Untersuchung der Saponine bei Vertretern der Familie Caryophyllaceae


Facharbeit (Schule), 2016
29 Seiten, Note: 1,6

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Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung
1.1 Das Rispige Gipskraut (Gypsophila paniculata)
1.2 Das Gewöhnliche Seifenkraut (Saponaria officinalis)

2. Material und Methoden
2.1 Theoretische Grundlagen
2.1.1 Begriffsklärungen
2.1.2 Das Extraktionsverfahren
2.1.3 Stoffgruppe der Saponine
2.2 Praktische Durchführung
2.2.1 Durchführung der Schaumprobe
2.2.2 Durchführung des Hämolyse-Versuchs
2.2.3 Durchführung der Dünnschichtchromatographie (DC)
2.2.4 Effekte der Pflanzenextrakte auf E. coli und Penicilinum Camemberti

3. Ergebnisse
3.1 Ergebnisse der Schaumprobe
3.2 Ergebnisse des Hämolyse-Versuchs
3.3 Ergebnisse der Dünnschichtchromatografie (DC)
3.4 Ergebnisse des Tests auf toxische oder fungizide Effekte

4. Diskussion
4.1 Anwesenheit der Saponine in Pflanzen der Familie der Nelkengewächse
4.2 Toxische oder fungizide Wirkung der Pflanzenextrakte

5. Zusammenfassung und Ausblick

6. Literaturverzeichnis

Bildquellen

Danksagung

1. Einleitung

1.1 Das Rispige Gipskraut (Gypsophila paniculata)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Zeichnung des Ripsigen Gipskrautes (Gypsophila Paniculata)

Caryophyllaceae, die sogenannten Nelkengewächse, sind vielen Menschen durch verschiedenste Zierpflanzen und Schnittblumen bekannt. Weniger bekannt dürfte sein, dass Vertreter dieser Pflanzenfamilie auch pharmazeutisch eine Bedeutung haben.

Dabei geht es nicht um ausgefallene Vertreter der Caryophyllaceae, sondern hierzu zählen auch ganz bekannte Zierpflanzen, wie das allseits als Schnittblume gebräuchliche Schleierkraut, das zur Gattung Gypsophila gehört. Der Trivialname „Gipskraut“ beruht darauf, dass einige Arten der Gattung auch auf Gipsgestein wachsen können. Botanisch korrekt wird das Schleierkraut im Deutschen als Ripsiges Gipskraut, wissenschaftlich als Gypsophila paniculata, bezeichnet. Die mehrjährige, ausdauernde, krautige Pflanze erreicht eine Wuchshöhe von bis zu 90 cm. Die Wurzeln der von Juni bis September blühenden Pflanzen werden bis zu 2,4 Meter lang. Die Blütenblätter, die normalerweise eine weiße Farbe besitzen, sind in seltenen Fällen rosa. Heimisch ist das Rispige Gipskraut von West-Sibirien bis Ost-Europa. [1][2]

In der Vergangenheit wurden die saponin-reichen Wurzeln als Seifenwurzeln verwendet und die Pflanzen kultiviert, da sie eine ähnliche Wirkung wie Seife haben.

1.2 Das Gewöhnliche Seifenkraut (Saponaria officinalis)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Bild des Gewöhnlichen Seifenkrautes (Saponaria officinalis)

Ein weiteres Kraut das auch zur Familie der Nelkengewächse gehört ist das gewöhnliche Seifenkraut. Es besitzt eine pharmazeutische Wirkung und wurde früher als Waschmittel genutzt. Die krautige Pflanze, die von Juni bis Oktober blüht, wird 30 bis 80 Zentimeter hoch und von September bis Oktober tritt die Reife der Frucht ein. [3]

Die weithin kriechenden Wurzeln ermöglichen die vegetative Vermehrung in den gemäßigten Gebieten Europas, wo das Seifenkraut beheimatet ist. Auch in Amerika und Asien kann man die Pflanze finden. Triterpensaponine sind die Inhaltsstoffe, die die pharmazeutische Wirkung der beiden unscheinbaren Pflanzen verursachen. In allen Teilen der Pflanze werden diese Stoffe als Defensivstoffe produziert. Die getrockneten Wurzeln werden auch als Arzneidrogen verwendet, seltener hingegen die krautigen Pflanzenteile. Das aus dem Seifenkraut gewonnene pflanzliche Proteintoxin Saporin wird bereits in der Tumorbehandlung in Tests angewendet und findet noch heute Anwendung in anderen Bereichen der Pharmazie. [3][4][5]

In der folgenden Arbeit werde ich die Sekundärstoffe und deren Wirkung der oben genannten Pflanzen mit verschiedenen Methoden nachweisen.

2. Material und Methoden

2.1 Theoretische Grundlagen

2.1.1 Begriffsklärungen

Zytotoxine sind chemische Substanzen, Antikörper oder auch Viren, die Zellen und somit Gewebe beschädigen. Auch in der modernen Medizin, z.B. in der Chemotherapie, werden Stoffe mit zytotoxischer Wirkung eingesetzt, um Tumorzellen abzutöten. [6]

Fungizide sind chemische Substanzen, Antikörper oder auch Viren, die Pilze oder ihre Sporen abtöten oder ihr Wachstum verhindert. Als Pflanzenschutzmittel finden Fungizide ihre Anwendung vor allem in der Landwirtschaft, aber auch bei der Bekämpfung von Pilzkrankheiten bei Menschen und Tieren spielen diese eine wichtige Rolle. Weil Pilze kein Chlorophyll besitzen, können sie keine Kohlenhydrate aus Kohlendioxid und Wasser produzieren. Sie sind für ihren Stoffwechsel auf die organischen Stoffe anderer Lebewesen angewiesen und sind neben den Bakterien die bedeutendsten Destruenten. [7]

2.1.2 Das Extraktionsverfahren

a) Der Soxhlet-Aufsatz

Der Soxhlet-Aufsatz, welcher von Franz von Soxhlet in München entwickelt wurde, wird für Extraktionsapparaturen verwendet, um die Inhaltsstoffe aus einem Feststoff in einer kontinuierlichen Extraktion zu isolieren. Zu den Vorteilen zählt, dass man das Extrakt abziehen und das Extraktionsgut mit reinem Lösungsmittel extrahieren kann. [8]

Den Feststoff, aus dem eine Substanz extrahiert werden soll, wird in eine Extraktionshülse (4) gefüllt. In unserem Fall ist es eine Cellulose Röhre, welche einseitig geöffnet ist und in den Soxhlet-Aufsatz eingeführt wird. Der Kolben (1), in dem das Lösungsmittel (2) erhitzt wird, befindet sich unter dem Soxhlet-Aufsatz. Durch das Dampfrohr (3) steigen die Dämpfe aus dem Kolben auf und kondensieren im Rückflusskühler (6), welcher mit Wasser aus der Leitung im Gegenstromprinzip angeschlossen wurde. [8]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Schema einer Extraktionsapparatur mit Soxhlet-Aufsatz

Das Lösungsmittel, welches im Kühler kondensiert, tropft zurück in die Extraktionshülse (4) und löst den gewünschten Stoff aus dem Feststoff (5) heraus. Durch weiteres, aus dem Kühler zurücktropfendes Lösungsmittel steigt der Flüssigkeitsspiegel im Soxhlet-Aufsatz bis er die Höhe der Biegung des dünnen Röhrchens (7) erreicht hat. Das Extrakt wird danach mit Hilfe der Saughebewirkung, welche durch das Zurückfließen des Lösungsmittels erzeugt wird, in den Kolben zurückbefördert. Durch kontinuierliches Sieden des Lösungsmittels im Kolben und Kondensieren am Kühler füllt sich die Extraktionskammer immer wieder und der Zyklus wiederholt sich. [8]

Die Hülse muss bei dieser Methode höher sein als der Überlauf, um zu verhindern, dass aufschwimmende Teile des Extraktionsguts in den Extrakt gelangen. Durch diese Perkolation mit stets reinem Lösungsmittel wird der Extrakt, welcher aus dem Feststoff gelöst wurde, im Kolben angereichert. [8]

b) Vorbereiten der Proben

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Abbildung 4: getrocknete Blätter (Gypsophila Paniculata)

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Abbildung 4: getrocknete Stängel (Gypsophila Paniculata)

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Abbildung 6: Getrocknete Wurzeln ( Gypsophila paniculata )

Je drei Pflanzen Gypsophila paniculata und Saponaria officinalis werden nach Blättern, Stängel und Wurzeln getrennt und sortiert. Die Proben werden daraufhin im Trockenschrank bei 60°C drei Tage lang getrocknet. Um die höchst mögliche Effizienz bei der Extraktion zu erreichen, werden alle getrockneten Proben zu Pulver verarbeitet. Dies geschieht mit der Hilfe einer Kugelmühle bei einer Laufzeit von ca. fünf Minuten, um auch die harten Teile der Pflanze pulverisieren zu können.

c) Extraktion des Sekundärstoffes

Jede Probe wird - unabhängig voneinander - mit einem Lösungsmittel, welches in seiner Funktion das gefährliche Chloroform ersetzt, acht Stunden lang mit der bereits beschriebenen Soxhlet-Apparatur extrahiert. Das Lösungsmittel setzt sich aus 90% n-Pentan und 10% Essigsäureethylester zusammen.

2.1.3 Stoffgruppe der Saponine

Saponine (lateinisch sapo ‚Seife‘) sind Glykoside von Steroiden, Steroidalkaloiden (stickstoffhaltige Steroide) oder Triterpenen. Der Name dieser Stoffe entstand durch die Fähigkeit, mit Wasser wie Seife zu schäumen. Im lebenden Organismus haben sie viele Wirkungen. Saponine beeinflussen zum Beispiel die Membranpermeabilität und komplexieren Cholesterin. Da die Vielfalt der Anordnung der Kohlenstoffstoffstrukturen enorm ist, ergibt sich daraus folglich auch eine große Variabilität der biologischen Eigenschaften. [9] [10 [11]

Eine wichtige Eigenschaft, die viele Saponine besitzen, ist die Hämolyse-Wirkung. Die Stoffe lösen bestimmte Bestandteile aus der Zellmembran der Blutzellen. Danach tritt der rote Blutfarbstoff Hämoglobin in die umgebende Flüssigkeit aus. [9] [10] [11]

Man findet Saponine in Gewebe, welches sehr nährstoffreich ist, in hoher Konzentration wie zum Beispiel in Wurzeln, Knollen und Samen. Diese Sekundärstoffe liegen in erstaunlich vielen Pflanzen und nicht nur in Nelkengewächsen vor. Saponine sind z.B. enthalten in Gemüsepflanzen, wie Kichererbsen, Sojabohnen und Erdnüssen. Auch in Gypsophila paniculata und Saponaria officinalis sind sie zu finden. Für den Menschen sind die Gifte bei oraler Aufnahme jedoch aufgrund ihrer geringen Konzentration unbedenklich. Es kann jedoch zu einer Schleimhautreizung kommen. [10] [11]

2.2 Praktische Durchführung

2.2.1 Durchführung der Schaumprobe

Nach: G. Franz; H. Koehler; Drogen und Naturstoffe

a) Prinzip

Beim Schütteln mit Wasser bilden Saponine aufgrund ihrer Detergenswirkung stabile Schäume, welche auch nicht abgebaut werden können, wenn man Säure hinzugibt. Auch bei Gerbstoffen, synthetischen Netz- und Emulgiermitteln und Seifen kann dieser Test positiv ausfallen. Also ist diese Prüfung nur ein Hinweis auf die Anwesenheit von Saponinen.

b) Durchführung

In einem Reagenzglas werden 0,5 g gepulverte Droge mit 10 ml heißem Wasser übergossen. Nach dem Abkühlen wird ca. zehn Sekunden kräftig geschüttelt. Nach zehn Minuten werden einige Tropfen 2 N-Salzsäure hinzugefügt, wenn sich der Schaum bis zu diesem Zeitpunkt nicht schon von selbst aufgelöst hat.

Die Schaumprobe wird mit folgenden sechs Drogen durchgeführt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zur Vorbereitung der Drogen vergleiche: 2.1.2 Das Extraktionsverfahren

Als Positivprobe wird 0,1 g reiner Saponine verwendet. Von diesem Stoff geht die schaumbildende Wirkung der Drogen aus.

c) Auswertung

Ein 1-10 cm hoher Schaumring muss entstehen, welcher mindestens zehn Minuten erhalten bleibt und auch nicht verschwindet, wenn einige Tropfen 2 N Salzsäure hinzugefügt werden.

2.2.2 Durchführung des Hämolyse-Versuchs

Nach: G. Franz; H. Koehler; Drogen und Naturstoffe

a) Prinzip

Saponine verursachen Hämolyse, den Austritt des roten Blutfarbstoffs aus den Erythrozyten in die umgebende Flüssigkeit. Das Blut klart sichtbar auf.

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Abbildung 5: Blutzellen des Rinderblutes unter dem Mikroskop

b) Durchführung

Die pulverisierte Droge (0,25 g) wird mit 25 ml Phosphatpuffer-Lösung (pH 7,40) kurz aufgekocht, abgekühlt und danach filtriert. Des Weiteren wird 1 ml des Filtrats mit 1 ml Blutaufschwemmung in einem Reaktionsgefäß gemischt. Die Zeit bis zur vollständigen Hämolyse einer Probe wird gemessen. Die Zeitmessung beginnt nach der Zugabe des Filtrats zur Blutaufschwemmung.

Herstellung der Phosphatpuffer-Lösung (pH 7,40)

16,0 g Natriumhydrogenmohosphat und 4,4 g Natriumdihydrogenphosphat in 1000 ml Wasser lösen. Wenn nötig den pH-Wert mit Säure oder Lauge einstellen.

Herstellung der Blutaufschwemmung

2,00 ml Citratblut wird mit Phosphatpuffer-Lösung auf 100 ml ergänzt.

In diesem Experiment wird Rinderblut verwendet, welches bereits durch den Metzger mit Natriumcitrat versetzt wurde. Durch die Zugabe von Natriumcitrat werden die Calciumionen, welche im Blutplasma enthalten sind, gebunden. Die Gerinnung wird durch diesen Prozess gehemmt. [12]

Der Versuch wird mit folgenden drei Drogen durchgeführt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zur Vorbereitung der Drogen vergleiche: 2.1.2 Das Extraktionsverfahren

Als Positivprobe wird 1 ml 0,1 N-Natronlauge verwendet, welches das Blut in kürzester Zeit hämolysiert.

Als Negativprobe wird 1 ml der Pufferlösung verwendet, da diese blutisotonisch wirkt und somit keine Hämolysewirkung hervorruft.

c) Auswertung

Wenn der rote Blutfarbstoff aus den Erythrozyten austritt, klart die leicht trübe, roséfarbige Flüssigkeit auf. Falls die vollständige Hämolyse eintritt, gilt die Anwesenheit von Saponinen als erwiesen.

2.2.3 Durchführung der Dünnschichtchromatographie (DC)

Nach: H. Wagner; S. Bladt; E. M. Zgainski: Drogenanalyse: Dünnschichtchromato-graphische Analyse von Arzneidrogen

a) Prinzip

Mit diesem Trennverfahren können Stoffgemische auseinanderdividiert werden, welche aus Stoffen mit unterschiedlichen Polaritäten, Größen der Moleküle, usw. bestehen. Die auf einer Kieselgelplatte aufgetragenen Substanzen wandern, durch die Kapillarkräfte angetrieben, nach oben, nachdem die Platte so in das Laufmittel gestellt wurde, dass ca. 0,5 cm davon in das Laufmittel eintauchen. Substanzen mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften wandern dabei auf der Platten unterschiedlich weit. So erhält man eine Auftrennung der verschiedenen Stoffe.

b) Durchführung

Laufmittel

In einem Scheidetrichter werden Essigsäure, Butan-1-ol und Wasser im Verhältnis 10:50:40 gemischt Es bilden sich zwei Phasen. Die Flüssigkeit wird im Scheidetrichter ausgeschüttelt und die obere Phase stellt unser benötigtes Laufmittel dar.

DC-Platte

Es wird eine DC-Kieselgel-Fertigplatte mit Fluoreszenzindikator verwendet.

Sprühreagens

1) Anisaldehydreagens

0,5 ml Anisaldehyd werden mit 10 ml Essigsäure, 85 ml Methanol und 5 ml Schwefelsäure in dieser Reihenfolge gemischt, um die Sprühreagens zu erhalten. Diese wird nach dem Durchlauf der Dünnschichtchromatographie mit einer Sprühflasche aufgetragen.

2) Blutreagens

2 ml Citratblut werden mit 30 ml einer Phosphatpufferlösung gemischt.

Zur Herstellung der Pufferlösung vergleiche: 2.2.2 Durchführung des Hämolyse-Versuchs

Vorbereiten der DC-Platte

Die Platte wird vorsichtig in die benötigte Breite geschnitten. Außerdem werden die Ränder der Platte vorsichtig abgekratzt, um die Kapillarkräfte, die zur Seite hinwirken, zu verringern. Es wird eine Linie eingezeichnet, die sich 1,5 cm von unteren Rand der Platte befindet. Dort werden die Proben aufgetragen.

Auftragen der Drogen

Es werden jeweils 5 µl der Proben auf die markierten Stellen auf der DC-Platte aufgetragen. Für diesen Versuch werden drei Platten verwendet, die jeweils nur eine Probe und die Vergleichssubstanz, in diesem Fall Saponin in H2O gelöst, enthalten.

Der Versuch wird mit folgenden drei Drogen durchgeführt:

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Zur Vorbereitung der Drogen vergleiche: 2.1.2 Das Extraktionsverfahren

Ein Filterpapier wird in die DC-Kammer gestellt, um einen Lösungsmitteldampf zu erzeugen. So kann das Laufmittel gleichmäßig die DC-Platte hochwandern. Kurz bevor die Laufmittelfront die Kante der Platte erreicht, wird diese aus der Kammer genommen und die Laufmittelfront markiert. Dies dient dazu den Rf-Wert berechnen zu können. Dieser Wert gibt an, wie weit eine Substanz auf der Platte gewandert ist, im Vergleich zum Laufmittel. Der Wert wird wie folgt gebildet: [13]

Rf = SSubstanz / SLaufmittel

SSubstanz = Strecke zwischen Startlinie und Substanzzone

SLaufmittel = Strecke zwischen Startlinie und Laufmittelfront [13]

2.2.4 Effekte der Pflanzenextrakte auf E. coli und Penicilinum Camemberti

2.2.4.1 Kultivieren der E. coli Bakterien

a) Das Nährmedium

Es wurden 400ml Nährmedium mit folgenden Bestandteilen angesetzt:

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Das Medium wird nach dem gründlichen Lösen der Stoffe autoklaviert. Agar-Agar muss erst erhitzt werden, bevor es sich löst. Das Autoklavieren (Erhitzen in einem Überdruckbehälter) dient außerdem zum Sterilisieren, um spätere Fehler durch ein verunreinigtes Medium zu verringern. Anschließend wird das Nährmedium bis zur Benutzung im Wärmeschrank bei 80°C aufbewahrt, da das Medium fest wird, wenn es abkühlt. Im nächsten Schritt wird das Medium im noch flüssigem Zustand in Petrischalen ausgegossen. Dieser Schritt muss in einer sterilen Sicherheitswerkbank durchgeführt werden, um eine Kontamination des Mediums mit fremden Mikroorganismen zu vermeiden. Allgemein darf nun keine unsterile Oberfläche mit dem Medium in Kontakt kommen, da es sonst zu Verunreinigungen kommen kann, die den Ausgang des Versuchs beeinflussen können. Schwermetallionen hemmen z.B. das Wachstum, aber es können bei unsauberem Arbeiten auch ungewollt andere Bakterien-/Pilzstämme auf dem Medium wachsen.

b) Vorbereiten der Petrischalen

Das zuvor autoklavierte Nährmedium wird noch im warmen Zustand unter der Sterilbank in Petrischalen gegossen. Dort lässt man den Nährboden abkühlen und erstarren. Es ist möglich mit 400ml Nährboden ca. 18 Platten auszugießen.

c) Auftragen der Bakterien

Zu Beginn werden 20 µl der Bakterien tropfenförmig auf den Nährboden gegeben. Mit einem Drigalski-Spatel und einer Petrischalen-Drehscheibe können die Bakterien gleichmäßig verteilt werden, um einen einheitlichen Bewuchs zu erhalten.

Die E. coli Bakterien wachsen am Besten bei einer Temperatur von 37°C. Deswegen werden die Petrischalen nach dem Auftragen der Bakterien bei dieser Temperatur im Wärmeschrank inkubiert, bis sich nach ca. zwei bis drei Tagen ein dichter Bakterienteppich gebildet hat.

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Abbildung 6: E. coli Bakterien auf dem Nährboden

2.2.4.2 Kultivieren des Penicilinum Camemberti

a) Das Nährmedium

Es wurden 400ml Nährmedium mit folgenden Bestandteilen angesetzt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zur Herstellung des Nährmediums: siehe 2.2.2 Kultivieren der E. coli Bakterien

b) Vorbereiten der Petrischale

Zum Vorbereiten der Petrischalen: siehe 2.2.2 Kultivieren der E. coli Bakterien

c) Auftragen des Pilzes

In diesem Fall wird der Edelschimmelpilz Penicilinum Camemberti auf den Nährboden aufgetragen. Dieser Pilz wird auch in der Herstellung des französischen Weichschimmelkäse Camembert [14] verwendet, um diesen zu veredeln. Ein kleiner Teil dieses Pilzes, welchen man dem Käse selbst entnimmt, wird vorsichtig über die Oberfläche des Nährbodens gestrichen um die Pilzsporen zu verteilen. Der Pilz muss nicht im Wärmeschrank gelagert werden. Eine ideale Inkubationszeit für diesen Pilz beträgt drei bis vier Tage.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: Penicilinum Camemberti Pilz auf dem Nährboden

2.2.4.3 Auftragen der Proben

Zur Vorbereitung der Proben siehe: 2.2.2 Durchführung des Hämolyse-Versuchs

Als zusätzliche Probe wird der Reinstoff Saponin in hoher Konzentration verwendet, welcher in geringeren Mengen in den Drogen selbst vorhanden ist. Als Negativprobe wird die Phosphatpufferlösung verwendet, da diese das Wachstum der Bakterien nicht hemmt.

Es werden auf der Rückseite der Petrischale die Bereiche markiert, auf welche zu späterem Zeitpunkt die Proben auftragen werden. Dies hilft bei der Auswertung der Bakterienplatten. Es ist möglich in einer Petrischale eine einzelne Probe an mehreren Stellen aufzutragen, um Fehler zu minimieren. Unter der Sterilbank wird tropfenförmig die Probe auf die markierten Bereiche des Nährbodens aufgetragen. Die Petrischalen werden mit Verschlussfolie abgedichtet, um das Austrocknen des Nährbodens und eine Kontamination durch Pilze oder Bakterien zu vermeiden.

Beim ersten Versuch werden die Proben auf Platten getropft, nachdem die Bakterien/Pilze gewachsen sind. Mit diesem Test wird die Fähigkeit, Bakterien/Pilze abzutöten, getestet. Bei einem positiven Ausgang des Experiments erwartet man, dass an der Stelle, auf welcher die Probe aufgetragen wurde, kein Organismus mehr lebt. Auf dem Rest der Platte sollte jedoch der normale Bewuchs erhalten bleiben.

Beim zweiten Versuch wird die Fähigkeit getestet, wie das Wachstum der Bakterien/Pilze durch die Versuchsproben gehemmt wird. Dazu werden die Proben direkt nach dem Auftragen der Bakterien/Pilze aufgetropft, also bevor diese wachsen. Bei einem positiven Ausgang des Experiments erwartet man, dass an der Stelle, auf welcher die Probe aufgetragen wurde, kein Organismus wachsen konnte. Jedoch sollte sich auf dem Rest der ein normaler Bewuchs bilden.

3. Ergebnisse

3.1 Ergebnisse der Schaumprobe

In der folgenden Tabelle werden die Ergebnisse der Schaumprobe dargestellt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Schaumwirkung setzt bei allen Proben ein. Bei den Proben der Blätter ist die Schaumbildung bei beiden Pflanzen schwach ausgefallen und der Schaum hat sich nach Zugabe von Säure aufgelöst. Die Schaumbildung der anderen Proben (jeweils die Proben der Wurzeln und der Stängel beider Pflanzen) war ähnlich ausgefallen wie die der Positivprobe. So hat sich auch der Schaum nach Zugabe der Säure nicht aufgelöst.

3.2 Ergebnisse des Hämolyse-Versuchs

Im folgenden Diagramm werden die Ergebnisse des Hämolyse-Versuchs grafisch dargestellt. Der Versuch wurde insgesamt drei Mal durchgeführt und jeweils bei 120 Minuten beendet. Alle Angaben sind nur ungefähr bestimmt, da die vollständige Hämolyse anhand der Klarheit der Flüssigkeit bestimmt wird. So kann keine genaue Aussage über den Zeitpunkt der vollständigen Hämolyse gemacht werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bei der Negativprobe und der Probe der Blätter findet keine vollständige Hämolyse statt. Diese vollständige Hämolyse tritt bei den Proben der Stängel ca. 90 Minuten nach der Zugabe des Filtrats ein. Bei den Proben der Wurzeln tritt sie nach ca. 20 Minuten ein. Die Positivprobe hämolysiert das Blut schon nach ca. fünf Minuten. Bei allen drei Durchgängen erhält man ungefähr gleiche Ergebnisse.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8: Durchgang 2 und 3 des Hämolyse-versuchs nach ca. 20 MINUTEN VON links: Negativprobe; Wurzeln; Stängel; Blätter; Positivprobe

3.3 Ergebnisse der Dünnschichtchromatografie (DC)

Mit Sprühreagens Nr.1: Anisaldehydreagens

Die folgende Tabelle zeigt die Bereiche, in denen man im visuellen Spektrum eindeutig Substanzflecken ausmachen kann.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Durch die Dünnschichtchromatographie mit der Vergleichslösung erhält man drei Banden, welche nach : „H. Wagner; S. Bladt; E. M. Zgainski: Drogenanalyse: Dünnschichtchromato-graphische Analyse von Arzneidrogen“ Saponine enthalten. Die DC-Platten, auf der die Probe der Wurzeln aufgetragen wurde, zeigen alle drei Banden, die man bei der Vergleichslösung beobachten konnte. Die Platten der Stängel und der Blätter zeigen nur die Banden, die sich im oberen Bereich befinden.

Mit Sprühreagens Nr.2: Blutreagens

Die Dünnschichtchromatographie mit diesem Reagens zeigte keine der erwarteten Ergebnisse. Die Stellen, die Saponine enthalten sollten, haben keine Hämolyse des Blutes gezeigt. Der Test mit den Vergleichslösungen und den Proben brachte auch kein positives Ergebnis hervor, obwohl in diesem Test das Vierfache an Substanz aufgetragen wurde. Ein vorangegangener Test, mit mehr Substanz auf der Platte, zeigte jedoch, dass eine Hämolysewirkung mit diesem Reagenz nachweisbar ist. Dazu wurde auf einer kleinen Kieselgelplatte ein Tropfen, was einem Vielfachen der bei der DC verwendeten Menge entspricht, der Vergleichslösung aufgetragen und anschließend die Sprühreagens angewendet. Das Blutreagens wurde im Bereich der aufgetragenen Saponine entfärbt und ist als hellerer Bereich auf dem leicht braunen Hintergrund zu erkennen.

3.4 Ergebnisse des Tests auf toxische oder fungizide Effekte

a) Ergebnisse des Tests auf toxische Effekte bei E. coli Bakterien

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Keine der Proben kann das Wachstum der Bakterien hemmen. Auch der Giftstoff, der in hoher Konzentration aufgetragen wird, zeigt keine hemmende Wirkung. Weiterhin tötet auch keine der Proben die Bakterien ab, nachdem diese gewachsen sind. Die Proben zeigen allgemein keine Wirkung gegen E. coli Bakterien.

b) Ergebnisse des Tests auf toxische Effekte beim Penicilinum Camemberti Pilzen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Keine der Proben kann das Wachstum der Pilze hemmen. Auch der Giftstoff, der in hoher Konzentration aufgetragen wird, zeigt keine hemmende Wirkung. Weiterhin tötet auch keine der Proben die Pilze ab, nachdem diese gewachsen sind. Die Proben zeigen allgemein keine Wirkung gegen Penicilinum Camemberti Pilzen.

4. Diskussion

4.1 Anwesenheit der Saponine in Pflanzen der Familie der Nelkengewächse

Betrachtet man die Ergebnisse der Schaumprobe, des Hämolyse-Versuchs und die der Dünnschichtchromatographie, so ist festzustellen, dass in Gypsophila paniculata und Saponaria officinalis Saponine enthalten sind. Jedoch muss zwischen den verschiedenen Teilen der Pflanzen unterschieden werden, die verschiedenen Konzentrationen des Gifts aufweisen. Die Schaumprobe selbst ist kein eindeutiger Nachweis für Saponine, weil auch andere Stoffe einen positiven Ausgang des Versuchs verursachen können. Es ist zu vermuten, dass in den Blättern weniger des Stoffes enthalten ist, da die Proben zwar einen Schaum bilden, dieser aber bei Zugabe von Säure wieder zerfällt. Bei den Proben der Wurzeln und Stängeln trat das gleiche Ergebnis auf, welches man auch beim Versuch der Positivprobe beobachten konnte.

Auch das Ergebnis des Hämolyse-Versuchs bekräftigt diese Vermutung. Bei der Probe des Blattes trat in der beobachteten Zeit keine Hämolyse ein. Am schnellsten wirkt die Probe der Wurzel. Nach ca. 25 Minuten konnte hier die vollständige Hämolyse beobachtet werden. Nach ca. 90 Minuten setzt die vollständige Hämolyse auch bei der Probe der Stängel ein. Nun kann daraus geschlossen werden, dass in den Wurzeln die Saponine in höherer Konzentration vorliegen als in den Stängeln und Blättern.

Die Ergebnisse der Dünnschichtchromatographie lassen einen ähnlichen Schluss zu. Bei allen drei Proben (Wurzeln, Stängel, Blätter) sind Saponine enthalten. Erkennbar ist dies an den oberen zwei Banden, die bei allen Proben und der Vergleichssubstanz vorhanden sind. Jedoch ist die untere Bande nur bei der Probe der Wurzeln so stark ausgeprägt, wie bei der Vergleichssubstanz. Leider sind keine Rückschlüsse diesbezüglich möglich, dass in den Proben der Stängel und Blätter keine dieser Saponine vorhanden sind. Es ist wahrscheinlicher, dass diese nur in geringerer Menge vorhanden sind und auf der DC-Platte nicht sichtbar werden.

Die Dünnschichtchromatographie mit Blutreagens als Sprühreagens hat vermutlich fehlgeschlagen, da die enorm kleinen Mengen, in der die Proben für eine DC aufgetragen werden, nicht ausreichen, um eine sichtbare Hämolyse auf der Platte hervorzurufen.

Vermutlich befindet sich in den Wurzeln die höchste Konzentration des Giftes, weil die Pflanzen in den Wurzeln ihre Nährstoffe speichern. Um diese Bereiche vor Fressfeinden zu schützen, lagert die Pflanze auch eine hohe Konzentration an Giften in den Wurzeln.

4.2 Toxische oder fungizide Wirkung der Pflanzenextrakte

Auffallend ist, dass alle Tests auf toxische oder fungizide Wirkungen negativ verliefen. Auch können die Extrakte das Wachstum der Bakterien und Pilze anscheinend nicht hemmen. Selbst der Test mit einer hohen Konzentration brachte keine positiven Ergebnisse hervor.

Pilze und Bakterien haben eine Zellwand, [15] [16] die der Zelle Stabilität verleiht und diese schützt. Sie besteht zum Teil aus Proteinen und langkettigen Kohlenwasserstoffen. Bei tierischen Zellen, die keine Zellwand besitzen, wie z.B. der Blutzelle, wirken die Saponine, indem sie einige Bestandteile aus der Zellmembran herauslösen. [10] Die Saponine sind Defensivstoffe, die potentielle Fressfeinde abwehren sollen. Von Pilzen und Bakterien besteht normalerweise keine Gefahr für die Pflanze. Um deren Wachstum zu hemmen oder diese abzutöten, würde ein anderer Stoff benötigt werden. Aufgrund der Tatsache, dass die Tests auf toxische oder fungizide Wirkung negativ ausgefallen sind, vermute ich, dass sich in diesen zwei Arten der Familie der Nelkengewächse keine oder nur geringen Mengen dieses Stoffes befinden.

5. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassend kann man sagen, dass die Anwesenheit der Saponine in Gypsophila paniculata und Saponaria officinalis mit den durchgeführten Versuchen als erwiesen gilt. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass ein anderer Stoff, der ähnliche Eigenschaften besitzt, die positiven Testergebnisse hervorgebracht hat. Um diese Möglichkeit auszuschließen, müssten weitere Versuche, z.B. mit dem HPLC, durchgeführt werden, damit alle Bestandteile der Extrakte bestimmt werden können. Auch der genaue Anteil der Saponine in den Pflanzen lässt sich mit den beschriebenen Versuchen nur ungefähr festlegen.

Es ist noch nicht bekannt, ob und in welchem Prozentsatz die Saponine auch in anderen Pflanzen der Familie der Nelkengewächse vorhanden sind. Um dies herauszufinden, wäre es notwendig, die oben durchgeführten Versuche auch mit diesen Pflanzen zu realisieren. Es ist bei weitem noch nicht alles über diese Stoffe und deren Wirkung bekannt. Für die Zukunft könnten die Saponine in der Tumorbehandlung eine wichtige Rolle spielen, wenn die Tauglichkeit für diesen Zweck einwandfrei bewiesen wurde. Das Gift spielt also in der heutigen Zeit immer noch eine große Rolle, wenn auch in einem anderen Bereich des Lebens als in vergangenen Zeiten.

6. Literaturverzeichnis

[1] D. Aichele; H. Schwegler (2000); Die Blütenpflanzen Mitteleuropas 2 (Auflage 2/Seite 160); Franckh-Kosmos Verlag; Stuttgart
[2] http://ptaforum.pharmazeutische-zeitung.de/index.php?id=858 (aufgerufen am 1.10.2016 um 16:37)
[3] D. Aichele; H. Schwegler (2000); Die Blütenpflanzen Mitteleuropas 2 (Auflage 2/Seite 155); Franckh-Kosmos Verlag; Stuttgart
[4] http://www.natur-lexikon.com/Texte/MZ/003/00240-Seifenkraut/mz00240-Seifenkraut.html (aufgerufen am 14.09.2016 um 18:12)
[5] O. Geßner (1953): Die Gift- und Arzneipflanzen von Mitteleuropa (Auflage 2/Seite 236); Universitätsverlag Heidelberg
[6] http://flexikon.doccheck.com/de/Zytotoxin (aufgerufen am 30.10.2016 um 16:31)
[7] https://de.wikipedia.org/wiki/Fungizid (aufgerufen am 17.09.2016 um 17:42)
[8] https://de.wikipedia.org/wiki/Soxhlet-Aufsatz (aufgerufen am 2.11.2016 um 13:01)
[9] http://www.giftpflanzen.com/giftklassen.html (aufgerufen am 23.09.2016 um 17:51)
[10] H. Wagner (1988); Pharmazeutische Biologie. Drogen und ihre Inhaltsstoffe (Auflage 4/Seite 145 – 152); Gustav Fischer Verlag; Stuttgart
[11] D. Frohne (1985); Anatomisch-mikrochemische Drogenanalyse. Ein Leitfaden (Auflage 3/Seite 157); Georg Thieme Verlag; Stuttgart
[12] http://flexikon.doccheck.com/de/Citratblut (aufgerufen am 23.10.2016 um 19:11)
[13] http://www.chemieunterricht.de/dc2/chromato/rf-wert.htm (aufgerufen am 31.10.2016 um 13:57)
[14] https://de.wikipedia.org/wiki/Camembert (aufgerufen am 31.10.2016 um 12:01)
[15] E. Reinhard (1990); Pharmazeutische Biologie. Cytologie, Genetik, Physiollogie, Viren, Bakterien, Pilze, Algen (Auflage 4/Seite 25f.)
[16] E. Reinhard (1990); Pharmazeutische Biologie. Cytologie, Genetik, Physiollogie, Viren, Bakterien, Pilze, Algen (Auflage 4/Seite 38)

Bildquellen

Abbildung 1: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Illustration_Gypsophila_paniculata0.jpg (Gemeinfrei/Public Domain via Wikimedia Commons, aufgerufen am 1.11.2016 um 16:36)

Abbildung 2: https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3A20120703Saar_Saarbruecken06.jpg (von AnRo0002 (Eigenes Werk) [CC0], via Wikimedia Commons, aufgerufen am 31.10.2016 um 11:09)

Abbildung 3: https://de.wikipedia.org/wiki/Soxhlet-Aufsatz#/media/File:Soxhlet_extractor.svg (von Original PNG by Quantockgoblin, SVG adaptation by Slashme (http://en.wikipedia.org/wiki/Soxhlet extractor) [Public domain], via Wikimedia Commons, aufgerufen am 23.10.2016 um 18:55 - bearbeitet)

Sämtliche anderen Abbildungen und Graphiken wurden vom Verfasser selbst erstellt.

Danksagung

Herzlichster Dank geht an Herrn Christian Lorey für seine aktive und unerschöpfliche Unterstützung bei der Fertigstellung dieser Arbeit, sowie Frau Laura Beckers, Stephan und Kerstin Orzol für ihr Korrekturlesen der Arbeit.

29 von 29 Seiten

Details

Titel
Untersuchung der Saponine bei Vertretern der Familie Caryophyllaceae
Hochschule
Friedrich-Koenig-Gymnasium, Würzburg
Veranstaltung
W-Seminar
Note
1,6
Autor
Jahr
2016
Seiten
29
Katalognummer
V346887
ISBN (Buch)
9783668364561
Dateigröße
977 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Caryophyllaceae, Pflanzliche Sekundärstoffe, Fungizid, Saponine
Arbeit zitieren
Felix Knote (Autor), 2016, Untersuchung der Saponine bei Vertretern der Familie Caryophyllaceae, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/346887

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