Stoffwechsel der Pflanzen-Säuren und Säure-Drogen

Prof. Dr. Éva Lemberkovics

Universale und spezielle Stoffwechsel-Prozesse

89

O

OH

OHOH

OHOH

O

PO

OHOH

OHOH

OHC

PO

OH

PO

OHHOOC

CH2

OPHOOC

CH3

OHOOC

OHCOOH

NH2

SHCOOH

NH2

COOH

NH2

CH3 COOH

NH2

CH3COOH

NH2

CH3

COOH

NH2CH3

CH3CH3

OCoAS

GLYKOLYSE Entstehung der aliphatischen Aminosäuren

Glycin

L-Serin L-Cystein

L-Valin

L-Alanin

L-Leucin

Glucose Glucose-6-P

Glycerinaldehyd -3 -P

Phospho-glycerinsäure

Phosphoenol-brenztraubensäure

Brenztraubensäure

Acetyl-CoA

KREBS-ZYKLUS

Zitronensäurezyklus

COOH

OHOH

OH

CH3

NH2

OH

COOH

NH2

COOH

NH2CH3 OP

CH2

COOH

O

HOOC

COOH

O

HOOC

HOOCCOOH

NH2

CH3 COOH

NH2

CH3

NH2 COOH

NH2

S COOH

NH2

CH3

COOHHOOC

NH2

COOH

NH2

NH2

COOH

NH2

NH

NH2

NH

POO

OH

OH

GLYKOLYSE KREBS ZYCLUS

PENTOSE PHOSPHAT ZYKLUS

Erythrose-4-P

Entstehung deraromatischen Aminosäuren

Shikimisäure

L-Phenylalanin

L-Thyrosin

L-Tryptophan

Phosphoenol-brenztraubensäure

L-MethioninL-Isoleucin

L-AsparaginsäureL-Lysin

α−Ketoglutarsäure

Oxalessigsäure

Glutaminsäure

L-OrnithinL-Arginin

Entstehung der aliphatischen Aminosäuren II.

Biogenese der Zimtsäure, p-Cumarsäure und andere Phenylpropankörper

Biogenese der Zimtsäure, p-Cumarsäure und andere Phenylpropankörper – Forts.

COOH

COOH

NH2COOH

OHOH

OH

COOH

OHOH

COOH

OHOHOH

COOH

OHOMeOMe

OHOMe

COOHCHO

O Glu

COOH

OH

CHO

OMeOGlu

O GluCH2OH

COOH

OHOH

OMeOH

COOH

COOHOH

COOH

OH

OH

COOH

OHOMe MeO

COOH

O Glu

COOH

COOHOGlu

O O

COOH

OHOHOH

OH

OH

OGlu

OR

+

UVcis

H+enzyme-H2O

Cumarin

trans

Biogenese der PhenolsäurenD-Erytro-4-P

Phosphoenol--Brenztraubensäure

Shikimisäure

LignaneFlavonoideCatechine

Phenylalanin

Zimtsäure

Hydrochinon Arbutin

BenzoesäureProtocatechu-

säureGallussäure Syringinsäure

Ferulasäure

Vanillinsäure

Glucovanillin(Vanillosid)

Salicylsäure

Gentisinsäure

Glucosalycyl-aldehyd

Glucosalycyl-alkohol

o-Cumarsäure-glucosid

Cumarinsäure-glucosid

3,4,5-Trihydroxy-zimtsäure Sinapinsäure

p-Cumarsäure

Kaffeesäure

Kaffeesäure und ihre DerivateCOOH

OH

OH Kaffeesäureestern(Depsiden)

KaffeesäureRosmarinsäure

Chlorogensäure(Caffeoylchinasäure)

O

OH

OH

O

HOOC

COOH

OH

Kaftarsäure(Monocaffeoyl-tartrate)

O

OH

OH

O

O

OH

OH

O

HOOC

COOH

OH

OH

COOH

O

OOH

OH

O

OOH

OH

OH

COOH

OH OH

O

OOH

OH

O

COOH

OH OHO

OH

OH

Cynarin(Dicaffeoylchinasäure)

Cychoriensäure(Dicaffeoyl-tartrate)

Kaffesäureglykoside (Phenyletanoidglykoside)

OH

OH O

O O

OH

OH

O

OHO Rha

O

Glu

Kaffeoyl

Zucker

Phenylethanoyl Echinacosid

Acteosid (syn. Verbascosid)

OH

OH OO O

OH

OH

O

OH O

OH

Rha

DER MÖGLICHE ZUSTAND DER SÄUREN IN DER PFLANZEN

Frei Gebunden

zur Alkaloiden(in Salt)

zur Zuckereinheiten(in Ester)

Zu miteinander(Carbonsäure zu OH- Carbonsäure )

Depsiden

OFT VORKOMMENDE ALIPHATISCHE SÄUREN IN DER PFLANZEN

Ameisensäure

Essigsäure

Brenztraubensäure

Propionsäure

Glycerinsäure

Valeriansäure

Isovaleriansäure

Oxalsäure

Chinasäure

CH3 COOH

H COOH

CH3 CO-COOH

CH3 CH2 - COOH

CH2 CH

OH OH

COOH

CH3 (CH2)3--COOH

CH3CH-

CH3CH2-COOH

COOHCOOHOH COOH

OH

OH

OH

WICHTIGSTE FRUCHTSÄUREN

CH2

COOH

CHOH

COOH

CH

COOH

CHOH

COOH

OH

COOH

COOHCH2

OHCH2 COOH

Apfelsäure

Weinsäure

Zitronensäure

FRUCHTSÄUREN

Unter Fruchtsäuren versteht man organische Säuren, wie die Apfel-, Zitronen- und Weinsäuren die angereichert im Obst vorkommen und diesen Geschmakswert mitbedingen.Auch ihre Verwendung in Medizin und Lebensmittelindustrie verdanken die Fruchtsäuren ihrem angenehm Geschmack.L(-)-Apfelsäure

findet sich in Kern- und Steinobs der Rosaceae, z.B. in Sauerkirschen (1,8%) in Vogelbeeren (früchte von Sorbus aucuparia L. (3%)

Zitronensäurefindet sich in Himbeeren etwa 1,6%, in Zitronen bis 9%

L(+)-Weinsäurekommt neben Apfelsäure, in den Weinbeeren, den Früchten von Vitis vinifera L. ( Vitaceae), vor. Je nach Rasse und klimatischen Bedingungen überwiegt die eine oder die andere Säure.Das Gesamtsäuregehalt des Traubenmostes beträgt 0,9-1,5%.

Vorkommen der Fruchtsäuren

ApfelBirnePflaumeAprikosePfirsichKirscheSauerkirscheZitroneQuittenapfelHimbeereSchwarzbeere

Weinsäure Weintraube

Apfelsäure

Zitronensäure

Ascorbinsäure

Rosa canina L. (Rosaceae)Rosa canina L. (Rosaceae) –– HagebuttenHagebutten

Cynosbati pseudofructus – Rosae pseudofructus (PhEur.)

Hagebutten- Rosae pseudofructusHerkunftDie Hagebutten stammen von der Heckenrose Rosa canina L. (Rosaceae) und Verwandten, bei uns heimischen Wildrosenarten ab.R. canina ist ein 1-5 m hoher Strauch mit überhängenden Zweigen und derben, sichelförmigen „Dornen”(botanisch-morphologisch Stacheln.)Die Droge stellt eine Sammelfrucht dar, bestehend aus den Aschenbechern und den darin sitzenden Früchtchen (pharmazeitisch als Cynosbati semen bezeichnet ) „ Cynosbati pseudofructus in toto”. Da die Fruchtsäure im fleischigen Teil der Sammelfrucht lokalisiert sind, sollte der Anteil in harten Kernen auf keinen Fall über 55% ausmachen. Es sind auch entkernte Hagebutten (Rosa canina – Früchte ohne Samen) in Arzneibücher. Die Hagebuttenkerne (Rosa-canina Samen ) bilden ihrerseits ein eigenes Handels- product.Sensorische EigenschaftenHagenbuttenschalten riechen aromatisch-fruchtig, der Geschmack ist früchtig, süss-säuerlich (je nach Reifungsgrad)Inhaltsstoffe

Fruchtsäuren, inbesondere Ascorbin-, Apfel-, Zitronenäure ( Ascorbinsäure-Gehalt min. 0,3% Ph Eur ).Karotinoid (Lycopin, Xanthophyll )Zucker (10-14% Invertzucker, 2% Saccharose)Zuckeralkohol: D-Glucit (Sorbit)Gerbstoffe und Pektine.

AnwendungAls Infus. Hagenbuttentee ist ein angenehm säuerlich schmeckender Tee, der kalorienarm ist und dem die erregende Koffeinwirkung des schwarzen Tees abgeht. (Hagenbutten werden gern mit Hibiskusblüten kombiniert).

Biosynthese der Ascorbinsäure in Pflanzen

OOH

OHOHOH

OHO

OOH

OH

OHH

OH

OO

OHOH

OHH

OH

OH HCHO

OH

OH

OH

CH2OH

H

H

H

OH HOH

OH

OH

CH2OH

H

H

H

CO2H

E1 E2

L-Galactose L-Galactonolacton L-Ascorbinsaure..

HemiacetalLacton

E1: L-Galactose-dehydrogenaseE2: L-Galactonolacton-dehydrogenase

Biosynthese der Ascorbisäure in tierischen Organismen

15.19

Biosynthese erfolgt ausgehend von D-Glucose überD-Glucuronsaure (1) → L-Gulonsaure (2) → L-Gulonolacton (3 ) →→ 3-Keto-L-gulonolacton (4).

Beim Menschen ist der letzte Schritt der Biosynthese 3 → 4 blockiert

Biochemische Bedeutung der Ascorbinsäure

Der Ascorbinsäure obliegen die unterschiedlichsten Aufgaben im Stoffwechsel des Menschen. Einen Eindruck davon vermitteln die folgenden Beispiele:

• Ascorbat hat antioxidative Schutzfunktionen. Beispiele:

1. Kollagensynthese,2. Schutz gegen freie Radikale;

• Ascorbat ist an Hydroxylierungsreaktionen beteiligt:Beispiele:

1. Hydroxylierung von Steroidhormonen,2. Noradrenalinbiosynthese,3. Hydroxylierung eines Transkriptionsfaktors bei der Erythroprotein-

biosynthese;• Ascorbinsäure fördert die Eisenaufnahme.

Hibiscus sabdariffa L. Hibiscus sabdariffa L. (Malvaceae) (Malvaceae)

HibiskusblHibiskusblüüten ten -- Hibisci sabdariffae flosHibisci sabdariffae flos(Kelchen und Aussenkelchen geben die Droge)(Kelchen und Aussenkelchen geben die Droge)

Hibiskussäure

PhEur.Ph.Hg.VIII.

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

Tamarindus indica L. Tamarindus indica L. (Caesalpiniaceae)

Pulpa tamarindorum - Tamarindenmus

enthält: 13-15% organische Säuren, vorwiegend Weinsäure

dient als mildes Laxans

Pulpa tamarindorum - Tamarindenmus

Sehr reich an Weinsäure ist das musartige Mesocarp der Hülsenfrüchte

von Tamarindus indica L., der Tamarinde, einem bis 25 m hoch

werdenden Baum, der in vielen tropischen Gebieten der Erde angebaut

wird.

Tamarindenmus enthält 13-15% organische Säuren, vorwiegend

Weinsäure und Tartrate.

Es dient als mildes Laxans.

Meist kombiniert man Tamarindenmus mit stärkerem Laxansdrogen,

inbesondere mit Sennesblattextrakt.

Säureamid - Derivate

Capsaicinoide in Paprika

Capsicum annuum Capsicum annuum LL. . var. var. longum longum (Solanaceae)(Solanaceae)

Capsici fructusCapsici fructusDie Frucht ist 5-12 cm lang

Capsaicin

Gehalt an Capsaicin min. 0,3%Capsanthin

Capsicum frutescensCapsicum frutescens L.L.(Solanaceae)(Solanaceae)

CayennepepperCayennepepper

•Gehalt an Capsaicin:0,6-0,9%

Die Frucht ist 1-2 cm lang

Paprika – Capsici fructusCapsici fructus, Spanischpfefferfrüchte oder Paprika, stammen von verschiedenenCapsicum-Arten (Solanaceae): Capsicum-annuum L. var. longum (DC), C. frutescens L. (Chili), C. annuum L. var. minimum( Mill).Inhaltsstoffe

Die scharf schmeckenden Substanzen sind die Capsaicinoide: Vanillylamin-decylensäure DerivateDer Gesamtgehalt an Capsaicinoiden in Paprika kann bis zu 1,0% betragen.

Carotinoid (hauptsächlich das intensiv rote Capsanthin)FlavonglykosideVitamin C bis 0,2%

WirkungCapsaicin steigert innerlich gegeben die Magensaftsekretion und regt die Darmperistaltik an. Auf den Haut erzeugt es durch Reizung der Thermorezeptoren Hiperämie.Verwendung.Paprika dient innerlich angewandet als Gewürz und Stomachikum. Äusserlich wird er in Form von Tinkturen oder Pflastern (auch Einsatz reinen Capsaicin) zur Behandlung von rheumatischen und neuralgischen Schmerzen benutzt.

CapsaicinoideCapsaicin

Dihydrocapsaicin

Norhydrocapsaicin

Homohydrocapsaicin

Homocapsaicin

Nonivamid

Carotinoide Carotinoide Capsanthin, Capsarubin, Violaxanthin, NeoxanthinCapsanthin, Capsarubin, Violaxanthin, Neoxanthin

ANORGANISCHE SÄUREN

Kieselsäuren - H4SiO4 H2SiO3Kieselsäure-Anhydrid-SiO2

Kieselsäure-Drogen

Zwar anhält die Asche so ziemlich aller Arzneidrogen Kieselsäure

(0,1-1,5%), von Kieselsäuredrogen spricht man dann , wenn

•die Gehalte in der Reinasche ausnehmend hoch sind,

•wenn die Kieselsäure endogen enthalten ist,

•wenn insbesondere ein nennenswerter Anteil der Kieselsäure bei der

Dekoktbereitung aus der Droge in wasserlösliche Form übergeht.

Urtica dioica L.(Urticaceae)

Urticae herba Urticae herba - Brennesselkraut

Urtica dioica L.- Brennessel

In die Wände der von einem Köpfchen gekrönten Brennhärchen lagert die

Brennessel (Urtica dioica) Siliziumdioxid oder Kieselsäure ein.

Vor allem die Spitze wird dadurch spröde und bricht bei Berührung leicht.

Der Schaft bohrt sich wie eine Injektionsnadel in die Haut und setzt einen

Schmerz unlösenden Chemikaliencocktail frei.

Urticae herba - Brennesselkraut12.o

Die Droge besteht aus den getrockneten, während der Blütezeit gesammelten oberirdischen Teilen von Urtica dioica L. (der Grossen Brennessel) oder seltener von U. urens (der Kleinen Brennessel ), Uricaceae.HerkunftBeide Urtica-Arten sind in Europa, Asien und Amerika in der Nähe menschlicher Siedlungen vorkommende Ruderalpflanzen.InhaltsstoffeBiogene amine (Histamin) und Kieselsäure aus den BrennhaarenKalium- und KalziumsaltzeVitamin-K, Vitamin-CChlorophille, ChlorophyllabbauprodukteKarotinoide, XanthophylleAliphatische Carbonsäuren: Oxal-, Bernstein-, Apfel-, ZitronensäurenAnwendungRheuma, GichtDiuretische und Stoffwechselsteigernde WirkungChlorophyll-Herstellung

Equisetum arvense Equisetum arvense L.L.-- AckerschachtelhalmAckerschachtelhalm(Equisetaceae)(Equisetaceae)

Equiseti herba – Schachtelhalmkraut(Ph.Hg. VIII.; PhEur (Ph.Hg. VIII.; PhEur ) )

Verfälschung, Schmutzigung

Equisetum palustre Equisetum palustre LL..--SchachtelhalmkrautSchachtelhalmkraut(Equisetaceae)(Equisetaceae)

SchachtelhalmkrautIm Sommer gesammelte und getrocknete grüne, sterile Sprosse von Equisetumarvense L. (Equisetaceae).HerkunftDer echte Ackerschachtelhalm ist eine mehrjährige Pflanze. Im Frühjahr treibt er einen graubraunen Fruchttrieb mit endständiger Sporenähre. Der (ausschliesslich als Droge geeignete) sterile, grüne Sommerspross erscheint nach dem Absterben des fertilen Triebes: etwa 20-30 cm hoch mit quirlig verzweigten Seitenästen; knotig gegliedert.SensorikDie Droge ist geruch-, und geschmacklos; sie knirscht beim Zerkauen zwischen den Zähnen. Inhaltsstoffe

15-18% mineralische Stoffe, hauptsächlich Kieselsäure neben reichlich Kalium.Organische pflanzliche Säuren: Bernstein- Apfel-Flavonoide darunter Glykoside des Quercetins und Kämpferols.Saponin: Equisetonin

AnwendungÜblich ist die Anwendung von Kieselsäuretee als „Diuretikum” zur Erhöhung des Harnflusses bei Katarrhen im Bereich von Niere und Blase.

Im Sommer gesammelte und getrocknete grüne, sterile Sprosse von Equisetumarvense L. (Equisetaceae).HerkunftDer echte Ackerschachtelhalm ist eine mehrjährige Pflanze. Im Frühjahr treibt er einen graubraunen Fruchttrieb mit endständiger Sporenähre. Der (ausschliesslich als Droge geeignete) sterile, grüne Sommerspross erscheint nach dem Absterben des fertilen Triebes: etwa 20-30 cm hoch mit quirlig verzweigten Seitenästen; knotig gegliedert.SensorikDie Droge ist geruch-, und geschmacklos; sie knirscht beim Zerkauen zwischen den Zähnen. Inhaltsstoffe

15-18% mineralische Stoffe, hauptsächlich Kieselsäure neben reichlich Kalium.Organische pflanzliche Säuren: Bernstein- Apfel-Flavonoide darunter Glykoside des Quercetins und Kämpferols.Saponin: Equisetonin

AnwendungÜblich ist die Anwendung von Kieselsäuretee als „Diuretikum” zur Erhöhung des Harnflusses bei Katarrhen im Bereich von Niere und Blase.

Pulmonaria officinalis Pulmonaria officinalis LL. . (Boraginaceae(Boraginaceae))

Pulmonaria officinalis L. L. (Boraginaceae)

Pulmonariae folium Pulmonariae folium –– GetGetüüpfelte Lungenblpfelte Lungenblättertter

Die Heimat der Pflanzen ist Europe

Inhaltsstoffe: Kieselsäure 4%

Schleim

Saponin

Gerbstoffe 6-10%

Allantoin (Biogenamin)

Verwendung: als Komponent der Expectorant - Teegemischen

Galeopsis dubia Galeopsis dubia LL..(Lamiaceae)(Lamiaceae)

Galeopsidis herba Galeopsidis herba -- HohlzahnkrautHohlzahnkraut

Inhaltsstoffe•Kieselsäuregehalt : 0,6-1,0%;0,1-0,2% liegen als in wasserlösliche Silizium- verbindungen vor.•Bitter Stoffe: Iridoide (Harpagid)•Gerbstoffe, •Saponin •Pektin •Äetherische ÖleVerwendung: als Diuretikum

Polygonum avicularePolygonum aviculare L. L. -- VogelnVogelnööterichterich(Polygonaceae)

Polygoni avicularis herba - Vogelnöterichkraut

Ph.Hg.VIII.; PhEur

VogelknöterichDie Drogen stammt von Polygonum aviculare L.(Polygonaceae), einem in allen gemässigten Klimazonen der Erde verbreiteten Kraut.HerkunftDer Vogelknöterich, eine einjährige Pflanze, bildet je nach Standort verschiedene Formen aus: Formen mit 10-15 cm aufsteigenden Stengeln und daneben niederliegende, flach am Boden liegende Formen.InhaltsstoffeNeben Flavonoiden (Myricetin und Kämpferol in glykosidischer Bindung),Phenolcarbosäuren, Gerbsoff und Schleimsoffen enthält Vogelknöterichkraut etwa 1% Kieselsäuren mit einem in wasserlöslichen Anteil von etwa 20%.AnwendungAls Tee wurde das Kraut eine Zeitlang als Mittel zur Behandlung von Bronchitis und Asthma vertrieben. Die Droge gilt auch als „Diuretikum”.