Биосинтез сапонинов
Биогенетическим предшественником агликонов как стероидных, так и тритепеновых сапонинов в растениях является сквален.
Под воздействием ферментов сквален подвергается стереоспецифической циклизации. Бели циклизация сопровождается потерей атомов углерода, образуется холестерол, содержащий 27 атомов углерода. При окислении и циклизации боковой углеродной цепи холестерола (из 8 атомов) образуется диосгенин.
Образование тетрациклических тритерпеновых сапогенинов идет, вероятно, через стадии биосинтеза стероидных соединений. Данный вопрос пока еще до конца не изучен и является научной гипотезой.
Распространение сапонинов в растительном мире, локализация ерастениях. Влияние условий обитания и онтогенеза на накопление сапонинов
В растительном мире более широко распространены тритерпеновые сапонины. Они обнаружены в растениях почти 70 семейств. Наиболее богаты тритерпеновыми сапонинами представители семейств аралиевые (Araliaceae), синюховые (Polemoniaceae), бобовые (Fabaceae), астровые (Asteraceae), яснотковые (Lamiaceae) и др.
Стероидные сапонины встречаются значительно реже и обнаружены, главным образом, в растениях семейств диоскорейные (Dioscoreaceae), лилейные (Liliaceae), норичниковые (Scrophulariaceae), парнолистниковые (Zygophyllaceae), лютиковые (Ranunculaceae), амарилиссовые (Amarillidaceae). Стероидные сапонины часто сопровождают в растениях сердечные гликозиды (Digitalis sp., Convallariamajalis, Adonis vernalis).
Растения, вырабатывающие тритерпеновые сапонины, не содержат стероидные, и наоборот.
В растениях сапонины обычно находятся в клеточном соке почти всех органов в растворенном виде.
Содержание сапонинов колеблется в широких пределах и может достигать 30% и более. В этом случае сапонины кристаллизуются в виде бесцветных бесформенных глыбок и могут быть видны под микроскопом.
Сапонины найдены во всех органах растений:
в траве (астрагал шерстистоцветковый - Astragalus dasyantus, хвощ полевой - Equisetum arvense, якорцы стелющиеся - Tribulus terrestris);
в листьях (почечный чай - Ortosyphon stamineus);
в семенах (кашатан конский - Aesculus hyppocastanum);
в подземных органах (диоскорея ниппонская - Dioscorea nipponica, синюха голубая - Polemonium caeruleum, заманиха высокая - Echynopanax elatum, солодка голая - Glycyrrhiza glabra и с.уральская G.uralensis, женьшень - Рапах ginseng, аралия манчжурская - Aralia mandshurica).
В подземных органах накапливается наибольшее количество сапонинов.
Предположительно, сапонины принимают участие в биохимических процессах в растениях:
в малых концентрациях они ускоряют прорастание семян, рост и развитие растений, а в больших, наоборот, тормозят. Таким образом, сапонины играют роль гормонов роста растений;
сапонины оказывают влияние на проницаемость растительных клеток, что связано с их поверхностной активностью.
На накопление сапонинов влияют стадии онтогенеза (т.е. развития) растений. Максимальное количество сапонинов в сырье содержится в фазы:
бутонизации и начала цветения (ортосифон тычиночный и астрагал шерстистоцветковый);
в конце вегетации, когда биомасса лекарственного растительного сырья максимальна (солодки, синюха, заманиха, аралия, женьшень, диоскорея);
в период плодоношения (каштан конский).
На содержание сапонинов в лекарственном сырье влияет возраст растений и место их произрастания:
дикорастущая синюха голубая достигает максимальной продуктивности к 5-6 году жизни, а в культуре - к 2-3 году. При этом содержание сапонинов в подземных органах находится на одном уровне;
культивируемый женьшень рекомендуется собирать на 5-6 год, т.к. корень быстро растет до 3-х лет и далее его рост замедляется, а с 13 лет наблюдается уменьшение биомассы корней. Это связано с постепенным отмиранием боковых корней.
Влияние факторов внешней среды на накопление сапонинов строго специфично. Среди них трудно выявить общие закономерности для всех растений. Отметим лишь отдельные моменты:
растения семейства аралиевых являются эндемиками Дальнего Востока, где сложился собственный климатический и почвенный режим;
зависимость накопления глицирризиновой кислоты от типа почв и ее засоленности характерна для солодки. Чем больше засоленность, тем меньше глицирризиновой кислоты содержат корни солодки. Повышение влажности почвы способствует накоплению глицирризиновой кислоты.