f die E r y t h r o z y t e n .

Diese Befunde fiber die verminderte F~higkeit der mit Tannin be- handelten Zellen, andere Stoffe aufzunehmen, sprechen nach Han- d o v s k y 4~ wahrseheinlich ftir eine Herabsetzung des Dispersit~ts- grades der Zelloberfl~chenkolloide, eventuell mit an einzelnen Stellen lokalisierten Koagulationserscheinungen. Ebenso wie alle Phenole yon Eiweigk6rpern gebunden werden, so wird aucti Gerbstoff yon den Eiweii3- k6rpern der Blutk6rperchen gebunden. K o b e r t a~) fand das Filtrat yon mit Gerbstoff behandelten Blutzellen noch bei einer doppelt so hohen Konzentration gerbstoffrei, als die Gerbstoffkonzentration be- trug, die eine Beschleunigung der Senkungsgeschwindigkeit der roten BlutkBrperchen hervorrief. Eine etwas detailliertere Vorstellung dieser Reaktion Tannin--Eiweifl kann man sich auf folgende Weise maehen (Kru yt*a)).

Hydrophile Sole wirken nicht nur schfitzend auf andere Kolloide, sondern k6nnen auch unter bestimmten Bedingungen die Koagulation z .B. durch Elektrolyte beg/instigen. Man nennt diese Erscheinung Sensibilisierung durch hydrophile Sole. 1~) Tannin wirkt gelegentlich sensibilisierend auf hydrophobe Sole, z.B. auf Alkaliblau, wie auf hydro- phile Kolloide. Sehr deutlich ist die sensibi/isierende Wirkung des Tan- nins auf ein so hydrophiles Sol wie Agarsol.43). Far die Best~indigkeit des Agarsols ist auger der elektrischen Ladung der Teilchen auch die Hydratation der Teilchen yon Einflug. Man kann elektrolythaltige, also entladene Agarsole koagulieren, indem man sie mit wasserentziehenden Mitteln, wie AIkohol oder Azeton, versetzt." Der EinfluB 5.ut3ert sich im Verhalten der ZS.higkeit der Sole. Der hydrophile Zustand ist durch eine grSgere Z~higkeit ausgezeichnet, die bei der Umwandlung in das hydrophobe Sol stark sinkt. In dem alkohoI- bzw. azetonhaltigen Sol sind die Teilchen ultramikroskopisch aufl6sbar, man sieht eine grofle Zahl leuehtender Teilchen in lebhaf ter Brownseher Bewegung. Den Teilehen wird Wasser entzogen und die Untersehiede der Breehungs- koeffizienten zwischen Teilchen und Dispersionsmittel werden grOger. Aber wXhrend Alkohol oder Azeton relativ grot3e Konzentrationen er- /ordern, macht sich der st~.rkste Abfall der ZS.higkeit des Agarsols gerade bei den ersten kleinen TanninzusXtzen bemerkbar. D as h y dr o-

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ph i l e A g a r s o l b e k o m m t d u r c h T a n n i n z u s a t z h y d r o p h o b e n C h a r a k t e r . Es wird gegen kleine Elektrolytkonzentrationen empfind- lieh, und zwar koagulieren Kationen entsprechend ihrer Wertigkeit. Das mikroskopische Bild ist viel st~irker aufgeliSst. Sehr groge Tannin- konzentrationen (fiber 35 Proz.) haben eine Art schtitzende Wirkung. Das Agarsol wird sehr zS~h und dureh Elektrolyte schwer flockbar. Wie Agarsol dem Tannin gegenfiber verhalten sich auch Gelatine, Glykogen und Tragant. 44)

In der Oberfl~iehensehicht der roten Blutk6rperehen wird das Tannin - - also im obigen Sinne - - mit hydrophilen Kolloiden, besonders mit EiweifJk6rpern, reagieren. Die die Seifenhiimolyse-Hemmung be- dingende T a n n i n e i n w i r k u n g auf die roten Blutk6rperehen ist, wie C h o t z e n 8) zeigen konnte, r e v e r s i b e l . Die Blutk6rperchen werden naeh Wasehen wieder empfindlicher gegen Seifen. Das scheint ftir die therapeutisehe Bedeutung der Adstringenzien wiehtig zu sein.

V. Zusammenfassung. Unsere Versuche bieten in mehrfacher Hinsicht Sttitzen ffir die

Auffassung, dab adstringierende Wirkung und entzfindungserregende Wirkung antagonistisehe Wirkungen sind. Wir untersuchten den An- tagonismus Seife lentzfindungserregend) - - Tannin (adstringierend).

Die therapeutische Bedeutung der Seifen auflerhalb der Zellen (Waschwirkung, Schaumfiihigkeit, Emulgierungsf~ihigkeit) beruht auf dem Gehalt ihrer L6sungen an freier Fettsliure.

Seifen haben eine starke toxische Wirkung auf Zellen, und zwar sind wieder die FettsXuren die wirksamen Bestandteile der Seifen. Die Rolle der FettsXure ist besonders deutlich bei der Einwirkung der Seife auf rote Blutk6rperehen. Durch stiirkere hydro!ytische Spaltung der Seifen durch Zusatz yon SSure, yon Borsliure oder geringen Kon- zentrationen von Tannin, wird die hlimolytisehe FAhigkeit der Seifen erh6ht; die H~imolyse wird zeitlieh beschleunigt. Die Seifen wirken auf SchleimMiute aufloekernd und entztindungserregend. Die Zellen sehen gequollen aus wie rote Blutk6rperchen vor Eintritt der H~imo- lyse. Das erlaubt uns beide Wirkungen der Seife gemeinsam zu be- traehten.

Die Seifen reagieren mit den Eiweil3k6rpern der Zellen. Eine be- sonders grofle Affinitiit besteht zwisehen dem H~imogiobin und den Seifen. Diese H~imoglobin-Fettsiiure-Verbindung wird als Ursache der hiimolytischen Wirksamkeit der Seifen angesehen.

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Ebenso wie alle Phenole mit Eiweiflk6rpern reagieren, so geht auch das Tannin mit seinen 25 Phenolgruppen Verbindungen mit Eiweil3- k6rpern der Zellen ein. Es reagiert mit denselben Eiweiflk6rpern wie die Seifen. Es schtitzt diese dadureh vor der Seifeneinwirkung, dab seine physikalisch-ehemische Affinit~tt zu den Eiweit3k6rpern gr613er ist als die der Seifen.

W/~hrend Seife sehon in sehr geringen Konzentrationen seine ir- reversible toxisehe Wirkung entfaltet, ist die Einwirkung des Tannins in geringeren Konzentrationen auf die Zellen reversibel, das Tannin ist auswaschbar. Erst in h6heren Konzentrationen wirkt das Tannin ir- reversibel auf die Zellen ein. Die Adstringenzien sind also imstande, Zellen gegen das F-indringen von entztindungserregenden Stoffen zu schfitzen, ohne selbst, bei Anwendung geeigneter Konzentrationen, ir- reversible J~nderungen des Zellgefiiges hervorzurufen.

Zum Schlut3 m6chte ich Herrn Professor Dr. Hans H a n d o v s k y for die Anregung zu dieser Arbeit, for das lebhafte Interesse, das er meiner Arbeit entgegenbrachte, ftir die unermtidliche Bereitschafc, mit welcher er auf jede Frage einging und far die liebenswtirdige Unter- sttitzung bei der Ausftihrung der Versuche meJnen ergebensten Dank aussprechen.

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L i t e r a t u r z u s a m m e n s t e l l u n g .

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Physikalische Chemie des B/utes.