Bitki Kimyası ve Analiz Yöntemleri E-kitap
Transkript
Bitki Kimyası ve Analiz Yöntemleri E-kitap
iii ‹çindekiler ‹çindekiler Önsöz ............................................................................................................ ix Bitkilerde Biyosentez.......... .................................................... 2 G‹R‹fi VE TANIMLAR..................................................................................... PR‹MER VE SEKONDER METABOL‹TLER ................................................... F‹TOK‹MYA VE B‹YOSENTEZ ..................................................................... B‹YOSENTEZ REAKS‹YONLARINDA ENZ‹MAT‹K FAAL‹YETLER ............. B‹TK‹LERDE GERÇEKLEfiEN ÖNEML‹ B‹YOSENTEZLER VE YOLLARI ........................................................................................................ Hayat›n Kayna¤›: Fotosentez ........................................................................ Karbonhidrat Y›k›l›m›.................................................................................... Ya¤ ve Ya¤ Asitleri - Biyosentezleri ve Y›k›mlar›....................................... Aromatik Biyosentez ..................................................................................... fiikimik Asit Yolu..................................................................................... Asetat Hipotezi ........................................................................................ Farkl› Metabolik Yollardan Sentezlenen Aromatik Halkalar ................ Di¤er Biyosentez Yollar›......................................................................... Özet ............................................................................................................... Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... 3 5 10 12 12 12 16 17 18 18 18 19 19 20 21 22 22 23 Primer Metabolitler ................................................................ 24 G‹R‹fi .............................................................................................................. PR‹MER METABOL‹TLER .............................................................................. KARBONH‹DRATLAR.................................................................................... Karbonhidratlar›n S›n›fland›r›lmas› .............................................................. Monosakkaritler ............................................................................................. Karbonhidrat Formüllerinin Yaz›l›fl fiekilleri.......................................... Oligosakkaritler ............................................................................................. Polisakkaritler ................................................................................................ Polisakkaritlerin Baz› Özellikleri ............................................................ Üronik Asit veya Di¤er Üniteleri ‹çeren Polisakkarit Kompleksleri .... L‹P‹TLER......................................................................................................... Lipitlerin Bitkilerdeki Yay›l›fl› ....................................................................... Lipitlerin Özellikleri....................................................................................... Lipitlerin S›n›fland›r›lmas› ............................................................................. Basit Lipitler................................................................................................... Trigliseritler ............................................................................................ Mumlar ................................................................................................... Kompleks Lipitler .......................................................................................... Lipitlere Uygulanan Tayinler ........................................................................ PROTE‹NLER.................................................................................................. Proteinlerin Yap› Tafllar› ............................................................................... Enzimler ......................................................................................................... Hidrolazlar ..................................................................................................... 1. ÜN‹TE 25 25 25 25 26 27 28 29 31 31 33 34 34 34 35 36 36 37 37 37 38 40 40 2. ÜN‹TE iv ‹çindekiler Oksidoredüktazlar ......................................................................................... NÜKLE‹K AS‹TLER ........................................................................................ Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... 3. ÜN‹TE Sekonder Metabolitler ............................................................ 48 G‹R‹fi .............................................................................................................. GL‹KOZ‹TLER ................................................................................................ Oksijen Glikozitleri ....................................................................................... Alkol Glikozitleri ..................................................................................... Fenol Glikozitleri..................................................................................... Steroit Glikozitleri ................................................................................... Gliko Alkaloitler ...................................................................................... Kükürt Glikozitleri......................................................................................... Azot Glikozitleri............................................................................................. Karbon Glikozitleri........................................................................................ TANENLER ..................................................................................................... ALKALO‹TLER................................................................................................ ‹ZOPRENO‹TLER ........................................................................................... Monoterpenler ............................................................................................... ‹ridoitler ................................................................................................... Seskiterpenler ............................................................................................... Uçucu Ya¤lar ................................................................................................. Diterpenoitler................................................................................................. Triterpenoitler................................................................................................ Tetraterpenoitler ............................................................................................ Politerpenoitler .............................................................................................. Reçineler .................................................................................................. Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... 4. ÜN‹TE 41 42 43 45 46 46 47 49 49 50 51 51 57 60 61 61 61 61 64 68 68 68 68 69 71 71 71 72 72 74 75 76 76 77 Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler........ 78 G‹R‹fi .............................................................................................................. B‹TK‹SEL KAYNAKLARIN TANIMLANMASI ................................................ ORGANOLEPT‹K ANAL‹ZLER ...................................................................... Görünüfl ......................................................................................................... Renk ............................................................................................................... Büyüklük ....................................................................................................... Yüzey Özellikleri........................................................................................... K›r›lma Yüzeyi .............................................................................................. Koku............................................................................................................... Tat ................................................................................................................. M‹KROSKOB‹K YÖNTEMLER ...................................................................... Bitkisel Droglarda Gözlenen Diagnostik Özellikler.................................... 79 79 83 83 84 85 85 85 85 86 86 87 v ‹çindekiler M‹KROfi‹M‹K YÖNTEMLER .......................................................................... Mikroekstraksiyon ......................................................................................... Mikrosüblimasyon ......................................................................................... Mikrodistilasyon ............................................................................................ Kromatografik Yöntemler ............................................................................. Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... 102 102 103 103 104 105 106 107 107 107 Bitkisel Maddelerin Teflhis Reaksiyonlar›.............................. 108 G‹R‹fi .............................................................................................................. ÇÖZÜCÜ EKSTRAKS‹YONU......................................................................... ETER EKSTRES‹ ............................................................................................. Uçucu ve Sabit Ya¤lar›n Teflhisi................................................................... Alkaloitlerin Teflhisi....................................................................................... Flavon ve Antrasen Aglikonlar›n Teflhisi ..................................................... Kumarin Glikozitlerinin Teflhisi.................................................................... ALKOL EKSTRES‹ .......................................................................................... Tanenlerin Teflhis Reaksiyonlar›................................................................... ‹ndirgen Bilefliklerin Teflhisi ......................................................................... Alkaloit Tuzlar›n›n Teflhisi ............................................................................ Antrasen Glikozitlerinin Teflhisi ................................................................... Antosiyan Glikozitlerinin Teflhisi.................................................................. Kumarin Glikozitlerinin Teflhisi.................................................................... Steroit Glikozitlerinin Teflhisi........................................................................ SU EKSTRES‹ ................................................................................................. Pektin, Müsilaj ve Zamklar›n Teflhisleri ....................................................... fiekerlerin Teflhisi .......................................................................................... Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... 109 109 110 111 111 112 113 113 114 115 116 116 116 116 117 117 118 118 120 121 122 122 Uçucu Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler ........................ 124 G‹R‹fi ............................................................................................................. UÇUCU YA⁄LAR........................................................................................... UÇUCU YA⁄ ELDE ETME YÖNTEMLER‹.................................................... B‹TK‹SEL DROGLARDAK‹ UÇUCU YA⁄LARIN TAY‹N‹ ........................... D‹ST‹LASYONLA B‹TK‹SEL DROGLARDAK‹ SUYUN TAY‹N‹ ................... UÇUCU YA⁄LAR ÜZER‹NDE YAPILACAK ANAL‹ZLER ............................ Uçucu Ya¤larda Yap›lmas› Gereken Fiziko-Kimyasal Analizler ............... Uçucu Ya¤lar›n Koku ve Tad›...................................................................... Uçucu Ya¤larda Su Aranmas› ....................................................................... Uçucu Ya¤larda Yabanc› Ester Aranmas› .................................................... Uçucu Ya¤ ‹çinde Sabit Ya¤ ve Reçine Aranmas› ...................................... Uçucu Ya¤larda Uçurma Art›¤›..................................................................... Uçucu Ya¤lar›n Alkoldeki Çözünürlükleri ................................................. Kurutmada Kay›p .......................................................................................... 5. ÜN‹TE 125 125 126 126 127 128 128 129 129 129 129 129 130 130 6. ÜN‹TE vi ‹çindekiler Toplam Alkol Yüzdesi .................................................................................. Nane Ya¤›nda, Mentol Üzerinden Hesaplanm›fl Toplam Alkol Yüzdesi... Uçucu Ya¤lardaki 1,8-Sineol’ün Miktar Tayini ............................................ Topla Fenol Miktar›....................................................................................... Toplam Aldehit Miktar› ................................................................................ Gül Ya¤›ndaki Stearopten Miktar› .............................................................. Uçucu Ya¤lardaki Bilefliklerin ‹nce Tabaka Kromatografisi ‹le ‹ncelenmesi .............................................................................................. UÇUCU YA⁄LARIN ANAL‹Z‹NDE KULLANILAN ALETL‹ ANAL‹Z TEKN‹KLER‹ ...................................................................... Uçucu Ya¤lardaki Bilefliklerin Gaz Krotomatografisi ve Gaz Krotomatografisi ve Kütle Spektrofotometresi ‹le Belirlenmesi ................ Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... 7. ÜN‹TE 134 135 135 138 139 140 140 Sabit Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler ......................... 142 G‹R‹fi ............................................................................................................. B‹TK‹SEL DROGLARDAK‹ SAB‹T YA⁄LARIN M‹KTAR TAY‹N‹ ............... SAB‹T YA⁄LAR ÜZER‹NDE YAPILACAK ANAL‹ZLER .............................. Sabit Ya¤larda Yap›lmas› Gereken Fiziko-Kimyasal Analizler ................... Sabit Ya¤lar›n ‹nce Tabaka Kromatografisi ‹le Tan›nmas› ......................... Asitlek ‹ndisi ................................................................................................. Asitlek Derecesi ........................................................................................... Sabunlaflma ‹ndisi ........................................................................................ Ester ‹ndisi ..................................................................................................... ‹yot ‹ndisi....................................................................................................... Peroksit ‹ndisi .............................................................................................. Hidroksil ‹ndisi .............................................................................................. Hekzabromür ‹ndisi ..................................................................................... Sabunlaflmayan Madde ................................................................................ Viskozite ....................................................................................................... ‹nce Tabaka Kromatografisi ‹le Ya¤lardaki Yabanc› Ya¤lar....................... Gaz Kromatografisi ve Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrofotometresi ‹le Sabit Ya¤lar›n Bilefliminin Belirlenmesi ................................................ Özet ............................................................................................................... Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... 8. ÜN‹TE 130 131 131 132 133 133 143 143 144 145 145 145 145 146 146 147 147 148 148 149 150 150 151 152 153 154 154 Fiziko Kimyasal Yöntemler......................................................156 F‹Z‹KO-K‹MYASAL ANAL‹ZLER .................................................................. BA⁄IL YO⁄UNLUK ...................................................................................... KIRILMA ‹ND‹S‹ ........................................................................................... OPT‹K ÇEV‹RME ........................................................................................... ER‹ME NOKTASI ........................................................................................... Kapiler Yöntem ............................................................................................. Aç›k Kapiler Yöntem..................................................................................... Ani Yöntem.................................................................................................... 157 157 158 164 168 168 168 169 vii ‹çindekiler DONMA NOKTASI ........................................................................................ EK 1................................................................................................................ Özet ............................................................................................................... Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... Yararlan›lan ‹nternet Adresleri ..................................................................... 169 170 171 172 173 173 173 Kromatografik Yöntemler ...................................................... 174 KROMATOGRAF‹N‹N GENEL TANIMI ........................................................ KROMATOGRAF‹DE KULLANILAN AYRIM MEKAN‹ZMALARI ................ Adsorbsiyon .................................................................................................. Partisyon ........................................................................................................ ‹yon de¤ifltirme (‹yon De¤iflimi) ................................................................. Jel geçirgenli¤i (Jel Filtrasyonu) .................................................................. KROMATOGRAF‹K METODLAR ................................................................. Sütun Kromatografisi (SK) ........................................................................... Yüksek Bas›nçl› S›v› Kromatografisi (YBSK) .............................................. Orta Bas›nçl› S›v› Kromatografisi (OBSK) .................................................. ‹yon De¤iflimi Kromatografisi ..................................................................... Jel Kromatografisi.......................................................................................... Gaz Kromatografisi (GK) .............................................................................. Ka¤›t Kromatografisi (KK) ............................................................................ ‹nce Tabaka Kromatografisi (‹TK) .............................................................. Kromatografik Yöntemlerin Bafll›ca Kullan›m Alanlar› .............................. Özet ............................................................................................................... Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... 175 175 176 177 178 178 178 179 180 181 181 182 182 184 186 187 188 189 190 190 190 Spektroskopik Yöntemler....................................................... 192 G‹R‹fi ............................................................................................................. SPEKTROSKOP‹ ........................................................................................... Spektroskopi Cihazlar› ................................................................................. Spektroskopik Yöntemler ............................................................................ ULTRAV‹YOLE - GÖRÜNÜR ALAN (UV-VIS) (MOR ÖTES‹) SPEKTROSKOP‹S‹ ........................................................................................ INFRARED (IR) (KIRMIZI ÖTES‹) SPEKTROSKOP‹S‹ ................................ NÜKLEER MANYET‹K REZONANS (NMR) SPEKTROSKOP‹S‹ ................. KÜTLE SPEKTROMETR‹S‹ ........................................................................... D‹⁄ER SPEKTROSKOP‹K YÖNTEMLER ..................................................... Atomik Spektroskopi ................................................................................... Emisyon Spektroskopisi ............................................................................... Elektron Spektroskopisi ............................................................................... Raman Spektroskopisi ................................................................................. 9. ÜN‹TE 193 193 193 194 194 196 198 199 201 201 202 202 202 10. ÜN‹TE viii ‹çindekiler Moleküler Floresans, Fosforesans, Kemilüminesans Spektroskopileri....... Özet ............................................................................................................... Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... 203 204 205 206 206 Sözlük ................................................................................... 207 Önsöz Önsöz T›bbi ve Aromatik Bitkiler, insanl›¤›n var oluflundan bu yana tedavi alan›nda ve g›da olarak önem tafl›m›flt›r. Günümüzde de bu önem artarak devam etmektedir. T›bbi kullan›m› olan bitkiler modern t›pta birçok ilac›n hammaddesi olarak kullan›lmalar›n›n yan› s›ra fitoterapi, aromaterapi gibi tamamlay›c› tedavilerin de ana unsurlar›n› oluflturmaktad›rlar. Aromatik bitkiler ayr›ca tüm dünya mutfaklar›n›n vazgeçilmez g›da katk›lar›d›r. ‹nsan beslenmesi ve sa¤l›¤› ile do¤rudan iliflkili olan bu bitkilerin beklenen fizyolojik etkileri göstermesi, istenen tat, koku ve rengi vermesi ancak kaliteleri ile mümkündür. Bir bitkisel hammaddenin kalitesini belirleyebilmek için tafl›d›¤› bileflikleri ve onlar› belirlememize yard›mc› olan tüm yöntemleri iyi bilmemiz gerekmektedir. Bu kitapta yer alan üniteler fotosentezden bafllayarak bitkilerdeki biyosentezi ve oluflan primer ve sekonder metabolitleri kimyasal yap›lar›na göre s›n›fland›rarak aç›klamaktad›r. Bir bitkisel hammaddenin kontrolünde kullan›lacak olan organoleptik, makroskopik ve mikroskopik yöntemler aç›kland›ktan sonra etkili bilefliklerin tan›nmas›nda ve kalite kontrollerinde kullan›labilecek fizikokimyasal, kromatografik ve spektroskopik yöntemler aç›klanmaktad›r. Ünitelerde aç›klanan bilgiler; S›ra Sizde, Yana Ç›kma, Dikkat, Kendimizi S›nayal›m gibi ikon ve bafll›klarla pekifltirilerek ö¤renim sürecinize en iyi flekilde katk›da bulunmas› hedeflenmifltir. Günümüz teknolojileri, özellikle internet kaynaklar› bilgiye eriflimi kolaylaflm›flt›r. Ancak kolay ulafl›lan bu bilgi yo¤unlu¤unda do¤ru ve güvenilir bilgiyi ay›rt edebilmek daha da önem kazanm›flt›r. Kitab›m›z konunun uzman› tecrübeli yazarlar›m›z taraf›ndan haz›rlanm›fl ve kaynaklar belirtilmifltir. Kitab›n yaz›lmas› ve bas›ma haz›rlanmas› sürecinde; yazarlar ve flahs›m ad›na Anadolu Üniversitesi Eczac›l›k Fakültesi Farmakognozi Anabilim Dal›n›n tüm ders notu, yay›n, kütüphane ve teknik olanaklar›n›n kullan›lmas›na izin veren Anabilim Dal› Baflkan› Prof. Dr. K. Hüsnü Can Bafler’e teflekkür ederim. Program›n sürdürülebilmesi için sa¤lad›klar› ortam ve verdikleri destek için Anadolu Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Davut Ayd›n ve Aç›kö¤retim Fakültesi Dekan› Prof. Dr. Ayd›n Ziya Özgür baflta olmak üzere, de¤erli ünite yazarlar›ma, Anabilim Dal›m›z Ö¤retim Elemanlar› Uzman Fatih Göger, Arafl, Grv. H.Tuba K›yan ve Arafl.Grv. Hale Gamze Duymufl’a, Program Koordinatörü Prof. Dr. Yavuz K›l›ç ve yard›mc›lar›na, Ö¤retim Tasar›mc›s› Doç. Dr. Murat Ataizi’ne ve Görkem Ifl›k’a, dizgi ve grafik tasar›m ekiplerine ve katk› sa¤layan herkese teflekkür eder, siz sevgili ö¤rencilere baflar›lar dilerim. Editör Doç.Dr.Mine Kürkçüo¤lu ix B‹TK‹ K‹MYASI VE ANAL‹Z YÖNTEMLER‹ 1 Amaçlar›m›z N N N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Biyosentez reaksiyonlar›n› bitki hücresi seviyesinde de¤erlendirebilecek, Biyosentez sonucu oluflan primer ve sekonder metabolitleri iliflkilendirebilecek, Bitkilerde do¤al maddelerin biyosentez yollar›n› ve mekanizmalar›n› karfl›laflt›rabilecek, Do¤al maddelerin karmafl›k biyosentezlerini aç›klayabilecek, Biyosentez reaksiyonlar›n› mikro seviyeden, makro, çevresel ve ekolojik düzeylerde yorumlayabileceksiniz. Anahtar Kavramlar • • • • Metabolizma Biyosentez Do¤al Kimyasal Yap› Tafllar› Primer Metabolit • • • • Sekonder Metabolit Enzim Biyosentez Yollar› Fotosentez ‹çerik Haritas› Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Bitkilerde Biyosentez • G‹R‹fi VE TANIMLAR • PR‹MER VE SEKONDER METABOL‹TLER • F‹TOK‹MYA VE B‹YOSENTEZ • B‹YOSENTEZ REAKS‹YONLARINDA ENZ‹MAT‹K FAAL‹YETLER • B‹TK‹LERDE GERÇEKLEfiEN ÖNEML‹ B‹YOSENTEZLER VE YOLLARI Bitkilerde Biyosentez G‹R‹fi VE TANIMLAR Biyosentez (Yunanca’da biosynthesis, bios: hayat; ve synthesis: birlefltirme, terkip kelimelerinden oluflmaktad›r), canl› organizmalardaki metabolizman›n bir parças› olarak enerji döngüsü (çevirimi) ile birlikte çeflitli biyokimyasal süreçleri içerir. K›saca basit kimyasal maddelerden daha karmafl›k ürünlerin sentezlenmesi fleklinde tan›mlanabilir. Baflka bir ifade ile, hücrede in vivo olarak organik moleküllerin oluflumunu sa¤layan süreçlerdir. Biyosentez basamaklar› pek çok deneysel veri ile aç›klanm›flt›r. Deneysel veriler yerine daha çok hipotezlere dayanan bilgilerden söz ediliyorsa biyogenez’den (Yunanca -bios: hayat; genesis: oluflum, var olmak) bahsedilmektedir. Metabolizma: Yunanca’da metabolismos: de¤iflim veya y›kmak, reaksiyonlar›n gerçekleflti¤i aflama veya ad›mlara ise “metabolik yollar” denir. fiekil 1.1 Primer ve sekonder metabolizma yollar›. (Hänsel ve Sticher, 2007) 4 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Tüm canl›lar yaflamak, geliflmek ayr›ca ço¤almak için çok say›da organik maddenin özel enzimler taraf›ndan katalizlenen sentezini, dönüflümünü ve y›k›m›n› belli zamanlarda, özel hücre veya dokularda verimli bir flekilde sa¤lamak zorundad›r. Bu (biyo)kimyasal faaliyetlerin tümüne k›saca metabolizma denir. fiekil 1.1’de hücresel düzeyde farkl› organizmalarda gerçekleflen metabolik faaliyetler oluflan primer ve sekonder maddeler ile ba¤lant›l› olarak özetlenmifltir. SIRA S‹ZDE 1 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ Ü fi Üorganizman›n NEL‹M Hücre, Dbir en küçük yap›sal ve ifllevsel birimidir. Baflka bir ifade ile canl›n›n, canl›l›k özelli¤ini gösterdi¤i en küçük yap›d›r. Bitkilerde biyosentez aflamalar›n›nS gerçekleflti¤i bitki hücresi ve önemli organeller fiekil 1.2’de flematik O R U olarak gösterilmifltir. Bir ökaryotik hücre olan bitki hücresi bafll›ca üç ana k›s›mdan oluflur: D›fltan içeriye do¤ru hücre çeperi, sitoplazma ve genetik materyalin bulunD‹KKAT du¤u çekirdek. Sitoplazmada ise endoplazmik retikulum, golgi ayg›t›, ribozomlar, peroksizomlar, mitokondriler, kloroplastlar, vakuoller bulunur. Golgi ile tonoplastSIRA S‹ZDEve glikozitler bulunabilirken, idioplastta ya¤ ve tanenler depota fenolik bileflikler lan›r. Vakuoller genel depo alan› olup iyonik maddeleri içinde bar›nd›rabilir. Baz› bitkilerde süt borular› gibi özelleflmifl dokular da görülür. N N fiekil 1.2 Bitki hücresi ve Korganelleri. ‹ T A P Protein ve amino asitlerden hareketle hangi primer ve sekonder metabolitler oluflur? SIRA S‹ZDE (bkz. fiekil 1.1 ve 1.3) AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET Bitkilerde ve di¤er tüm canl›larda; madde al›fl-verifli ve dönüflümü, biyokimyasal reaksiyonlarla moleküler ve hücresel düzeyden itibaren karmafl›k bir reaksiyon a¤› teflkil ederek gerçekleflir (bkz. fiekil 1.3 ve fiekil 1.4). Metabolizma veya metabolik faaliyetler anabolizma, interkonversiyon ve katabolizmadan oluflur (bkz. sözlük). Temel yap› tafl› olarak ifllev gösteren basit moleküller primer metabolizma, buradan hareketle oluflan moleküller ise sekonder metabolizma faaliyetlerini gerçeklefltirir. Zaman zaman primer ve sekonder maddeler aras› geçifl ürünleri (ara metabolitler/ara ürünler) oluflur. Bu maddeler tekrar birbirine dönüflür. Bundan dolay› bir primer metabolit ile ürünlerini birbirinden ay›rmak zordur, baz› durumlarda bu ürünleri sekonder metabolit olarak s›n›fland›rmak da mümkün olmayabilir. Örne¤in, fitosteroller primer metabolizma sonucunda oluflan metabolitler iken kimyasal yap› olarak çok benzerlik gösteren steroidal saponinler sekonder metabolizma ürünüdür. 5 1. Ünite - Bitkilerde Biyosentez Primer metabolitler organizma için “olmazsa olmaz” nitelikteki maddelerdir. Biyosentez yollar›n›n ve metabolitlerinin karmafl›kl›¤› ve kompleks do¤as› afyon bitkisindeki (Papaver somniferum L.) fitokimyasal çal›flmada primer ve sekonder metabolitlerle ilgili dönüflümler fiekil 1.3’deki örnek ile gösterilebilir. fiekil 1.3 Papaver somniferum L. bitki hücrelerinde gerçekleflen primer ve sekonder metabolik faaliyetler. Kaynak: http:ukpmc.ac.uk/a rticles/PMC225795 2?figure=f6/) PR‹MER VE SEKONDER METABOL‹TLER Canl›lar yaflamlar›n› sürdürebilmek için hücre düzeyinden itibaren, baflta kendi doku ve sistemlerini oluflturmak için enerjiye ve basit organik yap› tafllar›na ihtiyaç duyarlar. K›saca bu faaliyetler anabolizma ve katabolizmadan oluflmaktad›r (bkz. fiekil 1.4) fiekil 1.5’de ise baz› örnekleri verilen ve genelde tüm canl›larda benzer olan, biyosentetik reaksiyonlar zinciri sonucu (= metabolik yollarda) kimyasal dönüflümlere u¤rayan yard›mc› ve ifllevsel basit kimyasal yap› tafllar› oluflur. Hücre içinde temel enerji kayna¤› ATP’dir. Prokaryotik mikroorganizmalar, bitki, hayvan ve insan gibi canl›larda ortak “primer (birincil) metabolit” olarak tan›mlanan ve canl›l›k için gerekli olan yap› tafllar› nükleik asitler, proteinler, ya¤lar ve karbonhidratlard›r. ‹lgili örnekler için fiekil 1.6.a ve b’ye bak›n›z. Canl›l›k faaliyetleri ile do¤rudan ilgisi olmayan ve primer metabolizma sonucu sadece belirli organizma, cins (tür) veya dokularda sekonder metabolizma sonucu üretilen di¤er maddeler ise “sekonder (ikincil) metabolit” olarak tan›mlanmaktad›r (örnekler için bkz. fiekil 1.7). Bitkisel hücredeki metabolik faaliyetleri çok verimli çal›flan sentez fabrikas›na benzetilebilir (bkz. fiekil 1.8). ATP (=adenozin tri fosfat) Hücre içinde bulunan nükleotit olup, adenin, ribofuranoz ve fosfattan (-PO−3 ) oluflan ve kimyas› 4 gere¤i yüksek enerjiye sahip bir koenzimdir. 6 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 1.4 Hücrede metabolizma biyosentez. ATP tüm canl›larda kimyasal enerjinin önemli depolama fleklidir. Fotosentezdeki Hill Reaksiyonu sonucu ortaya ç›kan serbest oksijen (-O–) ve hidrojen (-H+) iyonu tafl›y›c›s›d›r. Ayr›ca hücre solunumunda rol oynar. Özellikle son iki fosfat grubu aras›ndaki ba¤da çok yüksek miktarda enerji tafl›yan ATP, fosfat gruplar› aras›ndaki ba¤lar›n k›r›lmas›yla bu enerjiyi a盤a ç›kararak ADP (adenozin di fosfat) ve daha sonra da AMP (adenozin mono fosfat) molekülüne dönüflür. 7 1. Ünite - Bitkilerde Biyosentez fiekil 1.5 Primer metabolitlere örnekler. fiekil 1.6.a Önemli biyokimyasal yap› tafllar›na örnekler. 8 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 1.6.b Yap› tafllar›n›n biyosentezdeki rolü. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 2 Terpenlerin SIRA sentezinde S‹ZDE mevalonik asit ve Deoksiksiluloz yollar›n› karfl›laflt›r›n›z. Primer metabolitlerin önemli özellikleri; D Ü fi Ü Nkod E L ‹ Mtüm canl›lar için benzerlik gösterir, ayn› flekilde primer meta• Genetik bolitlerin farkl› diziliminden oluflur, • Tüm hücreler S O R U enerji depolamak ve tafl›mak üzere fosfatlar›, özellikle de ATP moleküllerini kullan›r, • Metabolik reaksiyonlar enzimler gibi özel proteinlerle gerçeklefltirilir, D ‹ K K A T için hayati öneme sahip tiamin, nikotinik asit amid, pantotenik • Tüm canl›lar asit gibi küçük moleküller primer metabolitler aras›nda yer al›r, • Primer metabolitler genelde mutasyon ve evrimlerden etkilenmemifltir. N N SIRA S‹ZDE Sekonder metabolitlerin genel özellikleri; • Sadece belirli bir cins/türe özel olabilir, dolay›s›yla cins/türün biyokimyasal AMAÇLARIMIZ çeflitlili¤i s›n›rl›d›r, • Moleküllerin yap›sal türevleri ve stereokimyasal varyasyonlar› ise çok say›dad›r, K ‹ T A P • Biyosentez esnas›nda belirli bir zaman ve miktarda oluflur, • Sentezlendikleri yerden farkl› özelleflmifl organ, doku veya sistemlerde depolan›r (örn.: lipofilik maddeler ve uçucu ya¤lar salg› ceplerinde bulunabiL E V ‹ Z Y O Ntakdirde ya sentezlerde kullan›l›r ya da enerji gereksimini karlir) T- Egerekti¤i fl›lar, • mutasyon sayesinde metabolit oluflabilir (kimyasal varyasyon). fiekil 1.7’de ve 1.9’da sekonder metabolitlere örnekler verilmifltir. ‹NTERNET 9 1. Ünite - Bitkilerde Biyosentez Glikoliz nedir? Önemini araflt›r›n›z. SIRA S‹ZDE 3 D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M fiekil 1.7 S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ Sekonder S O R U metabolitlere örnekler. D‹KKAT N N SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET NTERNET fiekil ‹ 1.8 Biyosentez fabrikas› olarak “bitki hücresi”. Bitki ve hayvan hücresi aras›ndaki farkl›l›klar› hat›rlay›n›z. SIRA S‹ZDE 4 SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT 10 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri F‹TOK‹MYA VE B‹YOSENTEZ SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ Bitkisel kökenli do¤al maddelerden olan sekonder metabolitler do¤adaki ifllev ve özelliklerinden dolay› araflt›rmalarda önemli bir yer tutar. Sekonder metabolitlerin özel izlenme yöntemleri (iflaretleme, teflhis ve tayin vb.) ile bitkideki do¤al sentez yollar›, bu yollar› etkileyen parametreler, oluflan metabolitler vb. veriler do¤a ve yaflam bilimi uygulamalar›na önemli katk›s› vard›r. Örne¤in, biyolojik aktiveye sahip sekonder metabolitlerin yap›s› enzim inhibisyonu ile de¤ifltirilebilir. Organizmaya farkl› substratlar›n verilmesiyle do¤al olarak sentezlenemeyen yeni sekonder metabolitlerin üretimi sa¤lanabilir ya da genetik müdahaleler ile biyosentez yollar› de¤ifltirilebilir. Böylece metabolitlerin ifllev ve özellikleri ile ilgili bilgiler elde edilebilir. Ayr›ca kemotaksonomik (=organizmalar›n kimyasal bilefliklerine göre s›n›fland›r›lmas›) çal›flmalarda biyosentez yollar› ve karakteristik sekonder metabolitler önem tafl›maktad›r. Bitkilerde biyosentezi etkileyen faktörler: • Bitkinin fizyolojik özellikleri (geneti¤i, yafl›, çiçeklenme dönemi vb.), • Bitkinin ekolojik ve çevresel özellikleri (yetiflti¤i co¤rafya, toprak, iklim, su ve nem, günefl, s›cakl›k vb.), • Bitkide stres, enfeksiyon, radyasyon, kimyasal etkileflim vb. d›fl etkenler, fleklinde s›ralanabilir. Günümüzde 1.000 civar›nda primer metabolit (primer metabolitler ile ilgili daha detayl› bilgi için 2. Ünite’ye bak›n›z) tan›mlanm›fl olmas›na ra¤men, kimyasal yap› zenginli¤ine ve çeflitlili¤ine sahip sekonder metabolit say›s› 215.000’i aflm›fl olup, her gün yeni do¤al maddeler keflfedilmektedir. fiekil 1.9’da, genel olarak bitki hücresinde biyosentez reaksiyonlar› sonucu elde edilen sekonder metabolit madde gruplar› flematik olarak göstermektedir (Sekonder metabolitler ile ilgili daha detayl› bilgi için 3. Ünite’ye bak›n›z). Gerçeklefltirilen biyosentez çal›flmalar› sonucu yeni do¤al maddelerle birlikte yeni metabolik yollar bulunmaktad›r. Örne¤in, terpen sentezinde özellikle baz› mikroorganizmalarda gerçekleflen yeni keflfedilmifl deoksi ksiluloz (DOX/ di¤er ad›yla: MEP= metil eritritol fosfat) yolu, tüm canl›larda gerçekleflen mevalonik asit/ mevalonata (MVA) alternatif bir biyosentez yolu olarak ortaya konmufltur. Sekonder metabolitlerin do¤adaki ifllevleri, biyokimyasal çal›flmalar yan›nda S‹ZDE moleküler,SIRA ekolojik ve sistematik araflt›rmalar ile birlikte de¤erlendirilmektedir. Örnek olarak çeflitli türlerde üretilen sekonder metabolit gruplar›ndan terpen, alkaloit, flavonoi, lektin, peptit vb. do¤al maddelerin ilgili canl›larda depo D Ü fi Ü N Esaponin, L‹M ve tafl›ma maddesi, savunma, iletiflim, üreme/ço¤alma gibi özellikler ve fonksiyonlar gösterdi¤i bildirilmifltir. Sekonder metabolitler koku, tat, renk vb. özellikleS O R U ri ile dikkat çekmektedirler. Savunma içinD örnek! ‹ K K A T Fitoaleksin: Yunancada phyton: bitki; alexein: koruyucu kelimelerinin birlefliminden ç›kan ve organizman›n çevresel bir stres sonras›nda (Örn. Mikrobiyal enfeksiyon)SIRA salg›lad›¤› S‹ZDE savunma fitokimyasallar› olarak sekonder metabolitler aras›nda yer almaktad›r. Bitkilerde bu tip maddeler terpen, alkaloit, glikosteroit gibi çok çeflitli yap›larda olabilirler; resveratrol (Vitis vinifera L., üzüm), kapsidiol (Capsicum annuum AMAÇLARIMIZ L., ac› biberde), allisin ve aliksin (Allium sativum L., sar›msak) vb. N N K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 11 1. Ünite - Bitkilerde Biyosentez Bitkiler normal ve do¤al koflullar alt›nda sekonder metabolitleri farkl› miktarlarda sentezlemektedir. Gerçekleflen biyosentezlere in vivo veya in vitro koflullar alt›nda farkl›l›klar oluflturarak müdahale edilebilir. Farkl› sekonder metabolitler üretmek üzere afla¤›daki yöntemler kullan›larak metabolik yollar de¤ifltirilebilir: 1. Enzim inhibisyonu: Fitosterol sentezinde spesifik bir enzim inbitörü ilavesi skualen türevi maddelerin sentezini sa¤lar. 2. Prekürsör (substrat) maddenin de¤ifltirilmesi: Penisilin üretiminde prekürsör madde (subsrat) olarak fenil asetik asit ilavesinde benzil penisilin (Penisilin G) üretilir, fenoksi asetik asit ilave edilirse fenoksi metil penisilin (Penisilin V) elde edilir. 3. ‹n vitro mikrobiyal transformasyon çal›flmalar›yla biyolojik yollarla benzer metabolitlerin üretimi sa¤lanabilir. Ayn› flekilde biyokatalizörler kullanarak da metabolit sentezi gerçeklefltirilebilir. 4. Genetik müdahale: Gen mutasyonu veya hedeflenen genin de¤iflitirilmesi suretiyle gerçeklefltirilir. Metabolitlerin izlenmesi için stabil radyoaktif 14C, 13C, 3H, 2H, 15N, 18O, ve 32S vb. izotoplardan yararlan›lmaktad›r. Genelde β-Ifl›n› yayan bu izotoplar ›fl›n›m›n ölçülmesi için β-say›c› (β-counter/Scintillation Counter) cihazlar› kullan›l›r. Ayr›ca gaz-s›v› kromatografisi ve gaz-kromatografisi (GC) - kütle spektroskopisi (GC-MS), nükleer magnetik rezonans spektroskopisi (NMR) vb. tekniklerden yararlan›larak kalitatif ve kantitatif çal›flmalar yap›labilmektedir. fiekil 1.9 Önemli bitkisel sekonder metabolit s›n›flar› ve biyojenik kaynaklar›. 12 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri B‹YOSENTEZ REAKS‹YONLARINDA ENZ‹MAT‹K FAAL‹YETLER Biyosentezlerde biyokimyasal reaksiyonlar hücresel ve hücre d›fl›nda özelleflmifl enzim veya enzim sistemleriyle gerçekleflmektedir. Baz› reaksiyonlar substrata ba¤l› olarak çok spesifik bir enzim ile sekonder metabolitlerin üretiminde kullan›labilmektedir. Enzimler protein yap›s›nda kompleks biyokatalizörler olup reaksiyonlar›n gerçekleflmesini ve/veya h›zlanmas›n› sa¤lamaktad›r. Fitokimyasal çal›flmalar aç›s›ndan, biyosentez reaksiyonlar›n›n çeflitli flartlardan etkilenebildi¤i bilinmektedir. Bunun sonucunda özellikle sekonder metabolit miktarlar›nda günlük ve mevsimsel de¤iflimler gözlenir. Enzimatik faaliyetleri kontrol alt›nda tutabilmek biyosentez çal›flmalar›n›n yorumlanmas› aç›s›ndan önem tafl›maktad›r. Ayn› flekilde bitkilerde yap›lan biyosentezlere ba¤l› enzim çal›flmalar› da enzim fonksiyonlar› ve araflt›rmalar› aç›s›ndan önemlidir. Bafll›ca alt› temel s›n›fta toplan›rlar ve uluslararas› enzim s›n›fland›r›lmas›na SIRA S‹ZDE = EC) ve isimlendirilmesine göre: (Enzyme classification EC1. Oksidoredüktazlar, EC2. Transferazlar, D Ü fi Ü N E L ‹ M EC3. Hidrolazlar, EC4. Liyazlar, S O R U EC5. ‹zomerazlar, EC6. Ligazlar, olarak veD alt birlikte yay›nlan›rlar. ‹ K Ks›n›flar›yla AT SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT ÖRNEK SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ Örnek: EC1.1.3.22. Ksantin oksidaz (EC1. Oksidoredüktaz, alts›n›flar ise EC1.1. SIRA S‹ZDE CH-OH donörü enzim s›n›f›n› temsil ederken, EC1.1.3. O-akseptörlerini belirtir...) N N Yaklafl›k 2.000 farkl› enzim tan›mlanm›fl olup hem substrat hem de reaksiyon AMAÇLARIMIZ ayr›ca özgüllükleri dikkate al›narak s›n›fland›r›l›rlar. K ‹ T A P Enzimler ileK ilgili ‹ T Adaha P ayr›nt›l› bilgileri AÖF-EHSM (ünite 04-09) kaynaklar›ndan temin edebilirsiniz. TELEV‹ZYON Bu ünite ise birçok enzimin faaliyet gösterdi¤i fotosentezden hareT E Lkapsam›nda EV‹ZYON ketle bitkilerdeki önemli biyosentez yollar› k›saca anlat›lacakt›r. SIRA S‹ZDE ‹NTERNET D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ 5 EC3 hangi grup içerir, ne tür biyokimyasal reaksiyonlar› katalizlerler? SIRAenzimleri S‹ZDE ‹NTERNET B‹TK‹LERDE GERÇEKLEfiEN ÖNEML‹ D Ü fi Ü N E L ‹ M B‹YOSENTEZLER VE YOLLARI Hayat›n Kayna¤›: Fotosentez S O R U Canl›lar için evrimsel geliflim aç›s›ndan ilk ve birincil enerji kayna¤› günefl enerjisidir (ve “hν” ile ifade edilir). Bitkilerin yeflil renkte olmas›ndan sorumlu özelD‹KKAT leflmifl organeller (kloroplastlar) içinde klorofil tafl›yan hücreler, günefl enerjisini kullanarak fotosentez reaksiyonlar›n› gerçeklefltirir. Bu reaksiyonlar karbon diokSIRA S‹ZDE sit (CO2) gaz›n›n karbonunu (-C), suyun (H2O) protonu (H+) ile indirgeyip, karbonhidratlar› oluflturur. Daha sonra buradan hareketle primer ve sekonder metabolitler sentezlenir. Fotosentez “hayat›n en önemli çevrimi’dir”. Canl›lardaki di- N N AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON 13 1. Ünite - Bitkilerde Biyosentez ¤er metabolik dönüflüm ve yollar bu reaksiyonlar ile do¤rudan veya dolay› olarak ilgilidir. Fotosentez s›ras›yla ›fl›k ve ›fl›ks›z reaksiyonlar olmak üzere iki ana k›s›mda gerçekleflir. Ifl›k reaksiyonlar›nda ›fl›k enerjisi gerekirken di¤er bölümdeki reaksiyonlar için gerekli de¤ildir. Ancak ›fl›ks›z reaksiyonlarda ›fl›k reaksiyon ürünleri kullan›ld›¤› için reaksiyonlar birbirine ba¤l›d›r. Biri gerçekleflmeden di¤eri gerçekleflemez. Ayr›ca klorofil tafl›mayan organizmalarda ve bakterilerde hidrojen kayna¤› olarak H2O kullan›lmad›¤› için ürün olarak O2 a盤a ç›kmaz. Bu durumda ise fotosentez yerine kemosentez gerçekleflir. Fotosentez, kloroplastlarda ›fl›¤›n katalizörlü¤ünde çeflitli aflamalarda gerçekleflir. fiematik olarak fiekil 1.10’da gösterilen reaksiyonlar k›saca; fiekil 1.10 Bitki yapra¤›nda fotosentez kloroplast içinde gerçekleflen reaksiyonlar. 1) Foto-sistem II (FSII - Ifl›k) reaksiyonlar›: Günefl ›fl›¤› enerjisinin klorofil taraf›nca absorpsiyonu ve elektronlar›n bu arada daha yüksek bir enerji seviyesine aktar›lmas› gerçekleflir. Gerekti¤inde de elektronlar redoks katalizör sistemi üzerinden, klorofile geri dönebilir. Bu arada da kazan›lan enerji ADP fosforilizasyonu için kullan›l›r: ADP+ fosfor (P) + hν → ATP (siklik fosforilizasyon) 2) H2O fotoliz reaksiyonu: Hill reaksiyonu olarak bilinen suyun ayr›flmas› H2O + NADP + ADP + fosfor (P) + hν → NADPH2 + H + ATP + 1/2 O2 fleklinde ifade edilir. Bir koenzim olan dinükleotid olarak adland›r›lan nikotinamid adenindinükleotid (NAD) ve nikotinamid adenindinükleotidfosfat (NADP) fiekil 1.11’de görüldü¤ü üzere iki temel ünite tafl›rlar. Bu moleküller fotosentezde oksidoredüksiyon reaksiyonlar›nda rol oynarlar. Fotosistem I ve II (FSI-II - Ifl›k reaksiyonlar›) reaksiyonlar›nda kazan›lan NADPH2 ve ATP, karanl›k reaksiyonda CO2 indirgenmesi ve karbonhidrat üretimi için kullan›l›r. 14 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 1.11 Tüm canl› hücrelerinde bulunan koenzim NAD ve NADP. 3) Karanl›k reaksiyon (Calvin Döngüsü- CO2 asimilasyonu): Ribofosfatan al›nan CO2 ile oluflan C6-yap›s›, ATP ile fosforilizasyona u¤rayan iki adet C3-yap›s›na (fosfogliserinik asit) parçalan›r. Oluflan 1,3-difosfogliserinik asit NADPH2’den hidrojen al›r ve H2O’ya parçalay›p trioz-3-fosfat› oluflturur, daha oluflan molekülden iki tanesi ise sonuçta glikozu olflturur (C6). Biyosentez (metabolizma) aflamalar› fiekil 1.12’de gösterilmifltir. Genel fotosentez denklemi flöyledir: n CO2 + 2n H2O + Ifl›k enerjisi → (CH2O)n + n O2 Ancak heksoz flekerleri ve niflasta ana ürünler oldu¤undan, genelde afla¤›daki spesifik denklem fotosentezi ifade etmek için kullan›l›r: 6 CO2 + 12 H2O + Ifl›k enerjisi → C6H12O6 + 6 O2 Glikojen: Polisakkarit yap›s›nda olan, birbirine polimerik olarak (A) ba¤l› (α1-4) glikoz ünitelerinden oluflan, bazen oldukça fazla dallanma gösterebilen makromoleküldür (B). Enzimatik olarak çok h›zl› bir flekilde glikozdan hareketle sentezlenip yine glikoza parçalananabilir. Bitkiler d›fl›nda, insan ve hayvanlar›n da aras›nda bulundu¤u bir çok canl›da enerji deposu olarak ifllev görür. Burada karbon, CO2’den ve hidrojen ise, H2O’dan gelmektedir. Yukar›daki denklemde görüldü¤ü üzere basit karbonhidratlar›n yap›s›na kat›lan O2’nin sudan m›, yoksa karbondioksitten mi, geldi¤i sorusu akla gelir. Yap›lan radyoaktif olarak iflaretlenmifl 18O ile fotosentez sonucu a盤a ç›kan O2’nin H2O’dan gelmifl oldu¤u gösterilmifltir. Karbonhidratlar›n yap›s›na kat›lan oksijen ise, karbondioksit kaynakl›d›r. Bitkiler enerji kayna¤› olarak öncelikle glikozu depolar ve fotosentez yapamad›¤› durumlarda bu depo glikozu kullan›r. Glikoz ayr›ca biyosentetik olarak türevlendirilir, nisasta vb. polisakkaritlere dönüfltürülerek fotosentez ile sa¤lanan enerjinin büyük bir k›sm› yine enerji kayna¤› olarak karbonhidrat fleklinde depolan›r. Gerekti¤inde, glikoz moleküllerini bir arada tutan ba¤lar k›r›l›r ve enerji a盤a ç›kar. ‹nsanlar ve hayvanlar bitkilerden farkl› olarak glikoz yerine enerji kayna¤› olarak, yine bir karbonhidrat olan yap›s›nda su içeren glikojen molekülünü depolar. 15 1. Ünite - Bitkilerde Biyosentez Ifl›k reaksiyonlar›ndan sonraki karanl›k reaksiyonlar› serisinde NADPH, CO2’nin karbonhitratlara kadar indirgenmesi için kullan›lmaktad›r. Fotosentez özelliklerine ba¤l› olarak, karasal bitkiler C3, C4, C3-C4 geçifl (intermediate) ve Crassulaceae Asit Metabolizmas› (CAM) bitkileri olarak s›n›fland›r›labilmesi aç›s›ndan da taksonomide ayr› bir öneme sahiptir. fiekil 1.12 Fotosentezde karbon yolu. (Calvin Döngüsü) 16 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Karbonhidrat Y›k›l›m› Karbonhidratlar bitkilerde ço¤unlukla niflasta, hayvanlarda ise glikojen fleklinde enerji kayna¤› olarak depolan›r ve ihtiyaç duyuldu¤unda kullan›l›r. Pirüvat koenzim A’ n›n eklenmesiyle asetil koenzim A (asetil-CoA) oluflur ve trikarboksilik asit döngüsüne (TCA) kat›l›r (fiekil 1.13). Trikarboksilik asit döngüsü ayn› zamanda Krebs veya Sitrik asit döngüsü olarak bilinmektedir. Bu çevrimler sonucunda enerji bak›m›ndan zengin karbonhidratlar karbondioksit ve suya kadar oksitlenip parçalan›rlar. Reaksiyonlar s›ras›nda, sudan kazan›lan hidrojen atomlar› koenzimlerle tafl›n›r, a盤a ç›kan enerji ise ADP ve inorganik fosfat’tan ATP oluflturur. Mitokondride gerçekleflen TCA döngüsü karbonhidrat, ya¤ asitleri ve aminoasitlerin oksidatif metabolizmalar›n›n son yoludur. Bu maddelerin karbon iskeletleri TCA döngüsünde CO2 ve H2O’ya çevrilir. Sonuç olarak; iki karbon döngüye asetil koenzim A olarak girer ve CO2 olarak ç›kar. TCA döngüsü ayr›ca birkaç önemli sentez tepkimesinde de yer al›r. Baz› aminositlerin karbon iskeletlerinden glikoz oluflumunda rol oynar ayn› zamanda baz› aminoasitlerin sentezi için gerekli yap› tafllar›n› sa¤lar. Glikoz metabolizmas›nda moleküldeki enerjinin a盤a ç›kmas› farkl› canl› dokular›nda farkl› flekillerde gerçekleflir. Ço¤unlukla memelilerde ve mikroorganizmalarda glikoz anaerobik glikoliz ile laktata dönüflmesi esnas›nda 2 ATP a盤a ç›karken, aerobik koflullarda 38 ATP üretilir. fiekil 1.13 Trikarboksilik asit (TCA) döngüsü. Sitrik asit döngüsü di¤er metabolik faaliyetlerin de merkezinde yer almas› aç›s›ndan önem tafl›r. Hem anabolik hem de katabolik faaliyetleri gerçeklefltirmesinden dolay› ayn› zamanda amfibolik olma özelli¤ine sahiptir. Di¤er metabolik yollarda CO2 ve H2O’ya kadar oksitlenebilen pirüvat, asetil koenzim A gibi sitrik asit döngüsü ara ürünlerini / metabolitlerini oluflturur ve ATP üretimi için kullan›r. Pirüvat, glikozu substrat olarak kullanan biyosentez yollar›n›n yan›nda, porfirin ve amino asit biyosentezlerinde de rol oynar. Önemli fonksiyonlar›ndan biri de sitoplazmada ya¤ asitlerinin biyosentezi için gerekli olan asetil koenzim A molekülünün sa¤lanmas›d›r. 17 1. Ünite - Bitkilerde Biyosentez Ya¤ ve Ya¤ Asitleri - Biyosentezleri ve Y›k›mlar› Ya¤lar, genelde tohumlarda (testa), bazen de zeytin (Olea europea L.) veya avokado (Persea americana Mill.) gibi örneklerde oldu¤u gibi meyvede depo maddesi olarak bulunur. Kimyasal olarak ya¤lar, uzun zincirli doymufl veya doymam›fl triaçil gliseritlerden oluflmaktad›r. Gliserolün ya¤ asiti esterleri “gliserolipitler” olarak adland›r›l›r. Triaçil gliseroller (trigliseritler) 3 ya¤ asiti ile esterleflmifl gliserol molekülünden ibarettir. Havyansal hücrelerde sitoplazmada oluflan trigliseroller enerji kayna¤› olarak kullan›l›rken, bitkisel hücrelerde ise karbon kayna¤› olarak depo edilmektedir. Bitki hücelerinde ve ökaryotlarda daha çok mitokondri ayr›ca kloroplastlarda gerçekleflir ve asetil koenzim A’dan hareketle C2’luk üniteler ile yani açilleme suretiyle ya¤ zincirini uzat›r. fiekil 1.14’de gösterildi¤i üzere sentezlenen ya¤lar ve ya¤ asitleri β-oksidasyon yoluyla y›k›ma u¤rarlar. Burada iki dehidrojenasyon, bir hidrasyon ve bir de tiyoliz ile iki karbon ünitelik asetil koenzim A üretilir. Ya¤lar ayr›ca TCA döngüsüne dahil olup y›k›mlar› esnas›nda oldukça fazla enerji a盤a ç›kard›klar› için önemli enerji kayna¤› olarak da ifllevsellik gösterirler. fiekil 1.14 Bitkilerde doymufl ya¤ asiti döngüsü. Doymufl ya¤ asitlerinde reaksiyonlar›n tersinir olmad›¤› ortaya konulduktan sonra, ya¤ zincirlerinin uzamas› mikrozomal bir flekilde gerçekleflti¤i ayr›ca ya¤ asitlerinin malonil koenzim A ve hidrojen donörü olarak NADPH-/H+ marifetiyle uzat›ld›klar› gösterilmifltir. Bu anabolik reaksiyonlar›n gerçekleflmesinde açil tafl›y›c› protein (ACP) varl›¤› da bulunmufltur. Bu protein ile ACP ya¤ açil tiyoesterleri üretilebilmekte bunlar ise aktif olmayan ya¤ asitlerini reaktif hale getirir, ayr›ca ya¤ asit açil gruplar›na tafl›y›c› tedarik eder. Bir seri reaksiyon sonucunda palmitoilACP, stearil-ACP (not: stearik asit = C18) gibi uzun zincirli ya¤lar›n sentezi sekizden fazla enzimin katalizörlü¤ünde gerçekleflir. Bitkilerde ya¤ asitleri daha kompleks lipitlerin, fosfolipitlerin ve mumlar›n yap› tafllar›n› oluflturur. Bitkiler depolad›klar› ya¤lar›nda çok farkl› ya¤ asitleri (konjuge çifte ba¤lar, karbon karbon üçlü ba¤lar, hidroksi, epoksi veya keto fonksiyonlu) üretebilirler. Doymam›fl ya¤ asitlerinin biyosentezleri baz› farkl›l›klar içerir (bkz. fiekil 1.15 sentezi gösterir). Detayl› bilgiler için Ünite 3’e bak›n›z. 18 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 1.15 Bitkilerde ya¤ asitleri desatürasyonu (doymam›fl hale çevrilmesi). pyr: pürivat, Mal: malonil, Ac: asetil, MGDG: monogalaktosidilgli serit, ACP: açil tafl›y›c› protein, ER: Endoplazmik reikulum (Sandmann ve Böger, 1995) Aromatik Biyosentez fiikimik Asit Yolu Önemli aromatik biyosentetik yollardan olup, fotosentez ürünü eritroz 4-P ile glikoliz ürünü fosfofenolpirüvat, flikimik asiti oluflturur. fiekil 1.1 ve 1.3’de görüldü¤ü üzere özellikle C6-C3 ünitelerine sahip fenil propanoitler üzerinden fenolik maddeler, sinnamik asit türevleri, flavonoitler, lignanlar ve alkaloitler oluflur (örne¤in P. somniferum alkaloitlerinin sentezi). Ayr›ca flikimik asit bir çok aromatik halkaya sahip sekonder metabolitlerin sentezinde rol oynar. Asetat Hipotezi Glikolizde, pirüvik asitin oksidatif dekarboksilasyonunda, anahtar molekül asetilkoenzim A’n›n sentezinde, baz› amino asit, peptit ve proteinlerin oluflumunda, ayr›ca ya¤ asitleri, prostaglandinler ve fenollerin yap›m›nda asetat metabolizmas› önemli rol oynar. Baz› polimerik ve makrolid antibiyotikleri gibi metabolitlerin de oluflumu asetat yoluyla gerçekleflir. Terpenoit sentezinde öncelikle üç molekül asetil koenzim A, mevalonik asiti, sonra izopren türevlerini, daha sonra da steroit metabolitlerini oluflturur. Asetil koenzim A’n›n okzalasetik asit ve 2-okzoglutarik asit üzerinden oluflturdu¤u Krebs (TCA) döngüsünün ara metabolitleri ornitin, arjinin, lisin, izolösin ve metiyonindir. Bu amino asitler ayr›ca alkaloit prekürsörleri olarak biyosentezlerde ifllev görürler. 19 1. Ünite - Bitkilerde Biyosentez Farkl› Metabolik Yollardan Sentezlenen Aromatik Halkalar SIRAd›fl›nda S‹ZDE sentezleBaz› aromatik sekonder metabolitler yukar›da belirtilen yollar›n nirler. Örne¤in, asetat hipoteziyle aç›klanamayacak Rubiaceae familyas›na ait do¤al alizarin, rubiadin gibi pigment moleküllerinin oluflumu dikkat çekmifltir. NaftaD Ü fi Ü N E L ‹ M kinon ve mevalonik asit ile birlikte sentez edilmeleri ihtimalleri yan›nda baz› primer metabolitler flikimat ve asetik asit yollar›yla da çak›flmaktad›r. S O R U SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U Di¤er Biyosentez Yollar› Birçok organizma ve canl›lar için amino asit sentezi, nükleotid, pirüvat, fenil propaD‹KKAT noit, mevalonik asit ve benzeri (bkz fiekil 1.1 ve 1.9) biyosentez yollar› canl›l›k faaliyetleri için yukar›da bahsedilen biyosentez yollar› kadar büyük önem tafl›maktad›r. SIRA S‹ZDE Ünite kapsam›nda sekonder metabolitlerin biyosentezinde rol oynayan kimyasal yap›lara ve geçifl maddelerine örnek teflkil edecek flekilde önemli maddelerden bahsedilmifltir. Bu tip maddelerin/metabolitlerin biyosentezinde çok say›daki meAMAÇLARIMIZ tabolik yollar için farkl› kaynaklardan bilgi edinilebilir. N N D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ Dewick, P.M. (2009). Medicinal Natural Products, A Biosynthetic Approach, K ‹ T A P 3rd Edition, John Wiley & Sons, Chichester. K ‹ T A P Genel olarak metabolitlerin oluflumu ile ilgili, hücre seviyesinden fiekil T E L E V ‹ Z Yitibaren ON 1.4 ve 1.8, organel ve sistemlerin koordine ve efl zamanl› olarak ürettikleri primer / sekonder metabolitler fiekil 1.1 ve 1.2’de gösterilmifltir. Ayr›ca kimyasal yap›lar› örnek olarak verilmifl metabolitler fiekil 1.3, 1.5-1.7, ve 1.9’da gösterilmifltir. ‹ N Tfazla E R N E Tbilgi ve veri Sonuç olarak, bu bilgilerden nas›l yararlan›labilece¤ini daha üretmek üzere modern yöntemlerle bitkilerdeki biyosentezlere, dolay›s›yla metabolitlere müdahale edebilece¤i k›saca belirtilmifltir. TELEV‹ZYON ‹NTERNET 20 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Özet N A M A Ç 1 N AM A Ç 2 N AM A Ç 3 Biyosentez reaksiyonlar›n› bitki hücresi seviyesinde de¤erlendirmek. Hayat hücrede bafllar, her ikisi de ökaryotik olmas›na ra¤men bitki ve hayvan hücreleri morfolojik olarak farkl›l›klar içerirler. Bir hücrenin içinde ayn› anda binlerce reaksiyon mikro seviyede gerçekleflmektedir. Dokulara ve sistemlere gerekli maddeler üretilmektedir. Bu maddeler yap› tafllar›, primer metabolitler ve sekonder metabolitler olarak sürekli bir enerji döngüsü içinde anabolik ve katabolik faaliyetleri gerçeklefltirirler. Biyosentetik reaksiyonlar›n toplam›na metabolizma, yap›m ile ilgili olan biyosentez ve depolama ifllerine anabolizma; sindirim ve solunum ile ilgili faaliyetleri içeren y›k›m reaksiyonlar›na da katabolizma denir. Primer ve sekonder metabolitler araçevrimi ile enerji al›flveriflleri bir do¤al döngüyü oluflturur. Biyosentez sonucu oluflan primer ve sekonder metabolizmalar› iliflkilendirmek. Primer ve sekonder metabolitler araçevrimi ile enerji al›flveriflleri bir do¤al döngüyü oluflturur. Primer metabolitler canl›l›k için gerekli maddeler olarak ilgili organizmalar›n fonksiyonel sekonder metabolitlerinin sentezlerinde de rol oynarlar. Metabolizma, anabolizma ve katabolizma faaliyetlerinin döngüsüyle ifllev gösterir. Bitkilerde do¤al maddelerin biyosentez yollar›n› ve mekanizmalar›n› karfl›laflt›rabilmek. Özellikle bitki kimyas›nda kullan›m ve özelliklerinden dolay› sekonder metabolitlerin önemli bir yer tutar. Sekonder metabolitlerin bitkide do¤al sentez yollar›, bu yollar› etkileyen faktörler ve bunlar›n izlenme yöntemlerinin bilinmesinin yaflam bilimlerine ve bir çok uygulamaya katk›s› vard›r. Sonuç olarak, biyosentez bitkisel ve hayvansal hücrelerde hayati fonksiyonlar›n sürdürülmesi için gerekli olan moleküllerin çevrimini sa¤layan enzimatik veya enzimatik olmayan fizyolojik bir süreçlerin tamam›d›r. N A M A Ç 4 N A M A Ç 5 Do¤al maddelerin karmafl›k biyosentezlerini aç›klamak. Basit hücreler zor reaksiyonlar› büyük bir ustal›kla gerçeklefltirmektedir. Biyosentez ve metabolizma çal›flmalar› enzimatik düzeyde incelenmektedir. Biyosentez reaksiyonlar›n› mikro seviyeden, makro, çevresel ve ekolojik düzeylerde yorumlamak. Hücre içinde gerçekleflen reaksiyonlar organizman›n do¤ada bir birey olarak daha büyük bir döngünün parças› olmas›n› sa¤layacakt›r. 1. Ünite - Bitkilerde Biyosentez 21 Kendimizi S›nayal›m 1. Afla¤›dakilerden hangisi biyosentez reaksiyonlar›n özelliklerinden biri de¤ildir? a. ‹n vivo koflullarda gerçekleflmesi b. Katalizör gerektirmesi c. Primer ve sekonder metabolit üretmesi d. Primer ve sekonder metabolit gerektirmesi e. Primer ve sekonder metabolit gerektirmemesi 2. Afla¤›dakilerden hangisi primer metabolit de¤ildir? a. Açil koenzim A b. Glukoz c. Fruktoz d. Klorofil e. Alanin 3. Afla¤›dakilerden hangisi sekonder metabolitlere bir örnektir? a. fiikimik asit b. Glikoz c. Timol d. Urasil e. Asetil koenzim A 4. Afla¤›dakilerden hangisi do¤rudan fotosentez ile üretilen organik do¤al maddedir? a. Ya¤ asitleri b. Karbonhidratlar c. Amino asitler d. Proteinler e. Glikojen 5. Afla¤›dakilerden hangisi Trikarboksilik asit (TCA) döngüsünün ara metabolitlerinden biridir? a. Sitrat b. Sitrik asit c. Askorbik asit d. Glikoz e. Nikotinik asit 6. Afla¤›da sekonder metabolit s›n›flar› ve onlar›n biyojenik kaynaklar› aras›nda yap›lan efllefltirmelerden hangisi yanl›flt›r? a. Mevalonat (mevalonik asit) - terpenler b. Asetil Koenzim A- flavonoitler c. Amino asitler- hemiterpenler d. Sinnamik asit - fenil propanoitler e. Sinnamik asit - kumarinler 7. Afla¤›dakilerden hangisi fotosentez sonucu oluflan ürünlerdendir? a. C6H12O6 (Glikoz) b. H2O (Su) c. H2O2 (Hidrojen peroksit) d. C2H5OH (Etanol) e. O3 (Ozon) 8. Afla¤›dakilerden hangisi bitki savunmas›nda rol oynayan fitokimyasallardan biri de¤ildir? a. Timol b. Fitoaleksinler c. Asetil koenzim A d. Sitrik asit e. Allisin 9. Afla¤›dakilerden hangisi bir koenzim de¤ildir? a. ATP b. NAD c. ADP d. MVA e. NADP 10. Ya¤ asitlerinin biyosentezinde önemi rol oynayan madde afla¤›dakilerden hangisidir? a. Steroit b. Asetik asit c. Askorbik asit d. Glutamik asit e. Asetil Koenzim A 22 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› S›ra Sizde Yan›t Anahtar› 1. e S›ra Sizde 1 Amino asit metabolizmas› ile (1), fiekilde 1.1’de görüldü¤ü üzere flikimatlar, fenil propanoitler - asetil koenzim A ilavesiyle de alkaloitler, ligninler ve flavonoitler olufltu¤u görülmektedir. 2. d 3. c 4. b 5. a 6. b 7. a 8. c 9. d 10.e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Primer ve Sekonder Metabolitler” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Primer ve Sekonder Metabolitler” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Primer ve Sekonder Metabolitler” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Trikarboksilik asit döngüsü” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Sekonder metabolitlerin biyojenik kaynaklar›” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bitkilerde Fotosentez” bölümlerini tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Basit yap› tafllar›, enzimler ve koenzimler” bölümlerini tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Sekonder metabolitler ve fitoaleksinler” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Ya¤ asitleri biyosentezi” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. S›ra Sizde 2 Mevalonik asit yolu, terpenlerin bilinen klasik biyosentez yoldur. Oysa son zamanlara terpenlerin sentezine deoksiksiluloz yolundan baz› mikroorganizmalar taraf›nca ulafl›ld›¤› görülmüfltür. S›ra Sizde 3 Glikoliz, tan›m› ve biyosentez bilgileri karbonhidrat y›k›m› bölümünde de vard›r. Bitkilerdeki depo maddesi glikoza alternatif olarak insanlarda ve di¤er organizmalardaki dallanm›fl makromoleküler yap›daki depo molekülüdür. S›ra Sizde 4 Bitki ve hayvan hücresi aras›ndaki farkl›l›klar hücre çeperinden bafllar, ayr›ca hayvan hücrelerinde klorofil ve kloroplastlar yoktur. S›ra Sizde 5 Hidrolazlar, hidrolizleri katalizleyen protein yap›daki enzimatik maddelerdir. Örne¤in: EC 3.2: flekerler (glikozilazlar/DNA glikozilazlar, glikozit hidrolazlar). 1. Ünite - Bitkilerde Biyosentez Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar Bhat, S.V. (2005). Chemistry of Natural Products, Springer, Berlin. Bu’Lock, J.D. (1965). The Biosynthesis of Natural Products, Mc Graw-Hill, London. Cane, D. E. (1999). Comprehensive Natural Products Chemistry, Vol. 1-9, Elsevier, Amsterdam. Dewick, M.P. (2002). The Biosynthesis of C5-C25 Terpenoid Compounds, Nat. Prod. Rep., 19, 181-222. Dewick, P.M. (2009). Medicinal Natural Products, A Biosynthetic Approach, 3rd Edition, John Wiley &Sons, Chichester. Dey, P.M.,ve Harborne, J.B. (1998). Methods in Plant Biochemistry, Vol. 1-7, Academic Press. Evans, W.C.(2009). Trease and Evans’ Pharmacognosy, 16th ed., WB Saunders, Edinburgh. Gissman, T.A., ve Crout, D.H G. (1969). Organic Chemistry of Secondary Plant Metabolism, Freeman, Cooper Company, USA. Hänsel R., ve Sticher O. (2007). Pharmakognosie Phytopharmazie, Springer-Lehrbuch, München. Hanson J.R. (2003). Natural Products: the Secondary Metabolites (Tutorial Chemistry Texts), Royal Society of Chemistry, London. Manitto, P. (1981). Biosynthesis of Natural Products, Ellis Horwood, London. Samuelson, G., (2004). Drugs of Natural Origin, A Textbook of Pharmacognosy, 5th Edition, Swedish Pharmaceutical Pres, Sweden. Torssell, K.B.G. (1997). Natural Product Chemistry, Apotekarsocieten, Swedish Pharmaceutical Society, Sweden. Zulak et al, BMC Plant Biol. (2008) 8, 5 makalesinden fiekil 1.3 al›nm›flt›r. Yararlan›labilecek internet kaynaklar›: http://www.genome.jp/kegg-bin/show_pathway?query=&map=map00130&scale=0.82 http://www.genome.jp/kegg/pathway.html#metabolism 23 2 B‹TK‹ K‹MYASI VE ANAL‹Z YÖNTEMLER‹ Amaçlar›m›z N N N N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Primer metabolitleri tan›mlayabilecek ve s›n›fland›rabilecek, Karbonhidrat tan›m›n› yapabilecek, s›n›fland›rabilecek, Lipit tan›m›n› yapabilecek, s›n›fland›rabilecek, Protein ve enzimin tan›m›n› yapabilecek, s›n›fland›rabilecek, Nükleik asit tan›m›n› yapabilecek, s›n›fland›rabilecek, T›bbi ve aromatik bitkilerin primer metabolitlerini de¤erlendirebileceksiniz. Anahtar Kavramlar • • • • Metabolizma Metabolit Karbonhidrat Protein • Lipit • Nükleik Asit • Enzim ‹çerik Haritas› Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Primer Metabolitler • • • • • • G‹R‹fi KARBONH‹DRATLAR L‹P‹TLER PROTE‹NLER ENZ‹MLER NÜKLE‹K AS‹TLER Primer Metabolitler G‹R‹fi Canl› organizmaya giren maddelerin de¤iflimi, hücreye girifl an›ndan itibaren son ürünlerin oluflumuna kadar, metabolizmay› oluflturur. Hücrelerde yer alan ve organizman›n yaflamas› için gereken madde ve enerjiyi sa¤layan kimyasal reaksiyonlar›n tamam› metabolizma tan›m›n› oluflturur. Canl›lar›n tümünde yap› tafllar›n› oluflturan organik moleküller primer metabolitler olarak isimlendirilir. Primer metabolitler canl› organizmalar›n tüm hücrelerinde bulunurlar. Onlar büyüme ve ço¤alma baflta olmak üzere canl›l›¤›n devam› için gereken her aflamada rol al›rlar. PR‹MER METABOL‹TLER Primer metabolitler organizman›n tüm hücrelerinde mevcut olan ve büyüme, geliflme ve ço¤alma için gerekli maddelerdir. Canl›lar›n yap› tafllar›n› oluflturan organik moleküllerdir. Primer metabolitler 4 ana grup alt›nda incelenir: • Karbonhidratlar • Lipitler • Proteinler • Nükleik asitler ve enzimler KARBONH‹DRATLAR Karbonhidratlar isimlerinden anlafl›laca¤› gibi karbon, oksijen ve hidrojenden oluflmufltur. Hidrojen : oksijen oranlar› su molekülündeki gibi 1:2’dir. Genel formülleri (CH2O)n fleklindedir. n, Üçten bine kadar herhangi bir say› olabilir. Örnek: bitkilerde en yayg›n bulunan glikoz molekülünün kapal› formülünün C6H12O6 veya C6(H2O)6 fleklinde yaz›lmas› mümkündür. Karbonhidratlar, fotosentez sonucu ilk meydana gelen bilefliklerdir. Karbonhidratlar›n S›n›fland›r›lmas› Bitkilerde bulunan karbonhidratlar›n s›n›fland›r›lmas› fiekil 2.1’de verilmektedir. 26 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 2.1 Karbonhidratlar›n s›n›fland›r›lmas›. Monosakkaritler Poliol terimi, yap›s›nda iki veya daha çok hidroksil grubu bulunduran bileflik için kullan›l›r. Karbonhidratlar›n indirgenmesiyle de polioller oluflabilir. SIRA S‹ZDE 1 Monosakkarit grubuna dahil olan flekerler 3 ila 9 karbon atomu tafl›rlar, ancak 5-6 karbonlu olanlara (pentoz ve heksozlar) bitkiler aleminde daha bol miktarda rastlan›r. Bunlar basit flekerlerdir. Monosakkaritlerin isimlendirilmelerinde karbonil grubuna en uzak -OH grubunun (sekonder alkol) projeksiyon düzleminde C-C zincirinin sa¤›nda veya solunda yer almas›na göre D (sa¤) ve L (sol) harfi ile belirlenir. Bu harflerin optikçe aktiflikle ilgisi yoktur. Monosakkaritlerde ço¤u kez birden fazla asimetrik karbon atomu bulunur. Asimetrik karbon atomu say›s› n ise 2n kadar optik izomer bulunur. Bu durum optikçe aktifli¤i etkiler. Sa¤a çevirenlere (+)/d (dexter), sola çevirenlere (-)/l (laevus) iflaretleri konur. Furanoz ya da piranoz formundaki monosakkaritlerde yar› asetal ba¤›n›n oluflmas› sonucu birinci karbon asimetrik bir durum al›r ve buna ba¤l› olarak 2 izomer ortaya ç›kar. Cis durumunda olan alfa, trans durumunda olan beta izomerdir. Karbonhidratlar›n aldehit veya keton gruplar›n›n indirgenerek alkol haline geçmesi sonucu polioller oluflur. Aldehit grubunun yükseltgenmesi ile onik asitler meydana gelir. Karbonhidratlar›n alkol gruplar›n›n asitlerle esterleflmesi de mümkündür. Örne¤in Digitalis türlerinde bulunan digitoksoz, glikozun asetik asit esteridir. Bazen alkol gruplar› amin (-NH2) grubuyla de¤iflebilir, örne¤in kitin molekülündeki gibi. Karbonhidratlar›n terminal gruplar›n›n -COOH’e oksidasyonu sonucunda üronik asitler meydana gelir (glikozdan glukuronik asit, galaktozdan galakturonik asit). Üronik asitler zamk ve müsilajlar›n yap›s›nda bulunurlar. Karbonhidratlar›n oluflumu “Biyosentez” bölümünde aç›klanmaktad›r. Fotosentez iflleminde, bitkiler karbondioksit (CO2) ve sudan, glikozu sentezlerler. Yan ürün olarak oksijen sal›n›r. Fruktoz (meyve flekeri), glikozla ayn› formüle sahip olan baflka bir alt› karbonlu monosakkarit örne¤idir. fiekil 2.2-2.4’de gösterildi¤i gibi glikoz ve fruktoz ayn› kapal› formüle sahip olmas›na ra¤men, farkl› yap›dad›r. M›s›r flurubundan elde edilen fruktoz, sofra flekerinden daha tatl› oldu¤undan ifllenmifl g›dalarda yayg›n olarak kullan›l›r. Glikoz ve fruktoz enerji molekülleridir: hücrede metabolik olaylarda parçalanarak enerji sa¤larlar. SIRAaras›ndaki S‹ZDE Aldoz ve ketoz fark› aç›klay›n›z. D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT 27 2. Ünite - Primer Metabolitler Karbonhidrat Formüllerinin Yaz›l›fl fiekilleri Karbonhidratlar›n aç›k formüllerini farkl› flekillerde yazmak mümkündür. • Düz zincir flekli Düz zincir fleklindeki formülleri izomer ve stereokimyasal yap›lar›n›n gösterilmesinde önem tafl›r (fiekil 2.2). fiekil 2.2 Glikoz ve fruktoz moleküllerinin düz zincir fleklinde yaz›l›fl›: karbon atomlar› do¤rusal bir s›rada gösterilir. • Halka formülleri Karbonhidratlar› befl üyeli halka (furanoz) ya da alt› üyeli halka (piranoz) fleklinde göstermek mümkündür (fiekil 2.3). fiekil 2.3 fieker molekülleri suda çözündü¤ünde halka fleklini al›rlar. • Kapal› formülleri (fiekil 2.4) fiekil 2.4 Glikoz: C6H12O6 Fruktoz: C6H12O6 Glikoz ve fruktoz moleküllerinin kapal› formülleri. 28 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Oligosakkaritler 2-20 Monosakkarit’in glikozidik ba¤la bir araya gelmesiyle oluflan karbonhidratlar oligosakkaritler olarak adland›r›l›r. Glikozidik ba¤ oluflumu bir monosakkaritin anomerik karbon atomuna ba¤l› -OH grubunun ve baflka bir monosakkaritin anomerik olmayan bir karbon atomuna ba¤l› -OH grubu aras›ndan bir mol su ç›kmas›yla oluflur (dehidrasyon). Oligosakkaritler kendilerini oluflturan monomer say›s›na göre adland›r›l›r: disakkarit, trisakkarit, tetrasakkarit, pentasakkarit. Disakkaritler, iki monosakkarit ünitesinin glikozidik ba¤la bir araya gelmesiyle oluflur. Sakkaroz, glikoz ve fruktozdan dehidrasyon reaksiyonu s›ras›nda oluflur (fiekil 2.5). Sakkaroz, ticari olarak fleker kam›fl›ndan (Saccharum officinarum) veya fleker pancar›ndan (Beta vulgaris) elde edilir. fiekil 2.5 Sakkaroz molekülünün dehidrasyon yoluyla oluflumu. fiekil 2.6 Maltoz ve laktoz formülleri. Sakkaroz, maltoz ve laktoz bitkilerde en yayg›n bulunan disakkaritlerdir (fiekil 2.5 ve 2.6). Sakkaroz’un yapraklarda sentezi uygun enzimlerin kontrolü ile gerçekleflir. Hidrolizleri, uygun enzimlerle ya da seyreltik asitle kaynatmak suretiyle yap›labilir. Monosakkarit molekülleri disakkaritleri olufltururken farkl› ba¤lar meydana gelebilir. Bu flekilde maltoz, sellobiyoz, soforoz ve trehaloz gibi disakkaritlerin hepsi iki molekül glikozun α-1,4-, β-1,4-, β-1,2- ve α, α-1,1- fleklinde ba¤lanmas› sonucunda oluflur. 29 2. Ünite - Primer Metabolitler Trisakkaritlere gentianoz (glikoz-glikoz-fruktoz), melezitoz (glikoz-fruktoz-glikoz) ve planteoz (glikoz-fruktoz-galaktoz) örnek olarak verilebilir. Gentianoz Gentiana türlerinde, melezitoz Larix’ten elde edilen mannada ve planteoz Psyllum türlerinin tohumlar›nda bulunmaktad›r. Tetrasakkaritlere Stachys japonica tuberlerinde ve Fraxinus ornus mannas›nda bulunan stakioz ya da manneotetroz (galaktozgalaktoz-glikoz-fruktoz) örnek olarak gösterilir. Verbaskoz, galaktoz-galaktoz-galaktoz-glikoz ve fruktozdan meydana gelen bir pentasakkarittir. Polisakkaritler Polisakkarit, 20’den fazla monosakkaritin düz ya da dallanm›fl yap›da glikozidik ba¤la ba¤lanmas› sonucu oluflan polimerdir. Bu ba¤lanmada dehidrasyon reaksiyonu yer al›r. Polisakkaritlerde fleker birimlerinin say›s› çoktur ve molekülü oluflturan say› yaklafl›k olarak bilinir. Polisakkaritlerin enzimler veya reaktiflerle hidrolizi ile polisakkariti oluflturan monosakkaritler heksoz, pentoz ya da bunlar›n türevleri fleklinde a盤a ç›kar. Bir polisakkariti meydana getiren monomerlerin hepsi ayn› ise oluflan polimere homoglikan denirken farkl› monomerlerden meydana gelen polisakkaritlere ise heteroglikan denir. Homoglikanlar›n en yayg›n örne¤i olan niflasta, dehidrasyonla α-D-glukoz birimlerinden meydana gelen bir polisakkarittir (fiekil 2.7). Bitkilerin kök, yumru, gövde, meyve gibi organlar›nda bulunur ve önemli bir enerji deposudur. Niflasta özellikle tah›llarda (m›s›r, pirinç, bu¤day), patates gibi kök sebzelerinde bol miktarda bulunur. Yap›s›nda iki farkl› polisakkarit bulunur. Lineer yap›daki amiloz tah›l niflastas›n›n yaklafl›k %23’ünü olufltururken dallanm›fl yap›daki amilopektinin oran› %77’dir. fiekil 2.7 Niflastada bulunan a) Amiloz ve b) Amilopektin formülleri. Amiloz zincirinde α-D-glukoz birimleri α-1,4 glikozidik ba¤ ile ba¤lanm›flt›r. 500-20000 glikoz birimi bir zincir oluflturur. Çok düflük düzeyde dallanma gösterir. Dallanman›n (α-1,6-ba¤lanma) molekül bafl›na 2-8 dal ile s›n›rland›¤› kabul edilmektedir. Amilopektin α-1,4 ba¤lar›n›n yan›nda α-1,6 ba¤lar› da içeren dallanm›fl bir yap› gösterir. Her bir molekülde 20-26 tane glikoz kal›nt›s› vard›r. Dallanma α-1,6 ba¤lar›nda gerçekleflir. Amilopektinde 2000 - 200000 aras› glikoz birimi bulunur. Amiloz molekülleri çözeltilerinde stabil de¤ildir, kristalize olur. Buna karfl›n amilo- 30 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri pektinin seyreltik çözeltileri stabildir. Yüksek konsantrasyonlarda amilopektin de kristalleflebilir. Amiloz jelleri lineer yap›lar›ndan dolay› daha serttir. Amilopektin iyotla k›rm›z›-mor renkli bileflikler olufltururken, amiloz mavi renkli bir kompleks oluflturur. Amiloz ve amilopektin enzim aktivitesiyle parçalan›rlar. Glikojen (Hayvan Niflastas›): Hayvan dokular›n›n önemli bir depo karbonhidrat›d›r. Molekül, amilopektine benzer. Homoglikan polisakkaritlerin di¤er önemli bir temsilcisi olan selüloz, bitkinin ana yap›sal bileflenidir. Bitki hücre duvar›ndaki maddelerin ço¤u ile a¤aç gövdesinde bulunan maddelerin yaklafl›k yar›s› selülozdan oluflur. Selüloz molekülü kompleksinde glikoz molekülleri uzun do¤rusal zincir boyunca ters dönerek (biri bir yönde, ondan sonra gelen baflka bir yönde dönmüfl flekilde) birbirine ba¤lan›r (fiekil 2.8). Böyle yap›sal düzenleme selüloz molekülünü dayan›kl› k›lar ve parçalanmas›n› zorlaflt›r›r. Ayr›ca selülozu oluflturan mikrofibriller çok say›da hidrojen ba¤lar›yla kararl› bir yap›ya ulafl›r. fiekil 2.8 Selüloz molekül yap›s›. Besinde selüloz aç›s›ndan zengin tah›l ve meyve-sebzelerin bulunmas› önemlidir. Çünkü selüloz, ba¤›rsak görevlerine yard›mc› olur ve ba¤›rsak kanseri riskini azalt›r. Glikoz birimlerin tekrarlanma say›s›, odunda 600’den 1000’e, pamuk liflerinde ise 3500’e kadar de¤er al›r. Her bir glikoz biriminin üç tane hidroksil (-OH) grubu vard›r. Bu gruplar ticari de¤eri olan ürünlerin (selüloz nitrat, selüloz asetat ve etil selüloz gibi) türetilmesine imkan sa¤lar. Heteroglikan polisakkaritler grubundan yayg›n olarak bilinen örnek inülindir. ‹nülin, fruktoz birimlerini kapsayan polimerdir ve tipik olarak bir terminal glikoza sahiptir. Merkezde tek bir glikoz moleküllü içeren 50’nin üzerinde β-1,2-ba¤l› fruktofuranoz birimlerinden oluflmufl düz zincirlerdir (fiekil 2.9). Bitki inülinleri, genelde en az 20 fruktoz birimi içerir. Baz›lar› binlercesini içerir. Daha küçük bilefliklere fruktooligosakkaritler denir. Özellikle Compositae (Asteraceae) familyas›nda bol miktarda bulunan bir depo karbonhidratt›r. 31 2. Ünite - Primer Metabolitler fiekil 2.9 ‹nülin molekül yap›s›. Polisakkaritlerin Baz› Özellikleri Çözünürlük: Basit flekerlerden farkl› olarak, polisakkaritler suda çözünmez. Bitkiler uzun süreli enerji ihtiyac› için, polisakkarit olan küçük niflasta granüllerini depolar. Polisakaritlerdeki herbir hidroksil grubu en az bir molekül su ba¤layabilir. Ayr›ca halka yap›daki oksijenler ve glikozidik ba¤da yer alan oksijen ba¤lar› da hidrojen ba¤› yapma özelli¤ine sahiptir. Bu polisakkarit birimleri sulu sistemlerde su alarak fliflebilir. Viskozite ve Stabilite: Bir polisakkaritin çözeltilerinin viskozitesi molekül büyüklü¤ü, flekli ve konformasyonuna ba¤l› olarak de¤iflir. Do¤rusal yap›daki polisakkarit çözeltilerinde zincirler dairesel hareketler yaparak genifl bir hacmi tararlar. Bu s›rada s›kl›kla birbirleriyle çarp›fl›rlar ve çok düflük konsantrasyonlarda da çözeltilere viskoz bir yap› kazand›r›rlar. Dallanm›fl yap›daki polisakkaritler çözeltilerinde düz zincir formundaki polisakkaritlerden daha az hacim kaplad›klar›ndan daha az çarp›fl›r ve dolay›s›yla çözeltileri daha az viskoz olur. Jelleflme: Jel, büyük hacimde suyu yap›s›nda tutan a¤ benzeri üç boyutlu bir yap›d›r. Dallanmam›fl yap›daki polisakkaritler sulu ortamlarda ›s›t›ld›klar›nda ya kolayca çöker ya da çabucak jelleflirler. Polisakkarit zincirleri çarp›flt›klar›nda buralarda ba¤lar oluflur ve ba¤lanma zincir boyunca devam eder. Bu zincire baflka zincirler eklenir ve ba¤lanma buralarda da devam ederek bir a¤ yap› oluflur. Yap›n›n büyümesiyle çökelme meydana gelir. A¤ yap› oluflurken bir miktar suyu yap›s›na hapseder. Baz› durumlarda jel yap›da fazla miktarda su tutulur ve bu su zamanla jelden ayr›l›r. Üronik Asit veya Di¤er Üniteleri ‹çeren Polisakkarit Kompleksleri 1. Hemiselüloz glikoz ve di¤er flekerlerden yap›lan, selüloz fibrillerinin birbirlerine ba¤lanmas›n› sa¤layan bir polimerdir. 2. Pektinler, kalsiyum iyonlar›na ve suya ba¤lanarak jele benzeyen bir matriks oluflturur. Bu matriks maddesi, hem selüloz fibrilleri aras›ndaki hem de hücrelerin aras›ndaki boflluklar› doldurur. Pektin, hücre duvarlar›n›n orta lamellerinde meydana gelir ve meyvelerde (elma, portakal vb.) bol miktarda bulunur. Ana madde olan protopektinin çözünürlü¤ü yoktur. Fakat k›smi hidroliz ile pektinik asitlere (pektinler) kolayca çevrilebilir. Farkl› kaynaklardan elde edilen pektinler, temel bi- 32 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri leflikler olarak β-1,4-glikozidik ba¤larla ba¤lanm›fllard›r. Pektinler aras›na ramnoz birimleri kar›flm›fl D-galakturonik asit kal›nt›lar› içermelerine ve bu sebeple oluflan farkl› yap›lara göre de¤ifliklik gösterir (fiekil 2.10). Karboksil gruplar›n›n baz›lar› metillenmifltir. Bu moleküller, küçük miktarlarda nötral arabinanlarla (α-1,5- ba¤l› L-arabofuranoz birimlerinin dallanm›fl polimerleri) ve galaktanlarla (α-1,4- ba¤l› Dgalaktopiranoz birimlerinin büyük düz zincirleri) birlikte bulunurlar. Esterleflmemifl galakturonik asit birimleri, serbest asit fleklinde veya sodyum, potasyum veya kalsiyum tuzlar› fleklinde olabilir. K›smen esterleflen pektinlerin tuzlar›na pektinat denir. Esterleflme derecesi %5’in alt›nda ise, bu maddelere pektat denir. Baz› bitkilerin (fleker pancar›, patates, armut) pektinleri, galakturonik asidin hem metil, hem asetil esterlerinden oluflur. Asetilleme, pektinlerin jel oluflumunu engeller fakat stabilize ve emülsife etkilerini artt›r›r. Bitkilerden elde edilen pektin özütleri, jelleflme özelli¤ine sahip olduklar› için g›da sanayinde kullan›l›r (reçel, fleker yap›m›). Baz› meyvelerdeki pektin oranlar›: elma (%1.5), kay›s› (%1.0), narenciye kabu¤u (%30.0). fiekil 2.10 Pektin (poligalakturonik asit) molekül yap›s›. 3. Aljin (Aljinik Asit), kahverengi deniz yosunlar›n›n (makroskopik alglerin) hücre duvarlar›nda, ekolojik ve ekonomik önemi olan kaygan ve yap›flkan bir polisakkarittir. Laminaria ve Ascophyllum (Kuzey Avrupa sahillerinde), Macrocystis (Kaliforniya’da), Ecklonia ve Eisenia (Japonya’da), Macrocystis ve Eclonia (Avusturalya’da), Macrocystis, Lessonia ve Durwillae (Güney Amerika’da), Cystoseira ve Sargassum (Türkiye’de) yosun türleri aljin kayna¤› olarak kullan›labilir (Resim 2.1). Resim 2.1 Aljin elde etmek amac›yla kullan›lan deniz yosunu. 33 2. Ünite - Primer Metabolitler Kompozisyonu biyolojik kayna¤a göre de¤iflir. ‹ki monoüronit biriminin düzenli bir flekilde araya girdi¤i bölümlerle birlikte β-1,4- ba¤l› L-guluronik asit birimleri ve β-1,4-ba¤l› D-mannuronik asit birimlerinin zincirlerinden oluflmufl bir heteropoliüronittir. Farkl› kaynaklardan elde edilen aljinik asitlerde iki üronik asitin oran› 2:1’den 1:2’ye de¤ifliklik gösterir. Zincir uzunlu¤u, haz›rlamak için kullan›lan yönteme ve moleküler a¤›rl›¤a göre de¤iflir. Viskozite ölçümleri 220-860 birimden oluflan moleküllerden meydana geldi¤ini göstermektedir (fiekil 2.11). fiekil 2.11 Aljinik asit molekül yap›s›. 4. Sülfürik Asit Esterli Polisakkaritler K›rm›z› ve Kahverengi deniz yosunlar›n›n hücre duvarlar›nda agar ve karragen adl› kaygan ve yap›flkan polisakkaritler mevcuttur. Agar, D- ve L-galaktozdan oluflan bir biozdur, ayn› zamanda galaktozdan oluflmufl bir agaropektin ve k›smi olarak sülfürik asitle esterleflmifl üronik asit birimlerini içerir. Karragen benzer bir kompozisyona sahiptir. Bu polisakkaritler çok kompleks yap›dad›r ve endüstride yapay olarak üretilemezler. Bu yüzden do¤ada yetiflen veya su alt› alg çiftliklerinde yetifltirilen alglerden elde edilirler. Karragen, besin endüstrisinde dondurma ve peynir üretiminde kullan›l›r. Agar, laboratuvar çal›flmalar›nda bitki hücre kültürleri ve mikroorganizmalar›n üretilmesinde, besin kat›laflt›r›lmas› için kullan›l›r. Agardan elde edilen agaroz, protein ve DNA moleküllerinin çal›fl›lmas› s›ras›nda gereklidir. 5. Zamklar ve Müsilajlar Zamklar, asitlerle (genellikle glikuronik asit) monosakkaritlerin birleflmesi sonucu oluflan bitkisel hidrokolloitlerdir. Baz› zamklar metoksilik gruplar› içerir (örne¤in kitre), di¤erlerinde asidik kompleks metaller ile ba¤lanm›fl durumdad›r. Özellikle Leguminosae, Rosaceae ve Rutaceae familyas› bitkilerinde gövde ve dallar›nda yaralama veya böcek sokmas› sonucu oluflan patolojik ürünlerdir. Bitkiler zamklar› kendilerini korumak için yaparlar. Bitkide zamk hücre çeperindeki selülozun baz› enzimler etkisiyle de¤iflmesi sonucu oluflur. Zamklar suda çözünen veya fliflen, organik çözücülerde erimeyen, yap›flkan, kokusuz, tats›z maddelerdir. Arap zamk› suda kolloidal bir çözelti oluflturur. Kitre zamk› ise flifler ve jel oluflturur. Müsilajlar bir üronik asit olan galakturonik asit ve baz› ozlar›n kondensasyonu ile meydana gelmifl kompleks maddelerdir. Patolojik ürün de¤ildirler. Müsilaj hücreleri içinde bulunurlar. Suda kolloidal, viskoz bir çözelti verirler ve eczac›l›k tekni¤inde kullan›l›rlar. Sulu çözelti yap›flkan de¤ildir. L‹P‹TLER Lipitler, ya¤ ve ya¤ benzeri bitkisel ve hayvansal kaynakl›, fiziksel ve kimyasal özellikleri yak›n olup, fakat biyokimyasal rolleri bulundu¤u bitki veya hayvanlarda farkl› olan maddeler grubudur. Lipitler temel olarak karbon, hidrojen ve oksi- 34 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri jenden ibarettir (hidrojen ve oksijen oranlar› 2:1). Bunlara ek olarak, fosfolipitlerde fosfor ve bazen azot da bulunur. Lipitlerin Bitkilerdeki Yay›l›fl› Ya¤lar bitkilerde her organda bulunmakla birlikte, yapraklarda (yeflil organlarda) bulunmazlar, özellikle meyve ve tohumlarda depo ya¤lar fleklindedir, endoplazmik retikulumda sentezlenirler. Depo dokular›nda büyük gruplar halindedirler. Özellikle tohumlarda kuru a¤›rl›¤›n %50’si kadar bulunurlar. Tohumlardaki bu birikim olgunlaflmaya ba¤l› olarak artar, fosfolipitler genç dokularda gözlenirler. Tohumda sadece trigliserit de¤il, ya¤ asitlerinin uzun zincirli alifatik alkollerle yapt›¤› esterler ayr› bulunur. Zeytin, avokado, defne gibi baz› meyve perikarplar› da trigliseritlerce zengindir. Lipitlerin Özellikleri Kimyasal yap› aç›s›ndan, lipitler alkol ya da poliollerin ya¤ asitleriyle oluflturdu¤u ester yap›s›ndaki do¤al maddelerdir. Lipitler apolar yap›da olan maddelerdir. Genel olarak ya¤l› bir yap›ya sahiptirler ve suda çözünmezler. Apolar veya az polar organik çözücülerde çözünürler, uçucu de¤ildirler. Oda s›cakl›¤›nda hayvansal ya¤lar kat›, bitkisel ya¤lar s›v›d›r. Bitkilerde lipitler tüm dokularda mevcuttur. Tohum ve meyvelerde en fazla miktarda bulunur. Lipitler, organik bileflikler içinde, karbonhidratlara göre daha çok çeflitlilik gösteren bir gruptur. Ayr›ca, 1 gr hayvansal veya bitkisel ya¤, 1 gr karbonhidrattan iki kat daha fazla enerji içerir. SIRA S‹ZDE 2 Lipitlerin S›n›fland›r›lmas› D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M Lipitler de¤iflik flekillerde s›n›fland›r›labilirler. Lipitler, %50’lik alkolde haz›rlanan KOH (Potasyum hidroksit) çözeltisiyle sabunlafl›p sabunlaflmad›klar›na göre; saO R U bunlaflabilenS lipitler (trigliseritler, mumlar, fosfolipitler, sifingolipitler) ve sabunlaflamayan lipitler (steroitler, prostaglandinler, lökotrienler, terpenler) olmak üzere iki grup alt›nda Veya yap›lar›na göre basit ve kompleks lipitler olD ‹ K Kincelenebilirler. AT mak üzere iki gruba ayr›l›rlar. S O R U D‹KKAT N N fiekil 2.12 SIRA S‹ZDE Lipitlerin S‹ZDE Sabit ya¤lar SIRA enerji deposu olarak di¤er primer metabolitlerden farkl› m›d›r? s›n›fland›r›lmas›. AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 35 2. Ünite - Primer Metabolitler Basit Lipitler Bu gruptaki lipitler iki yap› tafl›ndan ibarettir: gliserol ve ya¤ asitleri. 1. Gliserol: 3 tane hidroksil (-OH) grubu tafl›yan 3 karbonlu alkol. 2. Ya¤ asitleri: doymufl ve doymam›fl olarak iki tipte metilen (-CH2) zincirleri tafl›yan ve ucunda karboksil (-COOH) grubu olan alifatik asitler. Doymufl ya¤ asitlerinde bütün karbon atomlar› maksimum hidrojen say›s›na sahiptir. Örnekler fiekil 2.13’te verilmifltir. Doymam›fl ya¤ asitlerinde iki karbon aras›nda çift ba¤ (ba¤lar) mevcuttur. Çift ba¤ say›s›na ba¤l› olarak, ya¤ asitleri tekli-doymam›fl (bir çift ba¤) ve çoklu-doymam›fl (iki veya daha fazla çift ba¤) olarak s›n›fland›r›l›r. En yayg›n olanlar 18 veya 16 karbonlu olanlard›r (fiekil 2.13). Doymufl Ya¤ Asitleri: 12 karbondan az karbon atomu tafl›yanlara do¤ada nadir rastlan›r. Palmiye tohumu 8 ve 10 karbonlu doymufl ya¤ asitlerini tafl›sa da ana bileflikleri 12 C’lu laurik ve 14 C’lu miristik asittir. 12 ve 18 C’lu doymufl ya¤ asitleri do¤ada yayg›n, 20 ve daha fazla karbonlu ya¤ asitleri çok yayg›n de¤ildir. Yerf›st›¤› ya¤› hariç, bu asitlerin sabit ya¤ içindeki miktar› % 0.5’den azd›r. Doymam›fl Ya¤ Asitleri: Bir veya çok etilenik çifte ba¤ ile tafl›rlar. Doymam›fll›k konfigürasyonunun stereo kimyas›na göre iki izomerleri vard›r. Genelde (Z) formunda olanlara rastlan›r, doymam›fl moleküllerde çifte ba¤ 1,4-dien konumundad›r. Bunlar›n içinde C18 serisinde bulunan oleik, linoleik, α ve γ - linolenik asit en çok bilinenlerdir. fiekil 2.13 Ya¤ asitlerinin s›n›fland›r›lmas›. 36 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Trigliseritler Gliserol’ün 3 hidroksil grubu 3 ya¤ asitleriyle esterleflir ve 3 tane su molekülü a盤a ç›karak, 1 trigliserit oluflur (fiekil 2.14). Trigliseritlerin bilefliminde bulunan ya¤ asitleri lipitlerin fiziko-kimyasal özelliklerini belirtir. Örne¤in, doymufl ya¤ asitlerin say›s› ve zincirlerin uzunluklar› artt›kça, trigliseritlerin erime noktas› artar. Hayvansal ya¤lar›n bileflimindeki doymufl ya¤ asitlerinin say›s› yüksek oldu¤u için, bu ya¤lar kat›d›r. Çok say›da doymam›fl ya¤ asitleri bulunan bitkisel ya¤lar s›v›d›r. fiekil 2.14 Trigliserit’in dehidrasyon reaksiyonu ile oluflumu. SIRA S‹ZDE 3 SIRAbilefliminde S‹ZDE Trigliseritlerin bulunan ya¤ asitleri, lipitlerin özelliklerini nas›l etkiler? Mumlar D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M Yüksek molekül a¤›rl›kl› alifatik alkollerin esterleri, mum esteri olarak bilinir. Mumlar genel olarak hayvansal ve bitkisel ya¤lara benzer. Fakat mumlarda gliseS O R U rol molekülü yerine uzun zincirli (karbon say›s› 16-22) bir alkol molekülü vard›r. Alkol molekülünde (-OH) gruplar›n›n tamam› doymufl ya¤ asitleriyle esterleflmifltir (fiekil 2.15). D ‹ K K A T S O R U D‹KKAT N N SIRA fiekil S‹ZDE 2.15 Mumlar›n genel formülleri: R, R’, R’’ AMAÇLARIMIZ - radikaller. SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 37 2. Ünite - Primer Metabolitler Mumlar; deri, yün ve tüy üzerini kaplayan lipitlerin bileflimine girer. Bitkilerde yaprak ve meyve üzerinde bulunan lipitlerin %80’ini mumlar oluflturur. Mumlar özellikle çöl bitkilerinde kal›n bir tabaka halindedir. Baz› mikroorganizmalar da metabolit olarak mum üretir. Do¤al mumlar›n (spermaset, lanolin, ar› mumu) bilefliminde esterlerin yan› s›ra serbest ya¤ asitleri, alkol ve karbonhidratlar da bulunur. Mumlar›n görevleri; su kayb›n› önlemek, patojen ve böceklerin yol açt›¤› hastal›ktan korumakt›r. Ya¤lar ve mumlar aras›ndaki en önemli fark, ya¤lar›n sulu veya alkollü alkali ile sabunlaflmas›d›r. Bu özellik, mumlara ya¤ kat›l›p kat›lmad›¤›n› anlamakta kullan›l›r. Mum esteri setilpalmitat’›n sabunlaflmas› afla¤›da gösterilmifltir: C15H31COO16H33 + Alkollü KOH ————— C16H33OH + C15H31COOK Ya¤lar hemen hemen tamamen esterlerden oluflurken, mumlar esterler yan›nda serbest alkoller, steroller ve hidrokarbonlar› da içerirler. Sterol ve hidrokarbonlar sabunlaflmazlar. Mumlarda serbest asit miktar› çok oldu¤undan asitlik de¤eri ya¤lar›n asitlik de¤erlerinden yüksektir. Ayr›ca mumlar›n iyot indisi, ya¤lar›n indisinden düflük, sabunlaflmayan madde miktar› ise yüksektir. Mumlar›n ya¤lara göre farklar›n› aç›klar m›s›n›z? Kompleks Lipitler SIRA S‹ZDE 4 D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M Kompleks lipitler grubunu fosfolipitler, lesitinler, glikolipitler ve steroidler oluflturur. S O R U S O R U Lipitlere Uygulanan Tayinler ‹KKAT Lipitlerin teflhisi ve kimyasal tayinleri “Teflhis reaksiyonlar›” Dbölümünde detayl› flekilde verilmektedir. T›bbi amaçla kullan›lan ya¤lar›n kontrolu için yap›lacak tüm tayinler farmakope ve kodekslerde belirtilmektedir. SIRA S‹ZDE Asitlik indisi (A‹): 1 g ya¤da bulunan serbest asitleri nötrallefltirmek için sarfedilmesi gereken KOH’in mg cinsinden miktar›d›r. AMAÇLARIMIZ Sabunlaflma indisi (S‹): 1 g ya¤da bulunan serbest asitlerle gliseritleri nötrallefltirmek için sarfedilmesi gereken KOH’in mg cinsinden miktar›d›r. Ester indisi (E‹): 1 g ya¤da bulunan gliseritleri sabunlaflt›rmak için sarfedilmesi K ‹ T A P gereken KOH’in mg cinsinden miktar›d›r. ‹yot indisi: 100 g ya¤›n çifte ba¤lar›na girebilecek iyotun g cinsinden miktar›d›r. Hekzabromür indisi: 100 g ya¤ asitinin bromlanmas›yla elde edilen hekzabTELEV‹ZYON romstearik asitin g cinsinden miktar›d›r. Peroksit Say›s›: 1 kg ya¤›n ihtiva etti¤i peroksit miktar›n›n miliekivalan aktif oksijen cinsinden ifadesidir. D‹KKAT N N PROTE‹NLER ‹NTERNET Proteinler protoplazman›n büyük bir k›sm›n› oluflturarak bitkisel organizmada büyük önem tafl›rlar. Hücrenin kuru a¤›rl›¤›n›n % 50’sinin fazlas› proteinden ibarettir. Enzimler, tafl›y›c› moleküller, hormonlar, antijenler gibi birimlerin ve hücre duvar›n›n yap›s›nda yer al›rlar. Proteinler karbon, hidrojen, oksijen, azot ve kükürtten meydana gelen karmafl›k yap›ya sahiptirler. SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET Protoplazma: Hücrenin hayati içeri¤ini oluflturan ve iyon, su, amino asit, nükleik asit, protein, polisakkarit ve lipitleri içeren yar› s›v›d›r. 38 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Proteinlerin Yap› Tafllar› Proteinler, amino asit ad› verilen daha küçük ve daha basit yap›l› organik moleküllerin yüzlercesinin bir araya gelmesiyle oluflurlar. Amino asitler, bitkilerde hem serbest halde, hem protein ve di¤er metabolitlerin temel birimi olarak bulunmaktad›r. Birçok amino asit sadece C, H, O, N’tan ibarettir. Fakat di¤er heteroatomlar da mevcut olabilir. Örne¤in, sistin yap›s›nda kükürt, tiroksinde ise iyodin. Birden fazla aminogrup (-NH2) tafl›yan amino asitlere lizin (diaminokaproyik asit), birden fazla karboksilik grup (-COOH) tafl›yanlara aspartik (aminosuksinik) asit örnek olarak verilebilir. Baz› amino asitler aromatik (fenilalanin) veya heterosiklik (prolin, triptofan, histidin) yap›ya sahiptir. Amino asitler yap›lar›nda bir veya daha fazla amino grup, ve bir veya daha fazla karboksilik grup tafl›yabilir. Do¤ada bulunan amino asitlerin büyük k›sm› genel R-CH(NH2)COOH formülünde olup, asimetrik karbon atomu tafl›yan α-amino asit tipindedir. Amino asitlerin ço¤u suda iyi, alkolde az çözünürler. Amino asitler çözünürlü¤üne göre hidrofilik ve hidrofobik olarak iki grup alt›nda incelenirler (fiekil 2.16). Ayr›ca, amino asitler asidik ve bazik olarak da s›n›fland›r›l›r. fiekil 2.16 Hidrofilik ve hidrofobik amino asitler. Bitkiler kendileri için gerekli olan amino asitlerin hepsini üretebilirler. Di¤er canl›lar ihtiyaç duyduklar› amino asitlerin baz›lar›n› besin yoluyla almak zorundad›rlar. Bu tip amino asitlere zorunlu (sentezlenmeyen) amino asitler denir. (Tablo 2.1) 39 2. Ünite - Primer Metabolitler Amino asit No Sentezlenen No Sentezlenemeyen 1 α-Alanin 13 Histidin 2 Arjinin 14 ‹zolösin 3 Asparajin 15 Lösin 4 Aspartik asit 16 Lizin 5 Glutamik asit 17 Metiyonin 6 Glutamin 18 Fenilalanin 7 Glisin 19 Treonin 8 Prolin 20 Triptofan 9 Serin 21 Valin 10 Sistein 11 Sistin veya disistin 12 Tirozin Tablo 2.1 Sentezlenen ve sentezlenemeyen amino asitler. Amino asitler, peptit ba¤lar›yla birbirine ba¤lanarak polipeptit zincirini oluflturur. Bu s›rada, bir amino asitin hidroksil grubu (-OH), baflka bir amino asitin amino (-NH2) ucundan bir hidrojen ile birleflerek peptit ba¤› (azot ve karbon aras›nda) oluflturur. Reaksiyon s›ras›nda bir molekül su (H2O) a盤a ç›kar (fiekil 2.17). fiekil 2.17 Amino asitler aras›nda peptit ba¤› oluflumu. Peptitler, peptit zincirinde yer alan amino asit say›s›na göre mono-, di-, tri- gibi ön ekler verilerek isimlendirilirler. Birçok dipeptit yap›l› bilefliklerin faydal› özellikleri bilinir. Örne¤in, Blighia sapida bitkisinin dipeptitleri hipoglikemik etkilidir. Penisilin de kompleks dipeptittir. Genel bir kural olarak yap›s›nda 10 kadar amino asit içeren peptit zincirleri oligopeptit, daha uzun zincirli peptitler ise polipeptid olarak adland›r›l›rlar. Polipeptitlerin özellikleri, zincirde yer alan amino asitlerin özellikleri ve konumlar› taraf›ndan belirlenir. Örne¤in, polipeptit bafll›ca hidrofilik amino asitten meydana gelmifl ise, suda çözünebilir özelli¤e sahip olacakt›r. Peptit ba¤› nas›l oluflur? SIRA S‹ZDE Hipoglikemik etki: Kan flekeri seviyesini düflürme etkisi. 5 SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U 40 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Enzimler Enzimler, kendileri kullan›lmaks›z›n hücredeki biyokimyasal reaksiyonlar› düzenleyen protein yap›l› katalizörlerdir. Enzimler sadece tek bir reaksiyonu tetikleyip yerine getirir ve bu faaliyeti hiç bozulmadan defalarca yaparlar. Dünyada en bol bulunan protein ve enzim, rubiskodur (ruBisCO: rubiloz 1,5-bifosfat karboksilaz / oksigenaz). Rubisko bütün bitkilerde, ribuloz 1,5-bifosfat ad› verilen 5-karbonlu bir flekere CO2 ba¤layan bir enzimdir. Sadece bu enzimin varl›¤›nda bitkiler fotosentez s›ras›nda CO2’i flekere dönüfltürebilirler. Enzimler bitki veya hayvan hücrelerinden izole edilip saflaflt›r›labilirler. Bu flekilde endüstride baz› kimyasal reaksiyonlar› kontrol etmek amac›yla kullan›ld›klar› gibi terapötik ajanlar olarak da kullan›lmalar› söz konusudur. Enzimler droglarda bozulmaya neden olurlar. Bu yüzden kurutma veya stabilizasyon yoluyla drogtaki enzim faaliyetlerinin durdurulmas› önem tafl›r. Bununla beraber baz› droglardaki etken maddeler enzim faaliyeti sonucu meydana gelirler. Örne¤in: Taflan yapra¤›nda siyanhidrik asit, hardal tohumlar›nda allil izotiyosiyanat, vanilya meyvas›nda vanilin fermentasyon sonucunda oluflurlar. Hidrolazlar Hidrolazlar - moleküllere su katan veya ç›karan enzimler. 1. Esterazlar: Bitkisel veya hayvansal kökenlidirler. Tüm esterlerin hidrolizini gerçeklefltirirler. Lipaz, bitkiler ve hayvanlar aleminde yayg›n olarak bulunan bir lipolitik enzimdir. Hayvanlarda pankreas salg›s›nda ve ya¤l› tohumlarda bulunur. Ya¤lar›n, ya¤ asidi ve gliserole hidrolizlerini gerçeklefltirir. Ayr›ca fenilsalisilat, asetilkolin ve atropin gibi esterleri de hidroliz eder. Pektaz, pektini pektik asit ve metil alkole parçalar. Steapsin, dieterik ya¤lar›n hazmedilmesini sa¤layan bir lipolitik enzimdir. Üreaz, soya fasulyesinde bulunan bir enzimdir. Üreyi amonya¤a çevirmek amac›yla laboratuarda reaktif olarak kullan›l›r. Klorofilaz, klorofili, tannaz tanenlerdeki ester ba¤lar›n›, fosfataz fosfat esterlerini, sülfataz sülfat esterlerini parçalayan esterazlard›r. 2. Karbohidratazlar (glikozidazlar veya amilolitik enzimler): fieker, di¤er karbonhidratlar ve glikozitleri parçalayan enzimlerdir. Diastaz ve amilaz çok iyi bilinen iki amilolitik enzimdir. Tükrükteki diastaz, pitalin ve pankreastaki diastaz, amilopsin hayvanlar›n sindirim sisteminde bulunan ve hayvansal diastazlar diye bilinen enzimlerdir. Malt diastaz, arpa tanelerinin çimlenmesi s›ras›nda meydana gelir ve niflastan›n maltoza dönüflmesini sa¤lar. Nötral ortamda aktiftir, pH’›n 4’e ç›kmas› enzimin y›k›l›m›na neden olur. ‹nvertaz veya sükraz mayada ve sindirim s›v›lar›nda bulunur. ‹nvertaz, sakkarozun glikoz ve fruktoza ayr›lmas›n› katalize eder. Bu reaksiyonda sakkaroz bilefli¤i, invertaz enziminin substrat›d›r. Onun molekülünde iki monosakkarit aras›nda kovalent bir ba¤ vard›r. ‹nvertaz enziminin tersiyer polipeptit yap›s›nda aktif bölge mevcuttur. Bu aktif bölgeye sakkaroz molekülü girince iki monosakkarit aras›ndaki kovalent ba¤ kopar ve glikoz ile fruktoz serbest kal›r. Bir mol su a盤a ç›kar. ‹nvertaz enzimi reaksiyondan sonra baflka bir sakkaroz molekülü üzerinde faaliyete geçer (fiekil 2.18). Maltaz, maltozu glikoza çeviren, maya ve sindirim s›v›lar›nda bulunan bir enzimdir. 41 2. Ünite - Primer Metabolitler fiekil 2.18 ‹nvertaz enzimi faaliyetinin flemas›. Selülaz, selülozu sindirmek için gereken, insan ve birçok hayvanda bulunmayan, fakat bakteri, fungus ve büyükbafl hayvanlar›n iflkembesinde, beyaz kar›ncalar›n ve salyangozlar›n ba¤›rsaklar›nda bulunan bir enzimdir. Emülsin, ac›badem tohumlar›nda bulunan ve β-glikozitlerin hidrolizine neden olan bir enzimdir. Amigdalinin glikoz, benzaldehit ve siyanhidrik asite parçalanmas›n› gerçeklefltirir. 3. Nükleazlar: Ribonükleaz, desoksiribonükleaz, nükleofosfataz vb. 4. Nüklein deaminazlar: Adenaz, adenozin deaminaz vb. 5. Proteolitik enzimler: C-N ba¤lar›n› hidroliz eden enzimlerdir. Linear amitlerde bu hidrolizi asparaginaz ve üreazlar, siklik amitlerde penisillinaz gerçeklefltirir. Proteinlerde bu hidrolizi yapan enzimler: Pepsin, mide salg›s›nda bulunur, pH 1.8’de aktiftir, proteini proteoz ve peptonlara parçalar. Tripsin, pepsine benzer fakat daha kuvvetli bir aktiviteye sahiptir, ancak pH 8 de aktiftir. Erepsin, sindirim sisteminde bulunur, amino asitleri proteoz ve peptonlara çevirir. Rennin, memelilerde mide mukozas›nda bulunur, koagülasyonu (p›ht›laflmay›) sa¤lar. Sütteki çözünebilir kazeini p›ht›laflt›r›r. Papain, papaya a¤ac›n›n olgunlaflmam›fl meyvalar›nda bulunan proteolitik enzimlerin bir kar›fl›m›d›r. Proteolitik enzimler travmatik enflamasyonlarda ve yumuflak dokuda meydana gelen ödemlerde, oral veya parenteral preparatlar halinde tedavide kullan›l›rlar. Oksidoredüktazlar Oksidasyon olay› ayn› zamanda redüksiyona da sebep oldu¤undan oksidaz ve redüktaz enzimleri ayn› bafll›k alt›nda incelenebilir. Peroksidazlar, bitkiler aleminde yayg›n olarak bulunurlar ve oksidasyon reaksiyonlar›na neden olurlar. Meyvelerdeki çürüme s›ras›nda görülen renk de¤iflimi bu reaksiyonlar›n göstergesidir. Trombin, kan›n fibrinojenini fibrin haline sokarak p›ht›laflmay› sa¤lar. Zimaz, monosakkaritleri alkol ve CO2’e kadar parçalayan önemli bir enzimdir. Çünkü monosakkaritlerin parçalanmas› ancak oksidasyon ile mümkündür. 42 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri NÜKLE‹K AS‹TLER Nükleik asitler karbon, hidrojen, oksijen, fosfor ve azot elementlerinden meydana gelen büyük organik moleküllerdir. Nükleik asitler, bütün canl› hücrelerde bulunan, nükleotid adl› birimlerden oluflmufl polimerlerdir. Nükleotid birimlerin her biri üç bölümden oluflur (fiekil 2.19). 1) Azotlu heterosiklik bir baz 2) Befl karbonlu (pentoz) bir fleker 3) Bir fosfat grubu. fiekil 2.19 Nükleotid molekülünü oluflturan gruplar. Nükleotidler, fosfat gruplar› ve flekerler aras›ndaki dehidrasyon sentezi sayesinde uzun zincirli nükleik asitleri olufltururlar. En yayg›n nükleik asitler deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA)’d›r. RNA’da bulunan fleker riboz, DNA’da ise deoksiribozdur. DNA ve RNA içerdikleri azotlu bazlarda da farkl›l›k gösterirler. Adenin (A), guanin (G) ve sitozin (C) her ikisinde, timin (T) yaln›zca DNA’da, urasil (U) ise yaln›zca RNA’da bulunur. Nükleik asitlerin dizinleri onlar› oluflturan nükleotidler bir harf fleklinde yaz›l›rlar. 2. Ünite - Primer ve Metabolitler 43 Özet N AM A Ç 1 N AM A Ç 2 N A M A Ç 3 Primer metabolitleri tan›mlayabilmek ve s›n›fland›rabilmek. Primer metabolitler, canl›lar›n yap› tafllar›n› oluflturan organik moleküllerdir. Organizman›n tüm hücrelerinde bulunurlar. Büyüme, geliflme ve ço¤alma gibi prosesler için gereklidirler. Karbonhidratlar, lipitler, proteinler, enzimler ve nükleik asitler primer metabolitlerdir. Karbonhidrat tan›m›n› yapabilmek, s›n›fland›rabilmek. Primer metabolitlerin önemli bir grubunu oluflturan karbonhidratlar; karbon, hidrojen ve oksijenden oluflurlar. Karbonhidratlar›n k›sa formülü (CH2O)n olarak gösterilir. Fotosentez sonucu ortaya ç›kan ilk ürünlerdir. Karbonhidratlar›n aldehit veya keton gruplar›n›n redüklenerek alkol haline geçmesi sonucu polioller oluflur. Aldehit grubunun oksitlenmesi ile onik asitler meydana gelir. Karbonhidratlar; monosakkaritler, oligosakkaritler ve polisakkaritler olmak üzere üç grupta incelenirler. Monosakkaritler 3 - 9 karbon atomu tafl›rlar. Oligosakkaritler, 2-20 monosakkarit’in glikozidik ba¤la bir araya gelmesiyle oluflurlar. Polisakkaritler ise 20’den fazla monosakkaritten oluflan polimerlerdir. Lipit tan›m›n› yapabilmek, s›n›fland›rabilmek. Lipitler, ya¤ ve ya¤ benzeri bitkisel ve hayvansal kaynakl›, fiziksel ve kimyasal özellikleri benzer, fakat biyokimyasal rolleri bulundu¤u bitki veya hayvanlarda farkl› olan maddelerdir. Temel olarak karbon, hidrojen ve oksijenden oluflup, alkol ya da poliollerin ya¤ asitleriyle oluflturdu¤u ester yap›s›ndaki do¤al bilefliklerdir. ‹ki yap› tafl›ndan oluflurlar, bunlar gliserol ve ya¤ asitleridir. Ya¤ asitleri doymufl ve doymam›fl olarak iki tipte metilen (-CH2) zincirleri tafl›yan ve ucunda karboksil (-COOH) grubu olan alifatik asitlerdir. Lipitler, %50’lik alkolde haz›rlanan KOH çözeltisiyle sabunlafl›p sabunlaflmad›klar›na göre; sabunlaflabilen lipitler (trigliseritler, mumlar, fosfolipitler, sifingolipitler) ve sabunlaflmayan lipitler (steroitler, prostaglandinler, lökotrienler, terpenler) olmak üzere iki grup alt›nda incelenebilirler. Veya yap›lar›na göre basit ve kompleks lipitler olmak üzere iki gruba ayr›l›rlar. N AM A Ç 4 N AM A Ç 5 Protein ve enzimin tan›m›n› yapabilmek, s›n›fland›rabilmek. Proteinler protoplazman›n büyük bir k›sm›n› oluflturarak bitkisel organizmada büyük önem tafl›maktad›rlar. Hücrenin kuru a¤›rl›¤›n›n % 50’sinden fazlas›n› olufltururlar. Enzimler tafl›y›c› moleküller, hormonlar, antijenler gibi birimlerin ve hücre duvar›n›n yap›s›nda bulunurlar. Karbon, hidrojen, oksijen, azot ve kükürtten meydana gelen karmafl›k bir yap›ya sahiptirler. Proteinler, amino asit ad› verilen daha küçük ve daha basit yap›l› organik moleküllerin yüzlercesinin bir araya gelmesiyle oluflurlar. Amino asitler, bitkilerde hem serbest halde, hem protein ve di¤er metabolitlerin yap›s›nda bulunmaktad›rlar. Çözünürlüklerine göre, hidrofilik ve hidrofobik olarak iki grup alt›nda incelenirler. Ayr›ca, asidik ve bazik olarak da s›n›fland›r›l›rlar. Bitkiler kendileri için gerekli olan amino asitlerin hepsini üretebilirler. Di¤er canl›lar ihtiyaç duyduklar› amino asitlerin baz›lar›n› besin yoluyla almak zorundad›rlar. Bu tip amino asitlere temel amino asitler denir. Enzimler, kendileri kullan›lmaks›z›n hücredeki biyokimyasal reaksiyonlar› düzenleyen protein yap›l› katalizörlerdir. Nükleik asit tan›m›n› yapabilmek, s›n›fland›rabilmek. Nükleik asitler; karbon, hidrojen, oksijen, fosfor ve azot elementlerinden meydana gelen büyük organik moleküllerdir. Bütün canl› hücrelerde bulunan, nükleotid adl› birimlerden oluflmufl polimerlerdir. Bir nükleotid, azotlu heterosiklik bir baz, befl karbonlu (pentoz) bir fleker ve bir fosfat grubu olmak üzere üç bölümden oluflur. Nükleotidler, fosfat gruplar› ve flekerler aras›ndaki dehidrasyon sentezi sayesinde uzun zincirli nükleik asitleri olufltururlar. En yayg›n nükleik asitler deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA)’tir. RNA’da bulunan fleker riboz, DNA’da ise deoksiribozdur. DNA ve RNA içerdikleri azotlu bazlarda farkl›l›k gösterirler. Adenin (A), guanin (G) ve sitozin (C) her ikisinde, timin (T) yaln›zca DNA’da, urasil (U) ise yaln›zca RNA’da bulunur. 44 N AM A Ç 6 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri T›bbi ve aromatik bitkilerin primer metabolitlerini de¤erlendirebilmek. T›bbi ve aromatik bitkilerin yap›s›n› oluflturan primer metabolitlerin özelliklerini ö¤renmek önem tafl›maktad›r. Bu dört ana grubun her biri bitkilerde yap›sal ve metabolik ifllevleri yerine getiren daha büyük ve karmafl›k organik moleküllerin yap› tafllar›n› olufltururlar. 2. Ünite - Primer ve Metabolitler 45 Kendimizi S›nayal›m 1. Afla¤›dakilerden hangisi monosakkaritler grubundan bir karbonhidratt›r? a. Fruktoz b. Niflasta c. Selüloz d. ‹nülin e. Sakkaroz 7. Afla¤›dakilerden hangisi proteinlerin yap›s›nda yer alan bilefliklerdir? a. Amino asitler b. Ya¤ asitleri c. Alkoller d. Ketonlar e. Monosakkaritler 2. Disakkaritler monosakkaritlerden hangi kimyasal tepkimeyle meydana gelir? a. Oksidasyon b. Polimerizasyon c. Dehidrasyon d. Hidroliz e. Dekarboksilasyon 8. Afla¤›dakilerden hangisi enzimleri ifade eder? a. Yap›s›nda amino grup tafl›yan bilefliklerdir. b. Hücredeki biyokimyasal reaksiyonlar› düzenleyerek harcanan trigliserit yap›l› katalizörlerdir. c. Ayn› anda birçok reaksiyonu tetikleyip yerine getiren bilefliklerdir. d. Kendileri kullan›lmaks›z›n hücredeki biyokimyasal reaksiyonlar› düzenleyen protein yap›l› katalizörlerdir. e. Hücredeki biyokimyasal reaksiyonlar› etkilemeyen protein yap›l› bilefliklerdir. 3. Afla¤›dakilerden hangisi niflasta yap›s›n› oluflturan karbonhidratlard›r? a. Glikoz ve fruktoz b. Glikojen ve inülin c. Amilopektin ve inülin d. Amiloz ve amilopektin e. Sakkaroz ve amiloz 4. Sabit ya¤lar bitkilerin hangi organlar›nda bulunmaz? a. Meyva b. Yaprak c. Tohum d. Rizom e. Perikarp 5. Afla¤›dakilerden hangisi sabunlaflamayan lipitler grubundan de¤ildir? a. Steroitler b. Prostaglandinler c. Terpenler d. Lökotrienler e. Trigliseritler 6. Afla¤›dakilerden hangisi basit lipitlerin temel yap› tafllar›d›r? a. Glikoz ve fruktoz b. Ya¤ asitleri ve kalsiyum c. Gliserol ve ya¤ asitleri d. Gliserol ve aminoasitler e. Aminoasitler ve kalsiyum 9. Afla¤›dakilerden hangisi lipaz enziminin görevidir? a. Pektini pektik asit ve metil alkole parçalar. b. Ya¤lar›n, ya¤ asiti ve gliserole hidrolizlerini gerçeklefltirir. c. Klorofilin parçalanmas›n› tetikler. d. Niflastan›n maltoza dönüflmesini sa¤lar. e. Sakkarozun, glikoz ve fruktoza ayr›lmas›n› sa¤lar. 10. Afla¤›dakilerden hangisi karbohidratazlar enzimleri grubundan de¤ildir? a. Diastaz b. ‹nvertaz c. Sükraz d. Maltaz e. Peroksidaz 46 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› S›ra Sizde Yan›t Anahtar› 1.a S›ra Sizde 1 Aldoz tipindeki monosakkarit molekülünde en okside grup aldehittir. Ketoz tipindeki monosakkarit molekülünde ise en okside grup ketondur. 2.c 3.d 4.b 5.e 6.c 7.a 8.d 9.b 10.e Yan›t›n›z yanl›fl ise kitab›n›zdaki “Homoglikanlar” bölümünü tekrar gözden geçiriniz Yan›t›n›z yanl›fl ise kitab›n›zdaki “Oligosakkaritler” bölümünü tekrar gözden geçiriniz Yan›t›n›z yanl›fl ise kitab›n›zdaki “Homoglikanlar” bölümünü tekrar gözden geçiriniz Yan›t›n›z yanl›fl ise kitab›n›zdaki “Lipitler” bölümünü tekrar gözden geçiriniz Yan›t›n›z yanl›fl ise kitab›n›zdaki “Lipitler” bölümünü tekrar gözden geçiriniz Yan›t›n›z yanl›fl ise kitab›n›zdaki “Basit Lipitler” bölümünü tekrar gözden geçiriniz Yan›t›n›z yanl›fl ise kitab›n›zdaki “Proteinlerin yap› tafllar›” bölümünü tekrar gözden geçiriniz Ayr›nt› için “Enzimler” bölümünü tekrar gözden geçiriniz Yan›t›n›z yanl›fl ise kitab›n›zdaki “Hidrolazlar” bölümünü tekrar gözden geçiriniz Yan›t›n›z yanl›fl ise kitab›n›zdaki “Oksidoredüktazlar” bölümünü tekrar gözden geçiriniz S›ra Sizde 2 Sabit ya¤lar enerji deposu olarak di¤er primer metabolitlere (protein ve karbonhidratlar) göre iki kat daha fazla enerji üretebilirler. 1 gr ya¤›n oksidasyonu s›ras›nda 9.5 kkal ›s› üretilir. S›ra Sizde 3 Trigliseritlerin bilefliminde bulunan ya¤ asitleri lipitlerin fiziko-kimyasal özelliklerini belirler. Doymufl ya¤ asitlerin say›s› ve zincirlerin uzunluklar› artt›kça, trigliseritlerin erime s›cakl›¤› yükselir. S›ra Sizde 4 Ya¤lar ve mumlar aras›ndaki farklar: Ya¤lar sulu veya alkollü alkali ile sabunlafl›rlar. Ya¤lar hemen hemen tamamen esterlerden, mumlar ise esterlerin yan›nda serbest alkoller, steroller ve hidrokarbonlar› da içerirler. Sterol ve hidrokarbonlar sabunlaflmazlar. S›ra Sizde 5 Bir amino asitin hidroksil grubu (-OH), baflka bir amino asitin amino (-NH2) ucundan bir hidrojenle birleflerek peptit ba¤› (azot ve karbon aras›nda) oluflturur. Reaksiyon s›ras›nda bir molekül su (H2O) a盤a ç›kar. 2. Ünite - Primer ve Metabolitler Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar Akgül, A. (2002). Sorbitolün G›da Sektöründe kullan›m›, GIDA, Aral›k. Baytop, T. (1983). Farmakognozi Ders Kitab›, Cilt II, ‹stanbul Üniv.Yay. No.2003, ‹stanbul. Baytop, T. (1986). Farmakognozi Ders Kitab›, Cilt I, ‹stanbul Üniv. Yay. No. 3399, ‹stanbul. Champe, P.C, Harvey, R.A. ve Ferrier, D.R. (2007). Biyokimya, 3.Bask›, Çeviri Ed. E. Ulukaya, Nobel T›p Kitabevleri. Çak›rlar, H., Do¤an, C. ve Özmen E. (2009). Aç›klamal› Genel Botanik ve Bitki Anatomisi Atlas›, s. 26, 30, Palme Yay›nc›l›k. Evans, W. Ch. (1996). Trease and Evans Pharmacognosy, 14th Ed., Bailliére Tindall, London. Graham, L.E., Graham, J.M. ve Wilcox, L.W. (2004). Bitki Biyolojisi, Çeviri Editörü: K. Ifl›k, Palme Yay›nc›l›k. Tyler, V. E., Brady, L.R. ve Robbers, J.E. (1988). Pharmacognosy, 9th Edition, Lea & Febiger, USA. 47 3 B‹TK‹ K‹MYASI VE ANAL‹Z YÖNTEMLER‹ Amaçlar›m›z N N N N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Sekonder metabolitleri tan›mlayabilecek ve s›n›fland›rabilecek, Glikoziti tan›mlayabilecek, s›n›fland›rabilecek, Taneni tan›mlayabilecek ve s›n›fland›rabilecek, Alkaloiti tan›mlayabilecek, s›n›fland›rabilecek, ‹zopren türevlerini tan›mlayabilecek, T›bbi ve aromatik bitkilerin sekonder metabolitlerini de¤erlendirebileceksiniz. Anahtar Kavramlar • Sekonder Metabolit • Glikozit • Tanen • Alkaloit • ‹zopren Türevleri ‹çerik Haritas› Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Sekonder Metabolitler • • • • • G‹R‹fi GL‹KOZ‹TLER TANENLER ALKALO‹TLER ‹ZOPREN TÜREVLER‹ Sekonder Metabolitler G‹R‹fi Bitkilerde biyosentez konusunda sizlere aç›kland›¤› gibi sekonder metabolitler tek bir türde rastlanan bilefliklerdir ve türlere göre farkl›l›klar gösterirler. Bulunduklar› bitkinin yaflam› için önemli gibi görünmezler veya görevleri tam olarak günümüzde dahi bilinmemektedir. Ancak üretim nedenleri ile ilgili teoriler bulunmaktad›r. Bu ünitede glikozit, tanen, alkaloit ve izopren türevi sekonder metabolitler anlat›lacakt›r. GL‹KOZ‹TLER Monosakkaritlerin redüktör grubu ile karbonhidrat yap›s›nda olmayan bir maddenin birleflmesinden, bir molekül su ç›k›fl› ile meydana gelen bilefliklerdir. Bu bileflikler asit veya enzim etkisi ile bir molekül su alarak hidrolize u¤rar, fleker (glikon) ve aglikona (genin=genol=fleker olmayan k›s›m) ayr›l›rlar. Glikozitler aglikonlar›n›n yap›s›na göre, meydana gelifl flekillerine göre ve flekerlerine göre çeflitli flekillerde isimlendirilir ve s›n›fland›r›l›r. Meydana gelifl flekillerine göre s›n›fland›r›lmalar›nda aglikonun -OH (hidroksil grubu), -SH (tiyol grubu), -NH2 (amin grubu), -CH gruplar› ile monosakkaritin -OH grubu aras›nda bir ba¤ meydana gelmesi durumuna göre isim al›rlar. Daha sonraki alt s›n›fland›rmalar aglikonun yap›s›na göre olmaktad›r. 1. Oksijen glikozitleri (O - glikozitleri) Bir monosakkaritin redüktör grubunun hidroksili ile aglikonun alkolik veya fenolik hidroksilinden bir molekül su ç›k›fl› ile oluflurlar. R-C-OH + HO-R’ (monosakkarit) (aglikon) R- C -O - R’+ H2O (O - glikoziti) 2. Kükürt glikozitleri (S - glikozitleri) Bir monosakkaritin redüktör grubunun hidroksili ile aglikonun tiyol (-SH) grubu aras›ndan bir molekül su ç›k›fl› ile oluflurlar. R-C-OH + SH-R’ (monosakkarit) (aglikon) R - C - S - R’+ H2O (S - glikoziti) 3. Azot glikozitleri (N - glikozitleri) Bir monosakkaritin redüktör grubunun hidroksili ile aglikonun amin grubu aras›ndan bir molekül su ç›k›fl› ile oluflurlar. Aglikon: Glikozit molekülünün fleker olmayan k›sm›d›r. Oksijen Glikozitleri: Bir monosakkaritin redüktör grubunun hidroksili ile aglikonun alkolik veya fenolik hidroksilinden bir molekül su ç›k›fl› ile oluflurlar. Kükürt Glikozitleri: Bir monosakkaritin redüktör grubunun hidroksili ile aglikonun tiyol (-SH) grubu aras›ndan bir molekül su ç›k›fl› ile oluflurlar. Azot Glikozitleri: Bir monosakkaritin redüktör grubunun hidroksili ile aglikonun amin grubu aras›ndan bir molekül su ç›k›fl› ile oluflurlar. 50 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri R- C - OH + HHN-R’ (monosakkarit) (aglikon) Karbon Glikozitleri: Bir monosakkaritin redüktör grubunun hidroksili ile aglikonun karbona ba¤l› hidrojeni aras›ndan bir molekül su ç›k›fl› ile oluflurlar. Primer Glikozit: Canl› bitkide bulunan birden fazla fleker molekülü bulunduran glikozit fleklidir. Sekonder Glikozit: Bitkisel materyalin kurutulmas› s›ras›nda bir molekül flekerin ayr›lmas› ile daha kararl› bir yap› kazanan glikozit fleklidir. SIRA S‹ZDE D Ü fi ÜS‹ZDE NEL‹M SIRA S O R U D Ü fi Ü N E L ‹ M SD ‹OK RK AU T SIRA S‹ZDE D‹KKAT AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TKE L‹E VT ‹ ZA Y OP N 1 2 R - C - NH - R’+ H2O (N - glikoziti) 4. Karbon glikozitleri (C - glikozitleri) Bir monosakkaritin redüktör grubunun hidroksili ile aglikonun karbona ba¤l› hidrojeni aras›ndan bir molekül su ç›k›fl› ile oluflurlar. R-C-OH + HC-R’ (monosakkarit) (aglikon) R - C - C - R’+ H2O (C - glikoziti) Bulunufllar›: Glikozitler bitkiler aleminde çok yayg›nd›r. Hücre özsuyunda çözünmüfl halde vakuollerde bulunurlar. Bitkilerde primer glikozit halindedirler, kurutma an›nda bir molekül fleker kaybederek sekonder glikozit haline geçerler. Hidrolizleri: Bitkilerde glikozitler yan›nda enzimler de bulunur ve her enzim sadece bir tip glikoziti hidroliz edebilir. Örn: β-glikozdan meydana gelmifl glikoziti β-glikozidaz parçalayabilir. Droglar›n saklanmas›nda enzimlerin oynad›¤› rol büyüktür. E¤er bir drogtaki enzimler inaktive edilmemifllerse uygun nem ve ›s› flartlar› gerçekleflti¤inde glikozitleri hidrolize u¤rat›p parçalarlar ve aktivitelerini kaybettirirler. Ancak stabilizasyon ile enzimler inaktif hale geçirilirse glikozitlerin de stabilizasyonu sa¤lanm›fl olur. Fiziksel Özellikleri: Glikozitler genellikle kat›, kristalize veya amorf, renksiz, ac› lezzetli maddelerdir. Ancak baz› grup glikozitler renklidir. Örne¤in: Antrasen glikozitleri: sar›, turuncu renkli; flavon glikozitleri: sar› renkli; antosiyan glikozitleri: mor, k›rm›z› renklidir. Glikozitler genellikle su, metanol, etanol, aseton, etil asetat ve pridinde çözünürler, petrol eteri ve eter gibi çözücülerde çözünmezler. Glikozitlerin sudaki çözünürlükleri farkl›d›r. 2-3 molekül fleker tafl›yanlar suda çok çözünür. Hemen hemen bütün glikozitler 70-90°’lik alkolde çözünürler. Sudaki çözeltileri polarize ›fl›¤› çevirir. Daha çok levojir (-) özellik gösterirler. Do¤ada α ve β flekerler bulundu¤una göre, teorik olarak α ve β glikozitlerin de mevcut olmas› gerekir. Buna ra¤men do¤ada en çok β glikozitlere rastlan›r. fiekerleri: Glikozitlerde flekerler genellikle 1-4 ba¤l›d›r. Saponin türevi glikozitlerde çok say›da fleker ba¤l› bulunabilir. Glikozitler flekerlerine göre de isimlendirilebilirler. Bu durumda pentoz tafl›yanlara pentozit, ramnoz tafl›yanlara ramnozit gibi adlar verilir. SIRAflekilde S‹ZDE s›n›fland›r›labilir? Aç›klay›n›z. Glikozitler kaç DSIRA Ü fi Üetkili NS‹ZDE E L ‹ Moldu¤unu bildi¤iniz bir bitkinin glikozit ekstresini elde etmek isterGlikozitlerinin seniz kullanaca¤›n›z çözücünün polaritesi nas›l olmal›d›r? S O R U D Ü fi Ü N E L ‹ M Oksijen Glikozitleri Aglikona flekerin D ‹ K K A bir T eter ba¤›yla (R-O-R’) ba¤l› oldu¤u glikozitlerdir. Do¤ada en S O R U çok bu tip glikozitler bulunur. O-glikozitleri aglikonlar›n›n kimyasal yap›s›na göre flu flekillerde s›n›fland›r›l›rlar: SIRA S‹ZDE ‹KKAT A. Alkol Dglikozitleri: Siyanojenik glikozitler B. Fenol glikozitleri: 1. Basit fenol glikozitleri; 2. Antrasen glikozitleri; 3. Flavon glikozitleri; Antosiyan glikozitleri; 5. Kumarin glikozitleri; 6. Lignan glikozitleri AMAÇLARIMIZ SIRA 4. S‹ZDE N N N N AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P T KE L ‹E VT‹ ZAY OPN 51 3. Ünite - Sekonder Metabolitler C. Steroit glikozitleri: 1. Kardiotonik glikozitler; 2. Saponinler: a. Steroit saponinler, b. Triterpenoit saponinler D. Glikoalkaloitler Alkol Glikozitleri Alkol glikozitleri aglikonun alkol grubu ile flekerin reküktör grubu aras›ndan su ç›k›fl› ile meydana gelir. Do¤ada ender bulunurlar. En çok rastlanan alkol glikozitleri Siyanojenik glikozitlerdir. Siyanojenik glikozitler daha çok Rosaceae, Linaceae ve Leguminosae familyas› bitkilerinde bulunurlar. Bu glikozitler hidroliz edildiklerinde HCN (hidrosiyanik asit) ile birlikte bir aldehit veya keton (benzaldehit veya aseton) ve bir fleker verirler. Siyanojenik glikozit tafl›yan bitkilere ve glikozitlerine örnek olarak; Prunus amygdalus var. amara (ac› badem)’da amigdalin, Linum usitatissimum (keten)’da linamarin, Prunus laurocerasus (taflan)’da prulaurasin (DL-mandelonitril-D-glikozit) ve prunasin verilebilir. Amigdalin molekülünde fleker olarak gentibioz (2 glikoz) bulunur. Amigdalaz enzimiyle hidroliz sonucu 1 mol glikoz ayr›l›r ve prunasin meydana gelir. Prunasinin, prunaz enzimiyle hidrolizi sonunda benzaldehit, HCN ve glikoz ortaya ç›kar. prunaz, H2O amigdalaz, H2O Amigdalin Prunasin+Glikoz Siyanojenik Glikozit: Aglikonu aldehit veya keton yap›s›nda olup hidroliz sonras› hidrosiyanik asit veren oksijen glikozitleridir. Benzaldehit+HCN+Glikoz Amigdalin Prunus amygdalus (badem)’un sadece ac› varyetesinde bulunur. Bu glikozitin bu türdeki varl›¤› kimyasal ›rklar›n klasik bir örne¤ini oluflturur. Botanik bak›mdan aralar›nda hiç fark olmayan ac› ve tatl› varyeteleri ay›ran tek özellik birinin tohumlar›n›n amigdalin ihtiva etmesi sebebiyle ac› olmas›d›r. Bu tip glikozitlerin hidrolizi sonucu ortaya ç›kan HCN (Hidrosiyanik asit), insanlar ve hayvanlar için zehirlidir. Hidrosiyanik asit, pestisit olarak çeflitli parazitler ve fare gibi zararl› hayvanlar› öldürmekte kullan›l›r. SIRA S‹ZDE Ülkemizde seyrek de olsa her y›l karfl›lafl›lan ve ac› badem tüketilmesine ba¤l› olarak geliflen zehirlenmenin sebebi sizce ne olabilir? Fenol Glikozitleri D Ü fi Ü N E L ‹ M Fenol Glikozitleri: Aglikon k›sm› fenol grubu tafl›yan S O R U glikozitlerdir. D‹KKAT D‹KKAT Hidroliz sonucu basit fenolik bileflikler veren glikozitlerdir. Bu bileflikler fenil halSIRA S‹ZDE kas›nda alkol, aldehit, karboksil gruplar› tafl›rlar. Tan›nma reaksiyonlar› ve miktar tayinleri hidrolizden sonra meydana gelen fenolik maddeler üzerinden yap›l›r. Salix (Sö¤üt) ve Populus (Kavak) türlerinde saAMAÇLARIMIZ lisilik alkol ve glikozdan oluflan Salisin, Vanilla türlerinde vanilin ve glikozdan oluflan glikovanilin bu tip glikozitlere örnek olarak verilebilir. K ‹ T Aantipiretik P Fenol glikozitleri tafl›yan droglar›n baz›lar› antiseptik baz›lar› ve analjezik etki gösterir. Baz› fenol glikozitlerinin aglikonlar› ise kokulu bileflikler oldu¤undan eczac›l›k ve g›da sanayinde koku verici veya koku düzeltici olarak kulT E Lantispazmodiktir. EV‹ZYON lan›l›rlar. Salisin atefl düflürücü, vanilin sinir sistemi uyar›c›s› ve Basit Fenol Glikozitleri Aglikon k›sm› SIRA basit fenolik S‹ZDE bileflikler tafl›yan glikozitlerdir. N N ‹NTERNET SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M Aglikon k›sm› fenol grubu tafl›yan glikozitlerdir. Aglikon yap›lar›na göre basit feS O R U nol glikozitleri, antrasen glikozitleri, flavon glikozitleri, antosiyan glikozitleri, kumarin glikozitleri, lignan glikozitleri olmak üzere alt› grup alt›nda incelenir. Basit Fenol Glikozitleri 3 AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 52 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Antrasen Glikozitleri fiekil 3.1 Bitkiler aleminde özellikle Rubiaceae, Rhamnaceae, Polygonaceae, Liliaceae, Leguminosae familyalar›na ait türlerde bulunurlar. Do¤ada bulunan antrakinon türevlerinden % 80’i Rubiaceae familyas›nda bulunur. Bu glikozitler fleker olarak glikoz, ramnoz, glikoz + ramnoz veya primeveroz tafl›rlar. Antrasen halkas›nda 9.C’da bir hidroksil veya karbonil fonksiyonu, 1. ve 8.C’da hidroksil gruplar›, 10.C’da hidroksil veya karbonil fonksiyonu bulunur. 6.C’da, -OH veya -OCH3, 3.C’da -CH3, -CH2OH veya -COOH fonksiyonu bulunur. 10.C atomlar› aras›nda bir ba¤ teflkil eden iki antrasen molekülü diantronlar› oluflturur. Antrasen türevi bileflikler bitkide 3 tipte bulunurlar; Oksantron, antron ve antrakinon. Oksantron’un enol flekli antrahidrokinon, antron’un enol flekli antronol ad›n› al›r. Bu üç tip aras›nda en stabil olan› antrakinonlard›r. Antranol ve antrahidrokinonlar kolayl›kla okside olarak antrakinon haline geçerler. Bunlardan pürgatif olarak etki eden ve eczac›l›k yönünden önemli olanlar 1,8-dihidroksiantrakinon türevi maddelerdir. Antrasen glikozitleri, boya maddesi olarak ve müshil etkilerinden dolay› kullan›lmaktad›r. Boya maddesi olarak kullan›lan antrasen glikozitleri Alizarin ve Karmin’dir. Aloe, Rhei radix, Rhamni purshianae cortex, Rhamni frangulae cortex, Sennae folium gibi müshil etkili droglar antrasen türevleri tafl›maktad›rlar. Droglarda serbest antrasen aglikonlar›na da rastlanmaktad›r. Droglarda antrakinonlar flu flekillerde bulunurlar: 2 hidroksilli fenol (krizofanol), 3 hidroksilli fenol (emodin), 4 hidroksilli fenol (karminik asit). Bu ana yap›lara ba¤l› baz› sübstitüentler de bulunabilir. Örne¤in: Krizofanol’de metil, aloeemodin’de hidroksimetil, karminik asit ve rein’de karboksil gruplar› gibi. Bu bilefliklerin glikozit formlar›nda fleker molekülü farkl› C atomlar›na ba¤l› olabilir. Antrahidrokinonlar droglarda, serbest halde veya glikozit halinde bulunurlar. ‹ndirgenmifl (redüklenmifl) antrakinon türevleridir. Antron ve antronoller izomeriktirler, çözelti halinde iken birbirlerine dönüflebilirler. Antron aç›k yeflil renkli, floresan olmayan, alkalilerde çözünmeyen bir maddedir. ‹zomeri olan antranol ise (ki bu türev Aloe’de bulunur) kahverengimsi sar› renklidir ve alkalilerde kuvvetli bir floresan verir. Oksantronlar: Antrakinonlarla antronoller aras›ndaki ara ürünlerdir. Oksidasyonla antrakinon haline geçerler. Diantronlar: ‹ki antron veya antranol molekülü 10.C atomlar› aras›nda C-C köprüsü kurarak diantron molekülünü oluflturur. Bu iki molekül birbirinin ayn› ise homodiantron veya homodiantranol, farkl› ise heterodiantron veya heterodiantranol oluflur. Sennidin A, rein’in homodiantronu, reidin A ise, emodol ve rein’in heterodiantronudur. Antrasen türevleri yapraklarda sentez edilip sonbahar ve k›fl›n kabukta bafll›ca aloin benzeri maddeler halinde depo edilirler. Baharda bu maddeler yaprak ve filizlerde antrakinon haline çevrilirler. Antrasen türevi glikozitlerin bitkide karbonhidrat rezervi olarak görev gördükleri san›lmaktad›r. Antrasen glikozitleri kal›n barsakta etkili olan laksatiflerdir. Antronlar antrakinonlara göre daha kuvvetli etkiye sahiptirler. Son y›llarda antrasen türevi bileflikler birçok bitkiden izole edilmifltir. Ama bugün tedavide kullan›lan ve bu grup maddeleri içeren droglar›n say›s› çok de¤ildir. 53 3. Ünite - Sekonder Metabolitler Flavon Glikozitleri Flavonlar gerek serbest gerekse glikozit halinde tabiatta en büyük grubu oluflturan fenolik maddelerdir. 2000’den fazla flavon türevi bilinir, flimdiye kadar incelenen yapraklar›n %90, meyvelerin %50’sinde flavonoitlere rastlanm›flt›r. Genç hücrelerin öz suyunda erimifl halde ve en çok Polygonaceae, Rutaceae, Leguminosae, Umbelliferae, Compositae familyalar› bitkilerinde bulunurlar. Flavonlar C6C3C6 formülüne uyan maddelerdir. Kromon çekirde¤i tafl›rlar, ancak kromon’a bitkilerde rastlanmam›flt›r. Flavon ad›n› al›r. Flavon glikozitlerinde fleker genellikle 7 pozisyonundad›r. Saf flavon renksiz bir maddedir, Primula bitkisinin yüzeyinde bulunur. Hidroksilli türevleri sar› renklidir. Flavon ismi Latince Flavus = Sar› kelimesinden gelmektedir. 3. karbondaki oksidasyon derecesine göre s›n›fland›r›labilirler. Flavon ve izoflavonlarda fleker molekülü en asidik olan hidroksili tafl›yan 7. karbona ba¤lan›r. Populus ve Prunus odununda 5,7- dihidroksi yap›s›ndaki Krisin, Petroselinum sativum (maydanoz)’da 5,7,4’- trihidroksi yap›s›ndaki Apigenin, Zeytin yapraklar›nda, Labiatae, Compositae familyas› bitkilerinde 5,7,3’,4’- tetrahidroksi yap›s›ndaki Luteolin flavon türevlerine örnek olarak verilebilir. Flavonoller 3. karbonda bir hidroksil grubu tafl›rlar. fieker bu hidroksile ba¤l›d›r. 3,5,7,3’,4’- pentahidroksi kersetol Rutin ad›yla bilinen, bitkiler aleminde yayg›n bulunan bir flavonoldür. Flavononlar 2,3 dihidroflavon çekirde¤i tafl›rlar, renksizdirler. Citrus aurantium (portakal)’da bulunan 5,7,4’ - trihidroksiflavonon yap›s›ndaki Naringenin, Glycyrrhiza glabra (Meyan)’daki dihidroksiflavonon türevi Liquiritigenin flavonon örnekleridir. ‹zoflavon’lar 3-fenil kromon çekirde¤i tafl›rlar. Renksizdirler, genellikle köklerde bulunurlar. Leguminosae familyas› bitkilerinde yayg›nd›rlar. Glycyrrhiza glabra (Meyan)’da izoliquiritigenin örne¤ini verebiliriz. Kalkon’lar flavonda pironik halkan›n aç›lmas›yla meydana gelirler. Do¤ada bol bulunan sar› çiçeklerin pigmentleridir. Di¤er dokularda da bulunurlar. Stabil de¤ildirler, derhal flavona dönüflürler. Glycyrrhiza glabra (Meyan)’da izolikuertin örne¤i gibi. Ksantonlar dibenzopiron halkas› tafl›rlar. Sar› renklidirler. Örnek olarak Gentiana (Centiyane, Jansiyan) türlerinde 1,7-dihidroksi-3-metoksiksanton yap›s›ndaki Gentisin verilebilir. Biflavoniller 2- flavanoitin 5’-8 ba¤lar›yla ba¤lanmas› sonucu oluflan dimerlerdir. Viburnum prunifolium’da bulunan Amentoflavon apigenol dimeridir. Çözünürlük: Genellikle su ve alkolde çözünür, organik çözücülerde çözünmezler. Aglikonlar› suda az, eterde çok çözünürler. Flavonlar›n sar› rengi -OH gruplar›n›n say›s› ve pH artt›kça artar. Alkalilerde sar› renk vererek çözünürler. Asit ilavesiyle renk kaybolur. Flavon Glikozitleri: Aglikonlar› C6C3C6 formülüne uyan 2fenilkromon türevi olan glikozitlerdir. fiekil 3.2 54 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekerleri: Genellikle glikoz, rutinoz, glikuronik asittir. O-glikozitlerinde monosakkaritler 7,4’ veya 3’ disakkaritler 7 veya 3 pozisyonlar›na ba¤lan›rlar. C-glikozitlerinde ise fleker 6 veya 8 pozisyonundad›r. Bitkideki rolleri: Genellikle yaprak, çiçek ve tomurcuklarda bulunan flavonoitlerin bitkide oksidasyon-redüksiyon olaylar›na kat›ld›klar› ve büyümede rol oynad›klar› tahmin edilmektedir. Ayr›ca fungusit etkilerinden dolay› bitkileri parazitlere karfl› da korumaktad›rlar. Kullan›l›fllar›: Flavon türevlerini tafl›yan bitkiler eskiden kumafl boyas› olarak kullan›lm›fllard›r. 1931’de diüretik etkilerinin aç›klanmas›, daha sonra da P vitamini etkilerinin ortaya ç›kmas› ile tedavide kullan›lmaya bafllanm›flt›r. Glikozit yap›s›nda olanlar›n diüretik etkileri aglikonlardan fazlad›r ve hidroksil say›s› art›kça artmaktad›r. Flavonoit tafl›yan ve diüretik etkili oldu¤u bilinen droglar: Chamomillae flos, Tiliae flos, Helichrysii flos, Betulae folium, Violoae-tricoloris folium, Equiseti herba, Viburni fructus, Petroselini fructus, Ononidis fructus’tur. P vitamini etkileri bilinmektedir, ayn› etki kateflol ve antosiyanlarda da bulunmaktad›r. Dolafl›m bozukluklar›ndan sonra görülen kapiler damarlardaki kanamalar› damar cidar›n›n direncini artt›rarak ve permeabiliteyi azaltarak önlerler. Bu amaçla en çok bilinen kullan›lan maddeler rutin, hesperidin ve eriodiktiol’dür. Rutin Sophora japonica ve Eucalyptus macroryncha’da bol miktardad›r. Ayr›ca Fagopyrum esculentum (sert bu¤day), Rutae herba, Viola-tricoloris herba, Sambuci flos adl› droglarda bulunur. Hesperidin ise narenciye kabuklar›nda bulunur, çözünürlü¤ü fazla olan türevi hesperidin metil kalkon kullan›l›r. Koroner vazodilatör ve kalp stimülan› etkileri (hipotansif) vard›r. Crataegi flos kalbi kuvvetlendirir ve kan bas›nc›n› azalt›r. 4.C’da serbest -OH tafl›yan flavonoitler mirisetol, kersetol ve ramnetol’ün kalp üzerine stimülan etkisi vard›r, hesperetol ayn› konumda -OCH3 tafl›r ve kalp depresan›d›r. Antibakteriyel, antiviral, antitümoral, antifungal, aktiviteleri bilinmektedir. Prunus japonica, Rhamnus japonica, Calystegia japonica ve Rosa multiflora’da bulunan prunosit pürgatif etkilidir. Spazmolitik etki: Çizgisiz kaslara, sindirim sistemine, bronfllara ve ürogenital organlar üzerinde spazmolitik etkilidirler. Viburni cortex, Chamomillae flos, Liquiritiae radix, Rutae herba, Crataegi flos, spasmolitik etkisi bilinen flavonoit droglar›d›r. Östrojenik etki: Avustralya’da bir yoncay› (Trifolium subterraneum) yiyen koyunlarda do¤um oran›n›n azl›¤›n›n nedeni araflt›r›ld›¤›nda bitkideki izoflavon yap›s›ndaki genistein ve kumarin türevi kumestrol’ün buna neden oldu¤u görülmüfltür. Ayn› etki Medicago sativa, Trifolium repens, Lepidium capitatum’ da görülmüfltür. ‹nsektisit etki: Derris ve Lonchocarpus türlerindeki rotenon mitokondrilerdeki solunum faaliyetlerini inhibe ederek etki etmektedir. Kalkonlar›n antihelmintik etkili olduklar›, özellikle k›l kurtlar›na etkili oldu¤u bulunmufltur. Elma a¤ac› kabuklar›nda bulunan floridzin bir nevi fleker hastal›¤› olan glikozüriye neden olur. Laboratuvarda fizyolojik araflt›rmalarda kullan›l›r. Antosiyan Glikozitleri (Antosiyaninler) Antosiyan Glikozitleri: Yap› bak›m›ndan flavonlara benzeyen, aglikonlar› flavilium (2-fenilbenzoprilyum) iyonu çekirde¤i tafl›yan 3hidroksiflavilyum türevi olan glikozitlerdir. Aglikonlar› antosiyanidin olarak isimlendirilen bu glikozitler yap› bak›m›ndan flavonlara benzerler. Bütün antosiyanidinler flavilium (2-fenil-benzoprilyum) iyonu çekirde¤i tafl›r. 3- hidroksiflavilyumlar antosiyanidinlerdir. Özsu pigmentleridir ve bitkilerde görülen bütün mavi, mor, menekfle renkler ve tonlar›ndan, hemen hemen bütün k›rm›z› ve hatta siyah renkten sorumludurlar. 55 3. Ünite - Sekonder Metabolitler Bitki organ›n›n rengi hücre özsuyunun pH’s› ile ilgilidir. K›rm›z› renkli antosiyaninler alkali pH’larda mavi veya mavi-mor renk al›rlar. Centaurea çiçe¤inin mavi, güllerin k›rm›z› rengini ayn› glikozit (cyanin) sa¤lar. Bu glikozit HCl ile hidroliz sonucu siyanidin-HCl verir. Bütün antosiyaninlerin ayn› flartlar alt›nda genin-klorürleri kristal halde elde edilir. fieker olarak genellikle monosakkaritler (glikoz, galaktoz, ramnoz, arabinoz) veya disakkarit (ramnoglikozit-Antirrhinum türleri) tafl›rlar. fiekerler genellikle 3, ender olarak ise 5 pozisyonuna ba¤l›d›r. ‹ki ayr› glikoz molekülünün ayn› glikona ba¤l› oldu¤u diglikozitlerde glikoz molekülleri 3 ve 5 pozisyonlar›na ba¤lan›r. Dahlia (y›ld›z çiçe¤i) ve Campanula (çan çiçe¤i)’da oldu¤u gibi. Tabiatta 3 ana antosiyanidin tipi vard›r. Çözelti halinde k›rm›z›, kristalize halde k›rm›z›-kahverengi olanlar Çilek, K›rm›z› turp, Pelargonium (Sardunya)’da görülür. Mavi renk Centaurium (Peygamber çiçe¤i), Papaver (Haflhafl), Rosa (Gül), Hydrangea (Ortanca) türlerinde bulunur. Mor renk Delphinium, Punica (Nar) ve Patl›can’da bulunur. Bitkiler aleminde en bol siyanidin bulunur, delfinidin ve pelargonidine de rastlan›r. Antosiyanidinlerin renklerini etkileyen faktörler: 1. Hücre özsuyunun pH’›: pH artt›kça renk mavileflir. 2. Hidroksil ve metoksil say›s›: 2 no’lu karbona ba¤l› fenil halkas›ndaki -OH say›s› artt›kça renk mavileflir. -OMe say›s› artt›kça k›rm›z›lafl›r. 3. Baz› metal iyonlar: Fe, Al, Molibden, borat iyonlar› O-dihidroksi gruplar›yla kelat teflkil ederler. Baz› çiçeklerin mavi rengi bu yüzdendir. Hydrangea’n›n mavi rengi fenol gruplar›n›n Al veya Fe metaliyle kelasyonu sonucudur. Hydrangea’n›n rengi, topra¤a eser miktarda Al veya Fe tuzlar› ilave edilerek mavilefltirilir. SIRAolarak S‹ZDE de¤iflir, bu Baz› çiçeklerin renkleri yetifltikleri ortamdaki metal iyonlar›na ba¤l› durumun sebebi sizce nedir? fiekil 3.3 4 D Ü fi Ü N E L ‹ M 4. Bitkide bulunan di¤er tanenler ve flavonoitler de¤iflik renk tonlar›n›n meydana gelmesine yol açarlar. Flavonoitler antosiyaninlerle birarada bulunurS O R U larsa mavimsi tonlar meydana gelir. Yapraklar›n renklenmesinden siyanin sorumludur. Siyaninsiz yapraklar daima yeflildir. Lahana’da baharda meydana gelen pembe renk antosiyaninlerden dolay›d›r. Baharda D ‹ Kbitki K A T metabolizmas› h›zl› çal›flt›¤›nda fotosentez sonucu h›zla fleker imal edilir. Sonuçta osmotik bas›nç artar. Bu bas›nc› düflürmek için bitki flekerlerin bir k›sm›n› anSIRA S‹ZDE tosiyanin halinde ba¤lar. Bu yüzden renk kaybolur. Siyanidin elma çürüklerinde mantar üremesine mani olur. Siyanidin-3-galaktozit elma kabu¤unda bulunur. AMAÇLARIMIZ Antosiyaninler bilhassa g›da endüstrisinde önemlidirler. Konservesi yap›lan meyvelerin ve sebzelerin renklerinin canl› kalmas›n› sa¤lamak için piflirme ifllemi K ‹ T A P yüksek ›s›da ve k›sa sürede yap›l›r. Antosiyaninler eczac›l›kta boya maddesi olarak ve P vitamini aktivitelerinden dolay› baz› damar hastal›klar›nda kullan›l›rlar. N N SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 56 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Kumarin Glikozitleri Kumarinler, oksijenli heterosiklik bilefliklerin bir grubunu oluflturan laktonlard›r. Oksijenli heterosiklik bileflikler ya 4 C atomu tafl›yan furan ya da 5 C atomu tafl›yan piran türevleridir. Bitkilerde furan türevlerine nadiren rastlan›r, piran türevleri ise yayg›nd›r. Piran türevleri α-piron veya γ-piron türevi ketonik bileflikler fleklindedir. Piron türevlerinin benzen ile kondensasyonu sonucunda, kumarin ve kromon adl› bitkisel etken maddeler meydana gelir. fiekil 3.4 Bugün 800 kadar kumarin türevi, 100 familyaya ait yaklafl›k 600 cinsten izole edilmifltir. ‹lk kumarin türevi Tonca semen (Coumarouna odorata adl› bitkinin tohumlar›) adl› drogtan izole edilmifltir (1822, Vogel). Toz edilen tohumlar seyreltik H2SO4 ile ekstre edildikten sonra sulu ekstre eterle ekstre edilmifl, eterin uçurulmas›yla renksiz kristalize kuvvetli kokulu bir madde elde edilmifl bitkinin cins ad›na izafeten kumarin ad› verilmifltir. Yeni biçilmifl çimin kokusu da kumarinden dolay›d›r. Basit kumarinler, furano kumarinler, aril kumarinler, bishidroksi kumarinler olarak s›n›fland›r›l›rlar. 1. Basit kumarinlere örnek olarak 7 pozisyonunda tek hidroksil tafl›yan Angelica radix (Melek Otu Kökü)’te bulunan Umbelliferon, ayn› pozisyonda glikoz tafl›yan Anisi stellati fructus (Y›ld›z Anasonu Meyvesi)’ta bulunan fiikimmin, 6 ve 7 pozisyonunda iki hidroksil grubu bulunan ve bitkiler aleminde Crataegus oxyacantha (Al›ç)’da bulunan Eskuletin, 5, 6, 7 ve 8 pozisyonlar›nda dört hidroksil grubu yer alan ve Limon esans›nda so¤ukta çöken Sitropten verilebilir. 2. Furano kumarinler: Bilhassa Rutaceae ve Umbelliferae bitkilerinde bulunurlar. Furanokromon türevi Khellin Ammi visnaga (Difl otu) meyvesinde bulunur. Antispazmodiktir ve ast›mda kullan›l›r. Furanokumarinler fotofitodermatitis’e yol açarlar. Vitiligo tedavisinde ayr›ca bakterisit ve antiviral olarak kullan›l›rlar. Örnekler: angelisin Angelica archangelica (Melek Otu)’da, Pimpinelin Pimpinella (Anason türleri) (Umbelliferae), türlerinde, bergapten Ruta graveolens (Sedef otu) (Rutaceae), Citrus bergamia (Bergamot) (Rutaceae) türlerinde bulunur. 3. Aril kumarinler veya Kumaroflavonlar: 3-fenil-7-hidroksi kumarin Medicago türlerinden elde edilir, östrojeniktir. 4-fenil-5,7-dihidroksi kumarin (Serratin), Passiflora serrata digitata’ dan elde edilir, antibakteriyeldir. 4. Bishidroksi kumarinler: Melilotus’ta kumarinin bakterilerin etkisiyle verdi¤i türevdir. Antikoagülan etkilidir. 57 3. Ünite - Sekonder Metabolitler Biyolojik aktiviteleri: Kumarin sedatif ve antienflamatuvar etkili bir bilefliktir. Vanilin’in 3 kat› hofl kokuya sahiptir, koku verici olarak g›da sanayiinde kullan›lm›fl ise de karaci¤erde kronik toksisitesinin görülmesiyle bu kullan›lma son verilmifltir. Günümüzde baz› preparatlar›n›n kokusunu maskelemek için kullan›l›r. Parfümeride koku verici ve fiksatif olarak, tütüne koku vermede ve baz› insektisitlerde koku düzeltici olarak kullan›l›r. Antibakteriyel etkisi de tespit edilmifltir. Kumarin türevlerinden umbelliferon antibakteriyel, herniarin antienflamatuvar, eskuletin P vitamini etkili, skopoletin spazmolitik, dafnetin kan çekici özellikte oldu¤undan romatizmada kullan›l›r. Fraksetin diüretik etkilidir. Furanokumarinler deriyi ›fl›¤a duyarl› hale getirir. Vitiligo (derideki pigment yetersizli¤i)’da kullan›lm›fllard›r. Bergapten günefl ya¤lar›n›n terkibine girer. UV ›fl›¤›nda ksantotoksin ile psöriyazis (sedef) tedavi edilmifltir. Furanokumarin türevi aflatoksin (B1, B2, G1, G2) karsinojeniktir. Piranokumarinlerden Visnadin, papaverinin 3 kat› antispazmodik etkiye sahiptir. Novobiosin, kuenermisin antibiyotik etkilidir. 3-fenil kumarinler östrojenik etkilidir. Monomer ve özellikle dimer kumarinler antikoagülan etkilidir. Mammein, geipavarin, mikromelin gibi antikanserojen etkili kumarinler de bilinmektedir. SIRA S‹ZDE Günefl ya¤lar›n›n kullan›m amac› ve etki mekanizmas› sizce nas›ld›r? Lignan Glikozitleri 5 D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M Podophyllum (Podophyllum peltatum, Berberidaceae), Guayak Reçinesi (Guajacum officinale, G. sanatum, Zygophllaceae), Susam ya¤›’nda (Sesamum indicum, S O R U Pedaliaceae) rastlan›rlar. Steroit Glikozitleri SIRA S‹ZDE S O R U D‹KKAT D‹KKAT Siklopentano (perhidro) fenantren halkas› içerirler. Kardiotonik glikozitler ve saponinler olmak üzere iki grupta incelenirler. SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE Kardiyotonik Glikozitler (Kardiyoaktif Glikozitler, Kardiak Glikozitler, AMAÇLARIMIZ Kalp kuvvetlendirici glikozitler, Kalp Glikozitleri) AMAÇLARIMIZ N N Bu glikozitler do¤rudan kalp kas› üzerine etki eden bir grup bitkisel maddedir. Kardiyotonik glikozitleri tafl›yan bu bitkiler öteden beri ok ‹ T A P zehiri ya da drog olarak kullan›lagelmifltir. Tedavide zay›flam›flK kalbi kuvvetlendirmekte ve fonksiyonlar›n› daha iyi yerine getirmesine yard›mc› olmaktad›rlar. Etkileri hem aglikonun yap›s›na hem de agTELEV‹ZYON likona ba¤l› olan fleker moleküllerinin say›s›na ba¤l›d›r. Aglikonlar steroit yap›dad›r, 17 nolu karbon atomuna ba¤l› lakton halkas›n›n 5’li ve 6’l› olmas›na göre iki tipe ayr›l›rlar. 5’li doymam›fl lakton halkas› tafl›yanlar kardenolit tipi, 6’l› doymam›fl lakton halkas› ‹NTERNET tafl›yanlar bufanolit ya da bufadienolit ad›n› al›rlar. Bütün kardiyotonik glikozitlerin aglikonlar› 3 (β-durumunda) ve 14 (β- durumunda) nolu karbon atomlar›nda -OH grubu tafl›rlar. Glikozitlerde fleker molekülü daima 3 no’lu karbon atomuna oksijen ba¤› ile ba¤l›d›r. -OH gruplar› 2 den fazla ise 5, 11 ya da 16 pozisyonlar›na ba¤l›d›r. 10 karbona ba¤l› grup metil, aldehit ya da primer alkol (-CH2OH) olabilir. Primer glikozitler, sekonder glikozitlerden daha etkilidir. Uygun hidroliz flartlar›nda veya spesifik enzimlerle fleker üniteleri en uçtan bafllamak üzere kademe kademe uzaklaflt›r›labilir. fiekil 3.5 K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 58 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Örne¤in bir primer glikozit olan K- strofanthin, strofantidin ve simaroz ve iki glikoz molekülünden oluflmufltur. fiekerlerini s›ras›yla kaybederek afla¤›da gösterildi¤i gibi sekonder glikozitlerine ve nihayet aglikonuna indirgenir. Strophantidin ve D-simaroz + D-glikoz + D-glikoz = K-strophanthin Strophantidin + D-simaroz + D-glikoz = K-strophanthin b Strophantidin + D-Simaroz = K-strophanthin a (= simarin) fiekil 3.6 Kardiyotonik glikozitler en çok Apocynaceae, Asclepiadaceae, Moraceae familyas› bitkilerinde, ayr›ca Celastraceae, Cruciferae, Sterculiaceae, Tiliaceae, Scrophulariaceae ve Monocotyledonae s›n›f›ndan Liliaceae familyalar› bitkilerinde bulunurlar. Bunlardan Scrophulariaceae de Digitalis türleri, Liliaceae’de Urginea, Convallaria, Apocynaceae’de Strophanthus ve Nerium, Ranunculaceae’de Adonis, Helleborus türleri önemlidir. Etkileri: Kardiyotonik glikozitler (+) inotropik etki gösterirler (kalp kas›n›n kas›lmas›n› sa¤larlar). Kardenolitlerin toksik ve terapötik dozlar› aras›nda çok az fark olmas› çok dikkatli kullan›mlar›n› gerektirir. Digitalis glikozitleri vücutta birikirler. Bu yüzden bunlarla yap›lan tedaviye zaman zaman ara verilir ve Convallaria majalis ya da Strophanthus glikozitlerinin verilmesiyle tedavi sürdürülür. Zira son iki türün glikozitleri vücutta birikmez, h›zla at›l›rlar. Kardenolitlerin ayr›ca sitotoksik etkileri de vard›r, (Calotrepis glikozitleri) transport ATP az’› inhibe ederler. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P 6 Zakkum bitkisinin evlerde yetifltirilmesi sak›ncal› olabilir mi? SIRA S‹ZDE Saponinler D Ü fi Ü N E Loldukça ‹M Bitkiler aleminde yayg›n, su ile çalkaland›klar›nda kal›c› köpük veren glikozit yap›s›nda bilefliklerdir. Köpük verme özelliklerinden dolay› bu ad› alm›fllard›r. Genellikle S O su, R U metanol, etanol gibi polar çözücülerde çözünen, oksijensiz çözücülerde çözünmeyen, nötral ya da hafif asit karakterde, renksiz, amorf, tahrifl edici, ac› lezzette maddelerdir. Saponin tafl›yan bitkiler eskiden beri dünyan›n çeD‹KKAT flitli bölgelerinde deterjan özelliklerinden dolay› kullan›lmaktad›rlar. Örne¤in, Saponaria officinalis kökü (Caryophyllaceae) ve Güney Amerika’ da Quillaria offiSIRA S‹ZDE cinalis kabu¤u (Rosaceae) gibi. Saponinler seyreltik asit ya da enzimlerle hidro- N N AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P 59 3. Ünite - Sekonder Metabolitler liz edildiklerinde sapogenin denilen aglikona ve fleker ya da üronik asitlere ayr›l›rlar. fiekerler genellikle glikoz, bazen de galaktoz, arabinoz ramnoz ya da üronik asit (glikuronik asit) olabilir. Aglikona ba¤l› monosakkarit ya da uronik asit say›s› 2-12 aras›ndad›r. Aglikon (saponin) yap›s›na göre saponinler 2 grupta incelenir. Her iki grupta da fleker 3. karbon atomuna ba¤l›d›r. SIRA S‹ZDE Saponin tafl›yan bitkilerin deterjan özelli¤i neden kaynaklanmaktad›r? 7 D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE Ü fi Ü N E L ‹ M fiekilD3.7 S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P N N A. Steroidal saponinler: Genellikle 27 karbonlu spirostan halkas› tafl›rlar. Halkaya ba¤l› karboksil grubu bulunmad›¤› için bu tip saponinlere “Nötral saponinler” denilmektedir. Do¤ada triterpenik saponinlerden daha az yayg›nd›r. MonocotyleTELEV‹ZYON donae s›n›f›nda özellikle Dioscoraceae (Dioscora türleri), Amaryllidaceae (Agave türleri), Liliaceae (Yucca türleri) familyalar›nda, Dicotyledonae s›n›f›nda ise, Leguminosae familyas›ndan Trigonella foenum-graecum’da diosgenin’in varl›¤› önemlidir. Baz› Strophanthus ve Digitalis türlerinde steroidal saponinler ‹ N T E R Nve E T kalp glikozitleri ile birarada bulunur. 17. C atomuna ba¤l› bir beflli, bir de 6’l› heterosiklik oksijenli iki halka içerir. Bu halkalar›n bir karbonu ortakt›r. Halkan›n iki yan›nda izomer maddeler oluflabilir. A ve B halkalar›na göre cis, trans izomerleri ile 22. karbona göre normal ve izo izomerleri oluflur. Örne¤in; Smilax türlerinde aglikonu Sarsapogenin, flekerleri 2 glikoz, 1 ramnoz olan Sarsaponin, Digitalis purpurea ve D. lanata tohumlar›nda aglikonu Digidogenin, flekerleri 2 glikoz, 2 galaktoz, 1 ksiloz olan Digitonin. Kalp glikozitlerinde oldu¤u gibi molekülün stereokimyas› önemlidir. Sapogeninler yaln›zca 3, 5, 25 no’lu karbonlar›ndaki konfigurasyonlar›nda fark gösterirler. C-25 epimerlerinin kar›fl›m› (Örn: Diosgenin ve Yomogenin) halinde bulunmalar› normaldir. Birbirine oranlar› bitkinin yafl›na ve organ›n cinsine ba¤l›d›r. Bitkide baz› hallerde sapogeninin (F) halkas›n› oluflturan yan zinciri tafl›yan steroidal sapogeninlerin kolesterolden olufltu¤u anlafl›lmaktad›r. Steroidal saponinler yap› bak›m›ndan seks hormonlar›, kortizon, D vitamini ve kalp glikozitleri ile benzer olduklar›ndan çok önemlidir. Bu tip maddelerin sentezinde, sentez bafllang›ç maddesi olarak kullan›lmaktad›rlar. B. Triterpenik Saponinler: Steroidal saponinlerin aksine triterpenik saponinler Monocotyledonae s›n›f› bitkilerde az, Dicotyledonae s›n›f› bitkilerde yayg›nd›rlar. Bafll›ca: Caryophyllaceae, Sapindaceae, Polygonaceae, Sapotaceae, Cucurbitaceae SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 60 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri familyalar›nda bulunurlar. Triterpenik sapogeninlerin ço¤u pentasikliktir (befl halkal›). Bu yap›ya fleker ve üronik asit ya da her ikisi birden ba¤l› halde bulunur. Primula-saponin = (L-ramnoz) - (D-gl, gl, ga)-D-glikuronik asit-O-3-primulagenin Glisirrizik asit = D-glikuronik asit-D-glikuronik asit-O-3-glisirretinik asit Triterpenik saponinlerin yap›s› β-amirin, α-amirin ve lupeol olmak üzere 3 halde bulunabilir. ‹lgili triterpenik asitler 4, 17, 20 no’lu karbonlara ba¤l› metil grubunun karboksil grubu ile yer de¤ifltirmesi sonucu oluflur. Triterpenik saponinler bulunduklar› bitkilerde bol olarak bulunurlar. Primula kökünde % 5-10, meyan kökünde % 2-12, Quillaia kabu¤unda % 10, Atkestanesi tohumunda % 13 oran›nda bulunur. Ço¤u bitkilerde birden fazla saponin bulundu¤u için saflaflt›rma zordur. Örne¤in; Aesculus hippocastanum (Atkestanesi) da Essigenin aglikonu ve 2 glikoz, 1 glukuranik asit ve 1 tiglik asitten oluflan Essin gibi. Bitkilerdeki Rolleri: Saponinlerin di¤er maddeler gibi bitki hayat›nda önemli rolleri vard›r. Kan› hemoliz etme özellikleri hücre fizyolojisindeki önemini göstermektedir. Canl› hücrelerde saponinlerin kolesterol üzerine ba¤ kurucu, bloke edici etkisi oldu¤u san›lmaktad›r. Fosfolipidlerin (Lesitinler) de¤iflimi üzerinde etki göstermektedirler. Onlarla kat›lma bileflikleri olufltururlar. Bitki metabolizmas›nda bafll›ca yer alanlar steroidal yap›da olanlard›r. Baz› araflt›rmac›lar bitkilerde fitoserinlerin ve baz› vitaminlerin biyosentezinde steroidal saponinlerin yer ald›¤›n› belirtmifllerdir. Baz› teorilere göre bitkilerde saponin oluflmas›n›n nedenleri: fleker bloke edilmesi, rezerv kayna¤› olarak ya da bitki için zararl› maddelerin biriktirilmesi amac›yla oldu¤u belirtilmifltir. Bitkilerde vejetasyon döneminde saponin miktar›nda de¤ifliklik saptanm›fl, böylece saponinlerin bitki metabolizmas›na ifltirak ettikleri anlafl›lm›flt›r. Farmakolojik Etkileri: Saponinlerin ço¤u kan zehiridir. Özellikle so¤uk kanl› hayvanlara (bal›klara) toksik etki gösterir. Kolesterol ya da lesitin ile birleflerek alyuvar çeperini hemoglobine geçirgen hale getirirler. Bu etkilerden dolay› halk aras›nda bal›k zehiri olarak kullan›l›rlar. Bu etki insanda a¤›z yolundan görülmez. Çünkü büyük moleküllü bilefliklerdir ve barsaktan resorbe olmazlar. Ancak intestinal kanalda bulunan asit, mikroorganizmalar, β-gikozidaz gibi enzimler yard›m›yla hidroliz olurlar. Hidroliz sonucu oluflan aglikon ve türevlerinin çok az bir k›sm› vücut taraf›ndan absorbe edilmektedir. Genellikle sulu çözeltileri kan› hemoliz etti¤i halde, hemoliz yapma özelli¤i olmayan hatta hemolizi önleyen saponinler de bulunmaktad›r. Saponinler mukoz membran› irite ederler. Yap›lar›nda bir hidrofilik, bir de hidrofobik grup içerdiklerinden yüzey gerilimini azalt›c› etki gösterirler. Bu özelliklerinden dolay› emülsiyon stabilizatörü, köpük yap›c› ajan, ›slat›c› toz ve deterjan olarak kullan›l›rlar. Büyük miktardaki gazlar› absorblay›c› özelliktedirler (CO2). Sanayide önemli kullan›m alan› vard›r. Baz› saponin tafl›yan bitkiler yöresel olarak kullan›lmaktad›rlar. Dahilen refleks yoluyla bronfl ifrazat›n› ço¤alt›rlar. Steroidal saponinler seks hormonlar› ve kortizona benzer yap›da olduklar›ndan bu hormonlar›n ve baz› kontraseptiflerin yar› sentezinde kullan›lmaktad›rlar. Gliko Alkaloitler Hidroliz edildiklerinde fleker ve azot tafl›yan steroit yap›da aglikon veren bilefliklerdir. fieker olarak 3 pozisyonunda 1-4 monosakkarit (glikoz, galaktoz, ramnoz, ksiloz) tafl›rlar. Solanaceae ve Liliaceae familyalar›na ba¤l› baz› türler bu tip bileflikleri tafl›maktad›rlar. 61 3. Ünite - Sekonder Metabolitler Solanum tuberosum’un topraküstü k›s›mlar›nda ve yeflillenmifl yumrular›nda bulunan solanin (Solanidin adl› aglikon ile glikoz-galaktoz ve ramnoz), Lycopercium eskulentum’un yeflil k›s›mlar›nda bulunan tomatin (tomatidin aglikonu ve galaktoz-glikoz-glikoz ve ksiloz) örnekleri verilebilir. Kükürt Glikozitleri Cruciferae, Capparidaceae, Tropaeolaceae, Resedaceae familyalar›nda rastlanan glikozitlerde monosakkarit, aglikona S-ba¤› ile ba¤lanm›flt›r. Bu glikozitler özel bir enzim olan mirosin (mironaz) ile hidroliz olarak kükürt içeren uçucu bir bileflik ile fleker moleküllerine ayr›l›r. Bu uçucu aglikon “senevol” türevidir. Seneveol, izotiyosiyanik asit esterlerine verilen bir isimdir. Bu esterler yak›c› kokulu, rubefiyan ve uçucu s›v›lard›r. Do¤ada 70 kadar S-glikoziti bilinmektedir. Hepsi β-D-l-glikopiranozil zinciri tafl›r. Cruciferae’deki hardal esans› glikozitlerinin bitkilerin zararl› mikroorganizmalara karfl› direncini artt›rd›¤› ispatlanm›flt›r. Pek çok glikosinolat insanda guatr yap›c› özelliktedir. En önemli S-glikozitleri Sinapis alba (Hardal) tohumlar›nda bulunan sinalbin; S.nigra tohumlar›ndaki sinigrindir. Ayr›ca turp (Raphanus sativus) ve su teresi (Nasturtium officinale) S-glikozitleri tafl›rlar. S-glikozitleriden hidroliz sonucu meydana gelen izotiyosiyanat esterleri tahrifl edici uçucu s›v›lard›r. Karakteristik, keskin koku ve tada sahiptirler. Bu glikozitlerin hidrolizden sonra aglikonun serbest hale geçmesi ile meydana gelen karakteristik koku yard›m›yla kolayca tan›n›r. Bu glikozitleri tafl›yan droglar yak›lar›n bileflimine girer ve rubefiyan olarak haricen kullan›l›rlar. Dahilen yüksek dozlarda kullan›l›rlarsa emetik etki gösterirler. Azot Glikozitleri fiekerin redüktör grubu ile aglikonun amin grubu aras›nda bir molekül su kayb› ile meydana gelen bilefliklerdir. Riboz veya 2-deoksiriboz adl› flekerlerin adenin, guanin, sitozin gibi pürin veya pirimidin bazlar›n›n birleflmesi sonucu meydana gelen N-glikozitleri nükleik asitlerde bulunurlar. Karbon Glikozitleri fieker ile aglikonun karbon karbon ba¤›yla ba¤l› oldu¤u glikozitlerdir. Bu ba¤ normal asit hidrolizle aç›lmaz. FeCI3 ile yap›lan oksidan hidroliz metotlar›yla aç›labilir. Karbon glikozitleri do¤ada ender bulunurlar. Baz› antrakinon türevleri tafl›yan droglarda (Aloe’de aloin, Cascara’da kaskarozitler) ve baz› flavanoit tafl›yan droglarda bulunurlar. 25 kadar flavanoit türevi C-glikoziti bilinmektedir. Bunlar›n ço¤u flavonlar, baz›lar› ise izoflavon ve flavanonlard›r. fieker flavanoitin A halkas›nda 6 veya 8 pozisyonlar›na veya 2 fenil halkas›na ba¤l› halde bulunabilir. Bu tip flavanoitler en çok Leguminosae familyas›n›n Papillionatae alt familyas›nda kök hariç bitkinin di¤er organlar›nda bulunurlar. SIRA S‹ZDE Yang›n söndürme tüplerinde kullan›lan glikozitler sizce hangi gruba dahildir? TANENLER D Ü fi Ü N E L ‹ M Tanen terimi ilk defa 1796 y›l›nda Seguin taraf›ndan, bitki ekstrelerinde bulunan ve hayvan derilerindeki proteinle birleflebilen maddeler için kullan›lm›flt›r. Tüm taS O R U nenlerin ortak özelli¤i, taze hayvan derisini köseleye çevirmesidir. Bu iflleme dericilikte “tabaklama” ad› verilir. 8 SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M Tanen: Bitkisel kökenli, azotsuz, polifenolik yap›da, su, aseton ve etanolde O R U çözünen, eter veSkloroformda az çözünen, buruk lezzetli maddedir. D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ 62 Hidroliz Olabilen Tanenler: Bitkisel kökenli, azotsuz, asit fenollerin flekerlerle esterleflmesiyle oluflan maddelerdir. Gallik Tanenler: Bitkisel kökenli, azotsuz, gallik asit ve digallik asitin flekerlerle esterleflmesiyle oluflan maddelerdir. Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Bitkilerde tanenler kompleks halde bulunurlar, bu komplekslere tannoit ad› verilir. Baz›lar› flekerlerle birleflmifllerdir, bunlara da tannozit ad› verilir. Sadece Tanen (tannik asit) ad› verilen drog, mefle maz›s›ndan elde edilir. Türk mefle maz›s› % 50 - 60, Çin mefle maz›s› % 70 oran›nda tanen tafl›r. Tanenler hemen hemen bütün bitkilerde bulunur. Tanence zengin bitkileri bulunduran bafll›ca familyalar flunlard›r: Angiospermae’den Leguminosae, Polygonaceae, Rosaceae, Rubiaceae, Gymnospermae’den Fagaceae ve Coniferae, Myrtaceae, Ericaceae v.b. Bitkinin bütün organlar› tanen tafl›yabilir. Özellikle kabuklar (Quercus cortex, Granati cortex, Hippocastani cortex, Chinae cortex), kök ve rizomlar (Ratanhiae radix, Rhei radix) da bol miktarda tanen bulunmaktad›r. Fakat bunlar›n d›fl›nda yapraklar (sumak), çiçekler (Rosae flos), meyveler (ceviz perikarp›, nar kabu¤u), tohumlar (Colae semen) da ve baz› patolojik oluflumlarda (Gallae) bulunabilirler. Tanenlere hücre vakuollerinde ve genellikle glikozit, protein, fleker gibi di¤er baz› maddelerle birleflmifl olarak rastlan›r. Daha seyrek olarak epidermal hücrelerde oluflur ve difüzyon yolu ile parenkima dokusunun tüm hücrelerine da¤›l›rlar. Bazen özel hücrelerde bulunurlar (idioblastlar gibi). Bu doku ve hücrelerde kat› veya s›v› halde birikmifllerdir. Tanenlerin bitkilerdeki rolü iyi bilinmemektedir. Baz› araflt›rmac›lara göre tanenler bitkisel metabolizma art›klar›d›r. Biyosenteze ve bitkisel dokular›n oluflumuna kat›lmazlar. Di¤er araflt›rmac›lara göre ise, tanenler biyosentezde büyük rol oynamaktad›r, yedek madde olarak birikirler ve bitki taraf›ndan yaz mevsiminde kullan›l›rlar. Tanenler ile niflasta oluflmas›nda bir iliflki oldu¤u san›lmaktad›r. Meyveler olgunlaflt›kça tanen miktar›n›n azalmas› bitkinin bu maddeyi metabolize etti¤ini göstermekte ve bu teoriyi kuvvetlendirmektedir. Üçüncü bir teoriye göre ise tanenlerin bitkide tam belirli bir fonksiyonu yoktur, fakat bitkinin yaflamas› için gereklidirler ve albuminlerle kompleks bileflikler oluflturduklar› için bitkinin yara ald›¤› dokularda patojen mikroorganizmalar›n girmesini önleyerek koruyucu rol oynamaktad›rlar. Tanenler ço¤unlukla amorf maddelerdir. Suda çözünürler ve kolloidal bir solüsyon meydana getirirler. Etanol ve asetonda çok, di¤er organik çözücülerde az çözünür, nadiren kristallendirilebilirler. Tanenler maserasyon, infüzyon veya dekoksiyon fleklinde su ile veya etanol ile ekstre edilebilirler. Ancak etanol kullan›ld›¤›nda renk maddeleri ve reçineler de ekstreye geçer. Baz› tanenler kristal flekilde elde edilmifltir, ancak ço¤unlukla amorf maddeler olduklar›ndan çözeltileri iyi disperse (da¤›lm›fl) olmufl stabil kolloit sistemlerdir. Tanenlerin kolloit durumu kristal flekilde elde edilmesine engel olur, bu nedenle kimyasal yap›lar› henüz tam olarak ayd›nlat›lm›fl de¤ildir. Bunlarla birlikte tanenleri belli bafll› 2 grupta toplamak mümkündür. 1. Hidroliz olabilen tanenler (Pirogallik tanenler) Asit fenollerin flekerlerle yapt›klar› esterlerdir. Bunlara eskiden “pirogallik tanenler” de denirdi. Çünkü kuru kuruya distillendiklerinde “pirogallol” verirler. Hidroliz olabilen tanenler ikiye ayr›l›rlar: A. Gallik tanenler Gallik asit ve digallik asitin flekerlerle yapt›¤› esterlerdir. Buradaki fleker genellikle glikozdur. Maz› taneni, ravent glikogallini, Hamamelidis folia’da bulunan Hamamelitanen bu grupta yer al›r. Bu tanenler asitlerle veya baz› küfler taraf›ndan salg›lanan ve bir esteraz olan tannaz enzimi ile hidroliz olurlar ve gallik asit ve flekerlere ayr›- 3. Ünite - Sekonder Metabolitler l›rlar. Hamamelitanen kristalize bir madde oldu¤undan yap›s› ayd›nlat›labilmifltir. Hidroliz edilirse 2 molekül gallik asit ve 1 molekül hamemeloz (Hidroksimetil d riboz) a盤a ç›kar. Glikogallin 1 molekül gallik asit ve 1 molekül glikozdan meydana gelmifltir. Gallik tanen tafl›yan bafll›ca droglar: Gallae sinensis, Gallae quercinae, Valonea, Rhizoma radix, Hamamelidis cortex, Hamamelidis folium, Rosae flos, Caryophylli flos. B. Elajik Tanenler Daha kompleks yap›ya sahiptirler, elajik asit tafl›maktad›rlar. Elajik asit, canl› bitkide flekerlerle yar› asetal ba¤› ile birleflmifl olarak bulunur. Kestane tanenleri bu tiptir. Bu tanenlerde elajik asitten baflka luteik asit ve flebulik asit de bulunabilir. Elajik tanen tafl›yan droglar: Granati cortex, Quercus cortex, Eucalypti folia, Salicis cortex vb. Farmakopelerde tanen, “tannin veya tannik asit” (Acidum Tannicum TK) ismi alt›nda kay›tl› bulunan madde digallik asitin D(+)-glikoz ile yapt›¤› esterlerin bir kar›fl›m›d›r. Bu kar›fl›mda özellikle pentadigalloilglikoz bulunur. 2. Hidroliz olmayan tanenler Hidroliz olmayan kondanse tanenlere “kateflik tanenler” ad› verilir. Bu maddeler asitlerle veya tannaz ile hidroliz olmaz. Kuvvetli asitlerle, s›cakta veya oksidasyon ajanlar›yla, k›rm›z› veya esmer renkli bileflikler verirler. Bunlara “flobafen” ad› verilir. Çözücülerin ço¤unda çözünmezler. Kuru distilasyon ile pirokateflol verirler. Bu tanenler kateflinin kondensasyon ürünleridir. Kateflin ise ‘flavon’ nüvesi tafl›yan flavonol’ün pentahidroksi türevidir. Alkali ergitme ile baz›lar›ndan floro glusinol meydana gelir. ‹lk kateflin 1821 y›l›nda Acacia catechu bitkisinde Punge taraf›ndan izole edilmifltir. Daha sonra bunun epimer kateflinler kar›fl›m› oldu¤u aç›klanm›flt›r. 4 epimer flunlard›r: D(+)-Kateflin, L(-)-Kateflin, D(+)-Epikateflin, L(-)-Epikateflin ve rasematlar: DL(+/-) Kateflin ve DL(+/-) Epikateflin. Bitkide ilk önce D ve L epikateflin oluflmaktad›r, daha sonra a¤aç yaflland›kça rasematlar oluflur. Kateflin (pentahidroksi flavan) ile lökosiyanidol (heksahidroksi flavan)’un kondensasyonu sonucu meydana gelen dimer madde (lökosiyanidol - kateflin) lökosiyanidolün tabii ve sabit flekli olup baz› çam türleri (örn; Pinus maritima) nin kabuklar›ndan elde edilmekte ve provitamin P olarak tedavide kapiler damar bozukluklar›na karfl› C vitamini ile birlikte kullan›lmaktad›r. Kateflik tanen tafl›yan droglar: Catechu, Ratanhiae radix, Filicis rhizoma, Colae semen, Cacao semen, Arecae semen, Chinae cortex, Cinnamomi cortex, Eucalypti folium, Theae folium, Hamamelidis cortex ve Hamamelidis folia. 63 Elajik Tanenler: Bitkisel kökenli, azotsuz, elajik asitin yar› asetal ba¤lar›yla flekerlerle esterleflmesiyle oluflan maddelerdir. Kateflik tanenler: Kateflinin kondensasyonu ile oluflmufl, asit veya enzim ile hidroliz olmayan tanenlerdir. Psödo Tanenler Gerçek tanenlerden daha düflük molekül a¤›rl›klar› vard›r. Bafll›ca psödo tanenler ve bulunduklar› droglar flunlard›r: gallik asit: Ravent rizomu ve gallik tanen tafl›yan droglarda, kateflinler: kondanse tanen tafl›yan droglarda, klorojenik asit: kavrulmufl kahve, Striknos tohumunda, ipekakuanhik asit: ‹peka kökünde bulunur. Tanenlerin kullan›m alanlar›: En önemli özellikleri taze hayvan derisini tabaklama etkisidir, bu özelli¤inden dolay› dericilikte kullan›l›rlar. Derinin yumuflak geçirgen ve çürüyebilecek durumdan, sert, geçirgenlik özelli¤ini kaybetmifl, uzun süre çürümeden muhafaza edilebilecek duruma geçmesinin nedeni tanenlerin deri hücrelerindeki protoplazma albuminleri ile birleflmesi sonucu oluflan albumin-tanen bileflikleridir. Böylece dokular ölür, sertleflir, s›klafl›r ve geçirgenlik özelli¤ini kaybeder. Tanenlerin bu özelli¤inden t›pta da yararlan›lmaktad›r. Tabaklama: Derinin yumuflak geçirgen ve çürüyebilecek durumdan, tanenlerin deri hücrelerindeki protoplazma albuminleri ile birleflmesi sonucu oluflan albumintanen bilefliklerinin deriye sert, geçirgenlik özelli¤ini kaybetmifl, uzun süre çürümeden muhafaza edilebilecek özellik kazand›rmas›d›r. 64 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Normal dozlar, yaralanm›fl cilt üzerinde koagülasyon membran› (albumin-tanen zar›) oluflturur. Bu membran, alt›nda olan doku ve duyu sinir uçlar›n› d›fl uyar›c› (tahrifl edici) ajanlardan korur. Deri ve mukozada bir çeflit tabaklama yapar ve deri yüzeyini daha az permeabl hale getirir. Bunun sonucu tanenler haricen astrenjan ve dahilen antidiyareiktir. ‹nce damarlarda vazokonstrüksiyon etkilidirler. Bu sebeple a¤›z ve bo¤az enflamasyonlar›nda, hemoroitlerde ve yüzeysel yaralarda kullan›l›r. Tanen ekstreleri yan›klarda antienflamatuar olarak etki eder. Dahilen diyareye karfl› kullan›l›r. Ba¤›rsak peristaltizmini azalt›r. Ayr›ca buna antiseptik etki de ilave olur. Serbest tanenler ince ba¤›rsa¤›n alkali ortam›nda çabucak parçalan›r. Bu yüzden tanen bileflikleri (tannalbin v.s.) veya daha iyisi kompleks bitki ekstreleri kullan›l›r. Böylece tanenlerin sindirim s›ras›nda azar azar serbest hale geçmesi temin edilmifl olur. A¤›r metal, alkaloit ve glikozit zehirlenmelerinde antidot olarak kullan›l›rlar. Baz› tanen ekstrelerinin (örne¤in, Aker taneni) mantar, bakteri ve baz› virüslerin geliflmesini durdurdu¤u tespit edilmifltir. Böylece tanen droglar›n›n özellikle akci¤er hastal›klar›nda antiseptik olarak kullan›lmas› do¤rulanm›fl olmaktad›r. Gallik asit ve klorojenik asit kolagogtur. Yüksek konsantrasyonda iritasyon özelliklerinden yararlan›larak saç toni¤i olarak kullan›l›rlar. Tanen tafl›yan droglarda glikozitler daha iyi korunur. Örne¤in, Armut a¤ac›nda, arbutozit h›zla hidrokinon’a parçalan›r ve yapraklar esmerleflir. Buna karfl›l›k Arctostaphylos yapraklar›nda arbutozit çok yavafl parçalan›r. Çünkü yapraklarda oldukça fazla miktarda bulunan tanenin etkisiyle β-glukozidaz adl› enzim inhibe olur. Antrasen türevi glikozit yan›nda tanen de tafl›yan droglarda tanen dro¤un etkisini azalt›r ve böylece hastan›n tahammülü artar. Son y›llarda antitümor ve anti-HIV aktiviteleri bildirilmifltir. Ayr›ca antioksidan aktivite ile ilgili pek çok bulgu vard›r ve çal›flmalar h›zla devam etmektedir. SIRA S‹ZDE 9 ALKALO‹TLER D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M Alkaloit: heterosiklik halkada S O RbirUveya birkaç azot atomu tafl›yan, bazik karakterli, fizyololojik etkili bitkisel maddedir. D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET SIRA S‹ZDE Kahvalt› ve yemekle birlikte tüketilen çay›n sak›ncalar› var m›d›r? Alkaloitler bitkisel maddelerin en genifl s›n›f›n› oluflturan, azotlu bilefliklerdir. Günümüzde 6000 alkaloit bilinmektedir. ‹lk alkaloit 1805 y›l›nda Sertürner taraf›ndan S O R U Opium’dan elde edilmifl ve Morfin ad› verilmifltir. Daha sonra ilk sentezi yap›lan alkaloit Koniin (1886 Ladenburg) ve tedavide ilk kullan›lan alkaloit Sitriknin (1821 D ‹ K K A T Bazik karakterde olmalar›ndan dolay› alkaliye benzer anlaMagendic) olmufltur. m›nda Alkaloit ad› verilmifltir. Genellikle azotu halka içinde tafl›d›klar› için aminlerden (histamin, serotonin) farkl›d›rlar. Ayr›ca çok küçük miktarlar› fizyolojik akSIRA S‹ZDE tivite gösterirler. ‹simlendirilmeleri: Kimyasal isimlerinin kullan›lmas› güç oldu¤undan genellikAMAÇLARIMIZ le elde edildikleri bitkinin cins ve tür ad›na benzetilerek ve sonuna “in” eki getirilerek isimlendirilmifllerdir. Atropa’dan elde edilen Atropin, Cinchona’dan elde edilen Kinin, Jatrorhiza palmata’dan elde edilen Palmatin gibi. Bazen fizyolojik etki‹ T A P lerine göreKisimlendirilmifllerdir. Kusturucu (emetik) etkili olana Emetin denmesi gibi. Bazen de izole eden kiflinin ismine göre isimlendirilmifller ve Pelletier’in buldu¤u alkaloit Pelletierin ismini alm›flt›r. L E V ‹ Z Y O Nalkaloitler bütün bitkilerde bulunmakla birlikte dikotiledonlarBitkilerT Ealeminde da daha yayg›nd›rlar. Bitkilerde ve droglarda alkaloit miktarlar› farkl›d›r. Genelde % 1-3, nadiren % 10 kadard›r. Alkaloit ihtiva eden bitkiler denince % 0,01’ den fazla alkaloit tafl›d›¤› anlafl›l›r. Bir bitkide tek bir alkaloit bulunmaz, birbirine yak›n ya- N N ‹NTERNET 3. Ünite - Sekonder Metabolitler p›da bir grup alkaloit bulunur. Genellikle bir türe özgüdürler (kokain, pilokarpin, kinin gibi). Bir familyaya özgün olabilirler (Solanaceae - hiyosiyamin, skopolamin gibi). Bununla birlikte birçok bitkide bulunan alkaloitler de vard›r (berberin, kafein gibi). Örne¤in: Kafein; Sterculiaceae familyas›ndan Colae semen, Rubiaceae familyas›ndan Coffae semen, Theaceae familyas›ndan Theae folia ve Piperaceae familyas›ndan Matico folia’da bulunmaktad›r. Alkaloitler bitkilerde belli bir organda toplanm›fllard›r. Atropa belladonna’da köklerde, Cinchona officinalis’te kabukta, Erythroxylum coca’da yapraklarda, Conium maculatum’da meyvelerde, Physostigma venenosum’da tohumlarda alkaloit bulunmas› gibi. Alkaloit tafl›yan bir bitkinin her organ› alkaloit içermeyebilir. Haflhafl tohumu ve tütün tohumlar›n›n alkaloit tafl›mamas› gibi. Bitkide hücre özsuyunda erimifl olarak bulunurlar. Genellikle tuzlar›, nadiren serbest haldedirler. Alkaloitler genellikle stabil maddelerdir. Birkaç› hariç alkaloit içeren droglar uzun süre saklanabilirler. Saklama esnas›nda görülebilecek de¤iflmeler ise Cocae folia’da kokain miktar›n›n zamanla azalmas›, Solanaceae droglar›nda hiyosiyaminin atropine rasemize olmas›, Secale cornutum alkaloitlerinin dekompoze olmas›d›r. Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri: Bütün alkaloitler karbon, hidrojen, azot içerir, ayr›ca ço¤unda oksijen vard›r. Kokusuz, renksiz, kristalize, ac› lezzetli bilefliklerdir. Pek az› oksijensiz olanlar, oda s›cakl›¤›nda s›v›d›r. Koniin, higrin nikotin gibi. Pilokarpin ise oksijenli ve s›v› bir alkaloit olarak bu özelliklere bir istisnad›r. Yine pek az› renklidir. Berberin sar›, sanguinarin k›rm›z› renklidir. Alkaloitlerin tan›nmas› için en kolay yol taze dro¤un dilde b›rakt›¤› ac› laezzettir. Mesela kinin bilinen en ac› maddelerden biridir. 1x10-5 konsantrasyonda dahi ac›l›¤› duyulur. Alkaloitlerdeki azotlar primer, sekonder, tersiyer baz fleklinde bazen de kuaterner amonyum hidratlar› halindedir. Alkaloitlerin bitkilerden ekstraksiyonunun ve fizyolojik etkilerinin en iyi flekilde sa¤lanabilmesi için çözünürlüklerinin iyi bilinmesi önemlidir. Baz halde genellikle suda çözünmez, polar olmayan organik çözücülerde çözünürler. Tuzlar› ise suda kolay çözünür, apolar çözücülerde çözünmezler. Alkaloitler genellikle tuzlar› halindedir. ‹norganik (sülfürik, fosforik asit) veya organik asitlerle (laktik, süksinik, malik, sitrik, tartarik) tuz olufltururlar. Bu asitler baz› özel asitler de olabilir (akonitik, mekonik, kinik asit gibi). Bazen bir flekere ba¤l›d›rlar, bu durumda Gliko alkaloit (solanin gibi) ad›n› al›rlar. Farkl› alkaloitlerin baziklikleri de farkl›d›r. Azotun pozisyonu (primer, sekonder vs.), yan zincirin yap›s›, çeflitli sübstitüentler alkaloitlerin farkl› pKa de¤erleri göstermesine neden olur. Tuz oluflturmalar›n›n nedeni de yap›lar›nda bazik karakterli azot bulunmas›d›r. Bir de¤erli asitlerle bir molekül alkaloit, iki de¤erli asitlerle iki molekül alkaloit tuz oluflturur. Örne¤in kodein hidroklorat (C18H21O3N)HCl, kodein sülfat ((C18H21O3N))2H2SO4 yap›s›ndad›r. Baz› hallerde iki veya üç de¤erli bir asitin sadece bir hidrojeni tuz oluflturur, asit tuzlar meydana gelir. Örne¤in kodein fosfat (C18H21O3N)H3PO4. Nötral tuz oluflmas› için iki de¤erlikli bir asitle iki molekül alkaloit tuz oluflturmal›d›r (kodein sülfat). E¤er alkaloit iki azot tafl›yorsa bir molekül asitle bazik tuz oluflturabilir. Örne¤in: Kinin hidroklorat (C20H24O2N2)HCl. Fakat alkaloitler zay›f bazlar olduklar›ndan kuvvetli asitlerle yapt›klar› tuzlar teorikte nötral veya bazikte olsa hafif asit reaksiyon verirler. Asitlerle yapt›klar› tuzlarda asidin anyon k›sm› reaksiyon kabiliyetine sahiptir. Örne¤in bir alkaloit klorür gümüfl iyonlar› ile reaksiyona girerek AgCl oluflturur. Bu örnek alkaloit tuzlar›n›n gümüfl iyonlar› ile geçimsizli¤ini de gösterir. Alkaloitlerin ço¤u ›s›, ›fl›k ve havada bozunurlar. Alkaloit tuzlar› iyi kristalize olurlar. Belirli bir erime noktas›na sahiptirler. 65 66 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Bu özellikleri ile alkaloitlerin tan›nmalar› mümkündür. Sudaki çözünürlükleri ve stabilitelerinden dolay› tercih edilen flekillerdir. Ayn› alkaloitin tuzlar› aras›nda toksisite veya fizyolojik etki farklar› bulunmaktad›r. Alkaloit tuzlar›n› elde etmek için alkaloitin etanoldeki çözeltisine tuzunu elde etmek istedi¤imiz asitin seyreltik çözeltisi ortam hafif asidik oluncaya dek ilave edilir, meydana gelen tuz, kar›fl›m› yo¤unlaflt›rmak, so¤utmak veya uygun bir organik çözücü ilave etmek suretiyle kar›fl›mdan kristal halde ayr›l›r. Ayr›ca alkaloitlerin tanenlerle oluflturdu¤u tannatlar suda çözünmez. Dolay›s›yla sindirim sisteminden emilmezler. Bu özellikten faydalan›larak tanenler alkaloit zehirlenmelerinde panzehir olarak kullan›l›rlar. Tipleri ve S›n›fland›r›lmalar›: Alkaloit tarifini heterosiklik halkada azot atomu tafl›yan maddeler olarak yap›yoruz. Fakat az da olsa azotu halka d›fl›nda tafl›yan alkaloidik aminler de vard›r. Bunlar protoalkaloitler veya biyojenaminler diye isimlendirilirler. Örne¤in meskalin, efedrin, kolflisin gibi. Heterosiklik Alkaloitler: Azot tafl›yan halkan›n kimyasal yap›s› esas al›narak s›n›fland›r›labilirler. Bu s›n›flar, ana kimyasal halka yap›lar› ve bu çekirdekleri tafl›yan alkaloitler ile bunlar› bulunduran bitkiler afla¤›da s›ralanm›flt›r. 1. Pirol ve Pirolidin Grubu: Nicotiana (Solanaceae) türlerinde bulunan nikotirin pirol ve Coca türleri (Erytroxylaceae)’ndeki higrin pirolidin çekirde¤i tafl›r. 2. Piridin ve Piperidin Grubu: Nicotiana (Solanaceae) türlerinde bulunan nikotin piridin, Conium maculatum (Umbelliferae)’da bulunan koniin piperidin çekirde¤i tafl›r. 3. Tropan Tipi: Hyoscyamus (Solanaceae) türlerindeki hiyosiyamin, atropin, hiyosin ve Coca türleri (Erytroxylaceae) ndeki kokain örnekleri verilebilir. 4. Kinolin Tipi: Cinchona türleri (Rubiaceae)’ndeki kinin, kinidin, kinkonin, kinkonidin bu kimyasal yap›daki örneklerdir. 5. ‹zokinolin Tipi: Papaver somniferum (Papaveraceae)’da papaverin, morfin, narsein, kodein, narkotin ile Ranunculaceae, Berberidaceae, Papaveraceae familyalar›nda rastlanan sar› renkli alkaloit berberin bu kimyasal yap›ya sahiptir. 6. Aporfin Tipi (‹zokinolin-naftalen): Papaveraceae familyas› bitkilerinde Corydalis, Dicantra, Glaucium türlerinde glausin, Peumus boldus (Monimiaceae)’da boldin bu grubun örnekleridir. 7. Nor-Lupinan Tipi (Kinolizidin): Lupinin, Lupinus türleri (Leguminosae), spartein, Chelidonium türleri (Papaveraceae), sitisin, Cytisus scoparius (Leguminosae)’da bulunan nor-lupinan türevi alkaloitlerdir. 8. ‹ndol veya Benzopirol Tipi: Fizostigmin, Physostigma venenosum (Leguminosae)’da, ergometrin, ergotamin, Claviceps purpurea (Hypocreaceae)’da, ajmalin, serpentin, rezerpin, Rauwolfia serpentina (Apocynaceae)’da, sitriknin, brusin, Strycnos nux-vomica (Loganiaceae)’da bulunan alkaloitlerdir. 9. ‹midazol Tipi: Pilocarpus türleri (Rutaceae)’nde bulunan pilokarpin imidazol türevi bir alkaloittir. 10. Purin Bazlar› (Pirimidin-‹midazol Tipi): Thea sinensis (Theaceae)’de kafein, Coca (Sterculiaceae)’nde türleri teobromin purin bazlar›ndand›r. 11. Steroidal Alkaloitler: Solanum tuberosum (Solanaceae)’da solanidin, Veratrum türleri (Liliaceae)’nde Veratrum alamin esterleri steroidal alkaloitlerdir. 12. Terpenoit Tipi: Aconitum napellus (Ranunculaceae)’da akonitin, Delphinium türleri (Ranunculaceae)’nde atisin terpenoit yap›dad›r. 67 3. Ünite - Sekonder Metabolitler fiekil 3.8 Alkaloitlerin Biyosentezi ve Bitkilerdeki Görevleri: Baz› alkaloitlerin bitkilerde aminoasitlerden sentezlendi¤i radyoaktif elementler kullan›larak yap›lan deneyler sonunda belirlenmifltir. Ayr›ca yap›lan birçok deney alkaloitlerin köklerde olufltu¤unu ve buradan di¤er organlara yay›ld›¤›n› göstermifltir. Örne¤in Solanaceae familyas› bitkilerinden alkaloit tafl›mayan bitki gövdeleri alkaloitçe zengin köklere afl›land›¤›nda di¤er gövdelerde alkaloite rastlanm›flt›r. Alkaloitlerin bitkilerdeki fonksiyonlar› için flu görüfller öne sürülmüfltür: Metabolizma ürünleri, protein sentezlerinde ara maddeler, azot deposu, bitkiyi koruyucu (hayvan ve böcekleri uzaklaflt›r›c›), hormonlara benzer özellikte ve metabolizma art›klar› olabilirler. Biyosentez ve görevleri hakk›nda bilgilerimiz henüz tam de¤ilse de alkaloitlerin bir koenzim parças› veya bitkinin geliflmesinde görevli maddeler olmas› daha kuvvetli bir olas›l›kt›r. Alkaloitlerin Fizyolojik Etkileri: Alkaloitlerin hepsi çok küçük miktarlarda fizyolojik etkisi olan maddelerdir. Çeflitli fizyolojik etkileri örneklemek gerekirse: morfin, skopolamin santral sinir sistemi depresan› (narkotik), sitriknin, kafein santral 68 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri sinir sistemi uyar›c›s›, efedrin, hordenin otonom sinir sisteminde sempatomimetik, ergotamin, yohimbin sempatolitik, pilokarpin, fizostigmin parasempatomimetik, hiyosiyamin, atropin parasempatolitik, nikotin, spartein ganglioplejik, yohimbin, rezerpin hipotansif, efedrin hipertansif, kinidin kalpte etkili, kokain lokal anestezik, tübokürarin kürarizan, papaverin antispazmodik, emetin antiparaziter, vinkristin antikanserojen etkilidir. Baz› alkaloitlerin terapötik dozlar› ise flöyledir: atropin 0.25-1 mg, morfin 8-20 mg (oral), papaverin 125-250 mg (oral), kinidin sülfat 200 mg (aritmide), kinin sülfat 1 g (antimalarial), rezerpin 0.25-1 mg. SIRA S‹ZDE 10 D Ü fi Ü N E L ‹ M ‹zoprenoit: ‹zopren çekirde¤inden oluflmufl tüm sekonder S O R metabolitleri U kapsar. D‹KKAT S‹ZDE sonucu al›flkanl›k yapan bir alkaloit örne¤i verebilir misiniz? Kontrolsüz SIRA kullan›m› ‹ZOPRENO‹TLER D Ü fi Ü N E L ‹ M Bitkiler aleminde izopren çekirde¤inden oluflmufl izoprenoit yap›s›na çeflitli sekonder metabolitlerde rastlanmaktad›r. Örn: ‹ndolalkaloitleri, kannabinoitler ve S O R U klorofil gibi. ‹zopren molekülünün kondensasyonu ile terpenoitler meydana gelir. Kondanse olan izopren molekülü, dolay›s› ile karbon say›s›na göre terpenoitler s›n›fland›r›l›r ve D ‹ Kisimlendirilir. KAT Karbon SIRA S‹ZDE say›s›na (n) göre terpenler: fiekil 3.9 SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ N N n Ad› Bulunuflu Monoterpen Uçucu ya¤lar 15 Seskiterpen Uçucu ya¤lar, reçineler 20 Diterpen Reçineler, ac› maddeler 25 Sesterterpenler Reçineler, ac› maddeler 30 Triterpenler Reçineler, ac› maddeler Tetraterpenler Yeflil dokular, kökler, meyveler Politerpenler Lateksler, kökler AMAÇLARIMIZ 10 K ‹ T A P K ‹ T A P T E L E‹zopren V ‹ Z Y O NMolekülü (C5H8) T E L E V 40 ‹ZYON 100 ‹NTERNET Monoterpen: ‹ki izopren molekülünden meydana gelmifl, 10 karbonlu terpenlerdir. ‹NTERNET Monoterpenler 10 karbonlu terpenlerdir. Uçucu ya¤lar›n bileflimine girerler, uçucu ya¤lar konusu içinde aç›klanacaklard›r. ‹ridoitler ‹ridoit: Bir monoterpen ve birsiklopentan-[c]-piran halkas›ndan oluflan sekonder metabolitlerdir. Monoterpen, siklopentan-[c]-piran halkas›yla birlikte iridoiti oluflturur. Günümüzde 300 kadar iridoit izole edilmifl ve yap›s› ayd›nlat›lm›flt›r. Ço¤u glikozit, baz›lar› serbest veya bis- bileflikleri halindedir. Piran halkas› aç›ksa seko-iridoitler oluflur. Baz› örneklerde ise piran halkas› oksijen yerine azot ihtiva eder. Örnekler: β-‹ron; Iridis rhizoma uçucu ya¤›nda bulunur, kokudan sorumlu olan maddedir. Gentiopikrosit; Gentiana türlerinde bulunan bir seko-iridoit’tir. Seskiterpenler Daha çok uçucu ya¤lar›n bilefliminde bulunurlar. Uçucu ya¤lar d›fl›nda özellikle Compositae familyas›n›n karakteristik (Santonin, Germakranolid gibi) bileflikleridir. Antitümör, antileukemik, sitotoksik ve antimikrobiyal aktiviteleri bilinmekte- 69 3. Ünite - Sekonder Metabolitler dir. Aktivitenin α, β-doymam›fl-γ-lakton halkas›ndan kaynakland›¤› düflünülmektedir. Hemigossipol ve dimeri gossipol adl› seskiterpen pamu¤un olgunlaflmam›fl çiçek tomurcuklar› ve tohumlar›nda bulunur (Gossypium sp.), antifertilik etkilidir. Uçucu Ya¤lar Halk aras›nda esans ad›yla bilinirler. Uçucu ya¤lar genellikle bitkinin ba¤l› oldu¤u familyaya göre belli bir oranda salg› tüylerinde, salg› ceplerinde, salg› kanallar›nda veya salg› hücrelerinde bulunurlar. Bazen de Piperaceae familyas›nda oldu¤u gibi de¤iflikli¤e u¤ram›fl parenkima hücrelerinde veya Gül’de (Rosa türleri) oldu¤u gibi epiderma ya da parenkima hücrelerinde da¤›lm›fl olarak bulunurlar. Glikozit halinde veya zamk ve reçinelerle birlikte bulunabilirler ve havayla uzun temas sonucu reçineleflerek özelliklerini kaybederler. Bitkiler aleminde yay›l›fllar›: Uçucu ya¤ tafl›yan aromatik bitkiler genellikle s›cak iklim bölgelerinde yetiflirler. Türkiye’nin Akdeniz Bölgesi bu bitkilerce zengindir. Uçucu ya¤ tafl›yan bitkiler özellikle Compositae, Coniferae, Rutaceae, Lauraceae, Myrtaceae, Rosaceae, Labiatae (Lamiaceae), Umbelliferae, Iridaceae, Zingiberaceae ve Graminae familyalar›nda bulunurlar. Bulunufllar›: Uçucu ya¤lar bitkinin her organ›nda bulunabilirler. Örn: çiçek (Lavanta çiçe¤i- Lavandulae flos, Gül- Rosae flos), yaprak (Nane yapra¤›- Menthae folia), meyve (Anason meyvesi- Anisi fructus), toprak üstü k›s›mlar› (Kekik-Thymi herba), kabuk (Tarç›n kabu¤u- Cinnamomi cortex), rizom (Zencefil- Zingiberis rhizoma), kök (Kediotu kökü- Valerianae radix), odun (Guayak odunu- Guaiacum lignum). Droglarda farkl› oranlarda bulunurlar, örn: Caryophylli flos (Karanfil) %15, Menthae folia (Nane yapra¤›) % 1, Melissae folia (O¤ul otu) % 0.1 oran›nda uçucu ya¤ tafl›r. Fiziksel Özellikler: Uçucu ya¤lar genellikle suda az, etanol ve ço¤u organik çözücülerde ve ya¤larda çok çözünürler. Karanfil ve tarç›n esanslar› hariç, sudan hafiftirler. Uçucu ya¤: Bitkilerden veya bitkisel droglardan elde edilen özel kokulu, adi s›cakl›kta s›v› halde olan uçucu maddeler kar›fl›m›d›r. SIRA S‹ZDE Uçucu ya¤lar›n suda çözünen k›s›mlar› endüstriyel olarak de¤erlendirilir, bu önermeye bir örnek veriniz SIRA S‹ZDE 11 D Ü fi Ü N E L ‹ M Bileflimleri: Uçucu ya¤lar genellikle hidrokarbonlar ve hidrokarbonlar›n oksijenli türevlerinden meydana gelmifllerdir. Bunlar aras›nda alkoller, asitler, esterler, aldeS O R U hitler, ketonlar, aminler ve kükürtlü bileflikler de yer al›r. Uçucu ya¤larda en çok mono-, seski- ve diterpenler ile bunlar›n oksijenli türevleri olan terpenoitler mevcuttur. D ‹ K K A T ftalitler ile Bunlar d›fl›nda fenil propanoitler, ya¤ asitleri ve esterleri, kumarinler, parafinler de baz› uçucu ya¤lar›n bileflimine girer. Baz› uçucu ya¤lar glikozitlerden hidroliz yoluyla a盤a ç›karlar, örn; Ac› badem esans›, Hardal esans›. SIRA Baz› S‹ZDEuçucu ya¤larda monoterpen hidrokarbonlar ço¤unluktad›r, pek az oksijenli bileflik vard›r (örn. Terementi). Baz›lar› daha çok oksijenli bileflikleri tafl›rlar (örn. Karanfil). Uçucu ya¤›n AMAÇLARIMIZ hofl kokusundan oksijenli bileflikler sorumludur. Oksijenli bileflikler suda (örn. portakal çiçe¤i suyu, gül suyu), ve alkolde çözünürler (örn. limon esans› veya tentürü). Günümüzde tabiatta varl›¤› bilinen ve yüksek bitkilerden izole edilen monoK ‹ T A P terpenlerin say›s› 1000’in üzerindedir. Ayr›ca algler, deniz canl›lar›, böcekler ve baz› omurgal› hayvanlarda da monoterpenlere rastlanmaktad›r. Parfümlerde ve g›da tatland›r›c›lar›nda yayg›n olarak kullan›lmaktad›rlar. Antibakteriyal, antifungal N N D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 70 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri ve antikanser etkilerinin oldu¤u bilinmekte, farmasötik endüstrisindeki önemleri de gün geçtikçe artmaktad›r. Monoterpenler yap›lar›na göre üç grupta incelenebilirler: I. Asiklik veya linear yap›da (örn: sitral, geraniol) II. Monosiklik yap›da olanlar (örn: mentol, limonen) III. Bisiklik yap›da olanlar (örn: α-pinen) Tarç›n, karanfil gibi baz› uçucu ya¤larda terpenler aromatik hidrokarbonlarla (fenilpropanoitler) kar›fl›m halinde bulunurlar. Baz› bileflikler terpenoit kökenli olmalar›na ra¤men aromatik yap›dad›rlar (örn, timol, karvakrol). Monoterpenlerin bir k›sm› bitkilerde glikozit halinde bulunurlar (örn. geraniol, nerol ve sitronellol glikozit halinde Gül petallerinde, timol ve karvakrol glikozit ve galaktozit halinde kekikte bulunurlar). Mono ve seskiterpenler ile bir ölçüde diterpenler uçucu karakterdedirler. Bu bileflikler uçucu ya¤da erimifl halde bulunurlar. Triterpenler ve politerpenler ise uçucu de¤ildirler. Gül ya¤› ve narenciye esanslar› so¤utulduklar›nda çökme meydana gelir. Gül ya¤›n›n so¤ukta çöken k›sm›na stearopten, s›v› halde kalan k›sm›na ise elaopten ad› verilir. Stearopten parafinler kar›fl›m›d›r. Narenciye esanslar› so¤utuldu¤unda çöken maddeler kumarin türevleridir. SIRA S‹ZDE 12 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET SIRA S‹ZDE Sizce bu gruptaki sekonder metabolitler niçin uçucu ya¤ olarak adland›r›lm›fl olabilir ? Terpenler veya Seskiterpenlerce zengin uçucu ya¤lar: Pinus türlerinden elde D Ü fi Ü N E L ‹ M edilen Terementi Esans› (Terebinthinae oleum), Juniperus communis’ten elde edilen Ard›ç Uçucu Ya¤› pinen ve kamfen adl› monoterpenler yan›nda seskiterpenler O R U (kadinen) deS bulundurur. Juniperus oxycedrus’tan elde edilen Ard›ç Katran› (Cadinum oleum) seskiterpenler (kadinen) ve fenollerce (gayakol, krezol) zengindir. Alkol yap›s›nda D ‹ K K A T monoterpenlerce zengin uçucu ya¤lar: Coriandrum sativum (Kiflnifl) meyvelerinden elde edilen uçucu ya¤ (+)-Linalool, Rosa damascena petallerinden elde edilen Gül Ya¤› ve Pelargonium türleri (Geranium-It›r) esans› geraniSIRA S‹ZDE ol, sitronellol ve esterlerini tafl›r. Lavandula intermedia ve Lavandula officinalis’ten elde edilen Lavanta esanslar› linalol ve linalil asetat›, Rosmarinus officinalis’ten eldeAMAÇLARIMIZ edilen Biberiye esans› borneol, linalol ve bornil asetat›, Mentha piperita (T›bbi Nane) esans› mentol (% 45) ve mentil asetat› ana bileflik olarak bulundurur. Aldehit yap›s›nda olanlar: Cinnamomum seylanicum (Seylan Tarç›n›) ve CinnaK ‹ T(Çin A P Tarç›n›) kabuk uçucu ya¤lar› sinnamik aldehitçe zengindir. Citmomum cassia rus limonum (Limon) esans› sitral ve limonen, Cymbopogon türleri (Limonotu) sitral ve sitronellal, Eucalyptus citriodora (Limon Kokulu Ökaliptus) sitronellal tafl›r. T E L EMentha V ‹ Z Y O N spicata (Bahçe Nanesi) l-karvon ve limonen, Carum carvi Ketonlar: (Karaman Kimyonu, Keraviye) ve Anethum graveolens (Dere Otu) d-karvon ve limonence zengindir. Fenoller: ceylanicum (Seylan Tarç›n›) yaprak uçucu ya¤› ve ‹ N TCinnamomum ERNET Eugenia caryophyllus (Syzygium aromaticum) (Karanfil) uçucu ya¤› öjenol, Thymus vulgaris (Kekik) uçucu ya¤› timol adl› izopren türevi fenolik maddeleri tafl›maktad›r. Eterler: Pimpinella anisum (Anason), Illicium verum (Y›ld›z Anasonu), Foeniculum vulgare (Rezene) trans-anetol, Cinnamomum camphora (Kafur) d-kamfor, Petroselinum sativum (Maydonoz) apiol (dimetoksi safrol), Peucedanum soja (Hindistan Dere Otu) dill-apiol (dimetoksi safrol), Myristica fragrans (Küçük Hindistan Cevizi) miristisin (metoksi safrol), Eucalyptus globulus (Ökaliptus)1,8-sineol (ökaliptol) tafl›maktad›r. N N 3. Ünite - Sekonder Metabolitler Chenopodium ambrosioides var. anthelmintica (Kenopod) uçucu ya¤›nda bulunan askaridol peroksit yap›s›ndad›r. Özellikleri: Avrupa Farmakopesi (EP) 2000’ e göre bir uçucu ya¤ tafl›yan drog monograf›nda yer alan özellikler flunlard›r: tan›m›, özellikleri, tan›nmas›, yabanc› madde miktar›, bütün kül miktar›, uçucu ya¤ miktar tayini, saklanmas›; uçucu ya¤lar için ise yo¤unluk, refraktif indeks, optik çevirme ve gaz kromatogram›. • Tat ve koku kontrolü için 0.15 ml uçucu ya¤, 5 ml etanol (% 90) ile kar›flt›r›l›r ve 10 g sakkaroz üzerine ilave edilir. Bu durumda koku ve tat bitkininkine veya bitkinin kullan›lan k›sm›na benzer olmal›d›r. • Yo¤unluk (d), safl›k kontrollerinde ve tan›nmalar›nda önemli bir özelliktir. • Uçucu ya¤lar optikçe aktiftirler. Uçucu Ya¤lar›n Kullan›m›: Uçucu ya¤ tafl›yan droglar halk ilac› olarak, baharat olarak, çeflitli müstahzarlar›n haz›rlanmas›nda, koku verici olarak ve uçucu ya¤ eldesi amaçlar› ile kullan›l›rlar. Uçucu ya¤lar genellikle antiseptik etkilidirler. Ökaliptus Esans› solunum yollar›, Ard›ç Esans› idrar yollar› antisepti¤idir. Kekik Ya¤› fungusit (mantar öldürücü), Kenopod Esans› ise antihelmintik (barsak kurtlar›n› öldürücü) etkilidir. Nane Esans› mide salg›s›n› artt›r›c›, Umbelliferae esanslar› karminatif, Papatya Ya¤› antienflamatuar ve Sabin Ard›ç Ya¤› ise emenagog etkilidir. Diterpenoitler 20 Karbonlu bilefliklerdir. Pimarik asit ve izomerleri, abietik asit gibi reçine asitleri diterpen yap›s›ndad›rlar. Ayr›ca, Colombo radix’in ac› maddeleri furanoditerpenlerdir. Labiatae familyas›ndan Teucrium chamaedrys (K›sa Mahmut Otu), Teucrium scorodonia uçucu ya¤, flavon ve diterpenler tafl›r. Diaforetik ve antiromatik olarak kullan›lmaktad›rlar. Klorofil, Vitamin K, Vitamin A’n›n yap›s›nda da bulunurlar. Baz› diterpen türevlerine alkaloitlerde de rastlan›r. Aconitum, Delphinium ve Garrya alkaloitleri gibi. Labiatae familyas›ndan Coleus türlerinde Forskolin bulunur. Bu nedenle Coleus’lar glokom, konjestif kardiyomiyopati ve ast›m tedavisinde ümit verici bir drogtur. Euphorbiaceae familyas›ndaki diterpenler forbol türevidir. Ayr›ca Tymelaceae familyas›nda bulunurlar, tiglian, dafnan ve ingenon türevleri fleklinde s›n›fland›r›l›rlar. Triterpenoitler Serbest triterpen türevleri fleklinde ya da reçineler, saponinler ve di¤er baz› glikozitlerde rastlan›r. Tetraterpenoitler Sar› ve portakal k›rm›z›s› karotenoit pigmentlerde rastlan›r. Karoten 1831’de havuçtan izole edilmifltir. fiimdi Vitamin A olarak bilinmektedir. Kapsantin (C40H58O3), kapsorubin (C40H60O4) Capsicum türlerinde, Krosetin (C20H24O4) ve krosin (C44H64O24) Safranda bulunan renk maddeleridir. 71 72 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 3.10 K Politerpenoitler Biyolojik aktivitelerine rastlanmam›flt›r. Reçineler Reçine: Bitkisel kökenli, kompleks yap›l›, yar› kat› amorf bilefliktir. Reçineler bitkilerde uçucu ya¤ ile birlikte ise oleorezin, zamklarla birlikte ise gummirezin ve hem uçucu ya¤ hem zamk ile birlikte bulunuyorsa oleogummirezin ad›n› al›r. Reçineler kompleks yap›l›, az çok kat› amorf maddelerdir. Bulunufllar›: Reçineler ço¤u zaman uçucu ya¤larla (oleorezin), zamklarla (gummirezin) veya uçucu ya¤ ve zamkla birlikte (oleogummirezin) bulunurlar. Oleogummirezinlerde zamklar kimyasal bak›mdan Arap Zamk›’›na benzerler ve oksidaz enzimleriyle beraber bulunurlar. Reçineler Convolvulaceae’de oldu¤u gibi glikozit ba¤›yla flekerlere ba¤l› halde de bulunabilirler. Aromatik balsamik asitler tafl›yan oleorezinler Balsam ad›n› al›r. (Balsamum Peruvianum, Balsamum Tolutanum, Styrax Liquidus gibi). Reçineler bitkilerin flizogen ve flizolizigen salg› kanallar› veya salg› ceplerinde bulunurlar. Ço¤u bitkilerin normal fizyolojik mahsulleri olduklar› halde (Coniferae, Burseraceae, Convolvulaceae, Leguminosae, Umbelliferae familyalar› gibi) baz› bitkilerde patolojik yaralama sonucu miktarlar› artar (örn. Çam). Benzoe ve Tolu balsam› gibi droglar ancak bitki yaraland›ktan sonra teflekkül ederler. Reçineler kanal ve cepler haricindeki dokularda da bulunabilirler. Örn: Sanguinaria canadensis rizomunda reçine hücrelerinde, Guayak bitkisinin odununda, Esrar bitkisinin d›fl salg› tüylerinde, Erkek e¤relti otunun iç salg› tüylerinde oldu¤u gibi. Reçinelerin rengi havayla oksitlenerek koyulafl›r. Deriflik sülfürik asitle k›rm›z› renk verirler. Is›t›ld›klar›nda önce yumuflar sonra erirler. Suda ve petrol eterinde çözünmezler. Alkol, kloroform ve eterde tamamen çözünürler. Balsamlar sinnamik ve benzoik asitler gibi serbest asitler ihtiva ediyorsa s›cak suda k›smen çözünürler. Aromatik ester ve reçineler suda çözünmez. Bileflimleri: Kimyasal bak›mdan reçineler reçine asitleri, reçine alkolleri (rezinoller), reçine fenolleri (rezinotannoller), esterler ve rezenlerden ibarettir. Rezinol’ler monomer maddelerdir ve genellikle triterpenik yap›dad›rlar. Rezinotannol’ler polimer maddelerdir ve aromatik ve hidroksilli bilefliklerin kondensasyonu sonucu oluflurlar. Reçine Esterleri, Reçine alkollerinin bilhassa sinnamik, benzoik, salisilik, ferulik, umbellik, kumarinik asitler gibi organik asitlerle verdikleri esterlerdir. Reçine Asitleri, Reçinelerde bulunan diterpenik ve triterpenik asitlerdir. Diterpenik reçine asitlerinden baz›lar› flunlard›r: Abietik asit, levopimarik asit. Triterpenik reçine asitleri ise amiren türevleridir. Rezen’ler politerpenik nötral bilefliklerdir. Yap›lar› bilinmemektedir. 3. Ünite - Sekonder Metabolitler Reçine tafl›yan droglara örnekler: Pinus türlerinden elde edilen Colophonium, Guaiacum officinale’den elde edilen Guaiacum, Pistacia lentiscus’tan elde edilen Mastix (Sak›z), Cannabis sativa’dan elde edilen Cannabis herba (Esrar-reçine bak›m›ndan zengin bir drog), Podophyllum peltatum’dan elde edilen Podophyllinum’dur. Oleorezin tafl›yan droglara örnekler: Dorema ammoniacum’dan Ammoniacum, Copaifera türlerinden Copahu, Pinus türlerinden Terebinthina’d›r. Balsam tafl›yan droglara örnekler: Myroxylon pereirae’den elde edilen Balsamum Peruvianum, Myroxylon balsamum’dan elde edilen Balsamum Tolutanum, Styrax benzoin’den elde edilen Benzoe ve Liquidambar orientalis’ten elde edilen Styrax Liquidus’tur. Kullan›l›fllar›: Baz› reçineler fizyolojik etkilidir: Esrar reçinesi halusinojenik ve analjezik, Convolvulaceae (örn. Salep reçinesi) ve Cucurbitaceae reçineleri pürgatif, Terementi antiseptik, Asa foetida antihelmintiktir. Baz› reçineler haricen kullan›l›rlar, örn. Euphorbia reçineleri rubefiyan, Podofillum reçinesi antineoplastik etkilidir. Balsamlar ise antiseptik ve sikatrizan (yara iyi edici)’d›r. 73 74 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Özet N A M A Ç 1 N AM A Ç 2 N A M A Ç 3 Sekonder metabolitleri tan›mlamak ve s›n›fland›rmak. Sekonder metabolitler tek bir türde rastlanan bilefliklerdir ve türlere göre farkl›l›klar gösterirler, ço¤unun bulunduklar› organizmadaki görevleri günümüzde dahi tam olarak bilinmemektedir. Pek ço¤u fizyolojik etkili oldu¤undan t›bbi bitkilerin tan›nmas›nda önemleri büyüktür. Sekonder metabolitler kimyasal yap›lar›na göre glikozit, tanen, alkaloit ve izopren türevi olarak s›n›fland›r›l›r. Glikoziti tan›mlamak ve s›n›fland›rmak. Monosakkaritlerin redüktör grubu ile karbonhidrat yap›s›nda olmayan bir maddenin birleflmesinden, bir molekül su ç›k›fl› ile meydana gelen do¤al bilefliklerdir. Glikozitler aglikonlar›n›n yap›s›na göre, meydana gelifl flekillerine göre ve flekerlerine göre çeflitli flekillerde isimlendirilir ve s›n›fland›r›l›r. Meydana gelifl flekillerine göre s›n›fland›r›lmalar›nda aglikonun -OH (hidroksil grubu), -SH (tiyol grubu), -NH2 (amin grubu), -CH gruplar› ile monosakkaritin -OH grubu aras›nda bir ba¤ meydana gelmesi durumuna göre isim al›rlar. Oksijen glikozitlerindeki alt s›n›fland›rmalar aglikonun yap›s›na göre olmaktad›r. fiöyleki: A. Alkol glikozitleri: Siyanojenik glikozitler B. Fenol glikozitleri: 1. Basit fenol glikozitleri; 2. Antrasen glikozitleri; 3. Flavon glikozitleri; 4. Antosiyan glikozitleri; 5. Kumarin glikozitleri; 6. Lignan glikozitleri C. Steroit glikozitleri: 1. Kardiotonik glikozitler; 2. Saponinler: a. Steroit saponinler, b. Triterpenoit saponinler D. Glikoalkaloitler Taneni tan›mlamak ve s›n›fland›rmak. Bitkisel kökenli, azotsuz, polifenolik yap›da, su, aseton ve etanolde çözünen, eter ve kloroformda az çözünen, buruk lezzetli maddelerdir. Hidroliz olabilen (Gallik tanen) ve hidroliz olamayan (Kateflik tanen) tanenler olmak üzere iki tiptir. N A M A Ç 4 N A M A Ç 5 Alkaloiti tan›mlamak ve s›n›fland›rmak. Alkaloit heterosiklik halkada bir veya birkaç azot atomu tafl›yan, bazik karakterli, fizyololojik etkili bitkisel maddedir. Azot tafl›yan halkan›n kimyasal yap›s› esas al›narak s›n›fland›r›labilirler. Bu s›n›flar: 1. Pirol ve Pirolidin Grubu; 2. Piridin ve Piperidin Grubu; 3. Tropan Tipi; 4. Kinolin Tipi; 5. ‹zokinolin Tipi; 6. Aporfin Tipi (‹zokinolinnaftalen); 7. Nor-Lupinan Tipi (Kinolizidin); 8. ‹ndol veya Benzopirol Tipi; 9. ‹midazol Tipi; 10. Purin Bazlar› (Pirimidin-‹midazol Tipi); 11. Steroidal Alkaloitler; 12. Terpenoit Tipi; ‹zopren türevlerini tan›mlamak ve s›n›fland›rmak. ‹zopren (C5H8) molekülünün kondensasyonu ile terpenoitler meydana gelir. Kondanse olan izopren molekülü, dolay›s› ile karbon say›s›na göre terpenoitler s›n›fland›r›l›r ve isimlendirilir. Monoterpen 10 karbonlu, seskiterpen 15 karbonlu, diterpen 20 karbonlu, sesterterpen 25 karbonlu, triterpen 30 karbonlu, karoten 40 karbonlu izopren türevlerine verilen add›r. Karbon say›s› 103-104 oldu¤unda politerpenlerden bahsedilmektedir. 3. Ünite - Sekonder Metabolitler 75 Kendimizi S›nayal›m 1. Monosakkaritlerin redüktör grubu ile karbonhidrat olmayan bir maddenin birleflmesinden 1 molekül su ç›k›fl› ile oluflan sekonder metobolitlere ne ad verilir? a. Alkaloit b. Tanen c. Glikozit d. Karbonhidrat e. Uçucu ya¤ 2. Hidroliz edildiklerinde HCN (hidrosiyanik asit) ile birlikte bir aldehit veya keton (benzaldehit veya aseton) grubu ile birlikte fleker a盤a ç›karan glikozit grubu afla¤›dakilerden hangisidir? a. Siyanojenetik glikozitler b. Flavon glikozitleri c. Antosiyan glikozitleri d. Kumarin glikozitleri e. Lignan glikozitleri 3. Bir flekerin redüktör grubunun hidroksili ile aglikonun alkolik veya fenolik hidroksilinden bir molekül su ç›k›fl› ile oluflan madde grubu afla¤›dakilerden hangisidir? a. Azot glikozitleri b. Kükürt glikozitleri c. Karbon glikozitleri d. Oksijen glikozitleri e. Polisakkaritler 4. Su ile çalkaland›klar›nda kal›c› köpük veren glikozit yap›s›ndaki bilefliklere ne ad verilir? a. Antosiyan glikozitleri b. Kumarin glikozitleri c. Tropan alkaloitleri d. Pirolizidin alkaloitleri e. Saponinler 5. Alkaloit sentezine öncülük eden primer metabolit afla¤›dakilerden hangisidir? a. Karbonhidratlar b. Glikozitler c. Terpenler d. Aminoasitler e. Ya¤ asitleri 6. T›bbi tanen eldesinde kullan›lan patalojik ürün afla¤›dakilerden hangisidir? a. Gallae b. Valonea c. Catechu d. Gland e. Cupula 7. Zamklarla birlikte bulunan reçinelere ne ad verilir? a. Oleoresin b. Gummiresin c. Oleogummiresin d. Zamk e. Balsam 8. Alkaloit zehirlenmelerinde antidot olarak kullan›lan madde afla¤›dakilerden hangisidir? a. Glikozitler b. Saponinler c. Reçineler d. Tanenler e. Sabit ya¤lar 9. Aromatik balsamik asitler tafl›yan oleorezinlere ne ad verilir? a. Oleoresin b. Gummiresin c. Oleogummiresin d. Zamk e. Balsam 10.Afla¤›daki uçucu ya¤lardan hangisi elde edilifl yöntemi bak›m›ndan di¤erlerinden farkl›l›k gösterir? a. Kekik uçucu ya¤› b. Nane uçucu ya¤› c. Lavanta uçucu ya¤› d. Karanfil uçucu ya¤› e. Portakal uçucu ya¤› 76 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› S›ra Sizde Yan›t Anahtar› 1. c S›ra Sizde 1 Glikozitler aglikonlar›n›n yap›s›na göre, meydana gelifl flekillerine göre ve flekerlerine göre olmak üzere çeflitli flekillerde isimlendirilir ve s›n›fland›r›labilirler. Meydana gelifl flekillerine göre s›n›fland›r›lmalar›nda monosakkaritin -OH grubu ile aglikonun -OH (hidroksil grubu), SH (tiyol grubu), -NH2 (amin grubu), -CH gruplar› ile aras›nda bir ba¤ meydana gelmesi durumuna göre isim al›rlar. Bu durumda s›ras›yla oksijen, kükürt, azot ve karbon glilozitleri meydana gelir. Bu dört ana gruptan sonraki alt s›n›fland›rmalar aglikonun yap›s›na göre olmaktad›r. Örne¤in; fenol glikoziti, flavon glikoziti gibi. 2. a 3. d 4. e 5. d 6. a 7. b 8. d 9. e 10. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Glikozit” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Siyanojenik Glikozit” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Oksijen Glikozitleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Saponinler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Alkaloit” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tanen” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Reçine” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Alkaloit” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Reçine” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Uçucu Ya¤lar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. S›ra Sizde 2 Glikozit fleklindeki sekonder metabolitlerin su ve polar çözücülerdeki çözünürlü¤ü yüksek oldu¤u için su veya polar bir çözücü kullan›lmal›d›r. S›ra Sizde 3 Siyanojenik glikozitler hidroliz edildiklerinde HCN (hidrosiyanik asit) ile birlikte bir aldehit veya keton (benzaldehit veya aseton) ve bir monosakkarit verirler. Ac› badem tafl›d›¤› siyanojenik glikozitlerin hidrolizi ile a盤a ç›kan HCN’den dolay› toksik etki gösterir. S›ra Sizde 4 Antosiyan tafl›yan türlerde renk ortamdaki metal iyonlar› ile kelat meydana getirmeleri sonucu de¤iflir. Hydrangea (Ortanca) çiçeklerinin mavi rengi fenol gruplar›n›n Al veya Fe metaliyle kelasyonu sonucudur, topra¤a eser miktarda Al veya Fe tuzlar› ilave edilerek mavilefltirilir. S›ra Sizde 5 Kumarinler gibi baz› do¤al bileflikler deriyi ›fl›¤a hassas hale geçirerek brozlaflmay› h›zland›r›r›lar. Bu etkiden yararlan›larak günefl ya¤lar› üretilir. S›ra Sizde 6 Zakkum yani Nerium oleander bitkisinin yapraklar› kardiyotonik glikozitler tafl›maktad›r, ev ortam›nda çocuklar›n yapraklar› yemesi istenmeyen toksik etkilere neden olacakt›r. 3. Ünite - Sekonder Metabolitler 77 Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar S›ra Sizde 7 Saponinlerin köpük yap›c› özelli¤i ve suda çözünürlüklerinin fazla olmas› bu glikozitleri tafl›yan bitkilere deterjan özelli¤i kazand›rmaktad›r. S›ra Sizde 8 Saponinler köpük yap›c› özelliklerinden dolay› yang›n söndürücülerde kullan›lmaktad›rlar. S›ra Sizde 9 Ülkemizde s›k rastlanan demir eksikli¤ine ba¤l› aneminin sebeplerinden biriside kahvalt›dan hemen sonra tüketilen çayd›r, çay›n tanenleri g›dalardaki demirle kompleks yaparak emilimini etkilemektedir. S›ra Sizde 10 Papaver somniferum- (Haflhafl) kapsülleri lateksinden elde edilen morfin en iyi bilinen örnektir. S›ra Sizde 11 Gül uçucu ya¤›n›n elde edilmesi amac›yla uygulanan su distilasyonunda uçucu ya¤›n alt›nda biriken suda, suda çözünürlü¤ü fazla olan oksijenli terpenler çözünür. Bu nedenle gül suyu en iyi bilinen ve en yayg›n kullan›lan örnektir. S›ra Sizde 12 Görünüfl ve Sudan III reaktifi ile boyanma özellikleri ile sabit ya¤lara benzemelerine ra¤men oda ›s›s›nda uçucu olmalar›ndan dolay› bu isim verilmifl olmal›d›r. Baytop, T. (1986). Farmakognozi Ders Kitab›, Cilt I, ‹stanbul Üniversitesi Yay›nlar›, ‹stanbul. Baytop, T. (1983). Farmakognozi Ders Kitab›, Cilt II, ‹stanbul Üniversitesi Yay›nlar›, ‹stanbul. Baytop, A. (1991). Bitkisel Droglar›n Anatomik Yap›s›, ‹stanbul Üniversitesi Yay›nlar›, ‹stanbul. Çelebio¤lu, S. (1949). Farmakognozi, ‹stanbul Üniversitesi Yay›nlar›, ‹stanbul. Evans, W. C. (1996). Trease and Evans Pharmacognosy, (14 bs). London: Bailliére Tindall. Harborne, J.B. (1984). Phytochemical Methods, (2. bs), London: Chapman and Hall. Ross, M.S.F., Brain, K.R. (1977). An Introduction to Phytopharmacy, London: Pitman Medical. Tyler, V.E., Brady, L. R., Robbers, J.E. (1988). Pharmacognosy, Philadelphia: Lea &Febiger. T.C. Sa¤l›k Bakanl›¤› ‹laç ve Eczac›l›k Genel Müdürlü¤ü (2004). Türk Farmakopesi (Avrupa Farmakopesi Adaptasyonu), Ankara: Gökçe Ofset Ltd. fiti. Wallis, T.E. (1967). Textbook of Pharmacognosy, London: J. A.Churchill Ltd. 4 B‹TK‹ K‹MYASI VE ANAL‹Z YÖNTEMLER‹ Amaçlar›m›z N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; T›bbi ve Aromatik Bitkilerin analizinde organoleptik, mikroskobik ve mikroflimik yöntemleri tan›mlayabilecek, T›bbi ve Aromatik Bitkilerin analizinde kullan›lan yöntemleri karfl›laflt›rabilecek, T›bbi ve Aromatik Bitkilerin analizinde h›zl› ve ekonomik yöntemleri de¤erlendirebileceksiniz. Anahtar Kavramlar • Organoleptik Analiz • Mikroskop • Mikroskobik Analizler • Mikroflimik Analizler ‹çerik Haritas› Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler • G‹R‹fi • B‹TK‹SEL KAYNAKLARIN TANIMLANMASI • ORGANOLEPT‹K ANAL‹ZLER • M‹KROSKOB‹K YÖNTEMLER • M‹KROfi‹M‹K YÖNTEMLER Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler G‹R‹fi T›bbi ve aromatik bitkilerin kullan›m amaçlar›na ulafl›labilmesi için kalitenin önemine çeflitli konu bafll›klar› alt›nda de¤inilecektir. T›bbi amaçla kullan›lacak bir bitkinin etkili primer veya sekonder metabolitlerinin çeflitlili¤i ve miktar› t›bbi özelli¤ini do¤rudan etkileyecektir. Aromatik bir bitkinin koku ve tat verici ya da düzeltici olarak kullan›labilmesi yine aromatik özelli¤ini veren bilefliklerin çeflitlili¤i ve miktar› ile do¤rudan ilgilidir. Günümüz ileri teknolojilerinde, kromatografik veya spektroskopik yöntemler kullan›larak her türlü analiz yap›labilmektedir. Bu ileri yöntemleri kullanabilmek için, geliflmifl teknolojilerin kullan›ld›¤› cihazlar ve bu cihazlar› kullanmay› iyi bilen teknisyenlere ulaflmak gerekir. Dolay›s› ile bu yöntemlerin bir maliyeti olacakt›r. Bu maliyet uzmanl›k gerektiren bu çal›flmalar için küçümsenmeyecek ölçülerdedir. T›bbi ve aromatik olarak bilinen bir hammaddenin h›zl› ve ekonomik olarak kalitesini belirlemek mümkündür. Organoleptik analizler, mikroskobik incelemeler ve mikroflimik yöntemler çok k›sa sürede, çok fazla cihaz, alet veya kimyasal maddeye ihtiyaç duyulmadan uygulanabilecek kalite kontrol yöntemleridir. Bir hammaddenin ilk kontrolünün bu yöntemlerle yap›lmas›, sonuçlar›n uygun bulunmamas› halinde veya flüpheli analiz sonuçlar› elde edildi¤i zaman daha üst teknoloji gerektiren yöntemlere baflvurulmas› hem zaman kazanmak hem de ekonomik aç›dan çok önemlidir. Organoleptik, mikroskobik ve mikroflimik yöntemlerin t›bbi ve aromatik bitki analizlerinSIRA S‹ZDE de avantajlar› nedir? 1 D Ü fi Ü N E L ‹ M B‹TK‹SEL KAYNAKLARIN TANIMLANMASI D Ü fi Ü N E L ‹ M Bitkisel kaynaklar›n do¤ru kullan›lmas›nda en önemli etken kayna¤›n do¤ru taR U n›mlanmas›d›r. Bir bitkinin do¤ru teflhis edilebilmesi için iyi birS Omorfoloji ve anatomi bilgisi yan›nda sistematik bilgileri do¤ru veren kaynaklara ihtiyaç vard›r. Ülkemiz için bu konudaki en önemli kaynak “Flora of Turkey and East Aegean IsD‹KKAT lands” (Türkiye Floras›) adl› eser olup 11 ciltten oluflmaktad›r: S›n›fland›rma: S›n›fland›rman›n amac›, bitkileri benzerlik ve ayr›l›klar›ndan SIRA S‹ZDE yararlanarak, gittikçe geniflleyen gruplar alt›nda toplamaktan ibarettir. Do¤ru ve taAMAÇLARIMIZ K ‹ T A P SIRA S‹ZDE N N S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P 80 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri bii bir s›n›fland›rman›n yap›labilmesi için, bitkilerin bütün karakteristik özelliklerinin bilinmesi ve bu özelliklerin birbiriyle olan iliflkisinin tan›nmas› gerekmektedir. Bitkilerin s›n›fland›r›lmas›nda pratik ve do¤ru yöntem, onlar› ortak özelliklerine göre önce küçük gruplar halinde toplamak, bu küçük gruplar› yine ortak özelliklerinden faydalanarak daha büyük kümeler içine almak, bu flekilde tabanda çok say›da küçük gruplar bulunan ve yükseldikçe kümeleri geniflleyen, fakat say›lar› azalan ve tepede bitkiler alemi ile sonlanan bir silsile gelifltirmektir. S›n›fland›rman›n en faydal› yönü, bilinmeyen bir bitkinin teflhisini sa¤lamas›d›r. Teflhis, bilinmeyen bir bitkiyi, bilinen gruplardan birinin içine koymakla gerçeklefltirilebilir. Teflhis iflleminde kesin bir sonuca vard›r›labilen bir s›n›fland›rma, amac›na ulaflm›fl bir s›n›fland›rma demektir. 19. yüzy›lda bitki sistemati¤i bir bilim kolu düzeyine eriflmifltir ve bu dönemde s›n›fland›rma, bitkilerin sadece morfolojik özelliklerine dayanmaktad›r. Mikroskopinin icad›, anatomi ve sitoloji kollar›n›n geliflmesi, evrim teorisinin ortaya at›lmas›, genetik biliminin geliflmesi ve bütün bilimlerin botanik alan›nda kaydetti¤i bilgiler, s›n›fland›rmay› etkilemifl ve yeni sistemlerin ileri sürülmesine, taksonomi alan›nda yeni kollar›n ortaya ç›kmas›na neden olmufltur. Kromozom say›s›, kromozom yap›s›yla ilgili sitolojik bulgular›n s›n›fland›rmaya uygulanmas›yla ‘Sitotaksonomi’ bilim dal› ortaya ç›km›fl, bitkilerin kimyasal içerikleri hakk›ndaki bilgilerin iyi bir düzeye ulaflmas›yla, bitkilerin kimyasal özellikleri ile s›n›fland›rma aras›nda iliflkiler arayan ‘Kemotaksonomi’ bilim dal› meydana gelmifltir. Son y›llarda, taksonomik gruplar aras›nda yak›nl›¤› ve uzakl›¤› belirleyebilmek amac›yla matematik yöntemlerinden yararlan›lmas› düflünülmüfl ve ‘Nümerik taksonomi’ ad› verilen bir bilim dal› oluflmufltur. 1. Yapay S›n›fland›rma: Bitkilerin gelifli güzel seçilmifl bir veya birkaç özelliklerine dayan›r. Örne¤in, bitkileri ot, çal›, a¤aç fleklinde ay›rmak, çiçeklerdeki stamen say›s›na göre grupland›rmak veya floristik eserlerde görüldü¤ü gibi, bir bitkiyi h›zl›ca tayin edebilmek için yap›lm›fl olan dikotomik anahtarlar yapay s›n›fland›rma fleklidir; bitkiler aras›ndaki yak›nl›k ve akrabal›k düflünülmeden yap›lm›fl bir s›n›fland›rmalard›r. 2. Do¤al S›n›fland›rma: Çok say›da özellik kullan›larak ve bitki özellikleri aras›nda ba¤l›l›k bulundu¤una dayan›larak yap›lan bir s›n›fland›rmad›r. Bu sistemde, küçük kümeleri içine alan daha büyük kümeler fleklinde bir dizi vard›r. Bu kümeler s›ras›yla, tür, cins, familya, tak›m, vb. isimlerini tafl›r. Çok say›da özellik kullan›ld›¤›ndan ve özellik benzerliklerinden yararlan›ld›¤›ndan, bu sistem, ayn› s›radaki kademelerin birbirlerine olan yak›nl›k veya uzakl›¤›n› ortaya koyar. 3. Filogenetik S›n›fland›rma: 19. yüzy›l›n ikinci yar›s›nda Lamarck ve Darwin’in gelifltirmifl olduklar› evrim teorisine, yani dünyan›n oluflumundan bugüne kadar yaflayagelmifl bitkilerin, gruplar halinde birbiri ard› s›ra meydana gelmifl olduklar›, her bir grubun daha önceki var olan gruptan gelmifl oldu¤u, buna göre bitkiler aras›nda bir akrabal›k iliflkisi bulundu¤u teorisine dayanan bir s›n›fland›rmad›r. Bir tür do¤al s›n›fland›rma sistemidir: tür, cins, familya kavramlar›n› kabul eder, fakat bu gruplar›n s›ralanmas›n›, ilk bitki gruplar›ndan son oluflan bitki gruplar›na do¤ru, yani ilkel gruplardan geliflmifl gruplara do¤ru yapar. Bugünkü floram›z ise geliflmekte olan genç flekillerle gerileme halinde olan yafll› flekillerin bir kar›fl›m›ndan oluflmaktad›r. Böyle bir flora içindeki bitkiler aras›nda evrim boyunca meydana gelen morfolojik geliflmelere dayanarak, bir do¤al akrabal›k zinciri aramak, bitkileri bu zincire göre grupland›rmak ve s›ralamak, filogenetik sistemin amac›d›r. 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler S›n›fland›rma birimlerine takson ad› verilir. Burada birim terimiyle sistemdeki, küçük veya büyük, herhangi bir kademedeki bir grup anlafl›l›r. Temel birim olarak tür kabul edilir. Tür: Sabit özellikleri hepsinde ayn› olan ve bir tek ferdin dölü olarak kabul edilebilen fertlerin toplulu¤una verilen isimdir. Bu toplulukta çok önemli olan iki özellik göze çarpar: 1. Fertlerin özellikleri sabit ve kal›tsald›r, yani fertler hem kendi aralar›nda birbirlerine benzer, hem atalar›na benzer, hem de ileri döllerindeki fertlere benzer, 2. Fertler ancak kendi aralar›nda döllenebilirler, yani topluluk, üreme bak›m›ndan di¤er tür topluluklar›ndan ayr›lm›fl durumdad›r. Tür biriminin üstünde olan, yani türden daha büyük olan topluluklar gittikçe büyüyen geniflliklerine göre, afla¤›da s›ralanm›flt›r: Cins: Birbirine benzeyen ve ortak birçok özellikleri olan türlerin toplulu¤u, Familya: Ortak özellikleri olan yak›n cinslerin toplulu¤u, Tak›m: Yak›n familyalar›n toplulu¤u, Bölüm: Yak›n s›n›flar›n toplulu¤u, Alem: Bölümlerin hepsini birden, yani bütün bitkileri içeren topluluk. Tür kademesinin alt›nda olan, yani türden daha küçük olan kademeler flunlard›r: alttür, varyete, form. Adland›rma: Bitki sistemati¤inde adland›rma için uluslararas› dil olarak Latince kabul edilmifltir ve adland›rma uluslararas› çal›flmalar sonunda saptanm›fl olan kurallara göre yap›l›r. Tür adlar› iki Latince kelimeden oluflan bir tak›md›r. Bu kelimelerden birincisi, o türün içinde bulundu¤u cinsin ad›d›r. ‹kinci kelime, bu cins ad›n› tamlayan bir kelimedir. Türü belirleyen bu ikinci kelime genellikle bir s›fatt›r ve göze çarpan bir özelli¤i veya çiçeklenme zaman›, yetiflti¤i ortam, vatan›, kullan›l›fl› vb. özelli¤i yans›t›r. Tamlayan kelime bir isim de olabilir, bölge ad›, da¤ ad›, flehir ad›, kifli ad› gibi... Kifli ad› genellikle o türe ait ilk örne¤i toplam›fl veya botanik alan›nda tan›nm›fl bir kiflinin ad›d›r. Cins ad› büyük harfle bafllar, tamlayan kelimenin ilk harfi daima küçük yaz›l›r. Bir türün bilimsel ad›n›n geçerli olabilmesi için, bu türü tan›tm›fl ve ona Latince isim vermifl olan kifli veya kiflilerin isimlerinin tam veya k›salt›lm›fl olarak, türün Latince ad›n›n ard›nda yaz›lm›fl olmas› gerekir. Örnekler: Papaver somniferum L. Orchis anatolica Boiss. Crocus abantensis T. Baytop et B. Mathew Roemeria carica A. Baytop Sideritis tmolea P. H. Davis Gypsophila baytopiorum Kit Tan Burada Papaver, Orchis, Sideritis, Roemeria, Crocus, Gypsophila cins adlar›d›r; somniferum uyku tafl›yan anlam›na gelen bir s›fat, anatolica Anadolu kelimesinden, tmolea Tmolus (Bozda¤) kelimesinden, carica Mu¤la yöresi anlam›nda, abantensis Abant kelimesinden türetilmifl birer s›fatt›r; albiflora beyaz çiçekli anlam›nda bir s›fat; baytopiorum bir isimdir, Baytoplar›n anlam›na gelir. Tür isimlerinin ard›ndan k›salt›lm›fl veya tam olarak yaz›lm›fl kelimeler ise, o türlere isim vermifl olan botanistlerin isimleridir. Tür kademesinin üstünde bulunan alt› ana kademedeki taksonlar›n adlar›, tek Latince kelimeden oluflmaktad›r. Bu kelimelerin ilk harfleri büyük yaz›l›r. 81 82 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Cins ad› özel isimdir. Bu isim bazen cinsin belirli bir özelli¤ini yans›t›r, bazen tan›nm›fl bir kiflinin, bazen bitkinin yerli isminin Latinlefltirilmifl halidir. Bazen de hiçbir anlam› olmayabilir. Familya adlar›, o familyada bulunan bir cinsin ad›ndan yararlanarak düzenlenmifltir ve daima -aceae ile son bulur. Örne¤in Malvaceae ad›, bu familyada bulunan Malva cins ad›ndan türetilmifltir. Ancak bu kurala uymayan adland›rmalar da mevcuttur, örne¤in Gramineae, Umbelliferae, Labiatae vb. Bu familyalar için de aceae ile sonlanan adlar kullan›lmaya bafllanm›flt›r. Gramineae yerine Poaceae, Umbelliferae yerine Apiaceae, Labiatae yerine Lamiaceae gibi. Tak›m adlar›, o tak›mda bulunan familyalardan birinin ad›ndan al›n›r ve -ales ile sonland›r›l›r, Malvales, Rosales gibi. Ancak baz› istisnalar da bulunmaktad›r. Glumiferae, Umbelliflore gibi. Bölüm adlar›n›n hepsi -phyta eki ile sonlan›r. Pteridophyta, Spermatophyta gibi. Ana kademeler aras›ndaki taksonlar›n isimlendirilmesinde ise, bu taksonlar›n isimleri iki bazen de daha fazla say›da Latince kelime tafl›yan bir tak›md›r, ancak burada iki Latince kelime aras›nda daima kademe belirtilmelidir. Örne¤in Solanum nigrum subsp. nigrum, Foeniculum vulgare var. dulce, Papaver sect. miltantha. Uluslararas› kurallara dayan›larak botanistler taraf›ndan bitkilere verilmifl olan bilimsel Latince isimlere karfl›l›k, o bitkilerin yetiflti¤i bölgelerdeki halk taraf›ndan kullan›lan yerli isimleri vard›r. Bu isimlerin bir k›sm› tamamen yerleflmifl ve kodeks ve kitaplara geçmifl olmakla beraber, birço¤u yöresel ve çeliflkili kalmaktad›r. Droglar›n Adland›r›lmas›: Bir t›bbi bitkinin biyolojik aktivitesi özelli¤i olan organ›, kurutma gibi bir ifllem ile devaml› olarak saklanabilir hale getirilirse, istenilen yerde, istenilen bir zamanda kullan›lmaya haz›r bir drog haline gelmifl demektir. Droglardan hareketle ilaçlar haz›rlan›r. Drog, ilaç haz›rlanmas›nda kullan›lan bitkisel veya hayvansal kökenli ilkel maddedir. Örne¤in bir bitkinin çiçekleri toplan›r kurutulursa ve bu çiçeklerden haz›rlanan infüzyon ilaç olarak kullan›l›rsa, kurutulmufl bu çiçekler bir drogdur. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P 2 Drog ve ilaç SIRA kavramlar›n› tart›fl›n›z. S‹ZDE Bitkisel droglar kökenlerine göre iki grup alt›nda toplan›r: D Ü fi Ü N E L ‹tamam›ndan M 1. Bir bitkinin veya herhangi bir parças›ndan elde edilen droglar, 2. Bitkide do¤al veya ikincil olarak geliflen veya bitkiden özel bir ifllem sonunda elde droglar. S Oedilen R U Bir bitkinin tamam›ndan elde edilen droglar azd›r. Bitkinin herhangi bir parças›ndan elde edilen droglar ise daha fazlad›r. D‹KKAT Bu organlar için kullan›lan Latince terimler flöyledir: Folium (yaprak), folia (yapraklar), flos (çiçek), flores (çiçekler), cortex (gövde, S‹ZDE fructus (meyve), semen (tohum), herba (ot), lignum (odun), dal ve kök SIRA kabu¤u), radix (kök), bulbus (so¤an), tuber (yumru), tubera (yumrular), rhizoma (köksap), stipes (dal,AMAÇLARIMIZ sap), stipites (dallar, saplar), summitates (dal uçlar›), gemmae veya turlones (dal tomurcuklar›), pulpa (etli mezokarp), stylus (stilus), pericarpium (meyve kabu¤u), sporae (sporlar), glandulae (salg› tüyleri). ‹kinci grup droglar›n cinsini belirtmek için kullan›lan Latince terimler K ‹ Talt›ndaki A P flunlard›r: N N TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 83 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler Amylum (niflasta), gallae (maz›lar), gummi (zamk), resina (reçine), gummiresina (reçineli zamk), oleoresina (reçine ve uçucu ya¤ kar›fl›m›), balsamum (balsam), pix (katran), oleum (ya¤), cera (mum), succus (usare). Bitki organlar› yaz›l›rken, tamlama yapan iki kelime kullan›l›r. Bu kelimelerden biri bitkinin ad›, di¤eri ise bitkinin kullan›lan organ›n›n ad›d›r. Bitkinin ad› olarak genellikle cins ad› kullan›l›r, bazense cins ad›na bazen bir s›fat eklenir. Digitalis folium (yüksükotu yapra¤›), Malvae folium (ebegümeci yapra¤›), Chamomillae romanae flos (Alman papatyas› çiçe¤i), Salep tubera ( salep yumrular›). ORGANOLEPT‹K ANAL‹ZLER T›bbi ve aromatik bir materyalin organoleptik özellikleri karakteristiktir. Organoleptik analiz ifadesi ile befl duyu organ› ile yapt›¤›m›z analizleri kapsar. Görünüfl, renk, büyüklük, k›r›lma yüzeyi, yüzey özellikleri, tekstür, koku ve tat bu analizin temelini oluflturur. Bu özelliklerin belirlenmesi materyalin safl›¤› ve kalitesi konusunda fikir edinmek için en h›zl› yöntem oldu¤u gibi hiç bir cihaza gerek duyulmamas› nedeniyle ekonomiktir. E¤er materyal renk, görünüfl, büyüklük bak›m›ndan ilgili standartlarda verilen de¤erlere uygun de¤ilse daha ileri testleri uygulaman›n gere¤i yoktur. Tat ve koku belirlenmesi de çok önemli olmas›na ra¤men bu konuda analizi yapan kiflinin kiflisel alg›lar›n›n sonucu etkileyebilece¤i unutulmamal›d›r. Bitkisel ürün bitkide do¤al veya patolojik olarak meydana gelen veya bitkiden özel bir ifllem sonucu elde edilen ürün de olabilir. Bunlar niflastalar, maz›lar, zamklar, reçineler, reçineli zamklar, oleorezinler, balsamlar, katranlar, uçucu ya¤lar, sabit ya¤lar, usareler, lateksler, ekstreler ve süblimasyon ürünleri olabilir. Bu ürünlerde öncelikle standartlar ve monograflarda belirtilen özellikleri dikkate al›narak makroskopik incelemeye tabi tutulmal›d›r. Bir bitkisel materyalin genel görünüflü, canl› bitki ve kuru halde pazardaki görüntüsüne, içerdi¤i parçac›k çeflitlili¤ine örnek olarak Ökse otu verilmifltir (Resim 4.1). Resim 4.1 a. Viscum album (Ökse Otu) genel görünüfl, b. canl› bitki, c. kuru halde. (Bisset, 1994) 1 cm Görünüfl Materyalin genel görünüflü, kalite konusunda ip uçlar› verebilir. Scillae bulbus parçac›klar› gevrek olmal›d›r, yumuflak ise nem çekmifl ve büyük ihtimalle etken bileflikleri olan glikozit miktar›nda azalmalar olmufl demektir. Yaprak materyallerinde e¤er standartlar yapraklar›n bütün olmas›n› öneriyorsa, defne, sinameki örneklerinde oldu¤u gibi, k›r›lm›fl ufalanm›fl yapraklar kaliteli bir materyali oluflturmaz. Niflasta bak›m›ndan zengin kök, rizom gibi droglarda (Iridis rhizoma, Zingiberis rhizoma, Rhei radix gibi) gözlenen delikli bir yap› materyalin böceklenmifl oldu¤u- 84 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri nu iflaret eder ki hiçbir flekilde kullan›lmamas› gerekir. Papatya çiçeklerinin görünüflü parlak olmal›, donuk görünümlü olmamal›d›r. Toz halindeki materyallerde tozun inceli¤i, lifli görünümü vb özellikleri materyalin kalitesi hakk›nda ipuçlar› vermektedir. Örne¤in niflastalar beyaz, ak›c› toz halinde olmal›d›r. Toz rengindeki kirlilik veya tozun küf mantar› hifleri ile ak›flkanl›¤›n› kaybetmifl olmas› kalitenin istenen düzeyde olmad›¤›n› aç›kça gösterir. Renk Gün ›fl›¤›nda veya gün ›fl›¤› dalga boyundaki lambalar alt›nda referans materyaller ile karfl›laflt›r›larak incelenmelidir. E¤er toz edilmifl bir drog ise renkler baz› materyaller için belirleyici olabilir. Beyaz: Arap zamk›, Kitre zamk›; Aç›k Sar›: Soyulmufl Meyan kökü, Zencefil, Kuassia, Adaso¤an›; Aç›k Kahverengi: ‹peka kökü, Soyulmam›fl Meyan Kökü, Kargabüken tohumu, Afyon, Rezene (Resim 4.2), Censiyan, Kaskara, Kiflnifl, Kakule, Calap yumrusu, Keten tohumu, Aloe; Tarç›n rengi: Tarç›n kabu¤u (Resim 4.3), Kateflu; Koyu kahverengi: Karanfil (Resim 4.4), Çuraçao Aloesi; Menekfle: Çavdar mahmuzu; K›rm›z›: K›nak›na kabu¤u; Turuncu: Ravent; Aç›k yeflil: Lobelya; Yeflil: Banotu, Güzelavrat otu, Stramonium, Sinameki, Yüksük otu vs. olabilir. Resim 4.2 Foeniculi fructus Resim 4.3 1 cm Foeniculum vulgare meyveleri. (Rezene) (Bisset, 1994) 1 cm Carum carvi meyveleri. (Keraviye) (Bisset, 1994) Resim 4.4 Cinnamomi ceylanici cortex Resim 4.5 1 cm Cinnamomum ceylanicum kabuklar›. (Tarç›n) (Bisset, 1994) Caryophyli flos 1 cm Syzygium aromaticum tomurcuklar›. (Karanfil) (Bisset, 1994) 85 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler Örnekler: Aloe: Koyu kahverengi kütle, k›smen opak veya kahverengi toz Althaeae officinalis: Kökler beyaz Zencefil rizomu: ‹ç k›s›mlar beyaz, d›fl k›s›mlar sar›ms› - kirli beyaz (Resim 4.5) Resim 4.6 Zingiberis rhizoma Resim 4.7 1 cm Zingiber officinale rizomu. (Zencefil) (Bisset, 1994) 1 cm Althaeae officinalis kök. (Hatmi) (Bisset, 1994) Büyüklük On örnekte ölçümler yap›larak ortalamas› al›nmal›d›r. Monograflarda veya ilgili standartlarda belirtilen ebatlara uymayan materyaller kullan›lamaz. Örnekler: Rosmarinus officinalis: Yapraklar 1- 4 cm boyunda Mentha piperita: Yapraklar 1 - 7 cm boyunda Melissa officinalis: Yapraklar 2 - 8 cm boyunda Gingko biloba: Yapraklar 4 - 7 cm boyunda Thea sinensis: Yapraklar 3 - 12 cm boyunda Laurocerasus officinalis: Yapraklar 8 - 20 cm boyunda Ricinus communis: Meyve küremsi, 1.5 cm çap›nda, dikenli Datura stramonium: Meyve yumurtams›, 2.5 - 4 cm boyunda, dikenli Yüzey Özellikleri Ham materyalde, gerekirse 6x veya 10x büyütmeli mercekler alt›nda yüzey incelenmeli, yumuflakl›k-sertlik ve gevfleklik-bükülebilirlik kontrolleri yap›lmal›d›r. Örnekler: Rosmarinus officinalis, Eucalyptus camaldulensis, Thea sinensis, Laurus nobilis, Laurocerasus officinalis, Gingko biloba yaprak yüzeyi derimsi. K›r›lma Yüzeyi K›r›lma yüzeyi lifli, pürüzlü-pürüzsüz veya tanecikli vb. özellikleri tafl›yabilir. Örnekler: Meyan kökü k›r›lma yüzeyi lifli, Koku Baflparmak ile iflaret parma¤› aras›nda ezilerek incelenen örnekte koku yok, zay›f, farkl› veya kuvvetli olarak not edilir. Koku var ise aromatik, meyvemsi, küflü veya 86 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri kokuflmufl gibi özelli¤i not edilir. Nane, kekik, karanfil gibi örneklere özel-karakteristik s›ras›yla mentol, karvakrol ve öjenol kokular› al›nabilir. Örnekler: Sinameki: Hafif kokulu Anason: Karakteristik anason kokulu Arnika çiçe¤i: Aromatik kokulu Belladon yapra¤›: Hafif buland›r›c› kokulu Peumus boldus: Yapraklar› özellikle ezilince karakteristik kokulu Carum carvi: Meyveleri karvona benzer kokulu Rosmarinus officinalis, Mentha piperita, Melissa officinalis, Salvia fruticosa, Eucalyptus camaldulensis, Laurus nobilis yapraklar› özel kokulu. Laurocerasus officinalis yapraklar› ezildi¤i zaman özel kokulu. Artemisia absinthium: Aromatik ve karakteristik Apium graveolens: Karakteristik, baharat›ms› Tat Özellikle belirtilmifl ise materyalin tad›na bak›lmal›d›r. Alkaloit ve glikozit tafl›yan t›bbi bitkiler ac› lezzetlidir. Bu bilefliklerin toksik olma ihtimalleri göz ard› edilmemelidir. Ayr›ca terpenik kökenli ac› maddeleri tafl›yan bitkiler ifltah aç›c› ve tonik olarak kullan›lagelmektedir. Ac›l›k tarifi kinin ve benzeri maddeler için farkl›, k›rm›z›biber gibi baharat olarak kullan›lanlar için farkl› bir ifadedir. Aromatik bitkilerin tan›nmas›nda tat tan›mlay›c› bir özellik olabilir. Örnekler: Melek otu kökü: Önce aromatik, sonra buruk ac› ve nihayet yak›c› lezzetli K›rm›z› biber: Çok yak›c› lezzette Cardamum: Tohumlar kuvvetli aromatik koku ve lezzette Centaurium erythraea: Ac› lezzetli Althaeae officinalis: Yapraklar› müsilajl› lezzetli, kökler müsilajims› ve tatl›ms› Ammi visnaga: Meyveleri hafif ac› ve aromatik Ginseng kökü: Önce ac›, sonra tatl› ve müsilaj›ms› SIRA S‹ZDE M‹KROSKOB‹K YÖNTEMLER SIRA S‹ZDE Organoleptik özellikler materyali de¤erlendirmek için yeterli olmayabilir. mikraskabik ve/veya fizikokimyasal analizlerin yap›lmas› gereklidir. Özellikle parD Ü fi Ü N E L ‹ M çalanm›fl veya toz edilmifl materyaller makraskabik özellikleri belirlenemeyece¤i ve organoleptik özelliklerinde kay›plar olabilece¤i için mikraskabik incelemeye tabi tutulurlar.S O R U D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U Bu analizlerin için öncelikle mikroskopun yap›s› ve kullan›m› ile ilgili bilgi D ‹yap›labilmesi KKAT sahibi olmak gerekir. Bu konu ile ilgili detaylar T›bbi ve Aromatik Bitki Uygulamalar› dersi teorik ve SIRA uygulama bilgilerinden yararlanabilirsiniz. S‹ZDE D‹KKAT SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ D Ü fi Ü N E L ‹ M K ‹ T A P S O R U N N 3 MikraskabikSIRA metotlar›n S‹ZDE uygulanmas› hangi durumlarda baflvurulacak ilk yöntemdir? AMAÇLARIMIZ Ayr›ca farmakopelerdeki drog monograflar›n›n haz›rlanmas›nda, droglar›n safD Ü fi Ü N E L mikraskabik ‹M l›k kontrollerinde yöntemlerden genifl flekilde yararlan›l›r. MikroskoK flekilde ‹ T A P kullan›labilmesi için bitki morfolojisi ve anatomisinin iyi bilinbinin yararl› mesi gerekir.S OÇeflitli R U dokular›n, hücre flekillerinin ve organellerin bilinmesi flartt›r. TELEV‹ZYON D‹KKAT TELEV‹ZYON D‹KKAT SIRA S‹ZDE ‹NTERNET SIRA S‹ZDE ‹NTERNET 87 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler Örne¤in; yaprakta epiderma ve palisat dokular›n›, stoma hücrelerini, salg› ve örtü tüylerini bilmek ve tan›mak gerekir. Toz droglar›n tayininde tayin anahtar›ndan yararlan›l›r. Bu anahtarlar devaml› ikiye ayr›larak sürdüklerinden dikotomik anahtarlar ad› da verilir. A) Hücresiz Droglar: Zamklar, Balzamlar, Mumlar, Reçineler, Ya¤lar, Lateksler, Niflasta, Ekstreler (Agar, Kateflu) B) Hücreli Droglar: B1) Odun borusu tafl›mayanlar: Mantar, Salg› hücresi, Polen, Spor (Lupulin) B2) Odun borusu tafl›yanlar: B2.1) Yaprak Epiderma hücresi ve Stoma tafl›yanlar: Folium, Flos, Herba. B2.2) Yaprak Epiderma Hücresi ve /veya Stoma tafl›mayanlar: B2.2.1) Perikarp elementleri ve Testa tafl›yanlar: Fructus, Semen B2.2.2) Perikarp elementleri ve Testa tafl›mayanlar: Radix, Rhizoma, Tubera, Bulbus Bu tayin anahtar›nda ana hatlarla verilen bilgileri daha ayr›nt›l› veren, bilinmeyen ve toz halindeki bir bitkisel materyalin tayinine yard›mc› olabilecek anahtarlar kaynaklarda bulunmaktad›r (A.Baytop, 1981, Bafler, K›r›mer, 2009). Bitkisel Droglarda Gözlenen Diagnostik Özellikler HÜCRE C‹DARI: Bitkilerde hücre cidar› selüloz, hemiselüloz, lignin, kütin veya süberinden yap›lm›flt›r. Selüloz Cidarlar: Pamuk (Gossypium) lifleri saf selülozdan oluflmufltur. Bitkilerin hücre cidarlar›nda genellikle selüloz yan›nda hemiselüloz ve pektin de bulunur. Sartur Reaktifi ile sar›ya boyan›r. Mantarlaflm›fl (Süberinli) ve Kütinleflmifl Cidarlar: Süberin ve kütin bulunduklar› cidarlar› su geçirmez yaparlar. Mantar dokusunda ve endospermada hücre cidarlar› süberinleflmifltir. Kütin selüloz cidarlar›n yüzeyinde veya içinde birikir. Yapraklar›n yüzeyini kaplayan kütin (Kütikula) karakteristik flekillerde olabilir. Cocae folium’da papil; Belladonnae folium’da k›vr›m fleklinde kabart›l›d›r. Kütikula tabakas› alt›ndaki selüloz cidarlarda kütin tafl›yabilir. Süberin ve kütinin tan›ma reaksiyonlar› ayn›d›r. Sartur Reaktifi ile suberin esmer k›rm›z›-turuncu; kütin ise turuncu renk al›r. Silisleflmifl Cidarlar: Silis içeren hücre cidarlar›na Diatomeae, Graminae ve Equisetaceae familyalar›na dahil bitkilerde rastlan›r. Müsilajlaflm›fl Cidarlar: Baz› hücre cidarlar› zamk veya müsilaj haline dönebilirler. Gummosis denen bu olaya Prunus, Citrus, Astragalus türlerinin gövdelerinde; birçok tohumun (Lini semen, Sinapis semen) testas›nda ve ço¤u su bitkilerinin d›fl dokular›nda rastlan›r. Sennae folium’da epiderman›n baz› hücreleri müsilaj tafl›r. Müsilaj tafl›yan hücreler Çini Mürekkebi ile incelenebilir. Su ile fliflen müsilaj hücreleri siyah yüzeyde beyaz renkli görülür. Kitinleflmifl Cidarlar: Crustacea’lar›n (Kabuklu deniz hayvanlar›) böceklerin ve baz› mantarlar›n (Secale cornutum - Çavdar mahmuzu) hücre cidarlar›nda bulunur. Kitin; selüloz ve lignin için uygulanan reaksiyonlar› vermez. HÜCRE ‹ÇER‹⁄‹: N‹fiASTALAR: Kök, rizom, meyve ve tohumlarda iri tanecikler halinde depo niflastas› olarak, klorofil tafl›yan organlarda ise daha küçük taneler halinde assimileme niflastas› olarak bulunan renksiz, karbonhidrat deposu maddelerdir. Niflasta, hücrede lökoplastlarda teflekkül eder. Oluflum merkezine “Hilum” ad› verilir. Niflasta tanesi, hilum etraf›na peflpefle oluflan tabakalar sonucu meydana Diagnostik tan›, ay›r›m anlam›ndad›r. Papil, epiderma hücrelerinin her birinde rastlanan kutikula tabakas› kabart›lar›d›r, mikraskabik incelemede epiderma üstten görünüflünde yuvarlak kabart›lar fleklinde görülür. 88 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri gelir. Hilum nokta, çizgi veya ›fl›nsal (radyal) flekillerde olabilir. Hilum niflasta tanesinin ortas›nda ise “konsentrik”, ortadan baflka yerde ise “eksantrik” olarak adland›r›l›r. Eksantrik hilumlu taneler genellikle yuvarlak de¤ildir. Hilum mikroskopta hassas ayar vidas›n›n ileri geri oynat›lmas›yla aç›k ve koyu renkli görülür. Hilumun flekli ve etraf›ndaki halkalar›n belirgin olup olmamas› teflhiste önemli oynar. Hilum ticari niflastalarda, bitki hücreleri içinde ki niflastalar›nkinden daha belirgindir. Niflasta taneleri yuvarlak, oval, eliptik, çok köfleli veya torba fleklinde olabilir. Bazen tek tek (basit) bazen ise birkaç tanesi bir arada (bileflik) bulunabilir (fiekil 4.1). Niflastalar su ile incelenirler. ‹yot çözeltisi ile maviye boyan›rlar, bu ifllem için Sartur Reaktifi de kullan›labilir. fiekil 4.1 T›bbi olarak kullan›lan niflastalar. Kristalloit protein taneci¤i, globoit ise kalsiyum veya magnezyum inozitofosfatt›r. PROTE‹NLER: Tohumlarda depo olarak bulunan protein taneciklerine “Alöron” ad› verilir. Alöronlar bilhassa ya¤l› tohumlarda, örne¤in Ricini semen ve Lini semen’de belirgin flekilde görülürler. En basit alöron tanesi ince bir zarla kapl› protein kütlesidir. Ancak bazen protein kütlesi içinde yuvarlak flekilli globoit ve kristalloit adl› taneciklere de rastlan›r. Globoit tafl›yan alöron taneleri Lini semen’in kotiledonlar›nda ve endodermas›nda bulunur. Myristicae semen’in endosperma hücrelerinin herbiri bir büyük, birçok alöron tanesi tafl›rlar. Büyük taneler içinde iri birer kristalloit bulunur. Alöron taneleri kloralhidrat ve Sartur Reaktifi’nde çözünürler. Bu yüzden eter, alkol veya gliserinde incelenirler. mikraskabik incelemede iyi sonuç almak için numune ya¤ ve niflastadan iyice ar›nd›r›lmal›d›r. YA⁄LAR: Bitkisel droglarda sabit ve uçucu ya¤lara rastlan›r. Sabit ya¤lar bilhassa tohumlarda depo madde olarak bulunur. Depo ya¤lar kat› ve ›s›t›l›nca eriyen renkli veya kristalize kütleler halindedir. Myristicae semen’in endosperma hücrelerinde tüy flekilli kristaller halinde görülürler. S›v› ya¤lar küçük parlak damlalar halinde gözlenirler. Ya¤ damlac›klar›na Lini semen’in kotiledonlar›nda alöron taneleri ile birlikte; Strychni semen ve Umbelliferae meyvelerinin ise endospermalar›nda rastlan›r. Uçucu ya¤lar yaprak, meyve, kabuk, rizom ve tohumlarda özel organlar içinde, salg› hücrelerinde (Cinnamomi cortex, Boldo folium, Cardamomi fructus, Piperis nigri fructus, Zingiberis rhizoma), salg› ceplerinde (Eucalypti folium, Jaborandi folium) salg› kanallar›nda (Umbelliferae meyveleri: örn. Foeniculi fructus), salg› tüylerinde (Labiatae bitkileri: örn. Menthae folium) bulunurlar. Uçucu ya¤lar hücre içinde damlac›klar halinde görülür. Suda az, alkolde çok çözünürler. Sabit ve uçucu ya¤lar Sartur Reaktifi ile turuncu renge boyan›rlar. 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler KR‹STALLER (B‹LLURLAR): Droglarda rastlanan kristaller basit ve bileflik olmak üzere ikiye ayr›larak incelenirler (fiekil 4.2). Basit Billurlar Prizmatik : Sennae folium, Hyoscyami folium, Quassiae lignum, Liquiritiae radix, Rauwolfiae radix, Colombo radix, Rhamni purshianae cortex, Quillaiae cortex. ‹¤ne fleklinde : Ipecacuanhae radix, Gentianae radix, Cinnamomi cortex ve Scillae bulbus’da ise rafit fleklinde Billur kumu (sfenoit) : Belladonnae folium Bileflik Billurlar Druz : Stramonii folium, Sennae folium, Rhei radix, Granati cortex Rozet : Rhei radix, Foeniculi fructus ‹kiz billur : Hyoscyami folium Billurlara bütün doku ve organlarda rastlanabilir. Bazen sklerenkima demetinin etraf›n› k›n gibi sarabilirler, böylelikle billur dizileri meydana getirirler (Sennae folium, Rhamni purshianae cortex, Liquiritiae radix). Bazen de tafl hücreleri içinde rastlan›rlar (Colombo radix). Foeniculi fructus’da küçük kalsiyum oksalat rozetleri alöron taneleri içinde bulunurlar. Droglarda en çok kalsiyum oksalat (CaC2O4) billurlar›na rastlan›r. Solanaceae droglar›ndan Belladonnae folium billur kumu, Stramonii folium druz, Hyoscyami folium ise tek ve ikiz billurlar tafl›malar› sebebiyle birbirlerinden ay›rt edilirler. Kalsiyumoksalat billurlar› doku içinde kloralhidrat, Sartur Reaktifi veya KOH çözeltisi ile incelenebilirler. Bu billurlar asetik asit ve KOH’de erimez ancak HCl ve H2SO4 ile erirler. % 50 H2SO4 ile muamele edildiklerinde kalsiyum oksalat billurlar› i¤ne fleklindeki kalsiyum sülfat billurlar›na dönüflürler. Baz› droglarda kalsiyum karbonat billurlar›na rastlan›r. Bunlar hücre duvar›na yap›fl›k halde salk›m fleklinde bulunabilirler ki bu durumda Sistolit ad›n› al›rlar. ‹yi teflekkül etmifl sistolitler Cannabis herba’n›n yaprak üst epiderma hücrelerinde ve alt epidermadaki örtü tüylerinin tabanlar›nda görülürler. Sistolitteki kalsiyum karbonat seyreltik asitle eritildi¤inde geriye selülozdan ibaret bir k›s›m kal›r. Kalsiyum karbonat, kalsiyum oksalat›n aksine asetik asit, HCl veya H2SO4’le köpürerek erir. % 50 H2SO4 kullan›l›rsa i¤ne fleklinde kalsiyum sülfat billurlar› belirir. 89 90 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 4.2 Kristaller DOKULAR EP‹DERMA: Bütün bitkiyi saran, tek s›ra hücre yap›l› dokudur. Kökte epiderma pilifer tabakay› teflkil eder. Epiderma hücreleri kloroplast tafl›maz. Yüzeyden görünümde de¤iflik flekillerde olabilirler. Enine kesitte ise yass›, yüzeye paralel, kare veya dikdörtgen flekillidir. A¤açs› bitkilerin gövdelerinde epiderma mantar kambiyumunun (Fellogen) geliflmesiyle yok olur. Otsu bitkilerin gövdelerinde, yaprak, meyve ve tohumlarda ise epiderma kal›c›d›r. Epiderma hücrelerinin cidarlar› düz (Jaborandi folium, Cocae folium, Sennae folium), dalgal› (Stramonii foli- 91 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler um, Hyoscyami folium, Belladonnae folium), tesbihimsi (Lobeliae folium, Digitalis lanata folium) veya Cocae folium’daki gibi papilli olabilir. Uvae-ursi folium’n›n epidermas›nda kal›n bir kütikula tabakas› bulunur. Jaborandi folium ve Belladonnae folium’da kütikula k›vr›ml›d›r (fiekil 4.4). Sennae folium’da epiderma müsilaj içerir. Urticaceae ve Cannabinaceae bitkilerinin epidermas›nda kalsiyum oksalat sistolitleri bulunur. Meyve ve tohumlar›n epidermalar› diagnostik özelliklidir. Umbelliferae meyvalar›n›n perikarp›n›n d›fl ve iç epidermalar› karakteristik yap›dad›r. Coriandri fructus ve Vanillae fructus perikarplar›n›n prizmatik kalsiyum oksalat kristalleri bulunur. Umbelliferae meyvalar›nda kutikula dalgal› görünümdedir. Cardamomi fructus’un epidermas› karakteristik uzun ve küt hücrelerden yap›l›d›r. Lini semen ve Sinapis semen’de epiderma hücreleri müsilaj içerir. fiekil 4.3 Epiderma Hücre Cidarlar›. STOMALAR Epidermada mezofil ile d›fl ortam aras›nda gaz al›fl veriflini temin eden stomalar bulunur. Epiderma hücrelerinin aksine stoma hücreleri kloroplast tafl›rlar. Stomalar monofasyal yapraklarda her iki yüzde; bifasyal yapraklarda ise sadece alt epidermada bulunurlar. Stomalar etraflar›n› çevreleyen komflu epiderma hücrelerinin say›s›na ve konumuna göre s›n›fland›r›l›rlar. E¤er stoma komflu hücreleri di¤er epiderma hücrelerinden farks›z görünümde ise ANOMOS‹T‹K (Ranunculaceae tipi) ad›yla an›l›rlar. (Uvae-ursi folium’da stoma komflu hücreleri say›s› 6-9, Digitalis folium’da ise 5-6). AN‹ZOS‹T‹K (veya Cruciferae tipi) stomada biri di¤erlerinden küçük 3-4 komflu hücre bulunur. (Belladonnae folium, Stramonii folium, Hyoscyami folium). PARAS‹T‹K (veya Rubiaceae tipi) stomada stoma a¤z›na paralel 2 komflu hücre bulunur (örn. Cocae folium, Boldo folium, Sennae folium), D‹AS‹T‹K (veya Caryophyllaceae tipi) stomada ise stoma a¤z›na dik aç› yapan 2 komflu hücre vard›r. (örn. Labiatae bitkileri). AKT‹NOS‹T‹K stomada komflu hücreler stomay› daire fleklinde sarar (örn. Theae folium) (fiekil 4.4). 92 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 4.4 Stoma Komflu Hücre Tipleri. AKTİNOSİTİK ANİZOSİTİK Belladonnae folium Hamamelidis folium Theae folium TÜYLER: Tüyler epiderman›n uzant›lar›d›r. Ço¤u yapraklar, otsu gövdeler, çiçekler, kökler, meyve ve tohumlar örtü veya salg› tüyleri veya ikisini birden tafl›rlar. Örtü Tüyleri: Örtü tüylerinin cidarlar› selülozik veya ligninlidir. Tek veya çok hücreli olabilirler. Kutikulalar› düz, noktac›kl› veya çizgiciklidir. Tek hücreli örtü tüyü (fiekil 4.6) tafl›yan önemli droglar flunlard›r: Drog Özellik Cocae folium Papilsi Theae folium K›sa, konik Thymi herba K›sa, difl fleklinde Melissae folium K›sa, difl fleklinde Sennae folium K›sa, konik, kabarc›kl› Anisi vulgaris fructus K›sa, kabarc›kl› Cannabis herba Yaprakta k›sa, papilsi, braktede uzun, sistolitli Strychni semen Ligninli Strophanti semen Ligninli Senegae radix Küçük emici tüy Valerianae radix Uzun emici tüy Malvae folium K›sa, konik 93 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler Y›ld›z tüyler (Demet tüyler) tabanlar› birleflmifl birden çok tek hücreli örtü tüyleridir (Malvae folium, Althaeae folium, Hamamelidis folium, Boldo folium, Juglandis folium) (fiekil 4.6). Çok hücreli örtü tüyleri bir ila çok s›ral› veya dallanm›fl olabilirler. Çok hücreli tek s›ral› örtü tüyü tafl›yan önemli droglar flunlard›r (fiekil 4.7, 4.8): Drog Özellik Digitalis folium 3-6 hücreli, konik, kutikulas› noktac›kl›, baz› hücreler ezik Stramonii folium 2-5 hücreli, yay gibi k›vr›k, kutikulas› kuvvetli noktac›kl› Hyoscyami folium 2-çok hücreli Menthae folium 1-8 hücreli, kutikulas› çizgicikli, baz› hücreler ezik Farfarae folium Tabanda 3-5 küçük, bir uzun hücreli kamç› fleklinde Salviae folium Kamç› fleklinde Cinae flos Tabanda 3-5 küçük, 1 uzun hücreli Chamomillae romanae flos Tabanda 3-5 küçük, 1 uzun hücreli Pyrethri flos Tabanda 3-5 küçük, 1 uzun hücreli, uzun hücre (T) fleklinde fiekil 4.5 Tek Hücreli Örtü Tüyleri. 94 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 4.6 Y›ld›z Tüyler. Rosmarini folium’da çok hücreli tek s›ral› örtü tüyleri flamdan fleklinde dallanm›flt›r. Çok s›ral› çok hücreli örtü tüylerine Calendulae flos’da rastlan›r (fiekil 4.9). Salg› tüyleri: En az bir sap ve bir bafltan yap›lm›fl tüylerdir. Bafl ve sap› birkaç s›ral› birden çok hücreden ibaret salg› tüylerine tabiatta rastlan›r (fiekil 4.10). Salg› tüyü tafl›yan önemli droglar flunlard›r: Hücre Say›s› Bafl Sap Drog 1 1 Belladonnae folium, Digitalis folium, Menthae folium 1 2 Digitalis folium, Salviae folium 1 3-5 Belladonnae herba, Digitalis lanatae folium 1 1-2 Digitalis lanata folium 1-2 Dallanm›fl Hyoscyami mutici folium 2 1 Digitalis folium, Digitalis lanatae folium Çok 1 Belladonnae folium, Stramonii folium, Nicotianae folium, Menthae Çok Çok Hyoscyami folium, Nicotianae folium, Belladonnae flos 2 2 s›ral› Pyrethri flos, Cinae flos Çok Çok s›ral› Cannabis herba 95 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler fiekil 4.7 Çok Hücreli Tek S›ral› Örtü Tüyleri. fiekil 4.8 Farfarae folium Kamç› Tüyler. fiekil 4.9 Salviae folium Dallanm›fl Tüyler. 96 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 4.10 Salg› Tüyleri. PARENK‹MA: Bitkilerde su veya g›da maddelerinin depoland›¤› ince veya ço¤unlukla selülozik cidarl› bir dokudur. Öz, öz ›fl›nlar›, korteks ve mezofil k›smen de olsa parenkimadan ibarettir. KOLLENK‹MA: Parenkimadan türemifl, cidarlar› daha kal›n, bu yüzden daha dayan›kl› canl› bir dokudur. Cidarlar› selüloziktir ve kal›nlaflma bilhassa hücrelerin köfle k›s›mlar›ndad›r SKLERENK‹MA: Cidarlar› kal›nlaflm›fl, ligninli ve geçitli hücrelerden yap›lm›fl bir mekanik (destek) dokudur. Bitkinin bütün k›s›mlar›nda bulunabilir. Sekonder cidar› genellikle selülozdan ibaretse de, sklerenkima dokusunun sertli¤i orta lamel, primer ve az da olsa sekonder cidarlarda bulunan ligninden dolay›d›r. Ço¤u zaman sklerenkimatik hücre cidarlar› öyle kal›nlafl›rlar ki lümenlerinde protoplazmaya yer kalmad›¤›ndan ölü hücre haline dönüflürler. Sklerenkima dokusuna dahil hücreler iki tiptir. Lifler (fiekil 4.11) ve tafl hücreleri (sklereitler). 97 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler fiekil 4.11 Sklerenkima Lifleri. Tafl Hücreleri (Sklereitler): fiekilleri az çok izodiametrik cidarlar› kal›n, ligninli ve enine geçitli (huni fleklinde veya dallanm›fl) hücrelerdir. Hücre lümeni genellikle küçüktür ve bazan tamam›yla yok olmufltur. Lümen içeri¤i bazen diagnostik özelliktedir. Örn. Colombo radix’de kalsiyum oksalat basit billurlar›; Cinnamomi cortex’de niflasta taneleri bulunur. Tafl hücreleri genellikle tohum ve meyvelerin sert d›fl kabuklar›nda, korteks ve odunda gövdenin perisiklik bölgelerinde bulunurlar. Tek tek veya küçük gruplar teflkil etmifl halde Quillaiae cortex ve Colombo radix’de; büyük gruplar halinde ise Rhamni purshianae cortex’de gözlenirler. Cinnamomi cortex ve Hamamelidis cortex’de iç ve d›fl korteks aras›nda devaml› bir tabaka teflkil ederler. Rhamni frangulae cortex ve Cinchonae cortex’de sklereit bulunmaz. Ipecacuanhae radix tozunda uzun tafl hücrelerine rastlanmas› dro¤a gövde parçalar›n›n da kar›flt›¤›n› gösterir. Cinnamomi cortex’de tafl hücreleri düzensiz, at nal› fleklinde kal›nlaflma gösterir. Lini semen’in testas›nda uzam›fl tafl hücreleri; Theae folium ve Hamamelidis folium’da ise idioblastlar bulununur. Coriandri fructus’un mezokarp›nda geçitli i¤ fleklinde sklerenkima hücreleri Foeniculi fructus ve Anethi fructus mezokarp›nda ise a¤ fleklinde odunlaflm›fl hücrelere rastlan›r. Strychni semen’de odunlaflm›fl örtü tüyleri bulunur (fiekil 4.12). 98 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 4.12 Tafl Hücreleri. KS‹LEM: Bitkinin ihtiyac› olan su ve erimifl besin maddelerini toprak seviyesinden bitkinin üst organlar›na nakleden bir iletim dokusudur. Bu dokunun yap› elemanlar› trakeitler, odun borular› (trakeler), ksilem lifleri ve ksilem parenkimas› d›r. Trakeit tek hücreden ibarettir ve ksilem dokusunun ana hücre tipi say›labilir. Uzun, az veya çok geçitli ve ligninli olabilir. Olgunlukta ölü hücre hüviyetine bürünür. Kenarl› geçit tafl›r. Trakeitlerde sekonder cidar›n kal›nlaflmas›yla halka, helezon, a¤ veya merdiven fleklinde kal›nlaflmalar meydana gelir. Trakeler veya odun borular› Angiospermlerin temel iletim elemanlar›d›r. Dikey diziliflli bir dizi uzun hücreden oluflmufllard›r. Hücreleraras› cidarlar›n eriyip yok olmas›yla boru fleklini al›rlar. En basit odunborusu bir seri trakeit benzeri hücrenin peflpefle dizilmesi ve ara cidarlar›n yar›k fleklinde aç›lmas›yla meydana gelir (fiekil 4.13). 99 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler fiekil 4.13 Trakeitler, Trakeler. SALGI S‹STEM‹: Salg› sistemini teflkil eden organlar salg› hücreleri, salg› cepleri, salg› kanallar›, iç ve d›fl salg› tüyleri, latisifer dokudur. Bu organlar uçucu ya¤, reçine, balsam, oleorezin veya lateks tafl›rlar. D›fl salg› tüyleri: “Tüyler” bahsinde incelenmifltir. Salg› hücreleri: Zingiberis rhizoma, Piperis nigri fructus, Cardamomi fructus, Cinnamomi ceylanici cortex, Cinnamomi cassiae cortex ve Boldo folium’da rastlan›r. Salg› hücreleri suberinleflmifl cidarl›d›r ve parenkima içinde da¤›lm›fl halde bulunurlar (fiekil 4.14). Salg› cepleri: Salg› maddeleri ihtiva eden yuvarlak görünüfllü boflluklard›r. fiizogen veya flizolizigen olabilirler. fiizogen salg› ceplerinde salg› hücreleri halka teflkil eder tarzda bofllu¤un etraf›na dizilmifltir. fiizolizigen salg› ceplerinde ise salg› hücreleri ve komflu hücreler parçalanm›fl, erimifl ve boflluk genifllemifltir. Belirli bir epitelyumu yoktur. fiizogen salg› ceplerine Eucalypti folium’da rastlan›r. fiizolizigen salg› cepleri ise Caryophylli flos, Jaborandi folium, Auranthii pericarpium’da gözlenebilir (fiekil 4.15). Salg› kanallar›: fiizogen veya flizolizigen olabilen uzun boflluklard›r. Kök, gövde, meyve ve yapraklarda rastlan›rlar. Umbelliferae meyvelerinde gözlenen Vitta flizogen bir oleo-rezin kanal›d›r. Pinus türlerinin oleo-rezin kanallar› da flizogendir. fiizolizigen salg› kanallar›na ise Leguminosae familyas›na ba¤l› baz› türlerde (örn. Copaiferae) rastlan›r (fiekil 4.16). fiekil 4.14 fiekil 4.15 Jaborandi folium Salg› Hücreleri. Salg› Cebi. 100 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 4.16 Salg› Kanallar›. ‹ç salg› tüylerine örnek olarak Filicis rhizoma’n›n parenkima hücrelerinin hücreleraras› boflluklar›nda rastlanan k›sa sapl› tüyler verilebilir (fiekil 4.17). Latisifer doku içlerinde lateks yani süt manzaras›nda beyaz kolloidal s›v›, tafl›yan hücreler veya borulardan oluflan bir sistemdir. Lateks hidrokarbonlardan, uçucu ya¤lardan, reçinelerden veya kauçuktan oluflmufl olabilir. Papaveraceae bitkilerinin lateksi alkaloit; Carica papaya’n›n lateksi papain adl› enzim, Euphorbiaceae bitkilerinin lateksi ise B1 vitamini tafl›r. Lateks hücrelerine bilhassa Euphorbiaceae, Moraceae, Cannabinaceae, Apocynaceae ve Asclepiadaceae familyalar›na dahil bitkilerde rastlan›r (fiekil 4.18). fiekil 4.17 ‹ç Salg› Tüyleri. fiekil 4.18 Latisifer Doku. MANTAR DOKU: Enine kesitte dikdörtgen; yüzeysel görünümde 5-6 kenarl›, cidarlar› selülozik ve süberinli, muntazam diziliflli, ölü hücrelerden ibarettir. Rhamni purshianae cortex’de selülozik cidarlar ligninleflmifltir. D‹⁄ER TANITICI ÖZELL‹KLER POLEN TANELER‹: Çiçek tozlar›n›n teflhisinde önemli karakterlerdir. Polen tanelerinin büyüklü¤ü, flekli ve eksin üzerindeki ç›k›nt›lar› farkl›l›klar gösterir. (fiekil 4.19) 101 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler fiekil 4.19 Polen Taneleri. PER‹KARP: Meyvenin geliflmesi s›ras›nda ovaryum çeperi perikarpa dönüflür. Perikarp 3 k›s›mdan meydana gelir: ekzokarp veya epikarp, mezokarp ve endokarp (fiekil 4.20). fiekil 4.20 Perikarp. TESTA: Tohum kabu¤udur. Tohumlar›n tan›nmas›nda önemli bir dokudur. D›fl yüzeyi epiderma hücrelerinden meydana gelmifltir. Epiderman›n alt›nda pigment tabakas›, müsilaj tafl›yan epiderma hücreleri ve tafl hücrelerinden oluflan dokular›n bir veya birkaç› bulunmaktad›r (fiekil 4.21). BES‹ DOKUSU: Perisperma ve endosperma olmak üzere iki tip dokudan meydana gelmifltir. Perisperma embriyo kesesini çevreleyen temel dokudan geliflen besi dokusudur, baz› meyvelerde ve tohumlarda bulunur (örn. Piperis nigri fructus). Endosperma sperma nükleusunun embriyo kesesi sekonder nükleusu ile birleflmesi sonucu meydana gelen besi dokusudur (örn. Strychni semen). Baz› tohumlarda her iki doku birlikte bulunmaktad›r (örn. Myristicae semen) (fiekil 4.22). 102 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 4.21 fiekil 4.22 Colchici semen’de testa ve pigment tabakas›. SARTUR ismi bu reaktifi ilk haz›rlayan Prof. Dr. Sar›m Çelebio¤lu ve Prof. Dr. Turhan Baytop’ un isimlerinin ilk hecelerinden isimlendirilmifltir. Myristicae semen’de besi dokusu. Mikroskobik incelemelerde kullan›lan bafll›ca reaktifler: Çini Mürekkebi: 1 k›s›m çini mürekkebi 4 k›s›m su ile seyreltilir. ‹yot çözeltisi: 2 g iyot, 3 g potasyum iyodür su ile 100 ml’ye tamamlan›r. Kloralhidrat: Kristal haldeki kloralhidrat›n % 50’lik sulu çözeltisidir. Sartur Reaktifi: Afla¤›daki flekilde haz›rlan›r: Saf laktik asit So¤ukta Sudan III ile doyurulmufl laktik asit Saf anilin ‹yot Potasyum iyodür Alkol 95° Distile su 60 ml 45 ml 2g 0.20g 1g 10 ml 80 ml 1) So¤ukta Sudan III ile doyurulmufl laktik asit haz›rlamak için, asit, çözebilece¤i miktardan biraz fazla Sudan III ile beraber ara s›ra çalkalamak flart› ile, birkaç gün kendi haline b›rak›l›r ve sonra cam pamu¤undan süzülür. 2) 60 ml laktik asit içine 2 g anilin konur, çalkalan›r ve üzerine Sudan III ile doyurulmufl 45 ml laktik asit eklenir. 3) 1 g potasyum iyodür, 10 ml alkol ve 0.20 g iyot eklenir. ‹yot tamamen eridikten sonra, bu solüsyon laktik asitli solüsyona eklenir ve üzerine 70 ml su konur. M‹KROfi‹M‹K YÖNTEMLER Organoleptik incelemeler ve mikraskabik analizler sonucunda materyalin kaliteli olup olmad›¤› konusunda flüpheler var ise, az miktar materyalle h›zla yap›labilecek mikroflimik yöntemler materyalin standartlara uygunlu¤u konusunda fikir verecektir. Mikroekstraksiyon Az miktardaki numune bir lam üzerine konulur. Materyalin içerdi¤i belli bir bileflik için uygun çözücü üstten bir damlal›k yard›m› ile ilave edilirken, ince flerit fleklinde kesilmifl bir süzgeç ka¤›d› yard›m›yla çözünen bileflikler temiz bir lam üzerine aktar›l›r. Burada uygun reaktifin birkaç damlas› eklenerek belirleyici bir renk reaksiyonu uygulanabilir. 103 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler fiekil 4.23 Mikroekstraksiyon. Mikrosüblimasyon Süblime olma özelli¤i tafl›yan bileflikleri tafl›yan materyalde, az miktar materyal bir lam üzerine al›n›r. ‹kinci bir lam bir kenar›ndan mesafe b›rakmak üzere kibrit çöpü konduktan sonra üzerine kapat›l›r. Bek alevinde hafifçe ›s›t›l›r. Süblime olma özelli¤i tafl›yan bileflikler, ›s›n›n etkisiyle buhar faz›na geçer. Üstteki lama çarp›nca da kristallenir. Bu flekilde oluflan kristaller gerekirse mikroskop alt›nda incelenerek bilefli¤in belirlenmesi dahi mümkün olabilir. Bir örnek ile aç›klamak gerekirse, materyal olarak çay seçilmifl ise, kafein süblimleflerek ayr›lacakt›r. Kafein kristalleri gözle ve istenirse mikroskop alt›nda incelenebilecektir. fiekil 4.24 Kibrit çöpü Süblimasyon sonucu oluşan kristaller Drog Lamlar Bek Mikrosüblimasyon Mikrodistilasyon Uçucu bileflikler tafl›yan materyal özellikle aromatik bitkilerde kalite kontrol için baflvurulabilecek h›zl› bir yöntemdir. Bir porselen kapsül içine az miktar materyal konur. Üstüne bir saat cam› kapat›l›r ve saat cam›n›n içine birkaç parça buz eklenir. Hafif ateflte ›s›t›l›r. Bu esnada uçucu bileflikler buhar faz›na geçer. Saat cam›n›n so¤uk alt yüzeyi ile karfl›lafl›nca, damlac›klar halinde toplan›r. Bu denemeyi nane, kekik benzeri aromatik materyalde gerçeklefltirebiliriz. Uçucu bilefliklerin gözlenmemesi kalite konusunda soru iflaretleri yaratacakt›r. Mikrosüblimasyon. 104 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 4.25 Buz Mikrodistilasyon. BEK Saat Camı Uçucu Yağ Porselen Kapsül Drog Mikrodistilasyon Kromatografik Yöntemler Kromatografik yöntemlerin tümü mikroflimik yöntemlerdir. Materyal, ekstre miktarlar› mg düzeyde veya bileflikleri ihtiva eden çözeltiler ml düzeyde ise kromatografik ay›r›mlar› gerçeklefltirmek mümkündür. Bu yöntemler 9’uncu ünite de aç›klanm›flt›r. 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler 105 Özet N AM A Ç 1 N A M A Ç 2 T›bbi ve Aromatik Bitkilerin analizinde organoleptik, mikraskabik ve mikroflimik yöntemleri tan›mlayabilmek. T›bbi ve aromatik amaçla kullan›lacak bitkisel materyalin kalitesinin belirlenmesinde en k›sa zamanda ve en az maliyetle uygulanabilecek yöntemler organoleptik, mikraskabik ve mikroflimik yöntemlerdir. Bu yöntemlerle ilgili bilgilere geçmeden önce bitkisel materyalin s›n›fland›r›lmas› ve isimlendirilmesi ile ilgili genel bilgiler verilmifltir. Organoleptik yöntemler befl duyu organ›yla tan›mlayabilece¤imiz özellikler olup görünüfl, büyüklük, tat, koku, yüzey özellikleri ve k›r›lma yüzeyi gözlemlerinden ibarettir. T›bbi ve Aromatik Bitkilerin analizinde kullan›lan yöntemleri karfl›laflt›rabilmek. E¤er bitkisel materyal parçalanm›fl veya toz edilmifl ise büyüklük, görünüfl, k›r›lma yüzeyi ve yüzey özellikleri gibi veriler elde edilemez ve organoleptik analiz yeterli olmaz. Bu durumda mikraskabik yöntemlerden yararlan›l›r. mikraskabik analizi yapabilmek için bir tayin anahtar›ndan yararlanmak tan›mlamay› kolaylaflt›r›r. Anahtarda ad› geçen anatomik yap›lar›n iyi tan›nmas› gerekir. Anatomik özellikler hücre cidar›, hücre içeri¤i ve polen, besi dokusu gibi di¤er tan›t›c› özellikler bafll›klar› alt›nda incelenmifltir. Mikroflimik yöntemler ise materyalin içeri¤ini belirlemeye yönelik çok az miktar materyalle yap›labilecek basit uygulamalard›r. N AM A Ç 3 T›bbi ve Aromatik Bitkilerin analizinde h›zl› ve ekonomik yöntemleri de¤erlendirebilmek. Organoleptik, mikraskabik ve mikroflimik yöntemler cihaz ve ekipmana en az gereksinimi olan yöntemlerdir. Küçük miktarlardaki numune, kimyasal, cam malzeme ve sadece mikroskop ile bu yöntemler h›zla gerçeklefltirilebilir. 106 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Kendimizi S›nayal›m 1. Afla¤›dakilerden hangisi T›bbi ve Aromatik Bitkilerin analizinde kullan›lan organoleptik yöntemlerden biri de¤ildir? a. Koku b. Renk c. Görünüfl d. Kutikulan›n yap›s› e. K›r›lma yüzeyi 5. Afla¤›dakilerden hangisi bitkide do¤al veya patolojik olarak meydana gelen veya bitkiden özel bir ifllem sonucu elde edilen bitkisel ürünlerden biri de¤ildir? a. Reçine b. Uçucu ya¤ c. Oleorezin d. Niflasta e. Jelatin 2. T›bbi ve Aromatik Bitkilerin kalitesinin belirlenmesinde izlenecek yol afla¤›dakilerden hangisidir? a. Organoleptik analiz- Mikroskobik yöntemlerle hücre içeri¤inin belirlenmesi- Mikroflimik analiz b. Mikroflimik analiz-Organoleptik analiz-Mikroskobik yöntemlerle hücre içeri¤inin belirlenmesi c. Mikroskobik yöntemlerle hücre içeri¤inin belirlenmesi- Mikroflimik analiz - Organoleptik analiz d. Mikroflimik analiz- Organoleptik analiz- Mikroskobik yöntemlerle hücre içeri¤inin belirlenmesi e. Kromatografik tekniklerin uygulanmas›-Organoleptik analiz-Mikroflimik analiz 6. Hücrede ya¤lar›n mikraskabik olarak tespitinde hangi reaktif kullan›l›r? a. Kloralhidrat b. Sartur reaktifi c. ‹yot d. Çini mürekkebi e. Biüret reaktifi 3. Bitkilerin kimyasal özellikleri ile s›n›fland›rma aras›nda iliflkiler arayan bilim dal›na ne ad verilir? a. Nümerik taksonomi b. Kemotaksonomi c. Sitotaksonomi d. Fitotaksonomi e. Biyotaksonomi 4. Bitkisel droglar›n diagnostik özellikleriyle ilgili afla¤›dakilerden hangisi söylenemez? a. Selüloz Sartur Reaktifi ile sar›ya boyan›r. b. Gummosis olay› sonucunda Müsilajlaflm›fl cidarlar oluflur. c. Parasitik stomada stomaya komflu biri di¤erinden küçük 3-4 hücre bulunur. d. Niflastalarda hilum konsantrik, eksantrik veya ›fl›nsal olabilir. e. Salg› cepleri, salg› kanallar›, salg› hücreleri, iç ve d›fl salg› tüyleri bitkide salg› sistemini oluflturur. 7. Meyve ve tohumlarda embriyo kesesinin etraf›ndaki dokudan geliflen besi dokusuna ne ad verilir? a. Perisperma b. Endosperma c. Latisifer doku d. Perikarp e. Mezokarp 8. Afla¤›dakilerden hangisi ksilemin elemanlar›ndan biri de¤ildir? a. Trakeitler b. Ksilem parenkimas› c. Sklereitler d. Trakeler e. Ksilem lifleri 9. Salg› sistemiyle ilgili afla¤›dakilerden hangisi do¤rudur? a. Latisifer doku flizolizigen ve flizogen olarak geliflebilir. b. Vitta flizolizigen bir oleorezin kanal›d›r. c. Pinus türlerinde flizolizigen salg› kanlarl› bulunur. d. Lateks uçucu ya¤lardan oluflmufl olabilir. e. Salg› kanallar› sadece gövde, meyve ve yapraklarda bulunur. 10. ‹laç haz›rlanmas›nda kullan›lan bitkisel veya hayvansal kökenli ilkel maddeye ne ad verilir? a. Hammadde b. Primer madde c. Preparat d. Ön ilaç e. Drog 4. Ünite - Organoleptik, Mikroskobik ve Mikroflimik Yöntemler 107 Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› 1. d 2. a 3. b 4. c 5. e 6. b 7. a 8. c 9. d 10. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Organoleptik Analizler” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Üniteyi” tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Bitkisel Kaynaklar›n Tan›mlanmas›” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Bitkisel Droglarda Gözlenen Diagnostik Özellikler” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Organoleptik Analizler” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Bitkisel Droglarda Gözlenen Diagnostik Özellikler” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Dokular” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Dokular” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Dokular” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Bitkisel Kaynaklar›n Tan›mlanmas›” konusunu tekrar gözden geçiriniz. S›ra Sizde Yan›t Anahtar› S›ra Sizde 1 Organoleptik, mikraskabik ve mikroflimik yöntemlerin t›bbi ve aromatik bitki analizlerinde avantajlar› h›zl› ve ekonomik olmalar›d›r. Bu yöntemler geliflmifl cihazlara, kimyasal reaktiflere çok fazla ihtiyaç duyulmadan ve çok k›sa zaman dilimlerinde gerçeklefltirilebilir. Bu durum t›bbi ve aromatik olarak bilinen bir hammaddenin tüketiciye sunulmas›ndan veya pazara verilmesinden önce h›zla kalitelerinin belirlenmesinde bu yöntemlerinin önemini ortaya koyar. S›ra Sizde 2 Bir t›bbi bitkinin etkili maddeleri içeren, hastal›klardan koruyucu veya tedavi amaçl› kullan›lan k›sm› drog ad›n› al›r. Bu k›s›mlar kolay kullan›labilecek bir forma (tentür, flurup, tablet vb.) sokulup bir seferde kullan›lmas› gereken ve bir günde kullan›lmas› gereken miktar› (dozu) ayarland›¤› zaman ilaç halini alm›fl olur. S›ra Sizde 3 Bütün haldeki droglarda makroskopik ve organoleptik özellikler çok kolayl›kla belirlenebilecek oldu¤undan kalitenin belirlenmesinde yararl› olacakt›r. Ancak parçalanm›fl ve toz edilmifl materyallerin kalite kontrolünde h›zl› ve ekonomik olarak ilk baflvurulacak yöntem mikroskopik yöntemdir. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar Baytop, A. (1981). Bitkisel Droglar›n Anatomik Yap›s›, ‹stanbul Üniversitesi Yay›nlar› No: 2828, Eczac›l›k Fakültesi Yay›nlar› No: 32, ‹stanbul Baytop, A. (1996). Farmasötik Botanik, ‹stanbul Üniversitesi Yay›nlar› No: 3637, Eczac›l›k Fakültesi Yay›nlar› No: 58, ‹stanbul. Baytop, A. (1993). Farmasötik Botanik Uygulamalar›, ‹stanbul Üniversitesi Yay›n No: 3778, ‹stanbul. Bafler, K. H. C. K›r›mer, N. (2009). Farmakognozi I Uygulamalar› El Kitab›, Anadolu Üniversite, Eczac›l›k Fakültesi, Eskiflehir. Wallis, T. E. (1967). Textbook of Pharmacognosy, Fifth Ed., J. & A. Churchill Ltd. London. Bisset, N. G. (1994). Herbal Drugs and Phytopharmaceuticals, CRC Press, Boca Raton. Davis, P.H. (1965-1985). Flora of Turkey and East Aegean Islands, Vol. 1-9, Edinburgh University Press, Edinburgh. Davis, P.H., Mill, R.R., Kit Tan (1988). Flora of Turkey and East Aegean Islands, Vol. 10, Edinburgh University Press, Edinburgh. Güner, A., Özhatay, N., Ekim, T., Bafler, K.H.C. (2000). Flora of Turkey and East Aegean Islands, Vol. 11, Edinburgh University Press, Edinburgh. NOT: Mikroskobik görünüfllerle ilgili çizimler yazara aittir. 5 B‹TK‹ K‹MYASI VE ANAL‹Z YÖNTEMLER‹ Amaçlar›m›z N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Çözücü ekstraksiyonunu tan›mlayabilecek, Bitkilerde bulunan bafll›ca sekonder metabolitleri s›n›fland›rabilecek, Bu maddelerin kimyasal teflhis yöntemlerini aç›klayabileceksiniz. Anahtar Kavramlar • Çözücü Ekstraksiyonu • Bitkisel Materyal • Sekonder Metabolit • Ekstre • Kimyasal Teflhis ‹çerik Haritas› Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Bitkisel Maddelerin Teflhis Reaksiyonlar› • • • • • G‹R‹fi ÇÖZÜCÜ EKSTRAKS‹YONU ETER EKSTRES‹ ALKOL EKSTRES‹ SU EKSTRES‹ Bitkisel Maddelerin Teflhis Reaksiyonlar› G‹R‹fi Bitkisel maddeler primer ve sekonder metabolitler olarak ikiye ayr›l›r ve bu maddeler bitkinin yaprak, çiçek, kök, gövde, meyve, tohum vb. organlar›nda bulunurlar (Bkz. Ünite1 ve 2). Sekonder metabolizma ürünleri olarak; terpenler, glikozitler, alkaloitler, tanenler, pigmentler vb. say›labilir. Tafl›d›¤› sekonder metabolitlerden dolay› bir bitkinin bir k›sm› veya tümü tedavi maksad›yla kullan›labilir. Bitkisel materyalin t›bbi amaçla kullan›labilirli¤i ve kalitesinin belirlenmesi için makroskopik, mikroskopik, histokimyasal de¤erlendirmeler ve bitkisel materyal içindeki bilefliklerin kimyasal teflhisleri gibi çeflitli kalitatif testler uygulanmaktad›r. Bu ünite kapsam›nda bitkisel bir materyalin basit ekstraksiyonu ile baz› primer ve sekonder metabolitlerinin kimyasal teflhisleri üzerinde durulacakt›r. ÇÖZÜCÜ EKSTRAKS‹YONU Aktif bileflikleri bitkiden almak, ay›rmak amac›yla en çok kullan›lan yöntemlerden biri, bitki materyalini uygun bir çözücü kullanarak ekstre etmektir. Ekstraksiyonda amaç en basit ve en ekonomik yöntemle, aktif maddelerin kimyasal yap›lar›n› de¤ifltirmeden, en fazla verimi alacak flekilde ifllemi tamamlamakt›r. Kurutulup toz edilmifl bitkisel materyal, izole edilecek aktif bilefli¤in çözünürlük özelliklerine uygun herhangi bir çözücüyle ekstre edilebilir. Daha sonra aktif bilefliklerin kimyasal yap›s›n›n tan›mlanmas› önemlidir. Ekstraksiyon: Bitkisel materyalden çeflitli yöntemlerle, etken maddelerin çekip ç›kar›lmas›d›r. 110 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Baz› kimyasal testler sadece belirli bir bileflik grubunu ortaya ç›karan genel bir nitelikteyken, baz›lar› daha özeldir. Buna ra¤men, ço¤u durumda, özellikle bitkisel materyal bir yapraksa, ilk ekstre kimyasal testlerin yap›lmas› için yeterince saf de¤ildir. Bu sebeple genellikle baz› saflaflt›rma ifllemlerine ihtiyaç vard›r. Aktif bilefliklerin bu aflamada hala var olduklar›n› kontrol etmek için genel kimyasal testler tekrarlanabilir. Böyle k›smen saflaflt›r›lm›fl ekstreler bile hala daha kuvvetli bir ay›rma gerektiren birçok maddenin kar›fl›m› halindedirler. Pratikte, kuru bitkisel materyal öncelikle toz hale getirilerek, eter, petrol eteri, benzen ve kloroform gibi lipofilik (apolar) bir çözücü ile ekstraksiyona bafllan›r. ‹flleme etil- veya metil alkol gibi orta polaritedeki çözücüler ile devam edilir, son olarak su ile ekstre edilerek ifllem tamamlan›r. Ekstraksiyon sonunda; eter (1), alkol (2) ve su ekstreleri (3) elde edilmifl olur. Eter ekstresi lipofilik maddeleri, di¤er iki ekstre de hidrofilik (polar) karakterli bileflikleri içermektedir. Üç ekstre de çeflitli kimyasal teflhis yöntemleri ile ayr› ayr› test edilirler. ETER EKSTRES‹ Maserasyon: Bitkisel materyalin bir süre uygun çözücü içinde bekletilmesidir. 10-25 gr toz edilmifl bitkisel materyal eter ile Soxhlet apareyinde (fiekil 5.1) devaml› ekstraksiyona tabi tutulur. Ya da bir erlen içinde eterli k›s›m buharlaflt›¤›nda art›k kalmayana dek çözücü ile sürekli çalkalanarak ekstre (maserasyon) edilebilir. Ekstre 40-50 ml kalana dek yo¤unlaflt›r›l›r. fiekil 5.1 Soxhlet Apareyi. Bu ekstrede genellikle ya¤da çözünebilen uçucu ya¤lar, sabit ya¤lar, ya¤ asitleri, steroller, triterpenler, karotenler, baz haldeki alkaloitler, flavon yap›s›ndaki aglikonlar, antrakinon aglikonlar›, kumarinler ve klorofil gibi apolar maddeler bulunmaktad›r. 111 5. Ünite - Bitkisel Maddelerin Teflhis Reaksiyonlar› fiekil 5.2 Eter ekstresinde gerçeklefltirilen reaksiyonlar. Uçucu ve Sabit Ya¤lar›n Teflhisi Bir miktar eter ekstresi kurulu¤a kadar uçuruldu¤unda hofl bir koku kal›yorsa uçucu ya¤›n varl›¤› anlafl›l›r. Bakiye az bir miktar alkol ile çözülüp alkollü k›s›m ayr›ld›¤›nda bu hofl kokuyu korumal›d›r. Bir ya¤›n, sabit ya da uçucu ya¤ oldu¤unu belirlemek için bir damlas› bir filtre ka¤›d›na damlat›l›r ve ›s›t›l›r. Ya¤ lekesi ›s› etkisi ile kayboluyorsa bu bir uçucu ya¤ örne¤idir. Sabit ya¤lar ise kal›c› leke b›rak›rlar. Uçucu ya¤ varl›¤›, eter ekstresinin Clevenger tipi uçucu ya¤ miktar tayini apareyinde distile edildi¤inde dereceli k›s›mda uçucu bilefliklerin bir kar›fl›m›n›n gözlenmesiyle anlafl›l›r. Bu uçucu kar›fl›m çeflitli kromatografik yöntemlerle analiz edilebilmektedir. Sabit ya¤lar›n teflhisinde ise en basit yöntem; bitkisel dokudan al›nan kesitlerin 120°C’ye kadar ›s›t›ld›ktan sonra (uçucu ya¤lardan kurtarmak için) Sudan III reaktifi ile turuncu renge boyanmas› ile sabit ya¤ varl›¤›n›n gösterilmesidir. Eter ekstresindeki sabit ya¤lar ise uçucu bileflenlerin alkolle ayr›lmas›ndan sonra kalan k›sm›n bir alkali ve alkol kar›fl›m› ile geri çeviren so¤utucu alt›nda suda yüzen ya¤ damlac›klar› kalmayana kadar sabunlaflt›r›lmas›yla belirlenir. Sabunlaflmayan maddeler de alkol uçurulduktan sonra kalan sulu k›sm›n tekrar eterle tüketilmesiyle elde edilir. Eterli k›s›mda steroller, triterpenler ve karotenoitler bulunmaktad›r. Sterol ve triterpenler Lieberman Burchard’s, karotenoitler ise Carr-Price’s reaksiyonlar› ile teflhis edilirler. Alkaloitlerin Teflhisi Alkaloitler yap›s›nda karbon, hidrojen ve azot içeren, kokusuz, renksiz, kristalize, ac› lezzetli ve fizyolojik etkili bilefliklerdir. Ço¤u oksijen tafl›makla birlikte, oksijensiz olanlar oda s›cakl›¤›nda s›v›d›r. Nikotin, kafein, morfin iyi bilinen alkaloit örnekleridir. Baz halde genellikle suda çözünmez, polar olmayan organik çözücülerde çözünürler. Bitkide hücre özsuyunda erimifl olarak bulunurlar. Genellikle tuz formunda, nadiren serbest halde bulunurlar. Soxhlet apareyinde elde edilen eter ekstresinin bir k›sm›n›n yo¤unlaflt›r›lmas›yla elde edilen bakiyeye seyreltik asit ilavesi yap›l›r ve test tüplerinde ikiye bölünür. Bir tüpe Bertrand di¤erine Mayer reaktifi ilave edilerek teflhis edilirler. Bu h›zl› teflhis yöntemi d›fl›nda alkaloit teflhisinde kullan›lan çok say›da yöntem ve reaktif Uçucu ya¤: Bitkilerden elde edilen özel kokulu, adi s›cakl›kta s›v› halde olan uçucu maddeler kar›fl›m›d›r. 112 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri mevcuttur. Alkaloitlerin tan›nmas› için en kolay yol bitkisel materyalin dilde b›rakt›¤› ac› lezzettir. Örne¤in kinin bilinen en ac› maddelerden biridir. 1x10-5 konsantrasyonda dahi ac›l›¤› hissedilir. Alkaloitlerin ço¤u ›s›, ›fl›k ve havada bozunurlar. Alkaloit tuzlar› iyi kristalize olurlar. Belirli bir erime noktas›na sahiptirler. Bu özellikleri ile alkaloitlerin tan›nmalar› mümkündür. Bertrand ve Mayer d›fl›nda Dragendorf, Bouchardat ve Marme reaktifleri de nötral veya hafif asit çözeltilerinde suda erimeyen renkli kristaller olufltururlar. Ayr›ca alt›n klorür, platin klorür, Hager reaktifi, tannik asit çözeltisi, bromlu potasyum bromür, trikloroasetik asit, potasyum ferrosiyanür ve Reinecke tuzu gibi reaktiflerle kristallenerek teflhis edilebilirler. Amonyum molibdat, Mandelin ve Lafon gibi reaktifleri ile de yaln›zca baz› alkaloitlere özgü renk reaksiyonlar› gerçeklefltirilir. Resim 5.1 Soldan sa¤a Bouchardat, Hager, Mayer ve Dragendorf Reaktifleri ile Alkaloit teflhisi ve gözlenen renkler. (G.‹flcan) Flavon ve Antrasen Aglikonlar›n Teflhisi Glikozit: Monosakkaritlerin redüktör grubu ile karbonhidrat olmayan bir maddenin birleflmesinden, bir molekül su ç›k›fl› ile meydana gelen bilefliklerdir. Glikozitler asit veya enzim etkisi ile bir molekül su alarak hidrolize u¤rar, fleker (glikon) ve aglikona (genin=genol) ayr›l›rlar. Teflhis reaksiyonlar› glikozitin aglikon k›sm› üzerinden gerçekleflmektedir. Bir miktar eter ekstresi kurulu¤a kadar uçurularak metanolde çözülür, üzerine bir-iki damla deriflik hidroklorik asit ve magnezyum metali at›ld›¤›nda, ç›kan hidrojen gaz› ile mevcut flavon türevine göre de¤iflik renkler oluflur. Flavonlar turuncu, flavonoller kiraz k›rm›z›s›, flavononlar mor-k›rm›z› renk verir (Shibata Reaksiyonu, Resim 5.2). 113 5. Ünite - Bitkisel Maddelerin Teflhis Reaksiyonlar› Resim 5.2 Shibata Reaksiyonu. (G. ‹flcan) Ekstredeki antrasen glikozitleri de Bornträger reaksiyonu (amonyak veya % 10’luk NaOH ilavesi ile k›rm›z› renk oluflumu) ile teflhis edilir. Kumarin Glikozitlerinin Teflhisi Kurulu¤a kadar uçurulmufl eter ekstresi s›cak suda çözülerek % 10’luk amonyak ilave edilir. UV lambas› alt›nda ›fl›ma kumarin ve türevlerinin varl›¤›n› göstermektedir. Bu maddelerin varl›¤› belirlendikten sonra Feigl Reaksiyonu ile kontrolü de yap›labilmektedir. ALKOL EKSTRES‹ Soxhlet cihaz›nda eter ile ekstre edilen bitkisel materyal çözücüsü uzaklaflt›r›ld›ktan sonra % 70-80 etanol veya metanol ile geri çeviren so¤utucu alt›nda 20-40 dk. ›s›t›larak veya Soxhlet apareyi kullan›larak tekrar ekstre edilir. Ekstre içerisinde tanenler, indirgen bileflikler (flekerler), alkaloit tuzlar›, polifenolik glikozitler, steroit glikozitleri ve antosiyan glikozitleri gibi birçok önemli bileflik bulunmaktad›r. Baz› bileflikler do¤rudan alkol ekstresinde teflhis edilirken, baz›lar›n›n da teflhisi için hidroliz etmek gereklidir. 114 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 5.3 Alkol ekstresinde gerçeklefltirilen reaksiyonlar. Tanenlerin Teflhis Reaksiyonlar› Tanenler, “hidroliz olabilen (pirogallik) ve hidroliz olamayan (kondanse) tanenler olarak iki gruba ayr›labilir. Hidroliz olabilen tanenler, fenolik asitlerin (gallik veya hekzahidroksidifenik asit gibi) flekerlerle yapt›klar› esterlerdir. Asitlerle veya tannaz gibi enzimlerle hidroliz olabilirler. Hidrolize olabilen tanenler moleküldeki asidin cinsine göre, gallik ve elajik tanenler olmak üzere ikiye ayr›l›rlar. Hidroliz olmayan kondanse tanenlere kateflik tanenler ad› verilir. Hidroliz olabilen tanenlere benzemezler, fleker molekülü tafl›mazlar. • Alkol ekstresi su ile dilüe edildikten sonra a¤›r metal tuzlar› (Cu, Fe, Hg, Pb, Zn) ile çöktürülebilirler. Ferri tuzlar› (Fe-3 tuzlar›) ile hidrolize olabilen tanenler mavi-siyah, kateflik tanenler esmer-yeflil çökelek verirler (Resim 5.3). Kateflik ve gallik tanenlerin birlikte bulunduklar› durumda 10 ml çözelti üzerine 5 ml klorhidrik asitli formol (Stiasny Reaktifi) konur. Kar›fl›m 80°C’ye kadar ›s›t›l›r. Parçalar halindeki çökelek, numunede kateflik tanen bulundu¤unu gösterir. Süzüntüden 3 ml al›n›r. Sodyum asetat ilavesi ile doyurulur. Doymufl çözelti üzerine 3 damla seyreltik Demir-3-klorür (FeCl3, % 5) çözeltisi konur. Oluflan mavi-siyah renk veya çökelek gallik tanenin varl›¤›n› gösterir. • Barit suyu, kireç suyu, amonyum molibdat, sodyum tungstat, jelatin çözeltisi gibi reaktiflerle çökerler. • Alkaloitlerin ço¤u tanenleri çöktürür. Bu nedenle alkaloit zehirlenmelerinde antidot olarak kullan›l›r. Yaln›z baz› alkaloitler (morfin) tanenlerle çökelti vermezler, baz›lar› ise (kinin) çökelti verirler, fakat fazlas›nda tekrar çözünürler. • Bromlu su ve Stiasny reaktifi yaln›z kateflik tanenleri çöktürür. • Jelatin deneyi; 5 ml infüzyon üzerine 2 ml tuzlu jelatin çözeltisi (NaCl ile doyurulmufl % 1’lik jelatin çöz.) ilave edilir. Tanenlerin varl›¤›nda krem renkli bir çökelek meydana gelir. • Demir tuzu deneyi: 5 ml infüzyon üzerine 3 damla FeCl3 çözeltisi (% 5’lik) ilave edilir. Mavi siyah renk veya çökelti gallik taneni gösterir. 115 5. Ünite - Bitkisel Maddelerin Teflhis Reaksiyonlar› Resim 5.3 Gallik ve kateflik tanenlerin FeCl3 ile verdi¤i reaksiyonlar. (G. ‹flcan) • Fenazon deneyi: 5 ml infüzyon üzerine 0.5 g sodyum hidrojen fosfat ilave edilir, kaynat›l›r, so¤uduktan sonra süzülür. Süzüntüye birkaç damla antipirin (fenazon) çözeltisi ilave edilir. • Goldbeater Membran testi: Küçük bir parça Goldbeater membran % 2’lik Hidroklorik asit (HCl) ile ›slat›l›r. Distile su ile durulan›r ve teste tabi tutulacak çözelti içinde 5 dak bekletilir. Sonra distile su ile y›kan›r. % 1’lik FeCl3 çözeltisi içine at›l›r. Membranda meydana gelen kahverengi veya siyah renk tanenlerin varl›¤›n› gösterir. Goldbeater membran öküz ba¤›rsa¤›ndan haz›rlan›r ve tabaklanmam›fl deri özelli¤i gösterir. • Kateflik ve Gallik tanenler birlikte oldu¤u zaman ay›rma ifllemi flöyle yap›l›r. 10 ml infüzyon üzerine 5 ml klorhidrik asitli formol (Stiasny reaktifi, % 30 formol 100 ml + deriflik HCl 50 ml) konulur ve kar›fl›m 80°C civar›na kadar ›s›t›lm›fl bir su banyosunda 30 dakika (çeker ocak alt›nda) tutulur. Parçalar halindeki bir çökelek numunede kateflik tanenlerin bulundu¤unu gösterir. Kar›fl›m tamamen so¤uduktan sonra berrak olarak süzülür. Süzüntüden 3 ml al›n›rarak sodyum asetat ilavesi ile doyurulur ve doymufl çözelti üzerine 3 damla seyreltik FeCl3 çözeltisi konur. Meydana gelen mavi siyah bir renk veya çökelek gallik tanenin bulundu¤unu gösterir. ‹ndirgen Bilefliklerin Teflhisi Alkol ekstresi su ile dilüe edilir ve Fehling A ve B reaktifleri eklenerek ›s›t›l›r. K›rm›z› kiremit rengi çökelek indirgen flekerlerin varl›¤›n› göstermektedir. 116 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Alkaloit Tuzlar›n›n Teflhisi Alkaloitlerin bitkilerden ekstraksiyonunun ve fizyolojik etkilerinin en iyi flekilde sa¤lanabilmesi için çözünürlüklerinin tespiti önemlidir. Baz halde genellikle suda çözünmez, polar olmayan organik çözücülerde çözünürler. Tuzlar› ise suda kolay çözünür, apolar çözücülerde çözünmezler. Genellikle tuz formunda, nadiren serbest halde bulunurlar. Eter ekstresi üzerinde yap›lan ifllemler tuz formda olmad›¤›ndan eterde çözünen serbest haldeki alkaloitleri teflhis etmektedir. Alkaloitler bitkide ço¤unlukla mineral veya organik asitlerle tuz halinde, bazen de tanenlerle birleflmifl olarak bulunurlar. Ekstraksiyonun iyi olabilmesi, çözücünün iç hücrelere nüfuz edebilmesi için drog iyi toz edilmelidir. Genellikle dilüe asitler veya alkolle ekstre edilirler. E¤er tuz halinde iseler ekstraksiyondan önce Kalsiyum hidroksit [Ca(OH)2] ile muamele edilerek baz hale geçirilmelidirler. Alkol ekstresi alçak bas›nçta yo¤unlaflt›r›larak seyreltik asit ilavesi yap›l›r. Ya da toz bitkisel materyal en bafl›nda asitli alkol ile Soxhlet apareyinde ekstre edilebilir. Yo¤unlaflt›rd›ktan sonra eter ile tüketilir. Sulu k›s›m kalevilendirilir (baziklefltirme) ve organik bir çözücü ile tüketilir. Organik çözücü uçurulur, baz halde alkaloitler elde edilir. Sulu asitlerle tüketiliyorsa % 2-5’lik HCl, sülfürik asit (H2SO4), formik asit (CH2OH2) veya asetik asit (C2H4O2) kullan›labilir. Elde edilen ekstre üzerinde daha önce bahsedilen kimyasal teflhis reaksiyonlar› (bkz. Alkaloitlerin teflhis reaksiyonlar›) uygulan›r. Antrasen Glikozitlerinin Teflhisi Eter ile yap›lan ekstrede yukar›da anlat›ld›¤› gibi bitkide serbest halde bulunan aglikon k›s›mlar› ekstre edilerek teflhis edilmektedir. Alkol ile yap›lan eksraksiyon sonucunda ise glikozit halinde (aglikon+oz) elde edilmektedir. Ancak glikozitin teflhisi için seyreltik asit ve ›s› uygulayarak hidroliz ifllemi gerçeklefltirilmeli, yine eterle tüketilerek aglikon k›sm›n›n ayr›lmas› gereklidir. Daha sonra Bornträger reaksiyonu ile teflhis reaksiyonu gerçeklefltirilir. Antosiyan Glikozitlerinin Teflhisi Özsu pigmentleridir ve bitkilerde görülen bütün mavi, mor, menekfle renkler ve tonlar›ndan, hemen hemen bütün k›rm›z› ve hatta siyah renklerden sorumludurlar. Bitki organ›n›n rengi hücre özsuyunun pH’s› ile ilgilidir. Elde edilen alkol ekstresinin asitle hidrolizi sonucu elde edilen asidik çözelti, nötral pH’ya yaklaflt›kça mor renge, baziklefltirildi¤inde ise yeflil veya mavi renge dönüyorsa antosiyan glikozitlerinin varl›¤› tespit edilir. Antosiyaninler ka¤›t ve ince tabaka kromatografisi ile de ayr›l›rlar. UV (ultraviole) ve di¤er spektroskopik tekniklerle yap›lar› tayin edilir. Renkli maddeler olduklar›ndan UV ve görünür ›fl›k sahalar›nda karakteristik pikler verirler. Kumarin Glikozitlerinin Teflhisi Alkol ekstresi hidroliz edildikten sonra eterle tüketilir. % 10’luk amonyak ilavesinin ard›ndan UV lambas› alt›nda verdi¤i mavi veya yeflil renkli ›fl›ma ile teflhis edilir. Feigl-Frehden-Anger reaksiyonu ile kumarin içindeki lakton molekülleri spesifik olarak teflhis edilmektedir. UV lambas› alt›nda bak›lan çözelti bir kapsüle al›narak üzerine 4-5 damla hidroksilamin hidroklorit ve % 10’luk alkollü potas ilavesi ile pH’n›n 8-9 olmas› sa¤lan›r. Çözelti yo¤unlaflt›r›ld›ktan sonra % 10’luk HCl ve demir klorür ilavesiyle oluflan mor renk lakton varl›¤›n› göstermektedir. 5. Ünite - Bitkisel Maddelerin Teflhis Reaksiyonlar› Steroit Glikozitlerinin Teflhisi Siklopentano (perhidro) fenantren halkas› içerirler, kardiotonik glikozitler ve saponinler olmak üzere iki grupta incelenirler. Kardiyotonik glikozitler: Aglikonlar› steroit yap›dad›r, 17 nolu karbon atomuna ba¤l› lakton halkas›n›n 5’li ve 6’l› olmas›na göre iki tipe ayr›l›rlar. 5’li doymam›fl lakton halkas› tafl›yanlar Kardenolit tipi, 6’l› doymam›fl lakton halkas› tafl›yanlar bufanolit ad›n› al›rlar (Bkz: Ünite 3). Kardiotonik glikozitlerin teflhisinde çeflitli yöntemler mevcuttur. Aglikonlar›na göre; a) Genel: Bütün steroitler deriflik H2SO4 ile aglikonlar›n›n cinsine göre farkl› renkler verirler (Liebermann R.). Bufanolitler genel olarak bu testle belirlenirler. b) Legal Testi: Kardenolitlerde doymam›fl lakton halkas› amonyakl› gümüfl nitrat› redükleyerek piridinli ortamda sodyum hidroksit karfl›s›nda sodyumnitropursiyat ile k›rm›z› renk verir. c) Kedde Testi: Kardenolitler alkollü 3,5-dinitrobenzoik asitle sodyum hidroksit (NaOH) yan›nda morumsu k›rm›z› renk verirler. d) Baljet Testi: Kardenolitler etanollü ortamda pikrik asit ile turuncu renk verirler. fiekerlerine göre; Keller Kliani Reaksiyonu: 2-deoksimetil pentoz (digitoksoz, simaroz, oleandroz) tafl›yan kardiyotonik glikozitler bu reaksiyonu verirler. Numune bir tüpte eser miktarda FeCl3 tafl›yan glasiyel asetik asitte çözülür. Üstüne tüpün kenar›ndan dikkatlice deriflik H2SO4 eklenir. ‹ki tabaka aras›nda k›z›l-kahverengi renk oluflmal›d›r. Üst tabaka bir süre sonra mavimsi-yeflil renk al›r. Bu renk zamanla esmerleflir. Saponinler: Bitkiler aleminde oldukça yayg›n, su ile çalkaland›klar›nda kal›c› köpük veren glikozit yap›s›nda bilefliklerdir. Köpük verme özelliklerinden dolay› bu ad› alm›fllard›r. Genellikle su, metanol, etanol gibi polar çözücülerde çözünen, oksijensiz çözücülerde çözünmeyen, nötral ya da hafif asit karakterde, renksiz, amorf, tahrifl edici, ac› lezzette maddelerdir. Aglikon yap›s›na göre steroidal ve triterpenik saponinler olmak üzere iki grupta incelenirler. Afla¤›daki yöntemler ile teflhisleri gerçeklefltirilmektedir. • 10 ml infüzyon (% 1’lik) bir deney tüpü al›n›r. Tüpün a¤z› bafl parmak ile kapat›l›r ve 30 sn kuvvetle çalkalan›r. 15 dakika dinlendirildikten sonra tüpte en az 1 cm yükseklikte kal›c› köpük olmas› numunede saponin varl›¤›n› gösterir. • Saponinlerin en büyük özelli¤idir. Su, metanol ya da etanol ile ekstre edilir. Bu ekstreye bat›r›lan bir filtre ka¤›d› kurutulduktan sonra kan içeren jelatin peltesi ile temasta b›rak›l›r. Filtre ka¤›d›n›n etraf›nda fleffaf bir kuflak oluflmas› hemoliz yapan saponin varl›¤›n› gösterir. • Salkowski reaksiyonu: Steroidal saponinlerin kloroformlu çözeltileri deriflik H2SO4 ile sar› renk verir. • Lieberman-Burchard reaksiyonu: Asetik asit anhidritinde eritilmifl steroidal ve triterpenik saponinler deriflik H2SO4 ile tabakaland›r›l›r ise, iki tabaka aras›nda önce yeflil bir halka oluflur, renk bir süre sonra maviye dönerek yay›l›r. • Brieskorn-Briner reaksiyonu: Triterpenik saponinler klorosülfonik asitle k›rm›z› renk verir. SU EKSTRES‹ Eter ve alkol ile yap›lan ekstraksiyonun ard›ndan kalan bitkisel materyalin 20 dk. civar›nda su ile maserasyonu sonucu elde edilir. Baz› bileflikler alkol ekstresinde de oldu¤u gibi do¤rudan sulu ekstre içinde, baz›lar› da hidroliz edildikten sonra teflhis edilebilirler. 117 118 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Su ekstresi karbonhidrat yap›s›ndaki çeflitli maddeleri, glikozitler (saponinler), tanenler ve alkaloit tuzlar› gibi suda çözünebilen maddeleri içerir. fiekil 5.4 Su ekstresinde gerçeklefltirilebilen reaksiyonlar. Pektin: Zincir halinde birbirine ba¤lanm›fl birkaç yüz galakturonik asit molekülünden oluflur. Zincirdeki asit gruplar› metanol, arabinoz veya galaktoz ile esterleflmifl ya da kalsiyum ve magnezyum ile tuz teflkil etmifltir. Müsilaj: Bir üronik asit olan galaktronik asit ve baz› ozlar›n kondensasyonu ile meydana gelmifl kompleks maddelerdir. Zamklar: Asitlerle (glikuronik asit) monosakkaritlerin birleflmesi sonucu teflekkül eden bitkisel hidrokolloitlerdir. Pektin, Müsilaj ve Zamklar›n Teflhisleri Pektin teflhisinde kullan›lan pek çok ticari kit bulunmaktad›r. Sulu ekstrenin bir k›sm› ayr›larak üzerine seyreltik sülfürik asit ve Seliwanof reaktifi eklenerek teflhis edilebilirler. Müsilajlar beyaz renkli, amorf maddelerdir. Musilajlar, su ekstresine alkol veya aseton ilavesi ile bir çökelek olufluyorsa bu çökelek filtre edilerek ayr›l›r. Toluidin mavisi, metilen mavisi gibi boyalarla etkilefltirildi¤inde mor-mavi renk oluflumu müsilaj varl›¤›n› kan›tlar. Bir di¤er yöntem de sulu ekstrenin seyreltik asitlerle hidrolizinden sonra % 20’lik NaOH veya KOH ile ›s›t›ld›¤›nda k›rm›z› çökelek vermesidir. Zamklar›n 1ml sulu çözeltilerine etanol, aseton veya bazik kurflun asetat eklendi¤inde çökelti oluflumu meydana gelmesiyle teflhis edilir. fiekerlerin Teflhisi Karbon, hidrojen ve oksijenden meydana gelirler; hidrojen-oksijen oran› sudaki gibi 2:1 dir. Karbonhidratlar glusit, fleker, sakkarit ve oz ad›n› da al›rlar. Temel olarak monosakkaritler, oligosakkaritler ve polisakkaritler olmak üzere 3 grupta incelenirler. Kimyasal teflhislerinde kullan›lan çok say›da yöntem bulunmaktad›r. • Molisch Testi: fieker, niflasta, selüloz gibi tüm karbonhidratlar›n teflhisinde, numune çözeltisine % 15-20’ lik α-Naftol çözeltisi ve iki faz aras›nda tabaka teflkil edecek flekilde sülfürik asit ilave edilirse meydana gelen mor renkli halka karbonhidratlar›n varl›¤›n› gösterir. • Konsantre mineral asitlerle karbonhidratlar furfural ve türevlerinden oluflan renkli kondensasyon ürünlerini verirler. Bu renklerden karbonhidratlar teflhis edilir. • Ozazon oluflumu: Asit ortamda (HCl), sodyum asetat ve asetik asitli ortamdaki monosakkarit çözeltisi fenilhidrazin ile su banyosunda ›s›t›ld›¤›nda renkli bir ozazon meydana gelir. Ozazonlar, farkl› monosakkaritlerde farkl› kristal biçimi gösterirler. Bu kristallerin erime derecesi de farkl›d›r. Glikoz ve fruktoz ayn› ozazonu verir. Sakkaroz, ozazon teflkil etmez. 5. Ünite - Bitkisel Maddelerin Teflhis Reaksiyonlar› • fiekerler alkalilerle ›s›t›l›rsa reçineleflip kahverengi veya siyah renk verirler. • fiekerler alkaliler yan›nda bak›r tuzlar› (CuSO4) ile reaksiyona girerse bak›r hidroksit çöker, çalkalan›rsa çözelti mavi renk al›r. Is›t›l›nca okside olan flekerlerden dolay› mavi renk yeflile döner ve sonra kaybolur. • fiekerler Fehling çözeltisiyle reaksiyona girerek k›rm›z› renkli bak›r-oksiti çöktürürler. Bu reaksiyon yard›m›yla titrimetrik veya gravimetrik olarak miktar tayini de gerçeklefltirilir. • Aldoz ve ketozlar amonyakl› gümüfloksit ile oksidasyona u¤rarlar. • Monosakkaritler ve polihidrik alkoller bromlu su ile oksidasyona u¤rarsa, polisakkaritler polioksi asitlerle, polihidrik alkoller ise monosakkaritlere dönüflür. Örn. glikoz; glukuronik asit, mannitol, mannoz ve fruktozu verir. • Aldoz ve ketozlar iyot çözeltisi ile oksidasyona u¤rar. Bu özellik fleker kar›fl›mlar›nda aldozlar›n kantitatif tayini için de kullan›l›r. Çünkü aldozlar ketozlardan daha h›zla reaksiyona girerler. • fiekerlerin dehidrojenasyon ile oksidasyonu metilen mavisinin indikatör (belirteç) olarak kullan›lmas›yla gerçekleflir. • Ketozlar için Seliwanoff Testi: fieker çözeltisine rezorsinol ve hidroklorik asit ilavesinde oluflan pembe renk ketoz varl›¤›n› gösterir. • Pentozlar floroglusinol reaksiyonu ile k›rm›z› renk vermeleri ile tan›n›rlar. Üronik asit ayn› reaksiyonla menekfle renk verir. • Keller-Kiliani: Dezoksiozlar, baz› önemli kalp glikozitlerinin bilefliminde yer ald›klar›ndan bunlar›n tan›nmas› için özel bir reaksiyon yap›l›r. Numune az miktarda Fe+3 tuzu (FeCl3) içeren glasiyel asetik asitte çözünür. Deney tüpü biraz e¤ik tutularak kenar›ndan deriflik H2SO4 ak›t›l›r ve iki tabaka oluflmas› sa¤lan›r. Bafllang›çta birbiri ile kar›flmayan bu iki tabakan›n ayr›lma yüzeyinde önce k›rm›z› kahverengi sonra koyu mavi bir halka görülmesi 2-dezoksioz varl›¤›n› göstermektedir. Alkol ekstraksiyonu ile elde edilen tanen, alkaloitler ve glikozitler de su ekstresinde de bulunmaktad›r. Alkol ekstresinde teflhis edilmemifl ise sulu ekstrede de yukar›da anlat›ld›¤› flekilde teflhisleri gerçeklefltirilebilir. 119 120 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Özet N A M A Ç 1 N A M A Ç 2 Çözücü ekstraksiyonunu tan›mlamak. Ekstraksiyon, bitkisel materyalden çeflitli yöntemlerle, etken maddelerin çekip ç›kar›lmas›d›r. Ekstraksiyonda amaç en basit ve en ekonomik yöntemle, aktif maddelerin kimyasal yap›lar›n› de¤ifltirmeden, en fazla verimi alacak flekilde ifllemi tamamlamakt›r. Kurutulup toz edilmifl bitkisel materyal, izole edilecek aktif bilefli¤in çözünürlük özelliklerine uygun herhangi bir çözücüyle ekstre edilmelidir. Daha sonra aktif bilefliklerin kimyasal yap›s›n›n tan›mlanmas› önemlidir. Bitkilerde bulunan bafll›ca sekonder metabolitleri s›n›fland›rmak. Farkl› fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olan bitkisel maddeler, ekstraksiyon ifllemi ile farkl› çözücülere geçmektedir. Bu gruplar temel olarak uçucu ya¤lar, sabit ya¤lar, glikozitler, alkaloitler, tanenler ve karbonhidratlard›r. N A M A Ç 3 Bu maddelerin kimyasal teflhis yöntemlerini aç›klamak. Farkl› karakterdeki çözücülerle ekstraksiyon sonunda, elde edilen fraksiyonlarda çeflitli reaktifler kullan›larak kalitatif olarak hangi maddelerin bulundu¤u belirlenebilmektedir. Bu reaktifler belirli bir tarife göre haz›rlanm›fl ve belli bir madde grubuna veya sadece tek bir maddenin teflhisinde kullan›lmaktad›r. 5. Ünite - Bitkisel Maddelerin Teflhis Reaksiyonlar› 121 Kendimizi S›nayal›m 1. Çözücü ekstraksiyonu ile ilgili afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r? a. Basit ve ekonomik olmal›d›r. b. Kullan›lacak çözücünün polaritesi etken maddeye uygun olmal›d›r. c. Etken maddenin yap›s›n› de¤ifltirmelidir. d. Yüksek verimli olmal›d›r. e. Kullan›lacak çözücünün toksisitesi düflük olmal›d›r. 6. Tanen teflhisi ile ilgili afla¤›dakilerden hangisi yanl›flt›r? a. Demir tuzlar› ile gallik tanenler mavi-siyah renk verir. b. Demir tuzlar› ile kateflik tanenler esmer yeflil renk verir. c. Stiasny reaktifi tüm tanenleri çöktürür. d. Jelatin çözeltisi ile krem renkli bir çökelek verirler. e. Alkaloitlerlerin ço¤u tanenleri çöktürür. 2. Afla¤›daki reaktiflerden hangisi sabit ya¤lar›n teflhisinde kullan›l›r? a. Bertrant R. b. Mayer R. c. Marme R. d. Sudan III R. e. UV lambas› 7. Afla¤›dakilerden hangisi tanen teflhisinde kullan›l›r? a. Bornträger reaksiyonu b. Goldbeater Membran testi c. Fehling reaksiyonu d. Kedde Testi e. Salkowski reaksiyonu 3. Afla¤›daki madde gruplar›ndan hangisi eter ekstresinde teflhis edilemez? a. Alkaloitler b. Ya¤ asitleri c. Kumarinler d. Triterpenik saporinler e. Monosakkaritler 8. Afla¤›daki etken madde ve teflhisi için gerekli reaktif eflleflmelerinden hangisi do¤rudur? a. Alkaloit-Marme R. b. Tanen- Reinecke tuzu c. Glikozit-Fehling R. d. Kumarinler: Metilen mavisi e. Uçucu ya¤lar: Amonyum molibdat 4. Afla¤›daki bitkisel maddelerden hangisi Clevenger apareyi kullan›larak eter ekstresinden ayr›labilir? a. Gallik tanenler b. Uçucu maddeler c. Ozlar d. Sabit ya¤lar e. Flavonlar 9. Afla¤›daki etken madde ve ilgili teflhis reaktifi eflleflmelerinden hangisi yanl›flt›r? a. ‹ndirgen fiekerler-Molish R. b. Antrasen glikozitleri-Bötnraeger R. c. Saponinler-Salkowski R. d. Müsilaj-Baljet R. e. Pektin-Seliwanof R. 5. Shibata reaksiyonu ile ilgili afla¤›dakilerden hangisi yanl›flt›r? a. Teflhis reaksiyonu glikozitin fleker k›sm› üzerinden gerçekleflmektedir. b. Reaksiyon deriflik HCl ve magnezyum metalinin ortama ilavesiyle gerçeklefltirilir. c. Reaksiyon sonunda flavonoller kiraz k›rm›z› renk verirler. d. Reaksiyon sonunda flavonlar turuncu renk verirler. e. Reaksiyon sonunda flavononlar mor-k›rm›z› renk verirler. 10. Bitkisel maddelerin kimyasal teflhisi ile ilgili afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r? a. Keller-Kiliani reaksiyonu glikozitin oz k›sm› ile ilgilidir. b. fiekerler alkalilerle ›s›t›l›rsa reçineleflip kahverengi veya siyah renk verirler. c. Steroidal saponinlerin kloroformlu çözeltileri deriflik H2SO4 ile sar› renk verir. d. Alkaloitlerin ço¤u tanenleri çöktürür. e. Uçucu ya¤lar›n teflhisinde örnek 120°C’ye kadar ›s›t›ld›ktan sonra Sudan III ile boyan›r. 122 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar 1. c Ciulei, I. (1982). Practical Manuals on the Industrial Utilization of Medicinal and Aromatic Plants, I. Methodology for Analysis of Vegetable Drugs, UNIDO, Romania Pub., Bucharest. Evans, W.C. (2002). Trease and Evans Pharmacognosy, 15th Ed. USA, W.B. Saunders. Tyleri, V.E., Brady, L.R., Robbers, J.E. (1988). Pharmacognosy, USA, PA, Lea&Febiger. 2. d 3. e 4. b 5. a 6. c 7. b 8. a 9. d 10. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Çözücü Ekstraksiyonu” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Uçucu ve sabit ya¤lar›n teflhisi” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “fiekil 5.2.”yi tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Uçucu ve sabit ya¤lar›n teflhisi” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Flavon ve antrasen aglikonlar›n teflhisi “ bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tanenlerin teflhis reaksiyonlar›” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tanenlerin teflhis reaksiyonlar›” bölümünü tekrar gözden tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise eter ve alkol ekstresi üzerinde gerçeklefltirilen reaksiyonlar› bölümünü” tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Pektin, müsilaj ve zamklar›n teflhisleri” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Uçucu ve sabit ya¤lar›n teflhisi” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. 6 B‹TK‹ K‹MYASI VE ANAL‹Z YÖNTEMLER‹ Amaçlar›m›z N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Uçucu ya¤lar›n tan›m›n› yapabilecek, bitkisel materyalden Uçucu ya¤lar›n elde edilme yöntemlerini tan›mlayabilecek ve yöntemleri uygulayabilecek, Uçucu ya¤lar üzerinde yap›lacak analizleri ifade edebilecek, planlayabilecek ve bu çal›flmalar› uygulayabilecek, Kromatografik yöntemlerle Uçucu ya¤lar›n bileflimini belirleyebilecek, çal›flmalardan elde edilecek sonuçlar›n standartlara uygun olup olmad›¤›na karar verebileceksiniz. Anahtar Kavramlar • Uçucu Ya¤ ‹çerik Haritas› Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Uçucu Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler • G‹R‹fi • UÇUCU YA⁄LAR • UÇUCU YA⁄ ELDE ETME YÖNTEMLER‹ • B‹TK‹SEL DROGLARDAK‹ UÇUCU YA⁄LARIN TAY‹N‹ • D‹ST‹LASYONLA B‹TK‹SEL DROGLARDAK‹ SUYUN TAY‹N‹ • UÇUCU YA⁄LAR ÜZER‹NDE YAPILACAK ANAL‹ZLER • UÇUCU YA⁄LARIN ANAL‹Z‹NDE KULLANILAN ALETL‹ ANAL‹Z TEKN‹KLER‹ Uçucu Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler G‹R‹fi 1994 Y›l›nda ˝Avrupa Farmakopesi Gelifltirilmesine Dair Sözleflme˝nin yürürlü¤e girmesinden sonra kullan›lmaya bafllanan Avrupa Farmakopesi’ndeki Farmakognozik Yöntemler ile Fiziksel ve Fizikokimyasal Yöntemler Bölümlerinde Fiziko-Kimyasal analizler, Uçucu ya¤lar ve Sabit ya¤lar üzerinde yap›lacak analizlerle ilgili bilgiler de bulunmaktad›r. Bu yöntemler Ünite 6, 7 ve 8’de aç›klanm›flt›r. Bitkisel kaynakl› ürünlerin monograf› yoksa; Türk Standartlar› Enstitüsü-TSE, International Organization for Standardization-ISO, Association Française de Normalisation-AFNOR, Standarts, Training, Testing, Assessment and Certification-BSI, American National Standarts Institute-ANSI, Deutsches Institut für Normung-DIN, Spanish Association for Standardisation and Certification-AENOR gibi Ulusal ve Uluslararas› standartlardaki de¤erler dikkate al›narak de¤erlendirme yap›lmal›d›r. SIRA S‹ZDE UÇUCU YA⁄LAR D Ü fi Ü Nkokulu, EL‹M Uçucu ya¤lar bitkilerden veya bitkisel droglardan elde edilen özel oda s›cakl›¤›nda s›v›, genellikle renksiz uçucu maddeler kar›fl›m›d›r. Uçucu ya¤lar; genelSIRA likle suda az, etanolde, organik çözücülerin ço¤unda ve ya¤larda S Oçok RS‹ZDE U çözünürler. Uçucu ya¤lar bitkinin çiçek (flos), yaprak (folia), meyve (fructus), toprak üstü k›s›mlar› (herba), kabuk (cortex), odun (lignum), rizom (rhizoma) ve kök (radix) D DÜ fi‹ KÜ NK EALT‹ M gibi her organ›nda bulunabilirler. Bitkinin bulundu¤u familyan›n özelliklerine göre salg› tüylerinde, salg› ceplerinde, salg› kanallar›nda, salg› hücrelerinde veya epiSIRA S O S‹ZDE R U derma ya da parenkima hücrelerinde da¤›lm›fl olarak bulunurlar. N N Uçucu Ya¤lar konusunu daha iyi kavrayabilmek için kitab›n›zdaki ˝Sekonder D ‹ K K A T Metabolitler AMAÇLARIMIZ ˝ konusunu yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE N N Avrupa Farmakopesinde yer alan droglar için ˝T›bbi ve Aromatik Bitkisel Ürünlerin ÜretiK ‹ T A P mi ve Kalite Kontrolü kitab›n›zdaki Farmakope Yöntemleri˝ konusunu gözden geçiriniz. AMAÇLARIMIZ TELEV‹ZYON SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S O RS‹ZDE U D ÜD fi‹ ÜK NK EALT‹ M SIRA S O S‹ZDE R U D‹KKAT AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ TELEV‹ZYON K ‹ T A P K ‹ T A P ‹NTERNET ‹NTERNET TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON 126 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri UÇUCU YA⁄ ELDE ETME YÖNTEMLER‹ Uçucu ya¤lar bitkilerden; miktarlar›na, ›s›ya dayan›kl›l›klar›na ve bileflenlerin özelliklerine ba¤l› olarak de¤iflik flekillerde elde edilebilirler. Uçucu ya¤lar, ya¤› tafl›yan bitki k›s›mlar›ndan, genellikle distilasyon yolu ile elde edilirler. Uygulanan yöntem, bitkinin ›s›ya dayan›kl›l›¤›, ya¤›n uçucu olmas›, suda çözünüp çözünmemesi ve distilasyon koflullar›yla ba¤lant›l›d›r. Uçucu ya¤ eldesinde uygulanan yöntemler bafll›ca üç ana grupta toplanabilir. Bunlar; SIRA S‹ZDE • Distilasyon • Ekstraksiyon D Ü fi Ü N E L ‹ M • S›kma’d›r. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ Distilasyonla ya¤ eldesinde kullan›lan yöntemler: S O R uçucu U • Su Distilasyonu • Buhar Distilasyonu D‹KKAT • Su-Buhar Distilasyonu • Kuru Distilasyon ve SIRA S‹ZDE • Hidrodifüzyon’dur. N N K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹ N T E fiekil R N E T 6.1 Clevenger Apareyi. Bu yöntemlerin d›fl›nda Mikrodalga distilasyon, Mikrodistilasyon ve Likens-NicAMAÇLARIMIZ kerson sürekli distilasyon, ekstraksiyon yöntemi de kullan›lmaktad›r. Bu yöntemler “T›bbi ve Aromatik Bitkisel Ürünlerin Üretimi ve Kalite Kontrolleri” kitab›K ‹ T A P n›zda anlat›lmaktad›r. B‹TK‹SEL DROGLARDAK‹ UÇUCU YA⁄LARIN TAY‹N‹ TELEV‹ZYON Bitkisel droglarda volumetrik olarak uçucu ya¤ tayini, su distilasyonu ile clevenger ad› verilen özel bir aparey ile yap›l›r. Bu apareyin sudan a¤›r ve hafif uçucu ya¤lar için iki tipi vard›r. ‹NTERNET Drog, ifllemden geçirilerek (parçalanarak, dövülerek) ve tart›m› al›narak balona konulur. Drog/su oran› 1:10 olacak flekilde su ilave edilir. Uçucu ya¤›n toplanaca¤› dereceli bölüme su ilave edilir. Ya¤›n sudan tam olarak ayr›l›p ayr›lmad›¤› gözlenemiyor, ya da numune çok az uçucu ya¤ içeriyorsa deneye bafllamadan önce dereceli k›sma 1 ml ksilen veya hekzan ilave edilir, bu çözücünün miktar›ndaki art›fl uçucu ya¤ miktar›n› verecektir. Distilasyon süresi genellikle 3 saattir. Distilasyon ifllemi bitti¤i zaman dereceli k›s›mda toplanan ya¤ miktar› okunur. Uçucu ya¤ miktar› 100 g drog için ml olarak hesaplan›r. Bitkinin ne kadar su içerdi¤inin bilinmeside kuru drog üzerinden uçucu ya¤ veriminin hesaplanmas› için önemlidir. 100 g dro¤un içerdi¤i su miktar› bulunduktan sonra kuru drog miktar› bulunarak elde edilmifl olan ya¤ miktar›na göre kuru drog üzerinden uçucu ya¤ verimi hesaplan›r. 127 6. Ünite - Uçucu Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler› Örne¤in; Yüzde 10 nem içeren 45 g drogdan su distilasyonu sonucu 0.2 ml uçucu ya¤ elde edilirse, kuru dro¤un uçucu ya¤ verimi afla¤›daki gibi hesaplan›r: 100 10 45 X x = 45 x 10 / 100 = 4.5 g 45 - 4.5 40.5 100 x = 100 SIRA S‹ZDE = 40.5 g kuru drog 0.2 x D Ü fi Ü N E L ‹ M x 0.2 / 40.5 = % 0.5 Kuru drog üzerinden uçucu ya¤ verimi % 0.5’dir. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U Elde edilecek uçucu ya¤ üzerinde baflka analizler yap›lmayacaksa, yani drogdaki D ‹ K sadece KAT uçucu ya¤ miktar› belirlenecekse o zaman bu bölüme belirli miktar ksilen ilave edilebilir. SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ D‹KKAT N N SIRA S‹ZDE Resim 6.1 Clevenger apareyi. AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET Gravimetrik olarak uçucu ya¤ elde yönteminde uçucu ya¤ su buhar› distilasyonu ile ayr›ld›ktan sonra su ve ya¤ ihtiva eden distilat tuz ile doyurulur ve pentanla tüketilir. Daras› al›nm›fl bir kapta çözücünün uçurulmas› ile kalan ya¤›n a¤›rl›¤› tart›l›r. Bulunan uçucu ya¤ miktar› % olarak ifade edilir. D‹ST‹LASYONLA B‹TK‹SEL DROGLARDAK‹ SUYUN TAY‹N‹ Droglar›n su tafl›mas› ekonomik olmamas› yan›nda uygun ›s›da enzimlerin faaliyete geçmesiyle kolay bozulmalara neden olur. Ayr›ca mikroorganizmalar için uygun üreme ortam› olurlar. Pek çok bitkisel drog; küf mantar›, sinek ve böcek için gerekli g›da maddelerini tafl›d›¤› için bu canl›lar›n sald›r›s›na u¤rar. Ve drogta h›zla bozunma olur. Resim 6.2 Volumetrik su miktar tayini apareyi. 128 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 6.2 Volumetrik su miktar tayini apareyi. Su ile doyurulmufl eksilen: ksilen en az yar›s› kadar hacimdeki su ile ay›rma hunisine konulur. Ara s›ra çalkalanarak bir gün bekletilir. Ksilen faz› deneyde kullan›l›r. Volumetrik yöntemle su miktar tayini; distilasyon yoluyla yap›lan bir su miktar tayini yöntemidir. Drogda bulunan suyun, ksilen (veya toluen) buhar› ile sürüklenerek so¤utucudan geçtikten sonra apareyin dereceli k›sm›nda toplanarak ölçülmesi ifllemidir. Cam aksaml› özel apareylerde gerçeklefltirilir. Su miktar› tayin edilecek materyal bir balona konulur. Üzerine yeterli miktar suyla doyurulmufl ve suyla kar›flmayan bir organik çözücü ilave edilir. Bu ifllem için genellikle su ile doyurulmufl ksilen veya toluen kullan›l›r. Birkaç kaynama tafl› at›ld›ktan sonra distilasyon ifllemi bafllat›l›r. Materyalde bulunan su, distilasyon s›ras›nda organik çözücü ile sürüklenir ve so¤utucuda yo¤unlaflarak apareyin dereceli k›sm›nda birikir. Toplanan su miktar› ml cinsinden okunur ve su miktar› % (h/a) olarak hesaplan›r. Veya kuru balon içersine, 200 ml toluen ve 2 ml su konulur. 2 saat distile edilir. So¤uduktan sonra su hacmi okunur (n1). Daha sonra drog tart›larak okunur (m) balon içersine konulur ve distile edilir. Distilasyon iflleminden sonra dereceli k›s›mda biriken suyun hacmi okunur (n2). Drogdaki su miktar› afla¤›daki formülle kg’da ml olarak hesaplan›r. Drogdaki su miktar› = 1000 (n2 - n1) / m m : Dro¤un gram olarak kütlesi n1: ‹lk distilasyon sonunda okunan su miktar› n2: ‹kinci distilasyon sonunda okunan su miktar› Gravimetrik Yöntem: Uçucu madde tafl›mayan ya da çok az tafl›yan droglara (Digitalis, niflasta, Aloe gibi) uygulanabilen bir yöntemdir. Dro¤un 105 °C’de ›s›t›lmas›yla meydana gelen a¤›rl›k kayb›n›n hesaplanmas› ve sonucun % fleklinde verilmesi esas›na dayan›r. Uçucu madde tafl›yan droglarda (örne¤in balsamlar) tam tart›lm›fl drog ince tabaka halinde bir yüzeye yay›ld›ktan sonra desikatörde fosforpentaoksit üzerinde kurutulur ve a¤›rl›k kayb› % cinsinden hesaplan›r. UÇUCU YA⁄LAR ÜZER‹NDE YAPILACAK ANAL‹ZLER ‹nce flerit halinde kesilmifl süzgeç ka¤›d› üzerine bir damla ya¤ numunesi damlat›l›r ve 105°C’ye ›s›t›lm›fl etüve konulur. Kontrol edildi¤inde, süzgeç ka¤›d› üzerinde leke görülmezse bu uçucu ya¤›n varl›¤›n› gösterir. Uçucu Ya¤larda Yap›lmas› Gereken Fiziko-Kimyasal Analizler Uçucu ya¤lar üzerinde yo¤unluk, optik çevirme, k›r›lma indisi ve donma noktas› gibi fiziko-kimyasal analizler yap›lmaktad›r. Burada sadece yo¤unluk ve optik çevirme için formüller verilmifltir. Bu yöntemler kitab›n›z›n 8. Ünitesi olan Fiziko- 6. Ünite - Uçucu Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler› 129 Kimyasal Analizler bölümünde ayr›nt›l› olarak verilmifltir. Yo¤unluk; d = Numunenin a¤›rl›¤› / suyun a¤›rl›¤›’d›r. d = n-p / s-p formülü ile hesaplan›r. n : Piknometre ile beraber numunenin a¤›rl›¤› s : Piknometre ile beraber suyun a¤›rl›¤› p : Bofl piknometrenin a¤›rl›¤› Optik çevirme; Uçucu ya¤lar›n do¤rudan ölçümü için: α tD = ∝ / l. d t Çözelti halindeki uçucu ya¤lar için: α D = 1000.∝ / l. d. c0 formülleri ile bulunur. SIRA S‹ZDE t : Ölçümün yap›ld›¤› s›cakl›k (°C) ∝ : Ölçülen sapma aç›s› l : Ifl›¤›n numune içersinde ald›¤› yol (dm cinsinden) D Ü fi Ü N E L ‹ M d : Numunenin ayn› s›cakl›ktaki ba¤›l yo¤unlu¤u (g / ml) c : 1000 ml çözücüde çözünen madde miktar› (g) S O miktar› R U c0: Çözünmüfl bir bilefli¤in 1000 ml çözücüde çözünen madde (g). Uçucu Ya¤lar üzerinde yap›lmas› gereken Fiziko-Kimyasal AnalizlerD konusunu daha iyi ‹KKAT kavrayabilmek için kitab›n›zdaki “Fiziko-kimyasal analizler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE Uçucu Ya¤lar›n Koku ve Tad› N N 3 damla uçucu ya¤ al›narak üzerine % 90 h/h etanolden 5 AMAÇLARIMIZ ml ilave edilir. Daha sonra 10 g sakkaroz ile kar›flt›r›l›r. Kokusu ve tad›, uçucu ya¤ elde edilen bitki veya bitki k›s›mlar› ile benzer olmal›d›r. Uçucu Ya¤larda Su Aranmas› K ‹ T A P 10 damla ya¤ al›n›r ve 1 ml karbon disülfür ile kar›flt›r›l›r. Haz›rlanan çözelti bekletilir. Çözeltinin berrak olmas› içersinde su bulunmad›¤›n› gösterir. TELEV‹ZYON SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON Uçucu Ya¤larda Yabanc› Ester Aranmas› Uçucu ya¤dan 1 ml al›narak üzerine yeni haz›rlanm›fl alkollü 100 g/l potasyum ‹ N T Ebekletilir. RNET hidroksit çözeltisinden 3 ml ilave edilir. Su banyosunda 2 dakika Çözeltide, 30 dakika içersinde hatta so¤uduktan sonra kristal oluflmamal›d›r. Uçucu Ya¤ ‹çinde Sabit Ya¤ ve Reçine Aranmas› Süzgeç ka¤›d›na 1 damla uçucu ya¤ damlat›l›r. Uçucu ya¤ lekesi 24 saat içinde yar› saydam veya ya¤s› bir leke b›rakmadan tamamen uçuyorsa sabit ya¤ ve reçine içermiyor demektir. Uçucu Ya¤larda Uçurma Art›¤› Uçucu ya¤daki uçurma art›¤›; sabit tart›ma getirilmifl ve ›s›ya dayan›kl› cam buharlaflma kab› kullan›larak yap›l›r. 5 g uçucu ya¤ cam kap içersine tart›l›r. Su banyosunda ›s›t›l›r. Desikatörde so¤utulduktan sonra tart›m› al›n›r. 100 g üzerinden hesaplama yap›l›r. ‹NTERNET 130 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Uçucu Ya¤lar›n Alkoldeki Çözünürlükleri 1 ml uçucu ya¤, 25 veya 30 ml’lik cam kapakl› mezüre konulur. Mezür, s›cakl›¤› 20 ± 0.2°C ‘ye ayarlanm›fl ›s›t›c› içine yerlefltirilir. EP monograf›nda derecesi belirtilmifl olan alkolden büret (20 ml kapasiteli) yard›m›yla 0.1 ml ilave edilir. Uçucu ya¤ alkolde çözünene kadar bu iflleme devam edilir. Sonra toplam 20 ml olacak flekilde 0.5 ml’lik hacimler halinde alkol ilave edilmeye devam edilir. ‹fllem s›ras›nda mezür s›k s›k çalkalan›r. Berrak bir çözelti elde edildi¤i zaman harcanan alkol miktar› yaz›l›r. Alkol miktar› 20 ml’ye tamamlanmadan önce mezürdeki çözelti bulan›k (opalesans) görünümdeyse, bu bulan›kl›k kaybolana kadar ilave edilen alkolün miktar› yaz›l›r. E¤er monografta yaz›l› derecedeki alkol ile berrak bir çözelti elde edilemiyorsa, bir üst konsantrasyondaki alkol kullan›larak deneye devam edilir. Kurutma Kay›p Kurutma s›ras›nda meydana gelen kay›plar, yüzde k/k olarak ifade edilen kütlesel kay›plard›r. ‹ncelenecek maddeden belirli bir miktar› tart›m kab›na konulur. Madde sabit tart›ma getirilmek için afla¤›da belirtilen yöntemlerden birisi kullan›larak kurutulur. 1. “ Bir desikatör içerisinde” : kurutma atmosferik bas›nç alt›nda ve oda s›cakl›¤›nda difosfor pentaoksit üzerinde yap›l›r. 2. “Vakum alt›nda”: kurutma 1.5 kPa - 2.5 kPa aras›nda bas›nç alt›nda ve oda s›cakl›¤›nda difosfor pentaoksit üzerinde yap›l›r. 3. “Vakum alt›nda”: belirli bir s›cakl›k aral›¤›nda kurutma 1.5 kPa - 2.5 kPa aras›nda bas›nç alt›nda ve monografta belirtilen s›cakl›k aral›¤›nda difosfor pentaoksit üzerinde yap›l›r. 4. “Etüvde”: belirli bir s›cakl›k aral›¤›nda kurutma monografta belirtilen s›cakl›k aral›¤›nda bir etüv içerisinde yap›l›r. 5. “Yüksek bas›nç alt›nda”: kurutma 0.1 kPa bas›nc› aflmamak kayd›yla ve monografta belirtilen s›cakl›kta difosfor pentaoksit üzerinde yap›l›r. Toplam Alkol Yüzdesi Toplam alkol yüzdesi uçucu ya¤ içersinde bulunan alkollerin toplam miktar› ya¤›n içerdi¤i alkollerin biri cinsinden hesaplan›r. Örne¤in, bu metotla gül ya¤› içerisinde bulunan alkollerin (sitronellol, geraniol, nerol, etil alkol, feniletil alkol v.b.) toplam›n›n sitronellol cinsinden yüzdesi tayin edilir. Asetillendirme balonuna bir pipetle 5 ml gül ya¤›, 5 ml asetik asit anhidriti ve 1 g susuz sodyum asetat konur. So¤utucu tak›l›r ve 1 saat kum banyosu üstünde yavafl yavafl kaynat›l›r. Balon 15 dakika so¤umaya b›rak›l›r, so¤utucunun tepesinden 50 ml distile su kat›l›r ve so¤utucu ç›kar›l›r. Balon buhar banyosunda 15 dakika süreyle, fazla asetik asit anhidriti uçurmak için arada bir çalkalanarak ›s›t›l›r. ‹çindekiler bir ay›rma hunisine boflalt›l›r ve balon 2 kez 10 ml distile su ile y›kan›r, bunlar da ay›rma hunisine konulur. Ay›rma hunisi su faz› ile ya¤ faz›n›n kar›flmas› için iyice çalkalan›r. Fazlar ayr›l›nca, sulu faz al›n›r ve hunide kalan ya¤ faz› birkaç kez 50 ml sodyum klorür çözeltisi ile y›kan›r. Y›kama ifllemine, huniden al›nan tuz çözeltisi turnusol ka¤›d›na karfl› nötr reaksiyon gösterinceye kadar devam edilir. Elde edilen ya¤ susuz sodyum sülfat ile kurutulur ve süzgeç ka¤›d›ndan süzülür. 6. Ünite - Uçucu Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler› Sabunlaflt›rma ifllemi için temiz ve kuru bir asetillendirme balonuna, elde edilen asetillendirilmifl ya¤dan 1.5 g numune duyarl› olarak tart›l›r (m). Üzerine 5 ml etil alkol ve 3 damla fenolftalein kat›l›r. Serbest asitler sodyum hidroksit çözeltisi ile nötrlefltirilir. Bu ifllemden sonra balon içerisine pipetle 20 ml potasyum hidroksit çözeltisi konulur. So¤utucu tak›l›r ve balon içerisindeki çözelti su banyosu üzerinde buhar ile balon içinde kaynama olmayacak flekilde bir saat ›s›t›l›r. Oda s›cakl›¤›nda 15 dakika so¤umaya b›rak›l›r. So¤utucu ç›kar›l›r, 3 damla fenolftalein çözeltisi kat›l›r ve alkalinin fazlas› hidroklorik asit çözeltisi ile titre edilir. Hesaplanan toplam alkol yüzdesinin standartlarda belirtilen de¤erler aras›nda olup olmad›¤› kontrol edilir. Toplam alkol yüzdesi afla¤›daki formülle hesaplan›r. Toplam alkol yüzdesi = [M.A.N / 10 (m - 0.021A)] x [1- (42.04 e)/ (100x(M+42.04)] M = Alkolün molekül a¤›rl›¤›, (sitronellol m.a. 156.26) A = Asetillendirilmifl ya¤›n sabunlaflt›r›lmas› için kullan›lan potasyum hidroksit çözeltisi hacmi, ml e = Ester yüzdesi N = Potasyum hidroksit çözeltisinin normalitesi Nane Ya¤›nda, Mentol Üzerinden Hesaplanm›fl Toplam Alkol Yüzdesi 2 ml nane ya¤›, 4 ml asetik asit anhidriti ve 1 g susuz sodyum asetat ile 50 ml’lik erlende geri çeviren so¤utucu alt›nda 2 saat kaynat›l›r. Sonra ay›rma hunisine al›n›r ve s›ras›yla tuzlu su, sodyum karbonatl› tuzlu su ve su ile y›kan›r. Susuz sodyum sülfat ile suyu uzaklaflt›r›l›r. Asetillenmifl ve temizlenmifl uçucu ya¤›n 1-2 ml’si 50 ml’lik erlene tam olarak tart›l›r. Üzerine 10 ml 0.5 N KOH ilave edilerek geri çeviren so¤utucu alt›nda bir süre kaynat›l›r. So¤uduktan sonra 0.5 N HCl ile KOH fazlas› titre edilir. Uçucu Ya¤lardaki 1,8 Sineol’ün Miktar Tayini Susuz sodyum sülfat ile suyu uzaklaflt›r›lm›fl uçucu ya¤dan 3.0 g deney tüpüne tart›l›r. Üzerine 2.1 g erimifl kresol ilave edilir. Deney tüpü donma noktas› tayini için kullan›lan apareye yerlefltirilir. Devaml› olarak kar›flt›r›l›r ve so¤umas› beklenir. Kristallenme bafllad›¤› zaman s›cakl›kta az da olsa bir art›fl gözlenir. Gözlenen en yüksek s›cakl›k yaz›l›r (t1). Ayn› kar›fl›m t1 s›cakl›¤›n› 5°C’yi fazla geçmeyecek flekilde ayarlanm›fl olan su banyosunda tekrar eritilir. Deney tüpü t1 s›cakl›¤›nda 5°C daha düflük s›cakl›kta bulunan apareye yerlefltirilir. ‹lk kristal gözlendi¤inde veya kar›fl›m s›cakl›¤› t1 s›cakl›¤›ndan 3°C daha düflük oldu¤unda sürekli kar›flt›r›l›r. Kar›fl›m›n kristallendi¤i en yüksek s›cakl›k de¤eri yaz›l›r (t2). En yüksek iki t2 de¤eri aras›ndaki fark 0.2°C’den az oluncaya kadar iflleme devam edilir. Kar›fl›m afl›r› so¤udu¤unda 3.0 g sineol ve 2.1 g erimifl kresol tafl›yan kar›fl›m›ndan küçük bir kristal ilave edilir. t2 s›cakl›¤› 27.4°C’nin alt›ndaysa, kar›fl›mdan 5.1 g (sineol ve 2.1 g erimifl kresol ) ilave edilerek ifllem tekrarlan›r. E¤er deney 5.1 g kar›fl›m ilave edilerek yap›lm›flsa, % sineol miktar› k/k cinsinden afla¤›daki formülle hesaplan›r. En yüksek s›cakl›¤a karfl›l›k gelen sineol miktarlar›n›n verilmifl oldu¤u tablo afla¤›dad›r. % Sineol = 2 ( A - 50 ) A: Tablodan bulunan de¤er 131 132 Tablo 6.1 En yüksek s›cakl›k de¤erine (t2) karfl›l›k gelen sineol miktarlar›. Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri t2 °C % Sineol k/k t2 °C % Sineol k/k t2 °C % Sineol k/k 24 45.5 35 60.0 46 78.0 25 47.0 36 61.0 47 80.0 26 48.5 37 62.5 48 82.0 27 49.5 38 63.5 49 84.0 28 50.5 39 65.0 50 86.0 29 52.0 40 67.0 51 88.5 30 53.5 41 68.5 52 91.0 31 54.5 42 70.0 53 93.5 32 56.0 43 72.5 54 96.0 33 57.0 44 74.0 55 99.0 34 58.5 45 76.0 Toplam Fenol Miktar› ‹yice temizlenmifl, 0.1 ml aral›klarla derecelendirilmifl ince uzun boyunlu, 150 ml’lik bir Cassia balonuna pipetle belirli miktarda ya¤ (a) konulur. 75 ml 1 N sulu potasyum hidroksit çözeltisi ilave edilir. Cassia balonunun a¤z› kapat›larak 5 dakika kuvvetle çalkalan›r. 1 saat kendi halinde bekletilir. Sonra potasyum hidroksit çözeltisinden ilave edilerek çözünmemifl ya¤ tabakas›yla sulu alkali tabakan›n ayr›flma yüzeyinin (0) çizgisine gelmesi sa¤lan›r. Alkali çözelti, ayr›lm›fl olan ya¤ tabakas›n› kar›flt›rmadan dikkatlice balonun boyun k›sm›ndan s›zd›rarak ilave edilmelidir. Cassia balonunun kenarlar›nda kalm›fl olan ya¤ damlac›klar› varsa, boyun k›sm›na yükselmesi için yavaflça vurulur veya balon avuç içleri aras›nda h›zla döndürülür. Alkalide çözünmeyen ya¤›n miktar› ml cinsinden okunur (b) ve ya¤da bulunan toplam fenol miktar› % h/h olarak hesaplan›r. Afla¤›daki formülle toplam fenol miktar› hesaplan›r. % Fenol = 100 x b / a a = Tart›lan uçucu ya¤ miktar› b = Okunan uçucu ya¤ miktar› 133 6. Ünite - Uçucu Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler› fiekil 6.3 Cassia balonu. Toplam Aldehit Miktar› Belirli miktarda etken maddesi aldehit olan uçucu ya¤ (1 g civar›nda Cinnamomi oil) 100 ml’lik erlende tam olarak tart›l›r. 35 ml 0.5 N hidroksilamin hidroklorür çözeltisinden ilave edilir. Erlen oda s›cakl›¤›nda 15 dakika bekletilir. A盤a ç›kan hidroklorik asit 0.5 N alkollü sodyum hidroksit çözeltisi ile titre edilir. Titrasyona hidroksilamin hidroklorür çözeltisinin yeflilimsi rengi elde edilinceye kadar devam edilir. 35 ml hidroksilamin hidroklorür çözeltisi içeren ikinci bir erlen renk kontrolü için kör olarak kullan›l›r. Harcanan sodyum hidroksit çözeltisinin miktar›ndan numunedeki aldehit miktar›na geçilir. 1 mol sodyum hidroksite 1 mol aldehit karfl›l›k gelmektedir. Afla¤›daki formülle toplam aldehit miktar› hesaplan›r. % Toplam aldehit = a x b / 20 x m a = Nötralizasyon için kullan›lan 0.5 N sodyum hidroksit çözeltisinin hacmi (ml). b = Aldehitin molekül a¤›rl›¤› (sinnamik aldehitin m.a. 132.15). m = Kullan›lan ya¤›n miktar› (g). Gül Ya¤›ndaki Stearopten Miktar› Gül ya¤›ndan 1 g tam tart›m al›n›r ve 10 ml petrol eterinde çözülür. Bu çözelti, daha önce 20 g tart›l›p 140°C etüvde ›s›t›larak 1 saat rejenere edilip desikatörde so¤utulduktan sonra petrol eteri yard›m›yla 50 ml’lik bürete, homojen ve arada hava kabarc›¤› kalmayacak flekilde doldurulan 60 - 200 mesh’lik silikajelin üzerine dökülür. Büretin muslu¤u, gül ya¤›yla haz›rlanan çözelti silikajel ile tamamen temas edene kadar aç›l›r. Gül ya¤›n›n 15 dakika süre ile silikajele adsorbe olmas› sa¤lan›r. Ya¤ tart›m› al›nan kap, 2 defa 10 ml petrol eteri ile y›kan›r. Y›kama çözeltileri büretin üzerinden silikajel üzerine boflalt›l›r. Bu arada büretin muslu¤u aç›larak ilave edilen çözelti hacmince fraksiyonlar toplan›r. Bürete 2 kez 25 ml’lik hacimlerde toplam 50 ml petrol eteri daha ilave edilir. Son olarak büretten al›nabilecek tüm fraksiyonlar toplan›r. Fraksiyonlar toplam› daha önce daras› al›nm›fl flilifli balon ile rotavapor yard›m› ile yo¤unlaflt›r›l›r. Rotavaporla elde edilen fraksiyon stearoptendir. Fraksiyon, balonla birlikte 60°C’ye getirilmifl etüvde 1 saat tutulur. Sabit tart›ma gelene kadar desikatörde bekletilir. Elde edilen stearopten yüzdesi afla¤›daki formülle hesaplan›r. % Stearopten = ( P1 / P ) x 100 P : Tart›lan gül ya¤› miktar› ( g ) P1 : Elde edilen bakiye ( g ) 134 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Uçucu Ya¤lardaki Bilefliklerin ‹nce Tabaka Kromatografisi ‹le ‹ncelenmesi ‹nce tabaka kromatografisi (‹TK) uygun bir materyalden oluflan hareketsiz faz›n ince bir tabaka halinde camdan, plastikten veya metalden yap›lm›fl bir plak üzerine homojen bir flekilde yay›ld›¤› ve analizi yap›lacak madedelerin pla¤a tatbik edildi¤i bir ay›rma tekni¤idir. Uygun bir çözücü veya çözücü kar›fl›m›nda yürütülerek maddelerin adsorpsiyon, partisyon ve iyon de¤ifltirme mekanizmalar›ndan birisinin veya birkaç›n›n etkisiyle ayr›lmas› ifllemidir. Bu ifllem için dikey veya yatay yürütme yöntemi kullan›labilir. Resim 6.3 ‹nce tabaka kromatografisinde kullan›lan sistemler. Resim 6.4 Origanum onites uçucu ya¤›n›n ‹TK sonucu. SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ ‹TK konusunu D ‹ Kdaha K A T iyi kavrayabilmek için kitab›n›zdaki ˝Kromatografik Yöntemler ˝ konusunu yeniden gözden geçiriniz. N N SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON 135 6. Ünite - Uçucu Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler› UÇUCU YA⁄LARIN ANAL‹Z‹NDE KULLANILAN ALETL‹ ANAL‹Z TEKN‹KLER‹ Uçucu ya¤ analizlerinde kullan›lan tekniklerin baz›lar› afla¤›da verilmifltir. Bu tekniklerle ilgili bilgiler kitab›n›z›n Kromatografik Yöntemler ve Spektroskopik Yöntemler bölümlerinde anlat›lm›flt›r. • Uçucu ya¤larda kullan›lan Kromatografik Teknikler; - Kolon Kromatografisi (CC) - ‹nce Tabaka Kromatografisi (TLC) - Gaz Kromatografisi (GC) - Yüksek Bas›nçl› S›v› Kromatografisi (HPLC) - Orta Bas›nçl› S›v› Kromatografisi (MPLC) - Süperkritik S›v› Kromatografisi (SFC) • Uçucu ya¤larda kullan›lan Spektrofotometrik Teknikler; - Ultraviyole ve Görünür Alan Spektrofotometri (UV-VIS) - ‹nfrared Spektrofotometri (IR) • Spektroskopik Teknikler; - Kütle Spektrometri (MS) - Nükleer Magnetik Rezonans Spektroskopi (NMR) - 13C-NMR Spektroskopi - Site-Specific Natural Isotope Fractionation NMR (SNIF-NMR) • Kombine Teknikler; - Gaz Kromatografi / Kütle Spektrometri (GC/MS) - S›v› Kromatografi / Kütle Spektrometri (LC/MS) - Gaz Kromatografi / Fourier Transform ‹nfrared Spektrofotometri (GC/FTIR) - Gaz Kromatografi / Fourier Transform ‹nfrared Spektrofotometri / Kütle Spektrometri (GC-FTIR-MS) - Gaz Kromatografi / Atomik Emisyon Dedektör (GC-AED) - Gaz Kromatografi / ‹zotop Oranl› Kütle Spektrometri (GC-IRMS) - Multidimensional Gaz Kromatografi (MDGC) Uçucu Ya¤lardaki Bilefliklerin Gaz Kromatografisi ve Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrofotometresi ‹le Belirlenmesi Gaz Kromatografisi 400°C’ye kadar bozunmadan buharlaflabilen madde kar›fl›mlar›n›n ayr›lmas›nda kullan›l›r. Bu kromatografi tekni¤inde sadece partisyon mekanizmas› geçerlidir. Bütün kromatografi tekniklerinde oldu¤u gibi burada da hareketli ve hareketsiz faz vard›r. Genelde hareketli faz olarak azot gaz› kullan›l›r. Hareketsiz faz porlu kat› destek maddesi etraf›nda kaplanm›fl, yüksek ›s›da bozunmayan bir s›v›d›r. Resim 6.5 GC-GC/MS Sistemi. 136 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Uçucu özellikteki numune uygun bir çözücüde çözüldükten sonra Gaz Kromatografi cihaz›na enjekte edilir. Kar›fl›m içerisindeki bileflikler kolonun içerisinden geçmekte olan gaz›n bas›nc›yla sürüklenir ve partisyon mekanizmas›na ba¤l› olarak çözünürlükleri oran›nda gaz ve s›v› fazlar aras›nda da¤›l›rlar. Kolonu terk eden bileflikler dedektör vas›tas› ile tespit edilir. Ayr›lan bileflikler kaydedicide veya ekranda pikler halinde gözlenirler. Gaz Kromatografisi’nde uçucu ya¤lar için en çok kullan›lan dedektör alev iyonlaflma dedektörü (FID)’dür. Bilefli¤in kolona girifli (enjeksiyon) ve ç›k›fl› (tespit) aras›nda kalan süreye tutunma zaman› (Rt =Retention time) denir. Gaz Kromatografisi ile bilefliklerin ya¤ içindeki relatif (ba¤›l) yüzde miktarlar› belirlenir. Bir bilefli¤in relatif yüzdesi, kar›fl›mda bulunan tüm bilefliklerin pik alanlar›n›n toplam› % 100 kabul edilerek hesaplan›r. Bilefli¤in pik alan›n›n toplam alan içerisindeki oran› hesaplanarak bulunur. Bu ifllemler analiz sonunda cihaz taraf›ndan otomatik olarak yap›l›r. Analiz sonucunda bilefliklerin kolonda tutunma sürelerine göre neler olabilecekleri konusunda fikir yürütülebilir. Bu fikri do¤rulamak için standart maddelerin ayn› kolon ve ayn› analiz flartlar›nda Gaz Kromatografi cihaz›na enjekte edilerek Rt de¤erlerinin karfl›laflt›r›lmas› gerekir. fiekil 6.4 Gaz Kromatografisi flemas›. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P Yap› tayini çal›flmalar›nda Gaz Kromatografisi ile kesin ve güvenilir sonuca ulaflmak mümkün olmaz. Çünkü Rt de¤erleri yap› tayini için yeterli de¤ildir. Bilefliklerin yap› tayinlerinin gerçeklefltirilmesinde Rt de¤erinden baflka verilerinde bulunmas› gereklidir. Çünkü Rt de¤erleri birbirine çok yak›n olan bileflikler bu yöntemle yanl›fl tayin edilebilir. Modern laboratuvarlarda uçucu ya¤ analizleri Gaz Kromatografisi/Kütle SpekSIRA S‹ZDE trometrisi sistemi ile yap›lmaktad›r. Burada Gaz Kromatografisi ile ayr›lan her bileflik Kütle Spektrometresi ile dedekte edilmektedir. Bu amaçla Kütle dedektörü kullan›lmaktad›r. Bu flekilde her bilefli¤in Rt de¤erinin yan›nda, molekül a¤›rl›¤› ve kaD Ü fi Ü N E L ‹ M rakteristik bir kütle spektrumu elde edilmektedir. Molekülün parçalanma ürünlerinin de¤iflik pikler halinde gözlendi¤i bu spektrumun yorumlanmas› halinde bileO R U daha güvenli bir flekilde gerçeklefltirilir. fliklerin yap›S tayini GC konusunuDdaha ‹ K K A iyi T kavrayabilmek için kitab›n›zdaki ˝Kromatografik Yöntemler ˝ konusunu yeniden gözden geçiriniz. N N SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P 6. Ünite - Uçucu Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler› Latince ismi ‹ngilizce ismi Türkçe ismi Bitki ismi Anisi aetheroleum Anise oil Anason esans› Pimpinella anisum L. meyveleri Foeniculi amari fructus Bitter-fennel aetheroleum fruit oil Rezene meyvesi esans› Foeniculum vulgare Miller subsp. vulgare var. vulgare Foeniculi amari herba aetheroleum Bitter-fennel herb oil Rezene esans› Foeniculum vulgare Miller subsp. vulgare var. vulgare Salviae sclareae aetheroleum Clarysage oil Misk adaçay› esans› Salvia sclarea L. Eucalypti aetheroleum Eucalyptus oil Ökaliptus esans› Eucalyptus globulus Labill. Lavandulae aetheroleum Lavender oil Lavanta esans› Lavandula angustifolia P. Mill. (L. officinalis Chaix.) Matricariae aetheroleum Matricaria oil Papatya esans› Matricaria recutita L. (Chamomilla recutita (L.) Ranschert) Menthae piperitae aetheroleum Peppermint oil Karanane esans› Mentha x piperita L. Rosmarini aetheroleum Rosemary oil Biberiye esans› Rosmarinus officinalis L. Anisi stellati aetheroleum Star anise oil Y›ld›zanasonu esans› Illicium verum Hooker fil. Thymi aetheroleum Thyme oil Kayakeki¤i esans› Thymus vulgaris L., T. zygis L. 137 Tablo 6.2 Avrupa Farmakopesinde Yer Alan Baz› Uçucu Ya¤lar. 138 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Özet N A M A Ç 1 N AM A Ç 2 Uçucu ya¤lar›n tan›m›n› yapabilmek, bitkisel materyalden uçucu ya¤lar›n elde edilme yöntemlerini tan›mlayabilmek ve yöntemleri uygulayabilmek. Uçucu ya¤lar bitkilerden veya bitkisel droglardan elde edilen özel kokulu, oda s›cakl›¤›nda s›v›, genellikle renksiz uçucu maddeler kar›fl›m›d›r. Uçucu ya¤lar; genellikle suda az, etanolde, organik çözücülerin ço¤unda ve ya¤larda çok çözünürler. Uçucu ya¤lar, ya¤› tafl›yan bitki k›s›mlar›ndan, genellikle distilasyon yolu ile elde edilirler. Uygulanan yöntem bitkinin ›s›ya dayan›kl›l›¤›, ya¤›n uçucu olmas›, suda çözünüp çözünmemesi ve distilasyon koflullar›yla ba¤lant›l›d›r. Uçucu ya¤ eldesinde uygulanan yöntemler bafll›ca üç ana grupta toplanabilir. Bunlar; Distilasyon, Ekstraksiyon ve S›kma’ d›r. Distilasyonla uçucu ya¤ eldesinde kullan›lan yöntemler: Su Distilasyonu, Buhar Distilasyonu, SuBuhar Distilasyonu, Kuru Distilasyon ve Hidrodifüzyon’dur. Uçucu ya¤lar üzerinde yap›lacak analizleri ifade edebilmek, planlayabilmek ve bu çal›flmalar› uyguyabilmek. Uçucu ya¤lar üzerinde çal›flma yapabilmek için önce o uçucu ya¤›n bitkisel materyalden elde edilmesi gerekir. Bitkinin ne kadar su içerdi¤inin bilinmesi de kuru drog üzerinden uçucu ya¤ veriminin hesaplanmas› için önemlidir. Uçucu ya¤lar›n koku ve tad›, alkoldeki çözünürlü¤ü, toplam alkol yüzdesi gibi analizlerinde ya¤›n kalitesinin belirlenmesi için yap›lmas› gerekir. Yo¤unluk, optik çevirme ve k›r›lma indisi gibi fiziko-kimyasal analizlerde uçucu ya¤›n kalitesinin belirlenmesinde önem tafl›r. N A M A Ç 3 Kromatografik yöntemlerle Uçucu ya¤lar›n bileflimini belirleyebilmek, çal›flmalardan elde edilecek sonuçlar›n standartlara uygun olup olmad›¤›na karar verebilmek. Uçucu ya¤lar›n içerdi¤i bilefliklerin belirlenmesi için Gaz Kromatografisi ve Gaz Kromatografisi Kütle Spektrometrisi sistemi ile analizinin yap›lmas› gerekir. Analizler sonucunda bulunan bilefliklerin ve elde edilen verilerin standartlara uygun olup olmad›¤›n›n kontrol edilerek ya¤›n de¤erlendirilmesi yap›l›r. 6. Ünite - Uçucu Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler› 139 Kendimizi S›nayal›m 1. Su içermeyen 45 g bitkisel materyalden 1.3 ml uçucu ya¤ elde edilmiflse ya¤›n % verimi ne kadard›r ? a. 2.4 b. 2.6 c. 2.9 d. 3.0 e. 3.1 6. 32 g drogdan 0.08 ml uçucu ya¤ elde edildi¤i zaman % uçucu ya¤ verimi kaç olur? a. 0.25 b. 0.40 c. 0.80 d. 0.32 e. 0.52 2. Afla¤›dakilerden hangisi uçucu ya¤ elde etme yöntemlerinden biri de¤ildir? a. Clevenger ile distilasyon b. Soxhlet ile ekstraksiyon c. Mekanik ekstraksiyon d. Su distilasyonu e. Su-buhar distilasyonu 7. Salvia sclarea L. den elde edilen uçucu ya¤ afla¤›dakilerden hangisidir? a. Rezene esans› b. Lavanta esans› c. Papatya esans› d. Misk adaçay› esans› e. Kara nane esans› 3. Afla¤›dakilerden hangisi uçucu ya¤lar üzerinde yap›labilecek analizlerden biri de¤ildir? a. Su aranmas› b. Yabanc› ester aranmas› c. 1,8-sineol miktar› d. Ya¤›n metillenmesi e. Fenol miktar› 8. Afla¤›dakilerden hangisi Uçucu ya¤ analizinde kullan›lan Kromatografik yöntemlerden biri de¤ildir? a. SFC b. NMR c. GC d. MDGC e. CC 4. Yüzde 8 (a/a) nem içeren 40 g drogdan su distilasyonu sonucu 0.1 ml uçucu ya¤ elde edildi¤inde kuru dro¤un uçucu ya¤ verimi ne olur? a. 0.80 b. 0.50 c. 0.40 d. 0.32 e. 0.27 9. Bitkisel droglarda volumetrik olarak uçucu ya¤ tayini, su distilasyonu ile afla¤›daki hangi apareyle yap›l›r? a. Erlen mayer b. Soxhlet c. Cassia d. Piknometre e. Clevenger 5. Afla¤›dakilerden hangisi Avrupa Farmakopesine kay›tl› uçucu ya¤lardan biridir? a. Star anis oil b. Lini oil c. Sesame oil d. Cacao oil e. Olivae oil 10. Kurutma kayb› analizinde afla¤›daki yöntemlerden hangisi kullan›lmaz? a. Bir desikatör içerisinde b. Etüvde c. Düflük bas›nç alt›nda d. Vakum alt›nda e. Yüksek bas›nç alt›nda 140 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar 1. c Bafler, K. H. C. (1995). Analysis and Quality Assessment of Essential Oils, A Manual on the Essential Oil Industry, Chapter 4, Ed. K. Tuley de Silva, 155, Eskiflehir, Turkey. Bafler, K. H. C., Buchbauer, G. (2010). Handbook of Essential Oils Science, Technology and Applications, CRC Press, Boca Raton. Bafler, K.H.C., K›r›mer, N. (2009). Bitkisel Droglar›n Kimyasal ‹ncelenmesi, Farmakognozi III Uygulamalar› El Kitab›, Anadolu Üniversitesi, Eczac›l›k Fakültesi, Eskiflehir. Baytop, T. (1980). Farmakognozi, Cilt 1, ‹stanbul Ün. Yay. No: 2783, Eczac›l›k Fak. No: 29, Fatih Yay›nevi Matbaas›, ‹stanbul. European Pharmacopoeia ( EP) (2008). 6th Ed, Vol.1, Council of Europe, Strasbourg, France. fiener, B., Tosun, F., Küsmeno¤lu, fi., Ergun, F., Türköz, S., Toker, G., Baykal, T., Bingöl, F., Temizer, H., Mutlugil, A., Baflgül, M. (1985). Droglar›n Morfolojik, Anatomik ve Kimyasal Analiz Örnekleri, Gazi Ün. Eczac›l›k Fak., Ankara. Tanker, M., Tanker, N. (1990). Farmakognozi, Cilt 2, Ankara Ün. Eczac›l›k Fak. Yay›nlar› No:65, Ankara. Tanker, M., Sezik, E. (1971). Farmakognozi Pratikleri (Mikroskopi Hariç), Ongun Kardefller Matbaas›, Ankara. Türk Farmakopesi I (2004). Avrupa Farmakopesi Adaptasyonu. Türk Standartlar› Enstitüsü (TSE) (1969). Eteri Ya¤lar›n Etil Alkoldeki Çözünürlüklerinin Tayini, TS 780. Türk Standartlar› Enstitüsü (TSE) (1971). Gül Ya¤› Monograf›, TS 1040. 2. b 3. d 4. e 5. a 6. a 7. d 8. b 9. e 10. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Bitkisel Droglardaki Uçucu Ya¤lar›n Tayini” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Uçucu Ya¤ Elde Etme Yöntemleri” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki UçucuYa¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizleri” tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Bitkisel Droglardaki Uçucu Ya¤lar›n Tayini” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Avrupa Farmakopesinde Yer Alan Baz› Uçucu Ya¤lar” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Bitkisel Droglardaki Uçucu Ya¤lar›n Tayini” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Avrupa Farmakopesinde Yer Alan Baz› Uçucu Ya¤lar” tablosunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Uçucu Ya¤lar›n Analizinde Kullan›lan Aletli Analiz Teknikleri” konusunu tekrar gözden geçiriniz Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Bitkisel Droglardaki Uçucu Ya¤lar›n Tayini” konusunu tekrar gözden geçiriniz Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Kurutma Kayb›” konusunu tekrar gözden geçiriniz 7 B‹TK‹ K‹MYASI VE ANAL‹Z YÖNTEMLER‹ Amaçlar›m›z N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Sabit ya¤lar›n tan›m›n› yapabilecek, bitkisel materyalden sabit ya¤lar›n elde edilme yöntemlerini tan›mlayabilecek ve yöntemleri uygulayabilecek, Sabit ya¤lar üzerinde yap›lacak analizleri ifade edebilecek, planlayabilecek ve bu çal›flmalar› uygulayabilecek, Kromatografik yöntemlerle sabit ya¤lar›n bileflimini belirleyebilecek, çal›flmalardan elde edilecek sonuçlar›n standartlara uygun olup olmad›¤›na karar verebileceksiniz. Anahtar Kavramlar • • • • • Sabit Ya¤ Asitlik ‹ndisi Asitlik Derecesi Sabunlaflma ‹ndisi Ester ‹ndisi • • • • • ‹yot ‹ndisi Peroksit ‹ndisi Hidroksil ‹ndisi Hekzabromür ‹ndisi Viskozite ‹çerik Haritas› Bitki Kimyasi ve Analiz Yöntemleri Sabit Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler • G‹R‹fi • B‹TK‹SEL DROGLARDAK‹ SAB‹T YA⁄LARIN M‹KTAR TAY‹N‹ • SAB‹T YA⁄LAR ÜZER‹NDE YAPILACAK ANAL‹ZLER Sabit Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U G‹R‹fi Sabit ya¤lar do¤al madde gruplar›ndan olan lipitlerin, sabunlaflabilen D ‹ K K A T lipitler grubunda yer al›rlar ve gliserit ad›yla da bilinirler. Bitkilerde özellikle tohumlarda bulunurlar. Serbest ya¤ asitlerini ve sabunlaflSIRA S‹ZDE mayan k›s›mlar› içerirler. Ya¤ asitleri karbon atomu say›s›na ve içermifl olduklar› çift ba¤ say›s›na göre karakterize edilirler. Çift ba¤ içeren ya¤ asitlerine doymam›fl ya¤ asitleri, çift ba¤ içermeyen ya¤ asitlerine de doymufl ya¤ asitleri denir. DoymaAMAÇLARIMIZ m›fl ya¤ asitleri genellikle s›v›, doymufl ya¤ asitleri ise genellikle kat›d›r. D‹KKAT N N Sabit Ya¤lar konusunu daha iyi kavrayabilmek için kitab›n›zdaki “Primer K ‹ T A Metabolitler” P konusunu yeniden gözden geçiriniz. B‹TK‹SEL DROGLARDAK‹ SAB‹T YA⁄LARIN T E L E V ‹ ZM‹KTAR YON TAY‹N‹ Bitkilerden genellikle so¤ukta veya s›cakta s›kma yoluyla sabit ya¤ elde edilebilir. Bu flekilde elde edilen sabit ya¤lara filtrasyon yani s›zma ifllemi uygulan›r veya apolar organik çözücülerle ekstre edilebilirler. Sabit ya¤ elde edilecek bitki materyali, çözücü ile masere edilebilir ya da Soxhlet apareyinde devaml› ekstraksiyon ifllemine tabi tutulabilir. Organik çözücüyle Soxhlet apareyinde yap›lan ekstraksiyondan sonra çözücünün uçurulmas›yla kalan bakiyenin tart›lmas›ndan sonra bulunan miktar yüzde cinsinden ifade edilir. Bu yöntemle gravimetrik olarak ya¤ miktar› bulunmufl olur. SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON Resim 7.1 ‹NTERNET Soxhlet Apareyi. ‹NTERNET 144 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 7.1 Soxhlet Apareyi. SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT N N SIRA S‹ZDE Maserasyon, dro¤un çözücü ile bir süre temasta b›rak›lma ifllemidir. Maserasyon iflleminde drog AMAÇLARIMIZ küçük parçalara ayr›larak kullan›l›r. K ‹ T A P Tablo T E L E V7.1 ‹ZYON Bitkisel ya¤lara örnekler. ‹NTERNET SIRA S‹ZDE Uçucu olmayan bu maddeler, oda s›cakl›¤›nda s›v› veya kat› halde bulunabilirler. Dietileter, kloroform gibi çözücülerde kolay çözünürler. Sabit ya¤lar›n sabunAMAÇLARIMIZ laflma özelli¤i vard›r. EkstraksiyonK yöntemleri ‹ T A P “T›bbi ve Aromatik Bitkisel Ürünlerin Üretimi ve Kalite Kontrolleri” kitab›n›zda anlat›lmaktad›r. Sabit ya¤ T E L E V ‹ Z Y O N Elde Edildi¤i Bitki Ya¤ oran› % Amygdalae oleum (Badem ya¤›) Prunus amygdalus 50 (Tohum) Arachis oleum (Yerf›st›¤› ya¤›) Arachis hypogaea 50 (Tohum) Cacao oleum ‹ N (Kakao T E R N E Tya¤›) Theobroma cacao 50-55 (Tohum) Gossypii oleum (Pamuk ya¤›) Gossypium hirsutum 40-50 (Tohum) Helianthii oleum (Ayçiçek ya¤›) Helianthus annuus 40-50 (Tohum) Juglandis oleum (Ceviz ya¤›) Juglans regia 40-50 (Tohum) Lini oleum (Keten ya¤›) Linum usitatissimum 40-50 (Tohum) Maydis oleum (M›s›r ya¤›) Zea mays 20 (Tohum-embriyo) Olivae oleum (Zeytin ya¤›) Olea europaea 30 (Olgun meyva) Papaveris oleum (Haflhafl ya¤›) Papaver somniferum 50-60 (Tohum) Ricini oleum (Hint ya¤›) Ricinus communis 45-60 (Tohum) Sesami oleum (Susam ya¤›) Sesamum indicum 50 (Tohum) Soyae oleum (Soya ya¤›) Glycine soja 20 (Tohum) SAB‹T YA⁄LAR ÜZER‹NDE YAPILACAK ANAL‹ZLER Bitki dokusundan al›nan kesitler, uçucu ya¤lar› uzaklaflt›rmak için 120°C’ye kadar ›s›t›l›rlar. Daha sonra, Sudan III ile turuncu renge boyan›rlarsa bu o drogda sabit ya¤›n varl›¤›n› gösterir. 7. Ünite - Sabit Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler 145 ‹nce flerit halinde kesilmifl süzgeç ka¤›d› üzerine bir damla ya¤ numunesi damlat›l›r ve etüve konulur. Bir süre sonra kontrol edildi¤inde, süzgeç ka¤›d› üzerinde leke varsa bu sabit ya¤›n varl›¤›n› gösterir. SIRA S‹ZDE Sabit Ya¤larda Yap›lmas› Gereken Fiziko-Kimyasal Analizler SIRA S‹ZDE Sabit ya¤lar› üzerinde yap›lan çeflitli tayinler yard›m›yla safl›kD Ükontrolleri yap›l›r. fi Ü N E L ‹ M K›r›lma indisi, optikçe aktiflik, viskozite ve ya¤›n çeflitli çözücülerdeki çözünürlük derecesinin tayini gibi fiziksel kontroller yap›l›r. Bu yöntemler kitab›n›z›n 8. ÜniteS O R U si olan Fiziko-Kimyasal Analizler bölümünde ayr›nt›l› olarak verilmifltir. Sabit Ya¤lar üzerinde yap›lmas› gereken Fiziko-Kimyasal AnalizlerD konusunu daha iyi ‹KKAT kavrayabilmek için kitab›n›zdaki “Fiziko kimyasal analizler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE N N D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE Sabit Ya¤lar›n ‹nce Tabaka Kromatografisi ‹le Tan›nmas› Sabit ya¤lar›n ‹nce Tabaka Kromatografisi (‹TK) için uygun AMAÇLARIMIZ silikajel kapl› plaklar kullan›l›r. Pla¤a uygulamak için, 1 damla (20 mg) ya¤ 3 ml metilen klorürde çözülerek test çözeltisi haz›rlan›r. Referans çözeltisi için 1 damla (20 mg) m›s›r ya¤› 3 ‹ Tpla¤a A P uygulan›r. ml metilen klorürde çözülür. Referans ve test çözeltilerinden 1K µl Eter ile haz›rlanm›fl olan tankta 0.5 cm yürütülür. ‹kinci yürütme ifllemi, metilen klorür ; glasiyel asetik asit : aseton (20:40:50) ile haz›rlanm›fl olan tankta yap›l›r ve 8 cm yürütülür. Plak kurutulduktan sonra fosfomolibdik asitin T E L E Valkollü ‹ Z Y O N çözeltisi (100 g/l) püskürtülür. Daha sonra 120°C’de üç dakika ›s›t›l›r. Meydana gelen lekeler Farmakopedeki ‹TK ile karfl›laflt›r›l›r. Asitlik ‹ndisi ‹NTERNET Asitlik indisi IA, 1 g numunede bulunan serbest asitleri nötralize etmek için gerekli olan potasyum hidroksitin mg olarak miktar›d›r. Belirli miktarda tart›lan numune (m), eflit hacimde kar›flt›r›lan alkol ve eter kar›fl›m›n›n 50 ml’sinde çözülür. ‹ndikatör olarak fenolftalein çözeltisi kullan›larak 0.1 M potasyum hidroksit ile nötralize edilir. 0.1 M potasyum hidroksitle titrasyon s›ras›nda meydana gelen pembe renk en az 15 saniye sabit kal›ncaya kadar titre edilir. Titrasyon ifllemi s›ras›nda kullan›lan potasyum hidroksit miktar› (n) kaydedilir. Afla¤›daki formülle asitlik indisi hesaplan›r. IA = 5.610 x n / m n = Titrasyonda kullan›lan 0.1 M potasyum hidroksitin hacmi (ml). m = Tart›lan numunenin a¤›rl›¤› (g). Asitlik Derecesi 100 g ya¤daki serbest asitleri nötralize etmek için gerekli olan potasyum hidroksitin ml cinsinden de¤eridir. Çal›flma asitlik indisindeki yönteme göre yap›l›r. Kör deneyi için numune konulmadan çal›flma tekrarlanarak titrasyonda harcanan 0.1 N potasyum hidroksit çözeltisinin miktar› bulunur. Afla¤›daki formülle asitlik derecesi hesaplan›r. A.D. = (a - b) x 100 / m AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 146 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri a = Numune içeren deneyde titrasyonda harcanan 0.1 N potasyum hidroksit çözeltisinin miktar› (ml). b = Kör deneyinde titrasyonda harcanan 0.1 N potasyum hidroksit çözeltisinin miktar› (ml). m = Tart›lan numunenin a¤›rl›¤› (g). Sabunlaflma ‹ndisi Ya¤lar›n Sabunlaflt›r›lmas›: Ya¤lar asit veya alkalilerle hidroliz olarak ya¤ asitleri ve gliserole (gliserin) parçalan›rlar. Bu olay barsaklarda enzimler arac›l›¤› ile gerçekleflir. Ya¤lar›n alkali hidrolizinin endüstriyel bir önemi vard›r. Buna saponifikasyon, yani sabunlaflma denir. Sabunlaflma ifllemi sonucunda ya¤lardan gliserin ve sabun meydana gelir. Sabun, ya¤ asitlerinin suda çözünebilen sodyum veya potasyum tuzu demektir. Sabunlaflma indisi IS, 1 g numunede bulunan esterleri nötralize etmek için gerekli potasyum hidroksit miktar›n›n mg olarak de¤eridir. Belirli miktarda tart›lan numune (m), geri çeviren so¤utucu tak›lm›fl olan 250 ml’lik balona konulur. Üzerine 25 ml 0.5 M alkollü potasyum hidroksit çözeltisi ilave edildikten sonra birkaç tane kaynama tafl› at›l›r. Geri çeviren so¤utucu alt›nda 30 dakika ›s›t›l›r. Sonra 1 ml fenolftalein çözeltisi eklenir ve hemen 0.5 M hidroklorik asitle (n1) titre edilir. Ayn› koflullarda, numune konmadan bofl olarak deney tekrar edilir. Harcanan 0.5 M hidroklorik asit (n2) miktar› kaydedilir. Afla¤›daki formülle sabunlaflma indisi hesaplan›r. IS = 28.05 x (n2 - n1) / m n1 : Numune içeren deneyde titrasyonda harcanan 0.5 M hidroklorik asit miktar› (ml). n2 : Kör deneyinde titrasyonda harcanan 0.5 M hidroklorik asit miktar› (ml). m = Tart›lan numunenin a¤›rl›¤› (g). Ester ‹ndisi Ester indisi IE, 1 g numunede bulunan esterleri sabunlaflt›rmak için gerekli potasyum hidroksitin mg olarak miktar›d›r. Asit indisi tayin edilen numune (m) üzerine 10 ml 0.5 N alkollü potasyum hidroksit çözeltisinden ilave edilir. Balona so¤utucu tak›larak su banyosu üzerinde kaynama olmayacak flekilde 1 saat ›s›t›l›r. Oda s›cakl›¤›nda 15 dakika so¤umaya b›rak›l›r. Çözeltinin üzerine 2-3 damla fenolftalein kat›l›r. 0.5 N hidroklorik asit çözeltisi ile titre edilir (n). Tan›k deney için, sabunlaflt›rma balonu içersine 5 ml etanol ve 10 ml 0.5 N alkollü potasyum hidroksit çözeltisi pipet yard›m› ile konulur. Balona so¤utucu tak›larak su banyosu üzerinde kaynama olmayacak flekilde 1 saat ›s›t›l›r. Oda s›cakl›¤›nda 15 dakika so¤umaya b›rak›l›r. Üzerine 2-3 damla fenolftalein kat›larak 0.5 N hidroklorik asit çözeltisi ile titre edilir (n1). Afla¤›daki formülle ester indisi hesaplan›r. IE = 56.1 x (n1 - n) x N / m n = Numunenin sabunlaflt›r›lmas›ndan sonra kullan›lan hidroklorik asitin hacmi (ml). n1 = Kör deneyinde kullan›lan hidroklorik asitin hacmi (ml). N = Potasyum hidroksit çözeltisinin normalitesi. m = Numunenin a¤›rl›¤› (g). Veya, 147 7. Ünite - Sabit Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler Ester indisi, sabunlaflma indisi IS ve asitlik indisi IA de¤erleri kullan›larak da hesaplanabilir. IE = IS - IA formülü ile ester indisi hesaplan›r. ‹yot ‹ndisi ‹yot indisi II, 100 g ya¤›n çifte ba¤lar›na girebilecek yani doymam›fl ya¤ asidine ba¤lanabilecek iyotun g cinsinden miktar›d›r. Baflka bir fley belirtilmemiflse tayin için afla¤›daki tabloda (Tablo 7.2) yer alan de¤erler dikkate al›narak çal›flma yap›l›r. Belirli bir miktar tart›lan numune (m), glasiyel asetik asit ile y›kanm›fl ve so¤utucuya ba¤lanm›fl 250 ml’lik balona al›narak 15 ml kloroformda çözülür. Yavaflça 25 ml iyot bromür çözeltisi ilave edilerek çalkalan›r. Balon ara s›ra çalkalanarak 30 dakika karanl›kta bekletilir. 10 ml (100 g/l) potasyum iyodür çözeltisi ve 100 ml su eklenir. Oluflan sar› renk kayboluncaya kadar 0.1 M sodyum tiyosülfatla (Na2S2O3) titre edilir. 5 ml niflasta çözeltisi eklenir ve oluflan mavi renk kayboluncaya kadar 0.1 M sodyum tiyosülfatla titrasyona devam edilir (n1). Ayn› ifllemler numune konulmadan bofl olarak deney tekrar edilir. Harcanan sodyum tiyosülfat (n2) miktar› kaydedilir. SIRA S‹ZDE Afla¤›daki formülle iyot indisi hesaplan›r. II = 1.269 x (n2 - n1) / m n1 : Numune içeren deneyde titrasyonda harcanan 0.1 M sodyum tiyosülfat D Ü fi Ü N E L ‹ M miktar› (ml). n2 : Kör deneyinde titrasyonda harcanan 0.1 M sodyum tiyosülfat miktar› (ml). S O R U m : Tart›lan numunenin a¤›rl›¤› (g). Numune miktar› (g) 20 den az 1.0 20 - 60 0.5 - 0.25 60 - 100 100 den fazla SIRA S‹ZDE 0.25 0.15 0.15AMAÇLARIMIZ -0.10 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U Tablo 7.2 D ‹ K K A T ‹yot indisi de¤erleri. D‹KKAT Tahmini de¤er II SIRA S‹ZDE N N ‹yot indisi tayininde kullan›lan di¤er yöntemler için “European Pharmacopoeia (EP), 6th K ‹ T A P Ed., Vol.1” kitab›ndan yararlanabilirsiniz. Peroksit ‹ndisi TELEV‹ZYON Bofl titrasyonda kullan›lan 0.01 M sodyum tiyosülfat›n miktar› 0.1 ml’yi D ‹ Kaflmamal›d›r. KAT AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON Peroksit indisi IP, 1000 g ya¤›n içerdi¤i peroksit ve aktif oksijen veren maddelerden dolay› tafl›d›¤› miliekivalan aktif oksijen miktar›d›r. S‹ZDE konik baTeflhis edilecek maddenin 5.00 gram› (m) flilifli so¤utuculu SIRA 250 ml’lik ‹NTERNET lona konulur. 2 hacim kloroform ve 3 hacim glasiyel asetik asit kar›fl›m›ndan 30 ml eklenir. Madde çözüldükten sonra 0.5 ml doymufl potasyum iyodür çözeltisi ekleD Ü fi Ü N E L ‹ M nir. 1 dakika çalkaland›ktan sonra 30 ml su eklenir. Sar› renk kayboluncaya kadar 0.01 M sodyum tiyosülfatla titre edilir (n1). 5 ml niflasta çözeltisi eklenerek fliddetle çalkalan›r. Renk kayboluncaya kadar titrasyona devam edilir S(nO 2R). U SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE N N SIRA S‹ZDE ‹NTERNET D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri 148 D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ IP = 10 x (nP - n1 ) / m m = Tart›lan numune miktar› (g). SIRA S‹ZDE n1 = Niflasta çözeltisi eklenmeden önce titrasyonda harcanan sodyum tiyosülfat miktar› (ml). n2 = Niflasta çözeltisi eklendikten sonra titrasyonda harcanan sodyum tiyosülfat AMAÇLARIMIZ miktar› (ml). N N Peroksit indisi kullan›lan di¤er yöntemler için “European Pharmacopoeia (EP), K ‹ tayininde T A P th 6 Ed., Vol.1” kitab›ndan yararlanabilirsiniz. K ‹ T A P Hidroksil T E L E‹ndisi V‹ZYON TELEV‹ZYON Hidroksil indisi IOH, 1 gram numunenin açilasyonunu sa¤layan asidi nötralize etmek için gerekli potasyum hidroksit miktar›n›n mg olarak de¤eridir. Çal›flma için baflka bir miktar belirtilmemiflse, Tablo 7.3’de gösterilen miktarda‹ N T E R so¤utucusu NET ki madde, hava tak›lm›fl 150 ml asetilleme balonuna konulur. Tabloda verilen asetik anhidrit miktar› eklenir ve hava so¤utucusu tak›l›r. Balon içindeki su düzeyi s›v› düzeyinin 2.5 cm üstünde olacak flekilde su banyosunda 1 saat ›s›t›l›r. Balon ç›kart›l›r ve so¤utulur. So¤utucunun üst k›sm›ndan 5 ml su eklenir. E¤er bulan›kl›k görülürse berraklafl›ncaya kadar piridin eklenir, eklenen hacim not edilir. Balon su banyosunda 10 dakika çalkalan›r. Balon al›n›r ve so¤utulur. So¤utucu ve fenolftalein çözeltisi ile nötrallefltirilmifl 5 ml alkol ile balonun cidarlar› ve so¤utucu ›slat›l›r. ‹ndikatör olarak (n1 ml 0.5 M alkollü potasyum hidroksit) 0.2 ml fenolftalein çözeltisi kullan›larak 0.5 M alkollü potasyum hidroksit ile titre edilir. Ayn› ifllem numune konulmadan bofl olarak yap›l›r (n2 ml 0.5 M alkollü potasyum hidroksit). ‹NTERNET IOH = [28.05 (n2 - n1) / m] + IA Tablo 7.3 Hidroksil ‹ndisi için kullan›lacak de¤erler. SIRA S‹ZDE Tahmini De¤er (IOH) Numune Miktar› (g) Asetilleme Reaktifinin Hacmi (ml) 10-100 2.0 5.0 100-150 1.5 5.0 150-200 1.0 5.0 200-250 0.75 5.0 250-3000 60 - 1.20 5.0-10.0 300-350 1.0 10.0 350-700 0.75 15.0 700-950 0.5 15.0 Hidroksil indisi kullan›lan di¤er yöntemler için “European Pharmacopoeia (EP), SIRA tayininde S‹ZDE th 6 Ed., Vol.1, 2008 ve Türk Farmakopesi I, Avrupa Farmakopesi Adaptasyonu 2004” kitaplar›ndan yararlanabilirsiniz. D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M Hekzabromür ‹ndisi S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ 100 gram ya¤›n meydana gelen hekzabrom stearik asitin gram S O R bromlanmas›yla U cinsinden de¤eridir. 3.5 gram civar›nda ya¤ tam olarak tart›l›r. 45 ml 0.5 N alkollü potasyum hidrokD‹KKAT sit çözeltisi ile sabunlaflt›r›l›r. Etanol distillenerek uzaklaflt›r›l›r. Kalan art›k 50 ml s›- N N SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ 7. Ünite - Sabit Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler 149 cak suda çözülür ve ay›rma hunisine al›n›r. 5 ml 5 N sülfürik asit çözeltisi eklenir ve so¤utulur. Önce 30, sonra 10 ml eterle ekstre edilir. Eterli ekstreler susuz sodyum sülfat üzerinde 4-5 saat kurutulur, süzülür ve eter distillenir. Sabit a¤›rl›¤a kadar kurutulur. 2-3 gram ya¤ tam olarak tart›l›r, 20 ml eterde çözülür. Çözelti -10°C ye kadar so¤utulur. % 2’lik eterli brom çözeltisi erlenin kenar›ndan yavafl yavafl ak›t›larak k›rm›z› renk de¤iflmeyinceye kadar ilave edilir. Çöken koyu renkli parçac›klar, sabit a¤›rl›¤a getirilip daras› al›nm›fl bir filtre ka¤›d›ndan süzülerek eterle y›kan›r ve 85°C - 90°C’de kurutulup tart›l›r (Hekzabromür indisi 0.367 faktörü ile çarp›larak linolenik asit miktar› bulunur). Hekzabromür ‹ndisi = a x 100 / b a : Elde edilen hekzabrom stearik asitin a¤›rl›¤› (g) b : Ya¤ asitlerinin a¤›rl›¤› (g) Sabunlaflmayan Madde SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M Sabunlaflmayan madde, 100°C - 105°C aras›nda uçucu olmayan, esterlefltirmeden sonra incelenen bir maddeden, bir organik çözücü yard›m›yla ekstraksiyon yoluyO R U la elde edilen maddeler için kullan›l›r. Sonuç yüzde k/k olarak Shesaplan›r. Deney yap›l›rken ya¤lanmam›fl flilifli cam malzeme kullan›l›r. D‹KKAT D‹KKAT Sabunlaflmayan madde miktar› tayin edilecek numuneden 250 ml’lik balona SIRA S‹ZDE (m) gram tart›l›r. Üzerine 50 ml alkollü potasyum hidroksit çözeltisinden ilave edilir. Geri çeviren so¤utucu alt›nda 1 saat su banyosunda ›s›t›l›r. Ara s›ra çalkalan›r. Sonra, 25°C’nin alt›na inecek flekilde so¤utulur. Balon içeri¤i AMAÇLARIMIZ 100 ml su yard›m›yla ay›rma hunisine aktar›l›r. S›v› k›s›m 100 ml peroksitsiz eter ile 3 kere dikkatlice çalkalan›r. Eterli fazlar toplan›r. Bu fazlar, içinde 40 ml su bulunan ay›rma hunisine K ‹ Tbeklenir. A P aktar›l›r. Birkaç dakika yavaflça çalkalan›r. ‹ki faz›n ayr›lmas› için ‹ki faz ayr›ld›ktan sonra eterli faz al›n›r ve sulu faz at›l›r. Eterli faz iki kere 40 ml su ile y›kand›ktan sonra 40 ml 30 g/l’lik potasyum hidroksit ve 40 ml su ile y›kan›r. Bu ifllem üç kere tekrarlan›r. Eterli tabaka, sulu k›s›m fenolftaleinT ile E L E bazik V ‹ Z Y O Nbelirti vermeyinceye kadar birkaç kere su ile y›kan›r. Bu ifllemlerden sonra eterli tabaka daras› al›nm›fl bir balona aktar›l›r. Ay›rma hunisi peroksitsiz eter ile y›kan›r. Eter uçurulduktan sonra, kalan k›sma 6 ml aseton ilave edilir. Daha sonra çö‹NTERNET zücü dikkatlice hava tabancas›yla uçurulur. Kalan k›s›m 100°C - 105°C aras›ndaki s›cakl›kta kurutulur. Desikatörde so¤umaya b›rak›l›r. Sabit tart›ma geldi¤inde tart›SIRA S‹ZDE m› al›n›r, (a) gram. Önceden fenolftalein çözeltisiyle nötr oldu¤u saptanan ve sabit tart›ma getirilD Ü fi Ü N E Lhidroksit ‹M mifl olan k›s›m, 20 ml alkol içersinde çözülür. 0.1 M alkollü sodyum çözeltisiyle titre edilir. N N % Sabunlaflmayan madde = 100 x a/m S O R U SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U Titrasyonda 0.1 M alkollü sodyum hidroksit çözeltisinden harcanan miktar D ‹ K K A0.2 T ml’den fazla ise tabakalar›n ayr›m› tam olmam›fl demektir. Tart›lan k›s›m “sabunlaflmayan madde” olarak kabul edilmez ve deney tekrarlan›r. SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ S O R U N N D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON 150 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Viskozite SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET Dinamik viskozite veya viskozite katsay›s› η, 1 m uzakl›kta (x) paralel bir tabakaya göreceli olarak, 1 m2 s›v› tabakas›n›, kayan düzleme paralel olarak saniyede 1 m oran›ndaSIRA (ν) S‹ZDE hareket ettirmek için gerekli olan, koyverme gücü τ olarak aç›klanan, birim yüzeye te¤et güçtür ve paskal olarak verilir. dν/dx oran›, koyverme D oran›n› veren h›z gradyan›d›r, resiprokal saniye (s-1) D Ü fi Ü N E L ‹ M olarak aç›klan›r. Bu durumda η = τ /D dir. Dinamik viskozite birimi paskal saniyedir (Pa.s). En çok kullan›lan alt birimi ise S O R U (mPa.s). milipaskal saniyedir Kinematik viskozite (ν), saniyede metrekare olarak verilir, dinamik viskozite η, ayn› s›cakl›kta, ölçülen s›v›n›n metreküpte kilogram olarak verilen yo¤unlu¤una D‹KKAT (ρ) bölerek elde edilir yani, ν = η /ρ dur. Kinematik viskozite genellikle saniyede milimetre kare olarak verilir. SIRA S‹ZDE Nevtoniyen s›v›lar›n viskozitesini saptamak için bir kapiler viskozimetre kullan›labilir, hem nevtoniyen hem de nevtoniyen olmayan s›v›lar›n viskozitesini saptamak içinseAMAÇLARIMIZ bir döner viskozimetre kullan›labilir. Duyarl›l›¤› ve kesinli¤i fazla olan baflka viskozimetreler de kullan›labilir. N N Dönen Viskozimetre K ‹ T A P ve Kapiler Viskozimetre Yöntemleri, Türk Farmakopesinden incelenebilir. ‹nce Tabaka ‹le Ya¤lardaki Yabanc› Ya¤lar T E L E V ‹ Z YKromatografisi ON ‹nce tabaka kromatografisi çal›flmas›nda, kaplama maddesi olarak kiselgurh G kullan›larak haz›rlanan pla¤a sabit ya¤ uygulan›r. Petrol eteri ve s›v› parafin (9:1) kar›fl›m›n› içeren kromatografi tank›na plak yerlefltirilir. Çözelti pla¤›n alt ucundan en ‹NTERNET az 12 cm yükseldi¤inde plak ç›kart›l›r ve 5 dakika çözücünün uçmas› beklenir. Ya¤ asitleri kar›fl›m›n›n haz›rlanmas›: Ya¤›n 2 gram› 30 ml 0.5 M alkollü potasyum hidroksit ile geri çeviren so¤utucu alt›nda 45 dakika ›s›t›l›r. 50 ml su eklenir. So¤utulur. Ay›rma hunisine al›n›r. 3 kere 50 ml eter ile ekstre edilir. Eterli ekstreleri at›l›r. Sulu tabaka hidroklorik asit ile asitlendirilir. Ve 3 kere 50 ml eter ile ekstre edilir. Eterli ekstreler birlefltirilir ve 3 kere 10 ml su ile y›kan›r. Y›kama çözeltileri at›l›r. Eterli faz susuz sodyum sülfat üzerinde kurutulur ve süzülür. Su banyosu üzerinde uçurulur. Kal›nt›, test çözeltisi haz›rlamak için kullan›l›r. Test çözeltisi için teflhis edilecek maddeden elde edilen ya¤ asitleri kar›fl›m›n›n 40 miligram› 4 ml kloroformda çözülür. Referans çözeltisi için m›s›r ya¤› ve kolza ya¤› (19:1) kar›fl›m›ndan elde edilen ya¤ asitleri kar›fl›m›n›n 40 miligram› 4 ml kloroformda çözülür. Her bir çözeltinin 3 µl’ si ayr› ayr› pla¤a uygulan›r. 10 hacim su ve 90 hacim glasiyel asetik asit kullan›larak 8 cm yürütülür. Plak 110°C’de 10 dakika kurutulur ve so¤utulur. Baflka bir fley belirtilmemiflse buharlaflma kab›na iyot koyarak iyot buharlar› ile doldurulmufl tank›n içinde iyot buharlar› ile muamele edilir. K›sa süre sonra kahverengi veya sar›ms›-kahverengi lekeler görünür hale gelir. Plak ç›kar›l›r. Birkaç dakika beklenir. Kahverengi zemin kayboldu¤unda niflasta çözeltisi püskürtülür. Kurutuldu¤unda ve su püskürtüldükten sonra kahverengi olan mavi lekeler oluflur. Test çözeltisi ile elde edilen kromatogram her zaman referans çözeltisi ile elde edilen kromatogramdaki lekelere uygun olarak yaklafl›k Rf 0.5 (oleik asit) ve yaklafl›k Rf 0.65 (linoleik asit) lekeleri verir. Yaklafl›k 0.75 Rf’li lekeler içeren ya¤larda linoleik asit olabilir. Referans çözeltisi ve test çözeltisinden elde edilen leke- 7. Ünite - Sabit Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler 151 ler karfl›laflt›r›l›r. Test çözeltisinden elde edilen kromatogramda yaklafl›k Rf 0.25’de erusik asitin olmad›¤› do¤rulan›r. Gaz Kromatografisi ve Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrofotometresi ‹le Sabit Ya¤lar›n Bilefliminin Belirlenmesi Yabanc› ya¤lar testi, çal›fl›lacak ya¤›n içerdi¤i ya¤ asitlerinin metil esterlerinde yap›l›r. Bu ifllem için 1.0 g ya¤ tart›l›r. Gaz geçirmeye elveriflli geri çeviren so¤utucu tak›l› 25 ml dibi yuvarlak bir balona konulur. 10 ml susuz metanol ve potasyum hidroksitin metanollü çözeltisinden (60 g/l) 0.2 ml eklenerek geri çeviren so¤utucuya tak›l›r. Kar›flt›r›larak ve ›s›t›larak dakikada yaklafl›k 50 ml h›zda azot gaz› geçirilir. Çözelti berraklaflt›ktan sonra 5 dakika daha ›s›tmaya devam edilir. Balon içeri¤i musluk suyuyla so¤utulduktan sonra ay›rma hunisine aktar›l›r. Balon 5 ml hekzan ile çalkalanarak ay›rma hunisine boflalt›l›r. 10 ml 200 g/l sodyum klorür çözeltisi ilave edilerek fliddetli bir flekilde çalkalan›r. Faz ayr›m› olunca organik faz susuz sodyum sülfat içeren bir flakona aktar›l›r. Bir süre bekletildikten sonra süzülür. Stok referans çözeltisi için, metil laurat, metil miristat, metil palmitat, metil stearat, metil araflidat ve metil oleat kar›fl›m›n›n 0.5 gram› heptanda çözülürek 50 ml’ye tamamlan›r. Referans çözelti için stok çözeltiden 1 ml al›narak ayn› çözücü ile 10 ml’ye tamamlan›r. S‹ZDE ya¤ asitleNumune çözeltisi ve referans çözeltisinden 0.5-1 µl enjekteSIRA edilerek rinin kolonda tutunma zamanlar› tespit edilir. Kromatogramlar karfl›laflt›r›larak de¤erlendirme yap›l›r. D Ü fi Ü N E L ‹ M Gaz kromatografisi ile kalitatif ve kantitatif olarak sabit ya¤lar›n içermifl oldu¤u ya¤ asitleri bulunabilir. Maddelerin belirlenmesi aflamas›nda Gaz Kromatografisi S O R U Kütle Spektrometrisi sistemi de kullan›labilir. GC ve GC/MS konusunu daha iyi kavrayabilmek için kitab›n›zdaki “Kromatografik YöntemD‹KKAT ler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ N N SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 152 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Özet N A M A Ç 1 Sabit ya¤lar›n tan›m›n› yapabilmek, bitkisel materyalden sabit ya¤lar›n elde edilme yöntemlerini tan›mlayabilmek ve yöntemleri uygulayabilmek. Sabit ya¤lar do¤al madde gruplar›ndan olan lipitlerin, sabunlaflabilen lipitler grubunda yer al›rlar ve gliserit ad›yla da bilinirler. Bitkilerde özellikle tohumlarda bulunurlar. Serbest ya¤ asitlerini ve sabunlaflmayan k›s›mlar› içerirler. Ya¤ asitleri karbon atomu say›s›na ve içermifl olduklar› çift ba¤ say›s›na göre karakterize edilirler. Çift ba¤ içeren ya¤ asitlerine doymam›fl ya¤ asitleri, çift ba¤ içermeyen ya¤ asitlerine de doymufl ya¤ asitleri denir. Doymam›fl ya¤ asitleri genellikle s›v›, doymufl ya¤ asitleri ise genellikle kat›d›r. Bitkilerden genellikle so¤ukta veya s›cakta s›kma ile sabit ya¤ elde edilebilir. Sabit ya¤ elde edilecek bitki materyali, çözücü ile masere edilebilir ya da soxhlet apareyinde devaml› ekstraksiyon ifllemine tabi tutulabilir. Organik çözücüyle Soxhlet apareyinde yap›lan ekstraksiyondan sonra çözücünün uçurulmas›yla kalan bakiyenin tart›lmas›ndan sonra bulunan miktar yüzde cinsinden ifade edilir. Bu yöntemle gravimetrik olarak ya¤ miktar› bulunmufl olur. N A M A Ç 2 N A M A Ç 3 Sabit ya¤lar üzerinde yap›lacak analizleri ifade edebilmek, planlayabilmek ve bu çal›flmalar› uygulayabilmek. Sabit ya¤lar üzerinde çal›flma yapabilmek için önce sabit ya¤›n bitkisel materyalden elde edilerek veriminin hesaplanmas› gerekir. Elde edilen sabit ya¤›n kalitesinin belirlenmesi için asitlik indisi, ester indisi, sabunlaflma indisi gibi konu içersinde aç›klanan analizlerin yap›lmas› gerekir. Kromatografik yöntemlerle sabit ya¤lar›n bileflimini belirleyebilmek, çal›flmalardan elde edilecek sonuçlar›n standartlara uygun olup olmad›¤›na karar verebilmek. Sabit ya¤lar›n içerdi¤i bilefliklerin belirlenmesi için Gaz Kromatografisi ve Gaz Kromatografisi/Kütle Spektrometrisi sistemi ile analizlerinin yap›lmas› gerekir. Analizler sonucunda bulunan bilefliklerin ve elde edilen verilerin standartlara uygun olup olmad›¤› kontrol edilerek sonuçlar de¤erlendirilir. 7. Ünite - Sabit Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler 153 Kendimizi S›nayal›m 1. Afla¤›dakilerden hangisi sabit ya¤lar için yap›lan deneylerden de¤ildir? a. Asit indisi b. Ester indisi c. Sabunlaflma indisi d. Baz indisi e. ‹yot indisi 2. Afla¤›dakilerden hangisi sabit ya¤d›r? a. Keten ya¤› b. Defne yaprak ya¤› c. Rezene ya¤› d. Gül ya¤› e. Kekik ya¤› 3. 100 g ya¤daki serbest asitleri nötralize etmek için gerekli olan potasyum hidroksit’in ml cinsinden de¤eriafla¤›dakilerden hangisidir? a. Asitlik indisi b. Asitlik derecesi c. Sabunlaflma indisi d. Sabunlaflma derecesi e. Ester indisi 4. Asitlik indisi 7.6 ve sabunlaflma indisi 9.3 olan sabit ya¤›n ester indisi kaçt›r? a. 0.82 b. 1.22 c. 1.70 d. 16.90 e. 70.68 5. Sabit ya¤lar hangi madde grubunun bir üyesidir? a. Heterozitler b. Uçucu ya¤lar c. Glikozitler d. Alkaloitler e. Lipitler 6. Afla¤›dakilerden hangisi sabit ya¤d›r? a. Kakao ya¤› b. Biberiye ya¤› c. Kekik ya¤› d. Gül ya¤› e. Elma ya¤› 7. 5.0 g tart›lan numune ile sabunlaflmayan madde miktar› deneyi yap›ld›ktan sonra sabit tart›ma gelmifl olan son madde miktar› 3.2 g’d›r. Bu numunenin % sabunlaflmayan madde miktar› ne kadard›r? a. 1.56 b. 6.4 c. 15.6 d. 64.0 e. 156.0 8. Bitkisel droglardan sabit ya¤ elde edilirken hangi aparey kullan›l›r? a. Büret b. Soxhlet c. Clevenger d. Cassia e. Piknometre 9. Afla¤›dakilerden hangisi iyot indisini ifade eder? a. IE b. IA c. II d. IS e. IP 10. Ya¤lar›n asit veya alkalilerle hidroliz olarak ya¤ asitleri ve gliserole parçalanmas›na ne ad verilir? a. Esterleflme b. Hidroliz c. Nötralizasyon d. Metilleme e. Sabunlaflma 154 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar 1. d Bafler, K.H.C., K›r›mer, N. (2009). Bitkisel Droglar›n Kimyasal ‹ncelenmesi, Farmakognozi III Uygulamalar› El Kitab›, Anadolu Üniversitesi, Eczac›l›k Fakültesi, Eskiflehir. Baytop, T. (1980). Farmakognozi, cilt 1, ‹stanbul Ün. Yay. No: 2783, Eczac›l›k Fak. No: 29, Fatih Yay›nevi Matbaas›, ‹stanbul. European Pharmacopoeia (EP) (2008). 6th Ed, Vol.1, Council of Europe, Strasbourg, France. fiener, B., Tosun, F., Küsmeno¤lu, fi., Ergun, F., Türköz, S., Toker, G., Baykal, T., Bingöl, F., Temizer, H., Mutlugil, A., Baflgül, M. (1985). Droglar›n Morfolojik, Anatomik ve Kimyasal Analiz Örnekleri, Gazi Ün. Eczac›l›k Fak., Ankara. Tanker, M., Tanker, N. (1991). Farmakognozi, cilt 1, Ankara Ün. Eczac›l›k Fak. Yay›nlar› No: 66, Ankara. Tanker, M., Sezik, E. (1971). Farmakognozi Pratikleri (Mikroskopi Hariç), Ongun Kardefller Matbaas›, Ankara. Türk Farmakopesi I (2004). Avrupa Farmakopesi Adaptasyonu. 2. a 3. b 4. c 5. e 6. a 7. d 8. b 9. c 10. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Sabit Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Sabit Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler ve Primer Metabolitler” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Sabit Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Ester ‹ndisi” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Sabit Ya¤lar Üzerinde Yap›lacak Analizler ve Primer Metabolitler” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Bitkisel Droglardaki Sabit Ya¤lar›n Miktar Tayini” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Sabunlaflmayan Madde” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Bitkisel Droglardaki Sabit Ya¤lar›n Miktar Tayini” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki ‹yot ‹ndisi” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Sabunlaflma ‹ndisi” konusunu tekrar gözden geçiriniz. 8 B‹TK‹ K‹MYASI VE ANAL‹Z YÖNTEMLER‹ Amaçlar›m›z N N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Ba¤›l yo¤unluk deneylerini yapabilecek, yo¤unluk hesaplamalar›n› yapabilecek ve sonuçlar›n› de¤erlendirebilecek, K›r›lma indisini aç›klayabilecek, deney planlayarak yapabilecek ve sonuçlar›n› de¤erlendirebilecek, Optik çevirme deneylerini ve hesaplamalar›n› yapabilecek, sonuçlar›n› de¤erlendirebilecek, Erime noktas› ve donma noktas› deneylerini yapabilecek ve sonuçlar›n› de¤erlendirebileceksiniz. Anahtar Kavramlar • Ba¤›l Yo¤unluk • K›r›lma ‹ndisi • Optik Çevirme • Erime Noktas› • Donma Noktas› ‹çerik Haritas› Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Fiziko Kimyasal Yöntemler • • • • • • F‹Z‹KO K‹MYASAL ANAL‹ZLER BA⁄IL YO⁄UNLUK KIRILMA ‹ND‹S‹ OPT‹K ÇEV‹RME ER‹ME NOKTASI DONMA NOKTASI Fiziko Kimyasal Yöntemler F‹Z‹KO-K‹MYASAL ANAL‹ZLER Fiziko-kimyasal analizler kalite kontrolün ayr›lmaz bir parças›d›r. Yo¤unluk, k›r›lma indisi, optik çevirme, erime noktas›, kaynama noktas› gibi özellikler maddelerin fiziksel özelliklerindendir. BA⁄IL YO⁄UNLUK Bir maddenin kütlesinin hacmine oran›na yo¤unluk denir. Ba¤›l yo¤unluk, 20°C’de numunenin belirli bir hacim kütlesinin, ayn› hacimdeki suyun kütlesine oran› demektir. Yo¤unluk ifllemi için piknometre kullan›l›r ve tart›mlar hassas terazide yap›l›r. Kullan›lan hassas terazinin kalibrasyonunun yap›lm›fl olmas› gerekir. Yo¤unlu¤u s›cakl›k, bas›nç ve kirlilik etkiler. S›cakl›k ile yo¤unluk ters orant›l›d›r. S›cakl›k art›nca yo¤unluk azal›r. Bas›nç ve kirlilik ile yo¤unluk do¤ru orant›l›d›r. Kirlili¤in etkisiyle ve bas›nc›n artmas› ile yo¤unlukta da art›fl gözlenir. Yo¤unluk tayini için kullan›lacak piknometre tayini yap›lacak numunenin miktar›na göre seçilir (5 ml, 10 ml, 25 ml kapasiteli gibi). Yo¤unluk tayini yap›l›rken ortam s›cakl›¤› ve yap›lan tart›m sonuçlar› kaydedilmelidir. Yo¤unluk için kullan›lan sembol, d’dir. d = numunenin a¤›rl›¤› / suyun a¤›rl›¤› veya d = n-p / s-p n : piknometre ile beraber numunenin a¤›rl›¤› s : piknometre ile beraber suyun a¤›rl›¤› p : bofl piknometrenin a¤›rl›¤› Resim 8.1 Piknometre. 158 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Resim 8.2 KIRILMA ‹ND‹S‹ Refraktometre. K›r›lma indisi çözücü ve çözeltilerin ›fl›¤› k›rma özelli¤ine dayal› bir yöntemdir. Ifl›k demetinin bir ortamdan, yo¤unlu¤u farkl› baflka bir ortama geçerken yön de¤ifltirmesine k›r›lma (refraksiyon) denir. Bir ortam›n k›r›lma indisinin bofllu¤a göre oran› mutlak k›r›lma indisi olarak ifade edilir. K›r›lma indisinin ölçümüne dayanan yönteme refraktometri denir. Birinci ortamda ›fl›¤›n ortam düzlemine çizilen dikey do¤ru (normal) ile yapt›¤› aç›, gelifl aç›s› (i), ikinci ortamda ›fl›¤›n normal ile yapt›¤› aç› ise k›r›lma aç›s› (r) olarak ifade edilir (fiekil 8.1). fiekil 8.1 Gelifl aç›s› ve k›r›lma aç›s›. Ortam›n k›r›lma indisi; ›fl›¤›n ortamdaki h›z›n›n (v1), ›fl›¤›n herhangi bir ortamdaki h›z›na (v2) oran›d›r. K›r›lma olay›nda n2 / n1 = sin i / sin r = v1 / v2 eflitli¤i geçerlidir. v1 ; ›fl›¤›n birinci ortamdaki h›z›, v2 ; ›fl›¤›n ikinci ortamdaki h›z›, n1 ; birinci ortam›n k›r›lma indisi, n2 ; ikinci ortam›n k›r›lma indisidir. Birinci ortam hava oldu¤u zaman n1 = 1 oldu¤u için, n2 = v1 / v2 ve n2 = sin i / sin r olur.K›r›lma indisi, ›fl›¤›n iki ortamdaki h›zlar› aras›ndaki ba¤lant›y› da göstermektedir (n2 = v1 / v2 ). 159 8. Ünite - Fiziko Kimyasal Yöntemler Ifl›¤›n madde içindeki h›z› ne kadar küçükse, k›r›lma indisi o kadar büyüktür. Gelen ›fl›¤›n 90°’lik bir aç› ile ilerlemesi s›ras›nda ortaya ç›kan aç›ya kritik aç› denir (fiekil 8.2). Kritik aç›, ortamlar›n k›r›lma indislerine ba¤l›d›r ve belli bir de¤erden büyük olamaz. Kritik aç› yard›m›yla bir ortam›n k›r›lma indisi bulunabilir. Ortamlardan birinin k›r›lma indisi biliniyorsa, kritik aç› kullan›larak di¤er ortam›n k›r›lma indisi n1 = n2 x sin r formülü ile bulunabilir. fiekil 8.2 Kritik aç›. Bir ortam›n havaya göre k›r›lma indisi bir ›fl›n demetinin ölçme ortam›na girifl aç›s›n›n sinüsünün, ç›k›fl aç›s›n›n sinüsüne oran›d›r. K›r›lma indisi n 20 ile ifade D edilir. Bu ifade de k›r›lma indisinin ölçümünde kullan›lan ›fl›k ve ortam s›cakl›¤›, alt sembol ve üst s›cakl›k de¤eri olarak gösterilir. [ n ] 20 = sin i / sin r D K›r›lma indisi refraktometre ile ölçülür. K›r›lma indisi 20 ± 0.5°C’de ve sodyumun D-çizgisinin ( λ = 589.3 nm) dalga boyuna göre ölçülür. K›r›lma indisini etkileyen bafll›ca parametreler; • S›cakl›k - Ölçüm yap›lan ortam›n s›cakl›¤›, numunenin s›cakl›¤› : S›cakl›¤›n de¤iflmesi, maddenin yo¤unlu¤unda de¤iflikli¤e neden oldu¤undan k›r›lma indisini de etkiler. • Kullan›lan ›fl›¤›n dalga boyu : K›r›lman›n dalga boyu ile de¤iflimine dispersiyon (da¤›lma) denir. Kullan›lan ›fl›¤›n dalga boyunun artmas› sonucunda k›r›lma indisinde azalma görülür. Buna normal dispersiyon denir. Absorpsiyon bölgeleri yak›n›nda daha fazla olan bu de¤iflmeye anormal dispersiyon denir. Bu nedenle k›r›lma indisi ölçülürken sodyum lambas›n›n D çizgisi kullan›l›r. • Bas›nç : Bas›nc›n artmas›, maddede yo¤unluk artmas›na neden oldu¤undan bas›nç ve yo¤unluk aras›nda do¤ru orant› vard›r. Bas›nc›n artmas› sonucunda k›r›lma indisi artar. Rekraktometre tipleri; • Abbe Refraktometresi • El Refraktometresi • Dald›rma Refraktometresi • Pulfrich Refraktometresi • Enterferans Refraktometresi 160 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Abbe Refraktometresi; Laboratuvarlarda en çok kullan›lan refraktometre Abbe Refraktometresidir. Refraktometrelerde ana parça prizmad›r. Beyaz ›fl›k kullan›larak prizma sistemi yard›m›yla sodyumun D çizgisi için k›r›lma indisi okunur. K›r›lma indisi bulunurken az miktarda s›v› kullan›l›r. Altta bulunan prizman›n üst yüzeyine numune s›v› film tabakas› halinde konulur. Bu yüzey pürüzlüdür. Bu pürüzlü yüzeyde her bir pürüz bir ›fl›k kayna¤› gibi hareket ederek her do¤rultuda ›fl›nlar yayar. Yay›lan ›fl›nlar yaklafl›k 0.1 mm kal›nl›¤›ndaki numuneden geçerek üstteki prizmaya gelir. Oradan da cihaz›n dürbün k›sm›na ulafl›r. Beyaz ›fl›kta toplam iç yans›man›n gözlenmesinde dispersiyondan (dispersiyon: renklerine ayr›lma) dolay› ayd›nl›k ve karanl›k alan› ay›ran net çizgi yerine spektrum band› görülür. Renklenme dürbün içinde bulunan Amici prizmas› veya prizmalar›n yard›m›yla düzeltilebilir. Bu etkiyi ortadan kald›rmak için optik tüp merce¤inin önünde bulunan ayar dü¤mesi kullan›l›r. Abbe refraktometresinde karanl›k ve ayd›nl›k çizgilerin çok keskin olmamas› bir dezavantajd›r. Okuman›n do¤ru olarak yap›labilmesi için karanl›k ve ayd›nl›k çizgilerin kesiflme noktas›n›n okuma merce¤inin alt›nda bulunan çapraz çizgilerin tam ortas›na gelmesi ve ayr›ca renklenmenin olmamas› gerekir. Bunun sonucunda gözlenen dairenin tam ortas›nda net olarak ayr›m› yap›lm›fl karanl›k ve ayd›nl›k bölümler gözlenir. Cihaz›n üzerinde yer alan skalalar› görmemizi sa¤layan dü¤meye basarak maddenin k›r›lma indisini okuyabiliriz. Amici prizmas› daha önce renklerine ayr›lm›fl yani disperse olmufl beyaz ›fl›k demetini tekrar beyaz ›fl›k demeti haline dönüfltürür. Bu beyaz ›fl›k demeti de sodyumun D ›fl›¤› gibi k›r›lma indisi verir. fiekil 8.3 Abbe Refraktometresindki prizmalar. fiekil 8.4 Abbe Refraktometresinde k›r›lma indisinin bulunmas›. Refraktometre ile oda s›cakl›¤›ndan farkl› bir s›cakl›kta da ölçüm yap›labilmektedir. E¤er farkl› bir s›cakl›kta ölçüm yap›lacaksa sisteme sirkülasyonlu bir su banyosu ba¤lanarak s›cakl›k istenen de¤ere getirilir. Abbe refraktometresi ile 1.3000 - 1.8000 aras›ndaki k›r›lma indisleri ± 0.0002 do¤ruluk derecesi ile okunabilmektedir. Abbe refraktometresinde k›r›lma indisini okumak için gerekli olan numune miktar› oldukça azd›r. Bir damla numune yeterli olmaktad›r. 161 8. Ünite - Fiziko Kimyasal Yöntemler Bu refraktometrelerde kat› numunenin de k›r›lma indisi bulunabilir. Bunun için kat› numuneden 1cm3 ‘lük bir parça haz›rlan›r. Haz›rlanan bu parçan›n a ve b yüzeyleri pürüzsüz olmal›d›r. Bu parça, bromnaftalen veya arsenik bromür ile prizma yüzeyine tutturularak çal›flma yap›l›r. Resim 8.3 Abbe Refraktometresi. El Refraktometresi; ›fl›k kayna¤› olarak gün ›fl›¤› kullan›l›r. Prizma sistemi yard›m›yla sodyumun D çizgisi için k›r›lma indisi okunur. K›r›lma indisi bulunurken çok az miktarda s›v› kullan›l›r. Resim 8.4 El Refraktometresi. Dald›rma Refraktometresi; Dald›rma refraktometresinin optik sistemi Abbe refraktometresininkine benzer. Bu metodla ölçüm yapabilmek için 10-15 ml numune gereklidir. Böyle bir cihaza çeflitli prizmalar tak›labilir. Böylece Abbe refraktometresinde oldu¤undan daha iyi ölçmeler yap›l›r. Ancak 1.32-1.54 aral›¤›ndaki k›r›lma indisleri ölçülür. Pulfrich Refraktometresi; Pulfrich Refraktometresinde lineer spektrumlu ›fl›k kayna¤› kullan›l›r. Ölçme prizmas›n›n k›r›lma aç›s› 90°C’dir. Pulfrich Refraktometresi çok duyarl›d›r. 162 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 8.5 Pulfrich Refraktometresinde k›r›lma aç›s›. Kritik aç› metodunda β aç›s› ile ölçülen ortam›n k›r›lma indisi n aras›ndaki iliflkiyi veren formül n = sin α N 2 − sin 2 β ± cos× sin β kullan›l›r. α = 90°C al›nd›¤›nda cos 90=0 oldu¤undan, k›r›lma indisini hesaplamak için n = N 2 − sin 2 β formülü kullan›l›r. Enterferans Refraktometresi; K›r›lmayla ilgili olmay›p giriflimle ilgilidir. Enterferans Refraktometresi ile gaz ve s›v›lar›n k›r›lma indisleri bulunur. 20°C’de s›v› halde bulunan ya¤lar için referans s›cakl›¤› 20°C’dir. Bu 20°C’de s›v› halde bulunmayan ya¤lar için ise ya¤›n erime noktas› dikkate al›narak 25°C veya 30°C referans s›cakl›¤› olarak al›n›r. Ortam s›cakl›¤›ndan farkl› bir s›cakl›k de¤erinde çal›flma yap›lacaksa, o zaman refraktometrede numunenin uyguland›¤› prizmalar›n s›cakl›¤›n›n istenilen de¤ere getirilmesi gerekir. Refraktometrenin su girifl ve ç›k›fl ba¤lant›lar›ndan sa¤lanan su ak›fl› ile refraktometreyi ± 0.2°C tölerans ile istenen s›cakl›kta tutabilecek herhangi bir cihaz kullan›labilir. Bu ifllem için, su s›cakl›¤› istenen de¤ere getirilmifl olan sirkülasyonlu su banyolar› kullan›labilir. Çal›fl›lacak numune cihaza konulmadan önce ölçümün yap›laca¤› s›cakl›¤a getirilmeli ve ifllem ondan sonra yap›lmal›d›r. K›r›lma indisini 1.3000 ve 1.7000 limitleri aras›nda ± 0.0002 duyarl›l›kla ölçebilen refraktometreler, 20°C’de distile su, % 85’lik etil alkol, p-simen, benzil sinnamat, benzil benzoat ve bromonaftalen için afla¤›da verilen de¤erleri sa¤layacak flekilde kalibre edilir. Tablo 8.1 Kalibrasyon için kullan›lan baz› maddelerin k›r›lma indisleri. Distile su 1.3330 %85’lik Etil alkol 1.3651 p-Simen 1.4906 Benzil sinnamat 1.6043 Benzil benzoat 1.5685 1-Bromonaftalen 1.6585 K›r›lma indisi ölçümleri kalitatif ve kantitatif çal›flmalar için kullan›labilir. 163 8. Ünite - Fiziko Kimyasal Yöntemler Kantitatif çal›flmalarda düflük konsantrasyonlarda, k›r›lma indisi ile konsantrasyon aras›nda do¤rusal bir iliflki vard›r. K›r›lma indisi ile yap›lan kantitatif çal›flmalarda önce maddenin bilinen konsantrasyonularda çözeltisi haz›rlan›r. Bu çözeltilerin k›r›lma indisleri ölçülür. Konsantrasyona karfl› k›r›lma indisleri grafi¤e geçirildi¤i zaman bir do¤ru elde edilir. Daha sonra konsantrasyonu bilinmeyen çözeltinin k›r›lma indisi ölçülür. Grafikten bu k›r›lma indisine karfl›l›k gelen konsantrasyon bulunur. Refraktometre kullan›larak; suda bulunan NaCl veya KCl miktar›, serumdaki glubin miktar›, sulu alkol çözeltisindeki alkol miktar› bulunabilir. K›r›lma indisi ya¤, meyve suyu gibi g›da ürünlerinin analizinde, fleker sanayinde, eczac›l›k alan›nda ve kimya sanayinde yayg›n olarak kullan›lan fiziko-kimyasal analizlerden biridir. Etanol 1.3590 Metanol 1.3288 Hekzan 1.3749 Toluen 1.4929 Spesifik K›r›lma ‹ndisi : Spesifik k›r›lma indisi s›cakl›k, kullan›lan ›fl›¤›n dalga boyu ve bas›nca göre de¤ifliklik göstermez. Belli bir ortamda sabittir ve LorentzLorenz eflitli¤i ile hesaplan›r. Maddenin yo¤unlu¤u ile k›r›lma indisi aras›ndaki en çok bilinen ba¤›nt› Lorentz-Lorenz eflitli¤idir. Lorentz-Lorenz eflitli¤inde (r) spesifik k›r›lma indisini gösterir sabit bir say›d›r. r = (n2-1) / (n2+2) x 1 / d r = Maddenin spesifik k›r›lma indisi n = Maddenin k›r›lma indisi d = Maddenin yo¤unlu¤u Bir çözeltide bulunan maddelerin a¤›rl›klar› ile spesifik k›r›lma indislerinin çarp›m›n›n toplam›, çözeltinin a¤›rl›¤› ile k›r›lma indisinin çarp›m›na eflittir. r1 x w1 + r2 x w2 = rk x wk r1ve r2: Maddelerin spesifik k›r›lma indisleri rk : Çözeltinin spesifik k›r›lma indisi w1 ve w2: Maddelerin çözelti içersindeki a¤›rl›klar› wk : Çözeltinin a¤›rl›¤› Molar (Moleküler) K›r›lma ‹ndisi : Bir maddenin spesifik k›r›lma indisinin, molekül a¤›rl›¤› ile çarp›lmas› ile elde edilen say›ya molar veya moleküler k›r›lma indisi denir. Molar (moleküler) k›r›lma indisi ( R) ile ifade edilir. R = mw x r = mw x (n2-1) / (n2+2) x 1 / d R = (n2-1) / (n2+2) x mw / d n = Maddenin k›r›lma indisi mw = Maddenin molekül a¤›rl›¤› d = Maddenin yo¤unlu¤u Kalitatif analizde, ölçülen k›r›lma indisini karfl›laflt›racak standart madde veya bir de¤er yoksa, maddenin yap›s›nda bulunan atomlar, fonksiyonel gruplar, çift ba¤lar, üçlü ba¤lar ve halkalardan molar k›r›lma indisi ( R) hesaplan›r. Bilefli¤i oluflturan atom ve baz› yap›lar›n atomik k›r›lma indisleri biliniyorsa, toplama özelli¤inden yararlanarak molar k›r›lma indisleri hesaplanabilir. Baz› atom ve gruplar›n molar k›r›lma indisleri afla¤›daki tabloda (Tablo 8.3) verilmifltir. Tablo 8.2 Baz› maddelerin k›r›lma indisleri. 164 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Tablo 8.3 Baz› atom ve gruplar›n molar k›r›lma indisleri. Atom, fonksiyonel grup, halka R Atom, fonksiyonel grup, halka R H 1.10 N (amit) 2.65 C 2.42 N (primer alifatik amin) 2.32 C=C 1.73 N (sekonder alifatik amin) 2.50 C_C 2.40 N (tersiyer alifatik amin) 2.84 F 0.95 N (primer aromatik amin) 3.21 Cl 5.97 N (sekonder aromatik amin) 3.59 Br 8.87 N (tersiyer aromatik amin) 4.36 I 13.90 -(NO2) grubu (aromatik) 7.30 O (hidroksil) (O-H) 1.53 - C _ grubu 5.46 O (eter, ester) (C-O-) 1.64 S (tiyokarbonil) (C = S) 7.9 O (karbonil) C = O 2.21 S (merkapto) (S - H) 7.7 O (ester) 1.64 Üçlü halka 0.71 Dörtlü halka 0.48 Refraktometrelerde k›r›lma indisi skalas›n›n yan›nda % Brix skalas›da bulunabilir. Bu tip refraktometrelerde k›r›lma indisi ile % Brix skalas› aras›ndaki ba¤›nt› dikkate al›narak ölçüm yap›l›r. OPT‹K ÇEV‹RME fiiral Bileflik: Ayna görüntüsü üst üste çak›flmayan bilefliklere fliral bileflikler denir. fiekil 8.6 Polarimetre. Optik çevirme, polarize ›fl›¤›n polarizasyon düzlemini çeviren fliral bilefliklerin sahip oldu¤u bir özelliktir. Polarizasyon düzlemini sa¤a çeviren bileflikler için dekstrojil, d (+), sola çeviren bileflikler için levojil, l (-) olarak ifade edilir. Bir kaynaktan yay›lan ›fl›k, prizmadan geçirilerek tek düzlem üzerinde titreflen ›fl›k elde edilir. Bu ›fl›¤a polarize ›fl›k denir. Asimetri merkezleri bulunan moleküller polarize ›fl›¤›n titreflim düzlemini sapt›r›rlar. Bu sapman›n miktar› polarimetre ad› verilen cihazlar ile ölçülmektedir. Polarize ›fl›k düzlemini çeviren bir maddeye optikçe aktif madde denir. 165 8. Ünite - Fiziko Kimyasal Yöntemler Ayn› molekül formülüne sahip olan, fakat görüntüleri birbiri ile çak›flmayan molekül yap›s›na sahip farkl› bilefliklere izomer bileflikler denir. ‹zomer bilefliklerin fiziksel ve kimyasal özellikleri birbirinden farkl›d›r. fiekil 8.7 ‹zomer bileflikler. fiekil 8.8 fiiral bileflik. 166 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri ‹zomerler ikiye ayr›l›rlar. 1. Yap›sal ‹zomerler 2. Stereoizomerler • Enantiyomerler • Diastereomerler Basit formülleri ayn› fakat atomlar› farkl› ba¤lanma düzeninde olan izomerlere yap›sal izomerler denir. Atomlar› ayn› ba¤lanma düzeninde olup yani ba¤lar ayn›, atomlar›n uzaydaki görüntüsü farkl› olan izomerlere de stereoizomerler denir. Stereoizomerler de enantiyomerler (optik izomerler-fliral-d, l) ve diastereomerler (geometrik izomerlik-cis-, trans-) olmak üzere ikiye ayr›l›r. Trans izomer fliral, cis izomer afliraldir. Ayna görüntüsü birbiri ile çak›flmayan izomerlere enantiyomer, birbirinin ayna görüntüsü olmayan izomerlere de diastereomerler denir. fiekil 8.9 fiiral obje. fiekil 8.10 Afliral obje. Enantiomerlerin k›r›lma indisleri ayn›d›r. Yo¤unluklar›, kaynama noktalar› ve erime noktalar› cis- ve trans- izomerler d›fl›nda ayn›d›r. Enantiomer maddeler, polarize ›fl›k düzlemini ayn› de¤erde fakat farkl› yönlerde çevirirler. Enantiomer maddeleri ayn› miktarda içeren maddelerin optik çevirmeleri ölçülürken polarimetre de λ 0.000” de¤eri bulunur. Yani polarize ›fl›¤› çevirmezler. Böyle maddelere rasemik denir. Polarimetre; ›fl›k kayna¤›, polarizatör, ve analizör’den meydana gelir. Polarimetrede ölçümü yap›lacak olan numune, numune tüpüne doldurulduktan sonra cihaza yerlefltirilerek ifllem yap›l›r. Sapma aç›s›n› ölçmeye dayanan bu yönteme polarimetri denir. Sapma aç›s›n› etkileyen bafll›ca parametreler afla¤›da verilmifltir. • S›cakl›k; çal›flmalar genellikle 20 ± 5°C’de yap›l›r. • Kullan›lan ›fl›¤›n dalga boyu; kullan›lan ›fl›¤›n monokromatik ›fl›k olmas› gerekir. Yani sodyumun D ( λ = 589.3 nm) ›fl›¤› gibi tek bir dalga boyuna sahip olmal›d›r. • Ifl›¤›n numune içersinde ald›¤› yolun uzunlu¤u; Ifl›¤›n numune içersinde ald›¤› yol dm cinsinden ifade edilmelidir. • Maddenin konsantrasyonu; çözelti halinde olan numunelerin konsantrasyonun bilinmesi spesifik çevirme aç›s›n›n hesaplanmas› için gereklidir. • Maddenin yap›s›; optik çevirme aç›s› ölçülecek maddenin fiziksel özelli¤i, yani kat› veya s›v› olmas› önemlidir. 167 8. Ünite - Fiziko Kimyasal Yöntemler Resim 8.5 Polarimetre cihazlar›. Resim 8.6 Polarimetre tüpleri. Bir s›v›n›n optik çevirme aç›s› α , polarizasyon düzleminin sodyumun D çizgisinin dalga boyunda ( λ = 589.3 nm), 1 dm tabaka kal›nl›¤› kullan›larak 20°C’de ölçülen ve derece ( ° ) türünden aç›klanan çevirme aç›s›d›r. Spesifik çevirme aç›s› (Özgül optik çevirme) [ α ]20D , çözelti içerisindeki bir bilefli¤in 1 g/ml konsantrasyondaki çözeltisinin, 1 dm kal›nl›¤›ndaki tabakada 20°C’de polarize haldeki sodyumun D sar› ›fl›¤›n›n (λ= 5890°A veya 589.3 nm) polarizasyon düzleminin çevirme aç›s›na, maddenin spesifik çevirme aç›s› denir. Spesifik çevirme aç›s› [ α ]tD ile gösterilir. Optikçe aktif maddelerin kendilerine özgü çevirme aç›lar› vard›r. Bu çevirme aç›lar› ulusal ve uluslararas› standartlarda genellikle belirtilmifltir. Optikçe aktif maddelerin polarize ›fl›¤› çevirmeleri; maddenin konsantrasyonu, ortam›n s›cakl›¤›, kullan›lan ›fl›¤›n dalga boyu, ›fl›¤›n numune içersinde ald›¤› yolun uzunlu¤u ve maddenin yap›s› ile ilgilidir. Optikçe aktif maddenin çözeltisinin konsantrasyonu, 1000 ml çözeltide (c) g olarak verildi¤inde spesifik çevirme aç›s› afla¤›daki formüllerle hesaplan›r. Çözelti halindeki kat›lar için: [ α ]tD = 1000. α / l.c S›v›lar›n do¤rudan ölçümü için: [ α ]tD = α / l. d Çözelti halindeki s›v›lar için: [ α ]tD = 1000. α / l. d. c0 Formüllerde; t : Ölçümün yap›ld›¤› s›cakl›k (°C) α = Ölçülen sapma aç›s› l : Ifl›¤›n numune içersinde ald›¤› yol (dm cinsinden) d : Numunenin ayn› s›cakl›ktaki ba¤›l yo¤unlu¤u (g / ml) 168 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri c : 1000 ml çözücüde çözünen madde miktar› (g) c0: Çözünmüfl bir bilefli¤in 1000 ml çözücüde çözünen madde miktar› (g). Veya çözünmüfl bir bilefli¤in g / 1000 ml’deki miktar›n› göstermektedir. Polarimetrelerin kalibrasyonlar› fleker çözeltileri kullan›larak yap›lmaktad›r. ER‹ME NOKTASI T›bbi ve aromatik bitkilerden izole edilmifl bilefliklerin safl›k kontrolünde kullan›lan yöntemlerden birisidir. Erime noktas›, bilefli¤in son kat› partikülünün s›v› faza geçti¤i s›cakl›kt›r. Resim 8.7 Erime Noktas› cihazlar›. Kapiler Yöntem S›v› banyosu olarak kullan›lacak; su, s›v› parafin veya silikon ya¤› içeren cam kap ve ›s›t›c› sistem kullan›l›r. S›v› banyo içerisinde homojen s›cakl›¤›n sa¤lanmas› için uygun bir kar›flt›rma sistemi bulunmal›d›r. Sistemde,100°C’lik ve 0.5°C aral›kl› termometre kullan›l›r. Erime noktas› tayininde kullan›lacak kapilerler 0.9-1.1 mm çap›nda ve 0.10-0.15 mm kal›nl›¤›nda, ucu kapal›, alkali olmayan sert camdan yap›lm›fl olmal›d›r. Erime noktas› tayin edilecek olan kuru madde kapiler tüpe yerlefltirilir. S›v› banyo tahmin edilen erime derecesinin 10°C alt›na kadar ›s›t›l›r. Daha sonra ›s›tma h›z› dakikada 1°C artacak flekilde ayarlan›r. S›cakl›k tahmin edilen erime derecesinin 5°C alt›na geldi¤inde kapiler tüp cihaza yerlefltirilir. Son partikülün s›v› faza geçti¤i s›cakl›k kaydedilir.kadar ›s›t›l›r. Daha sonra s›cakl›k dakikada 1°C artacak flekilde ayarlan›r. Aç›k Kapiler Yöntem Bu yöntem için 80 mm uzunlu¤unda, d›fl çap› 1.4-1.5 mm ve iç çap› 1.0-1.2 mm olan iki ucu aç›k kapiler borular kullan›l›r. Erime noktas› tayin edilecek maddeden befl tane kapiler boruya 10 mm yükseklik oluflturacak flekiilde yerlefltirilir. Kapiler borulardan bir tanesi 0.2°C aral›kl› termometrenin haznesine yak›n olacak flekilde termometreye ba¤lan›r. Sonra termometre beherin taban›na 1 cm kalacak flekilde behere dald›r›l›r. Behere 5 cm yüksekli¤e kadar su doldurulur. Suyun s›cakl›¤› dakikada 1°C artacak flekilde ayarlan›r. Kapiler borudaki bilefli¤in yükselmeye bafllad›¤› s›cakl›k erime noktas› olarak kabul edilir. ‹fllem di¤er kapiler borular ile de tekrarlanarak 5 okuman›n ortalamas› o maddenin erime noktas› olarak al›n›r. 169 8. Ünite - Fiziko Kimyasal Yöntemler Ani Yöntem Bu yöntemde kullan›lan cihaz, üst yüzeyi cilalanm›fl ›s›y› iyi ileten bir metalden yap›lm›flt›r. Üzerinde termometrenin yerlefltirilece¤i bir bölüm bulunur. Bu bölüm metal blo¤un cilalanm›fl üst yüzeyinden 3 mm aral›kta ve paralel konumdad›r. ‹fllem s›ras›nda metal blok tahmin edilen erime s›cakl›¤›n›n 10°C alt›na kadar ›s›t›l›r. Sonra s›cakl›k dakikada 1°C artacak flekilde ayarlan›r. Erime noktas› tayin edilecek kuru maddeden birkaç partikül cilal› yüzeye serpilir ve metal blo¤un yüzeyi her sefer temizlenir. Maddenin metal ile temas etti¤i anda hemen eridi¤i ilk s›cakl›k t1 olarak kaydedilir ve ›s›tma ifllemi durdurulur. So¤uma s›ras›nda madde tekrar belirli aral›klarla metal yüzeye serpilir ve her ifllemden sonra blo¤un yüzeyi temizlenir. Partiküllerin metal yüzeyi ile temas etti¤i anda erimedi¤i s›cakl›k t2 olarak kaydedilir. t1 + t2 / 2 formülü ile erime noktas› hesaplan›r. Resim 8.8 Donma Noktas› apareyi. DONMA NOKTASI Donma noktas›, so¤utulan bir s›v›daki ilk kristallenmenin görüldü¤ü s›cakl›kt›r. ‹fllem cam bir aparey ile gerçeklefltirilir (fiekil 8.11, Resim 8.8). Kullan›lan apareyde, s›v›n›n koyuldu¤u ve içerisinde ucu çember fleklinde yap›lm›fl cam kar›flt›rma çubu¤u ile -50°C’ye inebilen ve 0.2°C hassasiyete sahip termometre bulunan cam tüp bulunur. Bu tüp daha büyük ikinci bir cam tüpün içersine yerlefltirilir. ‹ki tüpte de kapak bulunur. S›v›n›n bulundu¤u tüpteki kapak termometrenin ve kar›flt›rma çubu¤unun uçlar› d›flar›da kalacak flekilde tasarlanm›flt›r. Bu tüpler, s›cakl›¤› termometre ile kontrol edilen, 8 ± 2°C’ye kadar so¤utulmufl buzlu su konulmufl olan beherin içersine yerlefltirilir. fiekil 8.11 Donma noktas› apareyi. 170 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Donma noktas› belirlenecek s›v›n›n koyuldu¤u tüpte ilk kristallerin olufltu¤u s›cakl›k tespit edilir. Daha sonra s›v›y› içeren tüp, birkaç kristal kalacak flekilde s›v› eriyince belirlenmifl olan donma noktas›n›n 5°C üzerinde olan bir su banyosuna koyulur. Beher donma noktas›ndan 5°C daha düflük s›cakl›ktaki su veya doymufl sodyum klorür çözeltisi ile doldurulur. Birkaç kristal olufltu¤u zaman, s›v›y› içeren tüp, ikinci tüpün içersine yerlefltirilir. Kat›laflma oluncaya kadar kar›flt›r›l›r. S›v›laflmaya bafllad›¤› en yüksek s›cakl›k de¤eri kaydedilir. EK 1. Tablo 8.4 K›r›lma indisi hesaplamalar› için kullan›lacak de¤erler. Derece Sin Derece Sin Derece Sin 1 0.01745 31 0.51504 61 0.87462 2 0.03490 32 0.52992 62 0.88295 3 0.05234 33 0.54464 63 0.89101 4 0.06976 34 0.55919 64 0.89879 5 0.08716 35 0.57358 65 0.90631 6 0.10453 36 0.58779 66 0.91355 7 0.12187 37 0.60182 67 0.92050 8 0.13917 38 0.61566 68 0.92718 9 0.15643 39 0.62932 69 0.93358 10 0.17365 40 0.64279 70 0.93969 11 0.19081 41 0.65606 71 0.94552 12 0.20791 42 0.66913 72 0.95106 13 0.22495 43 0.68200 73 0.95630 14 0.24192 44 0.69466 74 0.96126 15 0.25882 45 0.70711 75 0.96593 16 0.27564 46 0.71934 76 0.97030 17 0.29237 47 0.73135 77 0.97437 18 0.30902 48 0.74314 78 0.97815 19 0.32557 49 0.75471 79 0.98163 20 0.34202 50 0.76604 80 0.98481 21 0.35837 51 0.77715 81 0.98769 22 0.37461 52 0.78801 82 0.99027 23 0.39073 53 0.79864 83 0.99255 24 0.40674 54 0.80902 84 0.99452 25 0.42262 55 0.81915 85 0.99619 26 0.43837 56 0.82904 86 0.99756 27 0.45399 57 0.83867 87 0.99863 28 0.46947 58 0.84805 88 0.99939 29 0.48481 59 0.85717 89 0.99985 30 0.50000 60 0.86603 90 1.00000 8. Ünite - Fiziko Kimyasal Yöntemler 171 Özet N AM A Ç 1 N AM A Ç 2 N A M A Ç 3 Ba¤›l yo¤unlu¤u kavrayabilmek, deneylerini, yo¤unluk hesaplamalar›n› yapabilmek ve sonuçlar›n› de¤erlendirebilmek. Bir maddenin kütlesinin hacmine oran›na yo¤unluk denir. Ba¤›l yo¤unluk, 20°C’de numunenin belirli bir hacim kütlesinin, ayn› hacimdeki suyun kütlesine oran› demektir. Yo¤unluk ifllemi için piknometre kullan›l›r ve tart›mlar hassas terazide yap›l›r. K›r›lma indisini aç›klayabilmek, deney planlayarak yapabilmek ve sonuçlar›n› de¤erlendirebilmek. K›r›lma indisi çözücü ve çözeltilerin ›fl›¤› k›rma özelli¤ine dayal› bir yöntemdir. Ifl›k demetinin bir ortamdan, yo¤unlu¤u farkl› baflka bir ortama geçerken yön de¤ifltirmesine k›r›lma (refraksiyon) denir. Bir ortam›n k›r›lma indisinin bofllu¤a göre oran› mutlak k›r›lma indisi olarak ifade edilir. K›r›lma indisinin ölçümüne dayanan yönteme refraktometri denir. Bir ortam›n havaya göre k›r›lma indisi bir ›fl›n demetinin ölçme ortam›na girifl aç›s›n›n sinüsünün, ç›k›fl aç›s›n›n sinüsüne oran›d›r. K›r›lma indisi refraktometre ile ölçülür. Optik çevirme deneylerini ve hesaplamalar›n› yapabilmek, sonuçlar›n› de¤erlendirebilmek. Optik çevirme, polarize ›fl›¤›n polarizasyon düzlemini çeviren fliral bilefliklerin sahip oldu¤u bir özelliktir. Polarizasyon düzlemini sa¤a çeviren bileflikler için dekstrojil, d (+), sola çeviren bileflikler için levojil, l (-) olarak ifade edilir. Polarize ›fl›k düzlemini çeviren bir maddeye optikçe aktif madde denir. Bir kaynaktan yay›lan ›fl›k, prizmadan geçirilerek tek düzlem üzerinde titreflen ›fl›k elde edilir. Bu ›fl›¤a polarize ›fl›k denir. Asimetri merkezleri bulunan moleküller polarize ›fl›¤›n titreflim düzlemini sapt›r›rlar. Bu sapman›n miktar› polarimetre ad› verilen cihazlar ile ölçülmektedir. Sapma aç›s›n› ölçmeye dayanan bu yönteme de polarimetri denir. Enantiomerlerin k›r›lma indisleri ayn›d›r. Enantiomer maddeler, polarize ›fl›k düzlemini ayn› de¤erde fakat farkl› yönlerde çevirirler. Enantiomer maddeleri ayn› miktarda içeren maddelerin optik çevirmeleri ölçülürken polarimetre de α 0.000” de¤eri bulunur. Yani polarize ›fl›¤› çevirmezler. Böyle maddelere rasemik denir. N A M A Ç 4 Erime noktas› ve donma noktas› deneylerini yapabilmek ve sonuçlar›n› de¤erlendirebilmek. Erime noktas›, bilefli¤in son kat› partikülünün s›v› faza geçti¤i s›cakl›kt›r. Donma noktas›, so¤utulan bir s›v›daki ilk kristallenmenin görüldü¤ü s›cakl›kt›r. 172 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Kendimizi S›nayal›m 1. 1.0 dm uzunlu¤undaki bir tüpte ölçümü yap›lan ve kat› maddeden haz›rlanan çözeltinin konsantrasyonu 1 l’de 18.0 g’d›r. 20°C’de polarimetrede okunan de¤eri + 0.9°’dir. Bu maddenin spesifik çevirme aç›s›n›n de¤eri kaçt›r? a. + 30 b. - 40 c. + 50 d. - 60 e. + 70 2. Uçucu ya¤ üzerine havadan gelen ›fl›k demeti normal ile (sin i) 45°’lik bir aç› yapmaktad›r. K›r›lan ›fl›k demeti uçucu ya¤da (sin r) 30°’lik bir aç› yapmaktad›r. Uçucu ya¤›n k›r›lma indisi nedir? a. 0.002 b. 0.500 c. 0.707 d. 1.414 e. 2.828 3. Dalgaboyu 589 nm olan ›fl›k havadan 40° lik aç›yla k›r›lma indisi 1.37 olan ortama geçmektedir. K›r›lma aç›s›n› bulunuz? a. 26 b. 28 c. 30 d. 35 e. 40 4. Yo¤unluk afla¤›daki formüllerden hangisi ile hesaplan›r? a. Numunenin a¤›rl›¤› / Suyun a¤›rl›¤› b. Suyun a¤›rl›¤› / Numunenin a¤›rl›¤› c. Piknometrenin bofl a¤›rl›¤› + Suyun a¤›rl›¤› / Numunenin a¤›rl›¤› d. Numunenin a¤›rl›¤› / Piknometrenin bofl a¤›rl›¤› + Suyun a¤›rl›¤› e. Piknometrenin bofl a¤›rl›¤› +Suyun a¤›rl›¤› / Piknometrenin bofl a¤›rl›¤› + Numunenin a¤›rl›¤› 5. K›r›lma indisi ölçümünde afla¤›dakilerden hangisidir? a. Polarimetre b. Polarimetri c. Piknometre d. Refraktometri e. Refraktometre kullan›lan cihaz 6. Afla¤›dakilerden hangisi refraktometre tiplerinden biri de¤ildir? a. El refraktometre b. Aldrich refraktometre c. Dald›rma refraktometre d. Abbe refraktometre e. Pulfrich refraktometre 7. Yo¤unlu¤u 0.9865 olan bir s›v›, 0.5 dm uzunlu¤undaki polarimetre tüpüne koyularak 20° ölçümü yap›ld›¤›nda __de¤eri -1.530 olarak okunmufltur. Bu s›v›n›n [α]tD de¤eri afla¤›dakilerden hangisidir? a. - 3.00 b. - 3.06 c. + 3.06 d. - 3.10 e. + 3.10 8. Oda s›cakl›¤›nda 0.5 dm’lik tüple do¤rudan ölçümü yap›lan ve yo¤unlu¤u 0.9645 olan numunenin [α]tD de¤eri + 4.86 bulunmufltur. Bu numunenin α de¤eri afla¤›dakilerden hangisidir? a. - 0.48 b. + 0.48 c. + 1.01 d. - 2.34 e. + 2.34 9. Afla¤›daki yöntemlerden hangisi sapma aç›s›n› ölçmeye dayal›d›r? a. Refraktometri b. Refraktometre c. Polarimetri d. Viskozimetre e. Piknometre 10. Kapiler yöntem afla¤›daki hangi deneyde kullan›lmaktad›r? a. Erime noktas› b. Yo¤unluk c. Donma noktas› d. K›r›lma indisi e. Optik çevirme 8. Ünite - Fiziko Kimyasal Yöntemler 173 Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› Yararlan›lan ‹nternet Adresleri 1. c http://www.mmo.org.tr/resimler/ekler/d0cc8585b5c7aa6_ek.pdf Elif Derya Übeyli, ‹nan Güler, Refraktometreler ve Kalibrasyon Metodlar›, TMMOB Makine Mühendisleri Odas›, IV. Ulusal Ölçümbilim Kongresi 25-26 Ekim 2001, Eskiflehir, Türkiye. http://www.farma.hacettepe.edu.tr/akademik/meslekbilimleri/farmakimya/dersnotlari/ECF326demo.pps#314,80,Slayt 80 http://lisanskimya.balikesir.edu.tr/~f10501/stereo.htm http://www.fatih.edu.tr/~besat/Teaching/Kim%20204/Kim204S08/B5.pdf http://w3.gazi.edu.tr/web/nkaracan/koordinasyon/izomerler.ppt#271,1,Slayt 2. d 3. b 4. a 5. e 6. b 7. d 8. e 9. c 10. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Optik Çevirme” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki K›r›lma ‹ndisi” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki K›r›lma ‹ndisi” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Ba¤›l Yo¤unluk” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki K›r›lma ‹ndisi” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki K›r›lma ‹ndisi” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Optik Çevirme” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Optik Çevirme” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Optik Çevirme” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “kitab›n›zdaki Erime Noktas›” konusunu tekrar gözden geçiriniz. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar Bafler, K. H. C., Buchbauer, G. (2010). Handbook of Essential Oils Science, Technology and Applications, CRC Press, Boca Raton. Bafler, K.H.C., K›r›mer, N. (2009). Bitkisel Droglar›n Kimyasal ‹ncelenmesi, Farmakognozi III Uygulamalar› El Kitab›, Anadolu Üniversitesi, Eczac›l›k Fakültesi, Eskiflehir. European Pharmacopoeia ( EP) (2008). 6th Ed, Vol.1, Council of Europe, Strasbourg, France. International Standard (ISO) (1976). Essential OilsDetermination of Refractive ‹ndex, ISO 280. fiener B., Orbey T. ve Temizer A. (1986) Modern Analiz Yöntemleri, Seldem Ofset, Ankara. Türk Farmakopesi I (2004). Avrupa Farmakopesi Adaptasyonu. Türk Standartlar› Enstitüsü (TSE) (1969). Eteri Ya¤lar›n Yo¤unluk ve Nisbi Yo¤unluklar›n›n Tayini TS 768. Türk Standartlar› Enstitüsü (TSE) (1971) Eteri Ya¤larda K›r›lma ‹ndisi Tayini TS 920. Türk Standartlar› Enstitüsü (TSE) (1971) Gül Ya¤› Monograf›, TS 1040. Y›ld›z A., Genç Ö., Bektafl S. (1997) Enstrümantal Analiz Yöntemleri, 2. Bask›, Hacettepe Üniversitesi Yay›nlar› A-64, Ankara. 9 B‹TK‹ K‹MYASI VE ANAL‹Z YÖNTEMLER‹ Amaçlar›m›z N N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Kar›fl›mdaki maddelerin ayr›lmas›nda kullan›lan teknikleri tan›mlayabilecek, Bu tekniklerde yer alan mekanizmalar› s›n›fland›rabilecek, Kromatografik yöntemleri s›n›fland›rabilecek, Kromatografik tekniklerin uygulama alanlar›n› aç›klayabileceksiniz. Anahtar Kavramlar • • • • • Hareketli Faz Hareketsiz Faz Afinite Adsorban Elüsyon • • • • • Develope Etmek Kalitatif Kantitatif Preparatif Partisyon ‹çerik Haritas› Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Kromatografik Yöntemler - KROMATOGRAF‹N‹N GENEL TANIMI - KROMATOGRAF‹DE KULLANILAN AYRIM MEKAN‹ZMALARI - KROMATOGRAF‹K METOTLAR Kromatografik Yöntemler KROMATOGRAF‹N‹N GENEL TANIMI Kromatografi, kelime olarak renk bilgisi anlam›na gelmektedir. ‹lk kez renkli bilefliklerin ayr›m›nda kullan›ld›¤›ndan bu ismi alm›flt›r. Kar›fl›m halinde bulunan maddelerin birbirinden ayr›lmas›nda kullan›lan analitik bir tekniktir. Kromatografi, bafll›ca saflaflt›rma ve karfl›laflt›rma amaçlar›yla kullan›lmaktad›r. Kromatografi ifllemi s›ras›nda, kar›fl›mda bulunan maddeler, birbiri ile kar›flmayan iki fazl› bir sistemde ayr›flarak bafllang›çta bulunduklar›ndan farkl› bölge ya da fazlarda toplan›rlar. Bu fazlar; - Hareketli faz (mobil ya da sürükleyici faz) - Hareketsiz faz (stasyoner ya da durucu faz) olarak isimlendirilir. Hareketli ve hareketsiz fazlar; kat›, s›v›, gaz gibi farkl› fiziksel hallerde olabilirler. Kar›fl›mdaki maddelerin ço¤unun hareketli ve hareketsiz fazlara afinitelerinin farkl› olma özelli¤inden yararlanarak maddelerin ayr›mlar› gerçekleflir. KROMATOGRAF‹DE KULLANILAN AYRIM MEKAN‹ZMALARI Kromatografide kar›fl›mdaki maddelerin ayr›m› dört mekanizmaya göre gerçekleflir. Bu mekanizmalar flunlard›r: 1- Adsorbsiyon 2- Partisyon 3- ‹yon de¤ifltirme (iyon de¤iflimi) 4- Jel geçirgenli¤i (jel filtrasyonu) Bu mekanizmalarda yer alan hareketli ve hareketsiz fazlar›n fiziksel durumlar› fiekil 9.1’de gösterilmifltir. Buna göre, hareketsiz faz; s›v› veya kat›, hareketli faz ise; s›v› veya gaz olabilmektedir. Hareketsiz faz›n s›v› oldu¤u durumlarda s›v›, kat› bir destek madde üzerine kaplan›r. Kromatografik yöntemler, faz sistemlerine veya özel faz düzenlerine göre farkl› flekilde s›n›fland›r›l›p tan›mlanmaktad›r. Faz sistemlerine göre; • Kat›/s›v› • S›v›/s›v› • Gaz/s›v› • Gaz/kat› Afinite: ‹lgi, kar›fl›mdaki maddelerin adsorban yüzeyine tutunma ya da çözücü ile birlikte sürüklenme e¤ilimini ifade eder. 176 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Özel faz düzenlerine göre; • ‹nce tabaka kromatografisi • Ka¤›t kromatografisi • Gaz kromatografisi • Yüksek bas›nçl› s›v› kromatografisi fleklinde olabilmektedir. fiekil 9.1 Mekanizmalara göre hareketli ve hareketsiz fazlar›n durumu. Adsorban›n aktivitesi: Adsorban yüzeyinde madde moleküllerinin ba¤lanabilece¤i aktif uçlar bulunmaktad›r. Adsorban yüzeyindeki aktif uçlar›n say›s› s›n›rl›d›r ve bu aktif uçlar havan›n neminin etkisiyle su molekülleri taraf›ndan tutunarak inaktif hale geçerler. Aktif uçlar›n say›s›n› artt›rmak için adsorban›n ›s›t›lmas› (aktive edilmesi) gerekir. Polarite: Moleküllerin pozitif ve negatif kutuplaflmas›n› ifade etmek için kullan›l›r. Elektronegatiflikleri farkl› olan moleküller polard›r. Molekülün polaritesi yap›s›ndaki fonksiyonel gruplar›n cinsi, say›s› ve pozisyonuna ba¤l›d›r. Genel olarak -Cl, -NH2 ve -OH gruplar› polariteyi artt›r›r, -CH2 ise azalt›r. MEKANİZMALAR FAZLAR HAREKETSİZ HAREKETLİ ADSORPSİYON KATI GAZ VEYA SIVI PARTİSYON SIVI GAZ VEYA SIVI İYON DEĞİŞTİRME KATI KATI SIVI JEL FİLTRASYONU KATI SIVI Adsorbsiyon Adsorbsiyon; gaz, s›v› veya çözünmüfl maddelerin bir adsorban›n yüzeyinde tutunmas› olay›d›r. Adsorbsiyon mekanizmas›n›n rol ald›¤› kromatografik tekniklerde hareketsiz faz kat›, hareketli faz ise s›v› veya gazd›r. Kat› faza adsorban ad› verilir. Kromatografi olay›nda adsorban yüzeyi ile tutunan madde aras›nda kimyasal ba¤ oluflmaz sadece geçici olan fiziksel bir ba¤ meydana gelir. Fiziksel adsorbsiyon olarak tan›mlanan bu olayda madde adsorban yüzeyine elektrostatik kuvvetler, dipol-dipol çekimi ya da Van der Walls kuvvetleri ile geçici bir süre için ba¤lan›r. Maddenin adsorban yüzeyine kimyasal ba¤larla ba¤lanmas› kimyasal sorbsiyon (kemisorpsiyon) olarak tan›mlan›r ve bu reaksiyonun geri döndürülmesi mümkün de¤ildir. Bu nedenle kemisorpsiyon kromatografik ayr›mlar için faydal› de¤ildir. Adsorbsiyon kromatografisi, hareketli fazda çözünmüfl halde bulunan madde ile adsorban yüzeyinde tutunmufl olan madde molekülleri aras›nda bir dengenin kurulmas› esas›na göre ifller. Ay›rma birbirine karfl› olan hareketli fazdaki itici kuvvet ile hareketsiz fazdaki tutucu kuvvetin etkileflmesi sonucu meydana gelir. Adsorbsiyon kromatografisinde ay›r›m hareketli ve hareketsiz fazlar›n durumunun yan› s›ra adsorban›n aktivitesi, maddelerin konsantrasyonu ve polaritesine de ba¤l›d›r. Maddelerin polariteleri hem hareketli fazdaki sürüklenme h›z›n› hem de adsorban yüzeyinde tutunma derecesini belirler. Bir maddenin kromatografik bir sistemde sürüklenme oran› belirli bir adsorban için, kullan›lan çözücü sistemine ba¤l› olaca¤›ndan kromatografide kullan›lan çözücüler elüsyon kuvvetlerine göre Elüotropik Seri ad› alt›nda apolardan polara do¤ru s›ralan›rlar. Elüotropik seride çözücüler apolardan polara do¤ru flu fleklide s›ralanm›flt›r: Petrol eteri, hekzan, karbontetraklorür, toluen, benzen, diklorometan, kloroform, dietil eter, etilasetat, aseton, izopropanol, etanol, metanol, su. 177 9.Ünite- Kromatografik Yöntemler Kromatografide iyi ayr›mlar elde edebilmek için genel bir kural olarak, polar maddelerin polar çözücülerde, apolar maddelerin ise apolar çözücülerde daha iyi sürüklendi¤i kabul edilmektedir. Kloroform (CHCl3) bir elektronegatif element fazla tafl›yan karbontetraklorür SIRA S‹ZDE (CCl4)’den bir -Cl daha az tafl›mas›na ra¤men daha polard›r. Neden? D Ü fi Ü N E L ‹ M ‹deal adsorban özellikleri: • Hareketli fazda çözünmemelidir. S O R U • ‹nert olmal›d›r yani hareketli fazla ya da kar›fl›mdaki maddelerle kimyasal reaksiyona girmemelidir. • Partikülleri eflit büyüklükte olmal›d›r. D‹KKAT • Kar›fl›mdaki maddelere ve hareketli faza ba¤l› olarak aktivitesi istenen düzeyde olmal›d›r. E¤er adsorban çok aktif ise madde adsorban yüzeyine s›k›S‹ZDE düflük ise ca tutunaca¤›ndan sürüklenmesi yavafl olur. Adsorban›nSIRA aktivitesi madde tutunmaz ve h›zl› bir flekilde sürüklenir. • Beyaz renkli olmal›d›r. Bu özellik, renkli bilefliklerinAMAÇLARIMIZ ayr›m›nda daha da önem tafl›maktad›r. Kromatografide en fazla kullan›lan adsorbanlar: Kromatografide kullan›lan adsorban maddelerin aktiviteleri oldukça K ‹ T A Pfarkl›d›r. Bu nedenle, adsorbanlar; zay›f, orta ve kuvvetli adsorbanlar olmak üzere üçe ayr›l›r. Ayr›ca, adsorban›n aktivitesini de¤ifltirmek mümkündür. Örne¤in, kuvvetli adsorbana su kat›larak aktivitesi düflürülebilir ya da zay›f adsorbana nem T E L ›s› E V ‹uygulan›p ZYON (su) uzaklaflt›r›larak aktivesi artt›r›labilir. Zay›f adsorbanlar: fieker, niflasta, selüloz, kizelgur, talk. Orta kuvvette olan adsorbanlar: Kalsiyum karbonat, kalsiyum fosfat, magnez‹NTERNET yum fosfat, magnezyum hidroksit, kalsiyum hidroksit. Kuvvetli adsorbanlar: Silikajel, alumina, aktif kömür, kaolin, magnezyum silikat, magnezyum oksit. 1 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT N N Partisyon Kar›fl›mdaki maddelerin birden fazla çözücü içerisinde çözünürlükleri oran›nda da¤›lmas› olay›d›r. Maddenin her iki fazda da¤›lma oran› Partisyon Faktörü (α) olarak bilinir ve 1 mL hareketsiz fazda çözünen gram cinsinden madde miktar›n›n yine 1 mL hareketli fazda çözünen gram cinsinden madde miktar›na oran› olarak tan›mlan›r. Partisyon mekanizmas›nda hareketli faz gaz veya s›v›, hareketsiz faz ise s›v›d›r (fiekil 9.1). Partisyon mekanizmas›n›n görüldü¤ü kromatografi tekniklerinde hareketsiz faz› oluflturan s›v›, porlu bir destek madde üzerine kaplanm›flt›r. Her iki faz s›v› ise, s›v›-s›v› kromatografisi, hareketli faz›n gaz olmas› durumunda ise gaz-s›v› kromatografisi olarak adland›r›l›r. Partisyon kromatografisinde maddenin hareketi hareketsiz fazdaki çözünürlü¤üne ba¤l›d›r. Hareketsiz fazda çözünürlü¤ü fazla olan maddeler kromatografi sütununda çözünürlü¤ü az olan maddelere oranla daha yavafl hareket eder ve bu flekilde kar›fl›mdaki maddelerden ayr›lmas› mümkün olur. Partisyon kromatografisinde hareketsiz faz polar, hareketli faz ise apolar özelliktedir. Hareketsiz faz›n apolar organik s›v›, hareketli faz›n ise sulu veya sulu bir çözücü (polar özellikte) olmas› durumu ‘Ters Faz Partisyon Kromatografisi’ olarak tan›mlan›r. SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P Kizelgur veya diyatome topra¤›: Su yosunlar› s›n›f›ndan tek hücreli TELEV‹ZYON alglerin kal›nt›lar›ndan oluflan gözenekli ve emici özellikte silisyum dioksit yap›s›nda bir mineraldir. ‹NTERNET Kaolin: Granit kayaçlardan elde edilen, beyaz renkte yumuflak bir kil türüdür. 178 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri ‹yon de¤ifltirme (‹yon De¤iflimi) Benzer yüklü iyonlar›n geri döndürülebilir bir flekilde yer de¤ifltirmesi olay›d›r (Clile Br- gibi) (fiekil 9.2). ‹yon de¤ifltirme mekanizmas›n›n görüldü¤ü kromatografik tekniklerde hareketsiz faz iyon de¤ifltirici özellikte bir reçinedir. Bu reçinenin özelli¤i suda çözünmeyip sadece fliflmesidir. Reçineler anyonik ve katyonik olmak üzere iki tiptir. Katyon de¤ifltirici reçineler asidik özellikte olup, sülfonik asit ya da karboksilik asit gruplar› tafl›r. Anyon de¤ifltirici reçineler ise bazik özelliktedir ve kuaterner amonyum gruplar› tafl›r. ‹yon de¤ifltirme mekanizmas›na göre iyon de¤ifltirici reçineye kimyasal ba¤larla ba¤l› yüklü gruplar hareketli fazdaki benzer yükteki iyonlarla yer de¤ifltirirler ve bu olay istendi¤i anda geri döndürülebilir. fiekil 9.2 ‹yon de¤ifltirme mekanizmas› ile klorür ile bromür iyonlar›n›n ayr›m›. Br Anyon de¤ifltirici reçine Cl - 1 2 3 4 5 6 Jel geçirgenli¤i (Jel Filtrasyonu) Kar›fl›mdaki maddelerin molekül büyüklüklerine göre ayr›lmas›n› sa¤layan bir ay›rma tekni¤idir. Jel geçirgenli¤i mekanizmas›n›n görüldü¤ü kromatografik tekniklerde hareketsiz faz olarak bir jel sistemi, hareketli faz olarak ise ayr›m yap›lacak kar›fl›mdaki maddeleri tamamen çözebilen bir çözücü ya da çözücü kar›fl›m› kullan›l›r. Jel sistemi selüloz, agar gibi do¤al olabildi¤i gibi Sephadex gibi sentetikte olabilir. Jel sisteminin por ebad› ay›r›mda büyük önem tafl›r. Jel geçirgenli¤i mekanizmas›na göre kar›fl›mdaki maddelerden çap› jel matrisindeki porlardan büyük olanlar jel parçac›klar›n›n içine nüfuz etmeksizin, jeli oluflturan partiküller aras›ndan geçerek ilk olarak sütunu terk ederler. Molekül çap› porlardan geçebilecek büyüklükte olanlar jel partiküllerinin yap›s›na nüfuz ederek porlardan geçerler. En küçük çaptaki moleküller ise difüzyon yoluyla ilerleyerek en son sütunu terk ederler. Sonuçta farkl› partikül boyutuna sahip moleküller farkl› h›zlarda ilerleyerek sütunu terk ederek büyük, orta boy ve küçük molekül büyüklü¤üne sahip fraksiyonlar elde edilir. KROMATOGRAF‹K METODLAR Kromatografik teknikler kapal› sütun kromatografisi ve aç›k sütun kromatografisi olmak üzere bafll›ca iki bafll›k alt›nda s›n›fland›r›labilir. I- Kapal› Sütun Kromatografisi: Hareketsiz faz bir sütun içine yerlefltirilmifltir. Hareketli faz kar›fl›mdaki maddelerin uyguland›¤› sütunun üst k›sm›ndan ilave edilir. 9.Ünite- Kromatografik Yöntemler 179 Hareketli faz›n sürükleyici etkisiyle kar›fl›mdaki maddeler sürüklenir. Sütunun di¤er alt ucundan ise ayr›lan maddeler fraksiyonlar halinde toplan›r. Kapal› sütun kromatografisi teknikleri, hareketli faz›n s›v› veya gaz olmas› durumuna göre s›v› kromatografisi ve gaz kromatografisi olarak ikiye ayr›l›r. • S›v› Kromatografisi: Sütun kromatografisi, yüksek bas›nçl› s›v› kromatografisi, orta bas›nçl› s›v› kromatografisi, iyon de¤iflimi kromatografisi, jel kromatografisi teknikleri yer al›r. • Gaz Kromatografisi: Gaz-kat› kromatografisi ve gaz-s›v› kromatografisinden söz edilir. II- Aç›k Sütun Kromatografisi: Hareketsiz faz düz bir yüzey üzerindedir. Hareketli faz bu yüzeyin bir ucundan uyguland›¤›nda kapiler etkiyle hareketsiz faz boyunca ilerler bu s›rada kar›fl›mdaki maddeleri de beraberinde sürükler. Ka¤›t kromatografisi ve ince tabaka kromatografisi aç›k sütun kromatografisi teknikleri içerisinde yer al›r. Sütun Kromatografisi (SK) ‹lk defa bitki pigmentlerinin ayr›lmas›nda kullan›lan bu kromatografik teknikte dört mekanizma rol almas›na ra¤men ay›r›m esas itibariyle adsorbsiyon mekanizmas›na göre olmaktad›r. Hareketsiz faz olarak uygun bir adsorban, hareketli faz olarak ise bir çözücü ya da çözücü kar›fl›m› kullan›l›r. Sütun kromatografisinde farkl› çap ve uzunlukta cam ya da dayan›kl› plastik malzemeden yap›lm›fl alt k›sm›nda musluk bulunan sütunlar kullan›l›r. Sütun Doldurma ‹fllemi: Sütun alt k›sm›na cam yünü yerlefltirildikten sonra kuru halde ya da çözücüyle süspansiyon haline getirilmifl adsorban madde ile doldurulur. Doldurma ifllemi s›ras›nda sütunda hava bofllu¤u, çatlak olmamas›na dikkat edilmelidir. Kromatografi ifllemi boyunca adsorban›n kurumas›n›n önlenebilmesi için çözücü devaml› olarak sütuna ilave edilmelidir. Sütuna Ayr›m› Yap›lacak Madde Kar›fl›m›n›n Uygulanmas›: Madde kar›fl›m›, elüsyonda ilk kullan›lacak çözücüde (genellikle apolar bir çözücü seçilir) çözünmüfl halde ya da çözücü uzaklaflt›r›ld›ktan sonra adsorbana emdirilmifl kuru toz halde sütunun üst k›sm›na uygulan›r. Elüsyon ‹fllemi: Çözücü sütunun üst k›sm›ndan devaml› olarak ilave edilir ve musluk aç›larak damla damla fraksiyon toplan›r. Elüsyon s›ras›nda kar›fl›mdaki maddeler kullan›lan çözücüdeki çözünürlükleri ve adsorbana tutunma gücü oran›nda sütundan afla¤› do¤ru ilerler. Kar›fl›mdaki maddeler farkl› özelliklere sahip olduklar›ndan kullan›lan çözücüdeki çözünme ve adsorbana tutunma dereceleri farkl› olacak ve bu flekilde sütun boyunca farkl› h›zlarla ilerleyerek birbirlerinden ayr›lacakt›r (fiekil 9.3). Elüsyon s›ras›nda ayr›lan maddeler bantlar oluflturur. Her bant çözücü ilavesiyle s›ras›yla sütundan elüe edilir. Yeni bantlar›n oluflmad›¤› durumlarda elüotropik serideki daha polar bir çözücü ya da çözücü kar›fl›m› ile elüsyona sütunda hiçbir madde kalmay›ncaya kadar devam edilir. Toplanan fraksiyonlar yo¤unlaflt›r›ld›ktan sonra ince tabaka kromatografisi ile incelenerek ayn› maddeleri tafl›yan fraksiyonlar birlefltirilir. Elüsyon: Maddenin adsorban yüzeyinden uygun çözücü ya da çözücü kar›fl›m› yard›m›yla y›kanarak al›nmas› ifllemidir. 180 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 9.3 Sütun kromatografisi tekni¤i ile ayr›m. Yüksek Bas›nçl› S›v› Kromatografisi (YBSK) Oldukça h›zl› bir sütun kromatografisi tekni¤idir. Bu teknikte, dört mekanizma da görülmesine ra¤men kar›fl›mdaki maddelerin ayr›m› a¤›rl›kl› olarak partisyon mekanizmas›na göre olur. Maddelerin YBSK ile analiz edilebilmeleri için herhangi bir çözücüde çözünmeleri yeterlidir. YBSK sistemi bafll›ca flu k›s›mlardan oluflur (fiekil 9.4); • Hareketli faz›n içinde bulundu¤u bir çözücü kab›, • Çözücünün sabit bir h›z ya da bas›nçta kolona verilebilmesi için bir pompa, • Ayr›m›n gerçekleflti¤i kolon, • Ayr›m› yap›lacak kar›fl›m›n kolona verildi¤i enjeksiyon portu k›sm›, • Kolonun içinde bulundu¤u bir f›r›n, • Kolondan ç›kan maddelerin dedekte edildi¤i bir dedektör sistemi, • Ayr›lan maddelerin pik olarak kaydedildi¤i bir kay›t cihaz›. fiekil 9.4 Yüksek bas›nçl› s›v› kromatografisi sisteminin bölümleri. pompa enjektör kolon dedektör kaydedici çözücü kayna¤› f›r›n Hareketsiz faz, cam veya paslanmaz çelik kolon içine porlu inert madde üzerine adsorbsiyon yoluyla veya kimyasal ba¤larla film fleklinde kaplanm›flt›r. Ayr›m› yap›lacak kar›fl›m hareketli fazda çözünmüfl halde kolonun bafl›ndan enjekte edilir. 9.Ünite- Kromatografik Yöntemler 181 Partisyona u¤rayarak ilerleyen ve birbirinden ayr›lan maddeler kolonu terk edip dedektör taraf›ndan dedekte edilirler. Kolonun içinde bulundu¤u f›r›n›n s›cakl›¤› 50°C’yi geçmez. YBSK sistemlerinde en yayg›n kullan›lan dedektörler flunlard›r; • Ultraviyole (UV) dedektör, • Refraktometre (k›r›lma indeksi dedektörü), • Kondüktometre (iletkenlik dedektörü), • Floresans dedektör. Orta Bas›nçl› S›v› Kromatografisi (OBSK) Preparatif amaçla kullan›lan bir s›v› kromatografisi sistemidir. YBSK sistemlerinde kullan›lan kolonlardan daha uzun ve daha genifl kolonlar kullan›l›r. Bu sayede büyük miktarda madde izolasyonu gerçeklefltirilebilir. OBSK kolonlar› kullan›c› taraf›ndan uygun adsorban madde ile sütun kromatografisinde oldu¤u gibi doldurulabilir. Kolon dolgu materyalinin özelliklerine ba¤l› olarak ayr›mda dört mekanizma da görülür. OBSK ayr›m gücü ve maddelerin ayr›lmas› aç›s›ndan SK ve YBSK aras›nda bir teknik olarak düflünülebilir. Bu sistemde, YBSK sisteminde kullan›lan dedektörler kullan›labilir. Preparatif: Kar›fl›mdaki maddelerin izolasyonu bir baflka deyiflle bilefliklerin saf halde elde edilmesine yönelik çal›flmalar. ‹yon De¤iflimi Kromatografisi ‹yon de¤iflimi, ayn› yükteki iyonlar›n geri döndürülebilir bir flekilde yer de¤ifltirmesi olay›d›r. Hareketsiz faz iyon de¤ifltirici bir reçinedir. Bu reçine suda fliflirildikten sonra bir cam sütuna doldurulur. Ayr›m› yap›lacak kar›fl›m uygun bir çözücüde çözüldükten sonra sütuna ilave edilir. Çözeltide iyonize hale geçen kar›fl›mdaki maddeler reçine yüzeyindeki iyonize olabilen gruplarla iyon de¤iflimi yaparak ba¤lan›r. Daha sonra uygun tampon çözeltiler ile elüsyon yap›larak kar›fl›mdaki maddelerin ayr› ayr› elde edilmesi sa¤lan›r. ‹yon de¤ifltirici reçineler sütundaki tüm maddeler elüe olduktan sonra asit ya da bazlarla y›kanarak eski durumlar›na getirilir. Bu flekilde tekrar tekrar kullan›lmalar› söz konusu olabilmektedir. ‹yon de¤iflimi kromatografisinin mekanizmas›n› daha iyi kavrayabilmek için bir örnekle aç›klarsak: Elimizde Na+ formunda bir katyon de¤ifltirici reçine oldu¤unu varsayal›m. Reçine birkaç saat suda bekletilerek fliflirilir ve sütuna doldurulur. Daha sonra sütundan Hidroklorik asit (HCl) geçirilir. Bu flekilde asitin H+ iyonlar› ile reçinedeki Na+ iyonlar› yer de¤ifltirir. HCl geçirme ifllemi reçinedeki tüm Na+ iyonlar›n›n H+ iyonlar› ile yer de¤ifltirmesine kadar devam eder. Bu durumun gerçekleflip gerçekleflmedi¤i sütundan ç›kan elüat’›n PH ka¤›d›yla asit reaksiyon vermesi ile anlafl›l›r. Sonras›nda elüat asit reaksiyon vermeyinceye kadar sütundan NaCl çözeltisi geçirilir. Bu fleklide tüm iyonlar›n Na+ iyonlar›yla yer de¤ifltirdi¤i anlafl›l›r ve reçine kullan›ma haz›r hale gelmifltir. Ay›rmak istedi¤imiz kar›fl›mda iki aminoasit oldu¤unu varsayal›m. Kar›fl›mdan belli bir miktar sütuna ilave edilir ve sitrat tampon çözeltisi (pH 1-3) ile elüsyona bafllan›r. Tampon çözeltinin pH’› hafifçe artt›r›larak elüsyona devam edilir. Bu pH’da iyon de¤ifltirici reçine için daha fazla afiniteye sahip olan aminoasit Na+ ile yer de¤ifltirir. Reçineye daha az afinitesi olan di¤er aminoasit ise sütunda tutunmaks›z›n ilerler. Daha yüksek pH’a sahip tampon çözelti ile elüsyon sonucu kar›fl›mdaki di¤er aminoasitin sütundan elüe olmas› sa¤lan›r. Tampon çözeltiler: Zay›f asit veya baz›n kendi tuzuyla oluflturdu¤u çözeltilerdir. Asit veya baz ilave edildi¤i zaman çözeltinin pH’s›nda fazla de¤iflme olmaz. 182 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Jel Kromatografisi Sephadex: Dekstran ve epiklorhidrin’in çapraz polimerleflmesi ile elde edilir. Çapraz dallanmayla farkl› por ebad›na sahip, üç boyutlu a¤s› bir yap› ve dayan›kl›l›k kazan›r. Bu reçinenin suda fliflme özelli¤i çapraz dallanma oran› ile ters orant›l›d›r. Jel geçirgenli¤i (jel filtrasyon) mekanizmas›na göre ayr›m gerçekleflir. Kar›fl›mdaki maddelerin molekül büyüklüklerine göre ayr›m›n›n gerçekleflti¤i bir kromatografi çeflididir. Hareketsiz faz olarak genellikle Sephadex, poliakrilamit jelleri, agar ve agaroz kullan›l›r. Hareketsiz faz bir çözücüde fliflirilerek sütuna doldurulur. Daha sonra ayn› çözücüde çözünmüfl olan madde kar›fl›m› sütun üst k›sm›ndan uygulan›r. Kar›fl›mdaki maddelerden büyük moleküller jel matriksine girmeyip jel partikülleri aras›ndan geçerek h›zl›ca ilerler ve ilk önce sütundan elüe olur. Daha küçük moleküller, jel matrisine nüfuz ederek orta h›zda ilerler. En küçük moleküller ise jel içerisinde difüzyon yoluyla en yavafl ilerleyerek en son elüe olur (fiekil 9.5). Bu kromatografi tekni¤i, proteinler, aminoasitler, enzimler gibi büyük moleküllerin ayr›lmas›nda kullan›l›r. fiekil 9.5 Jel geçirgenli¤i mekanizmas›na göre ayr›m. Çözücü Jel partiküller Büyük moleküller Küçük moleküller Gaz Kromatografisi (GK) Günümüzde en çok kullan›lan kromatografik tekniklerden biridir. Bu teknikte hareketli faz mutlaka gazd›r ve tafl›y›c› gaz olarak isimlendirilir. Hareketsiz faz›n kat› olmas› durumunda gaz-kat› kromatografisi, s›v› olmas› durumunda ise gaz-s›v› kromatografisi olarak isimlendirilir. Ancak günümüzde gaz kromatografisi denildi¤inde gaz-s›v› kromatografisi anlafl›lmaktad›r. Buradaki hareketsiz faz porlu kat› destek madde (Kizelgur, atefl tu¤las› gibi adsorban özellikte bir madde) etraf›na kaplanm›fl, yüksek s›cakl›kta buharlaflmayan bir s›v›d›r (Apiezon ya¤lar›, polietilen glikol, silikon ya¤lar› gibi). GK’de sadece partisyon mekanizmas› rol oynar. Bu teknikte yüksek s›cakl›klarda (400°C’ye kadar) bozunmadan buharlaflabilen maddelerin ayr›lmas›nda kullan›l›r. Uçucu olmayan maddeler ise kimyasal reaksiyonla (ör: ya¤ asitlerinin metillenmesi) uçucu hale getirildikten sonra GK ile analiz edilebilirler. Sistem bafll›ca flu k›s›mlardan oluflur (fiekil 9.6); • Tafl›y›c› gaz kayna¤›, • Ayr›m› yap›lacak kar›fl›m›n kolona verildi¤i enjeksiyon portu, • Ayr›m›n gerçekleflti¤i kolon, 183 9.Ünite- Kromatografik Yöntemler • Kolonun içinde yer ald›¤› bir f›r›n, • Kolondan ç›kan maddelerin dedekte edildi¤i bir dedektör sistemi, • Ayr›lan maddelerin pik olarak kaydedildi¤i bir kay›t cihaz›. fiekil 9.6 Enjektör Girifli Gaz kromatografisi bölümleri. Dedektör Kaydedici Kapiler Kolon Gaz Kayna¤› F›r›n GK sistemlerinde tafl›y›c› gaz olarak en fazla azot kullan›lmakla birlikte, hidrojen, helyum, argon gibi gazlar da kullan›lmaktad›r. Seçilecek tafl›y›c› gaz öncelikle inert olmal›, saf, kolay bulunabilir, ucuz olmal› ve de kullan›lan dedektör sistemine uygun olmal›d›r. GK sistemlerinde cam ya da paslanmaz çelikten yap›lm›fl dolgulu ve kapiler kolon olmak üzere iki tip kolon kullan›l›r. Dolgulu kolonlar kapiler kolonlara göre daha k›sa ve daha genifl çapl› kolonlar olup günümüzde daha iyi ayr›mlar için kapiler kolonlar tercih edilmektedir. Kapiler kolonlarda iç çap 0.25-0.5 mm, boy 30150 m dir. Kolonlar düz, U fleklinde ya da uzunlu¤undan dolay› yer kaplamamas› için spiral fleklinde (Resim 9.1) olabilir. Kapiler kolonlarda destek madde kullan›lmaz. Hareketsiz faz kolon iç cidarlar›na film fleklinde kaplan›r. Kolon bir f›r›n içindedir ve kolonda ayr›lan maddelerin hareketi ›s›ya ba¤l›d›r. Enjeksiyon portu k›sm›ndan madde kar›fl›m› uygun bir çözücüde çözünmüfl halde enjekte edilir. Kar›fl›mdaki maddeler tafl›y›c› gaz›n etkisiyle sürüklenir ve partisyon mekanizmas›na göre gaz (hareketli faz) ve s›v› (hareketiz faz) aras›nda da¤›l›r. Hareketli faz ile daha fazla sürüklenme e¤iliminde olan maddeler h›zl› bir flekilde kolonda ilerleyip sütunu terk ederler. Hareketsiz fazda tutunma e¤iliminde olan maddeler ise daha geç kolonu terk eder. Bu flekilde kar›fl›mdaki maddelerin ayr›m› gerçekleflir. Kolonu terk eden maddeler dedektör vas›tas›yla tespit edilirler. Resim 9.1 GK sistemlerinde kullan›lan kapiler kolon. (Farmakognozi ABD) 184 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Ayr›lan maddelere ait sonuçlar bir kay›t cihaz› yard›m›yla pik fleklinde kaydedilir. Maddenin kolona girifli (enjeksiyon) ve ç›k›fl› (kay›t) aras›nda kalan süreye Tutunma zaman›=Rt (Retention time) denir. Maddelerin de¤eri, ayn› flartlar sa¤land›¤›nda (ayn› s›cakl›k program›, ayn› gaz ak›fl h›z› vs.) de¤ifliklik göstermezler. Bu özellikten yararlan›larak kar›fl›mdaki maddelerin Rt de¤erleri standart maddelere ait Rt de¤erleri ile karfl›laflt›r›larak maddenin tan›mlanmas› mümkün olur. fiekil 9.7 Gaz Kromatogram› ve Kütle spektrumu. Kütle Spektrometrisi: Molekülün molekül a¤›rl›¤›n›n ve molekül formülünün belirlenmesinde kullan›l›r. Molekülün belli yöntemler kullan›larak iyonlaflt›r›lmas› ve oluflan iyonlar›n kütle/yük oranlar›na göre ayr›larak kaydedilmesi esas›na dayanarak iflleyen bir cihazd›r. Kütle Spektrumu: Her bileflik için bir nevi parmak izi gibidir. ‹yonlaflt›r›lma ifllemi sonunda oluflan iyonlar›n kütle/yük oranlar›na göre kantitatif olarak grafik fleklindeki kayd›d›r. Develope etme: Çözücünün adsorban tabaka ile temasa geçip kar›fl›mdaki maddeleri çözerek sürüklemesi ifllemidir. Tank: Kal›n camdan yap›lm›fl, de¤iflik boyutlarda, çözücü buharlar›n› kaç›rmayacak flekilde kapakl› kaplard›r. GK sistemlerinde çok çeflitli dedektörler kullan›l›r. En yayg›n kullan›lan dedektörlerden biri Alev ‹yonlaflma Dedektörüdür. Bunun d›fl›nda Is› ‹letken Dedektör ve Elektron Yakalama Dedektörü gibi dedektörler kullan›labilece¤i gibi günümüzde Kütle Spektrometrisi’nin dedektör olarak kullan›lmas›da söz konusudur. Kütle Spektrometrisi’nin dedektör olarak kullan›lmas› durumunda, kolondan ç›kan her bir bilefli¤in kütle spektrumu (fiekil 9.7) al›nmakta ve kütle spektrumlar›n›n bulundu¤u kitap ya da kütüphanelerden yararlan›larak spektrumlar›n karfl›laflt›r›lmas› ile bilefliklerin tan›mlanmas› mümkün olmaktad›r. Ka¤›t Kromatografisi (KK) Destek madde olarak ka¤›d›n kullan›ld›¤› bu kromatografi tekni¤inde genellikle partisyon mekanizmas› (ka¤›d› meydana getiren mikrofibrilleri aras›na s›k›flm›fl sudan dolay›) rol oynamas›na ra¤men az da olsa adsorbsiyon (selülozun adsorban özelli¤inden dolay›) ve de iyon de¤iflimi (ka¤›t yap›m› s›ras›nda lignini uzaklaflt›rmak için asitle muamele sonucu selülozun baz› hidroksil (-OH) gruplar›n›n karboksilik asit (-COOH) gruplar›na dönüflmesi ve bu gruplar›n sulu ortamda iyonlaflmas›ndan dolay›) mekanizmalar› görülür. KK’de ayr›m› yap›lacak madde kar›fl›m› ince flerit fleklinde kesilmifl ka¤›tlar üzerine uygulan›r. Bu teknikte kullan›lan ka¤›t, ›sland›¤›nda kolay parçalanmayan bir çeflit süzgeç ka¤›d›d›r. Ka¤›d›n bir ucuna (start) ayr›m› yap›lacak madde kar›fl›m› bir k›lcal boru yard›m› ile uygulan›r. Leke kuruduktan sonra ka¤›t bir çözücü ya da çözücü kar›fl›m›n›n bulundu¤u tankta develope edilir (fiekil 9.8). Çözücü, adsorban tabakan›n üst s›n›r›na ulafl›nca (front) plak tanktan ç›kar›l›r, çözücünün yükseldi¤i mesafe iflaretlenir ve ayr›lan maddeler fiziksel ya da kimyasal metotlarla dedekte edilir. 185 9.Ünite- Kromatografik Yöntemler fiekil 9.8 Plak Develope ‹fllemi. Front Start ‹yi bir ayr›m elde edebilmek için develope etme iflleminden önce tank atmosferinin çözücü buharlar›yla doymufllu¤unun sa¤lanmas› gerekmektedir. Bunun için çözücü sistemi tanka konduktan sonra belli bir süre beklenerek tank atmosferinin doymas› sa¤lan›r. Doymufllu¤u h›zland›rmak için genelikle tank›n iç yüzeyine bir filtre ka¤›d› yerlefltirilir. Kromatografi ifllemi sonunda ayr›lan maddelerin belirlenmesi gerekir. Maddeler renkli iseler belirlenmeleri için özel bir ifllem gerekmez. Renksiz maddelerin belirlenmesinde ise farkl› metotlar uygulan›r. Bu metotlar flu flekildedir; a- Ultra-viyole (UV) lambalar›: K›sa dalga (254 nm) ve uzun dalga (365 nm) boylar›nda emisyon yapabilen UV lambalar› normal plaklarda floresans maddelerin, floresans özellik tafl›yan plaklarda ise floresans› söndüren maddelerin belirlenmesi için kullan›l›r. UV lamba ile belirleme ifllemi karanl›k oda ya da özel bir kabinde yap›l›r. b- Reaktifler: Ayr›lan maddeler üzerine bir renk reaktifi püskürtülerek renksiz maddelerin renkli bir türevi meydana getirilerek belirlenir. Püskürtme ifllemi çeker ocakta yap›lmal›d›r. Baz› reaktifler püskürtüldü¤ünde hemen ›s› oluflmaz, renk oluflmas› için ›s› uygulanmas› gerekebilir. Belli madde gruplar› için spesifik reaktifler kullan›l›r. Ayr›lan maddeler belirlendikten sonra Rf de¤erleri (Retention factor = Tutunma faktörü) tespit edilir. Ayn› flartlar alt›nda kromatografi ifllemine tabi tutulan maddeler ayn› özellikleri gösterir ve ayn› mesafede sürüklenir. Maddenin yürüdü¤ü mesafenin (A), çözücünün yürüdü¤ü mesafeye (B) cm cinsinden oran› Rf de¤erini verir. Rf = A / B Rf de¤eri her zaman 1’den küçüktür (0-1 aras›nda). De¤erin tam say›yla ifade edilebilmesi için hRf de¤erleri kullan›l›r. Örne¤in, Rf de¤eri 0.55 olan bir maddenin hRf de¤eri 55’tir. hRf= Rf x 100 Çeker ocak: Çal›flma ortam›nda oluflan asit buhar›, ›s› ve gazlar› uzaklaflt›rabilecek emifl gücüne sahip, ortamdaki zararl› havay› sisteme ba¤l› bulunan bir baca ba¤lant›s› ile d›fl ortama atabilen cihazlard›r. 186 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Hareketli ve hareketsiz faz, ›s›, tank hacmi gibi faktörler yüzünden her zaman ayn› Rf de¤erleri elde etmek mümkün de¤ildir. Bu nedenle daha güvenilir bir ifade flekli olarak Rx de¤eri kullan›l›r. Buradaki (x) standart olarak kullan›lan maddeyi ifade eder. Rx, maddenin yürüdü¤ü mesafenin standart maddenin yürüdü¤ü mesafeye oran›d›r. Rx = Maddenin yürüdü¤ü mesafenin / (x) maddesinin yürüdü¤ü mesafe KK’de inen usul ve ç›kan usul olmak üzere iki yöntem kullan›l›r (fiekil 9.9): 1- ‹nen usul: Çözücü kar›fl›m› kromatografi tank›n›n üst k›sm›nda bulunan bir küvete doldurulur. Ka¤›t, madde uygulanan taraf› üste gelecek flekilde küvetteki çözücü kar›fl›m›na dald›r›l›r. Çözücü, kapilarite ve yer çekimi etkisiyle sürüklenerek kar›fl›mdaki maddeleri birbirinden ay›r›r. 2- Ç›kan usul: Ka¤›t, madde uygulanan taraf› alta gelecek flekilde tank›n dibindeki çözücü kar›fl›m›na dald›rl›r. Çözücü kapiler etki ile ka¤›t üzerinde yükselir. Çözücü belli bir seviyeye yükseldi¤inde ka¤›t tanktan ç›kar›l›r. fiekil 9.9 KK' de kullan›lan yöntemler. çözücü front front start start çözücü Ç›kan usül ‹nen usül Preparatif çal›flma KK’nin kalitatif ve kantitatif kullan›m›n›n yan› s›ra preparatif kullan›m› da vard›r. Kantitatif uygulamada kar›fl›m ve standart maddelerin (kar›fl›mdaki maddelerden seçilir) belli konsantrasyonda çözeltileri haz›rlan›r ve bilinen miktarlarda ka¤›da uygulan›r. Kromatografi sonunda belirlenen lekelerdeki madde miktarlar› de¤iflik yöntemlerle (kolorimetrik, spektroskopik vs.) tayin edilir. Preparatif kullan›mda ise madde kar›fl›m› ka¤›da bant fleklinde uygulan›r. Develope iflleminden sonra ayr›lan bantlar kesilir ve uygun bir çözücüyle ekstre edilir. Çözücünün uçurulmas›yla madde elde edilmifl olur. Preparatif uygulamalar için genellikle daha kal›n ka¤›tlar kullan›l›r. ‹nce Tabaka Kromatografisi (‹TK) En çok kullan›lan kromatografik tekniklerden biridir. Bu teknikte, hareketsiz faz› oluflturan adsorban madde (silikajel, alümina vb.) destek madde (düz, sert ve inert olmas› nedeniyle genellikle cam kullan›l›r) üzerine homojen bir tabaka halinde kaplan›r. Hareketli faz olarak bir çözücü ya da çözücü kar›fl›m› kullan›l›r. ‹TK’da genel olarak dört mekanizma da rol oynar. Ancak as›l ayr›m adsorbsiyon mekanizmas›na göre olmaktad›r. 9.Ünite- Kromatografik Yöntemler ‹TK’da kullan›lan plak laboratuvarda haz›rlanabilir ya da haz›r olarak piyasadan sat›n al›nabilir. Haz›r plaklar mekanik yönden daha dayan›kl› olmalar›na ra¤men pahal›d›rlar. Labaratuvarda plak haz›rlamak için de¤iflik boyutlarda (20 x 20, 10 x 20, 5 x 20 cm) cam plaklar kullan›l›r. Adsorban madde, su ile (1:2 oran›nda) kar›flt›r›larak homojen bir süspansiyon haline getirilir. Plak dökme aleti kullan›larak plaklar ince bir tabaka halinde adsorban madde ile kaplan›r. Kaplama iflleminden önce plaklar mutlaka iyice temizlenmelidir. Kaplama iflleminden sonra plaklar oda ›s›s›nda kurumaya b›rak›l›r. Daha sonra etüvde (100-120°C’de) 30 dak. veya 1 saat süreyle aktive edilir (suyu tamamen uçurulur). Kapal› kutularda toz ve nemden korunacak flekilde saklan›r. Kaplama kal›nl›¤› amaca göre farkl›l›k gösterir. Analitik amaçlar için 0.25 mm, preparatif amaçlar için ise 0.5 veye 1 mm kal›nl›kta adsorban tabakas› kullan›l›r. Kullan›lan adsorban maddenin cam yüzeyine tutunabilmesi için ba¤lay›c› kullanmak gerekir. Bu amaçla adsorban maddeye kalsiyum sülfat (CaSO4) ilave edilir. Madde kar›fl›m›n›n plak üzerine uygulanmas›nda KK’de oldu¤u gibi kar›fl›m uygun bir çözücüde çözündükten sonra plak üzerine nokta ya da preparatif amaçlar için bant fleklinde uygulan›r. Numune ve standart çözeltiler pla¤›n alt k›sm›ndan 12 cm yükseklikte ve pla¤›n bir kenar›ndan 2-3 cm içeride olacak ve aralar›nda 1-2 cm mesafe kalacak flekilde uygulan›r. Develope etme ifllemi ve developman sonras›nda ayr›lan lekelerin belirlenmesi yine KK’de oldu¤u gibidir. hRf ya da Rx de¤erleri tespit edilir. ‹TK ile de miktar tayini çal›flmalar› ya da preparatif amaçl› çal›flmalar yap›labilir. Uygulama aç›s›ndan ‹TK’n›n, KK’ne oranla baz› avantajl› yönleri bulunmaktad›r. Bunlar; • Ayr›m ifllemi ‹TK’da daha k›sa sürede gerçekleflmektedir. • Kromatografi ifllemi sonunda ayr›lan maddelere ait daha düzgün lekeler elde edilir. Bu nedenle hRf de¤erleri daha güvenilirdir. • Yüksek ›s› uygulanabilir. • ‹TK’da KK’ne oranla ayr›m daha kesin hatlarla olur. • ‹TK’da yak›c› özellikteki reaktifler (sülfürik asit, nitrik asit gibi) uygulanabilir. • ‹TK’da developman sonras›nda tespit edilen ayr›lm›fl maddeler kaz›narak al›nabilir. Hem KK hem de ‹TK için sonuçlar›n dökümantasyonu önem tafl›maktad›r. Bu amaçla, lekeler adsorban yüzeyinde belirdikten sonra, ince fleffaf ka¤›tlar üzerine pla¤›n kopyas› ç›kar›larak saklan›r. Kromatografik Yöntemlerin Bafll›ca Kullan›m Alanlar› • ‹laçlarda; safl›k ve etkin madde miktar tayininde, • Klinik kimya, adli t›p ve biyokimya alanlar›nda; biyolojik materyalde aktif madde ve metabolitlerinin teflhis ve miktar tayininde, • Kozmetik ürünlerinde; boya hammaddeleri, koruyucu madde, yüzey aktif madde ve parfüm maddelerinin tayininde, • G›da analizlerinde; içme sular›nda pestisit ve fungusit varl›¤›, sebze, içecek ve etlerde yasaklanm›fl g›da katk› maddelerinin tayininde (örne¤in, süt ve süt ürünlerinde aflatoksin, içme sular›nda polisiklik bilefliklerin varl›¤›n›n araflt›r›lmas›), • Çevre analizlerinde; su ve toprakta kirliliklerin, tekstil ürünlerinde azo boyalar›n saptanmas›nda, • ‹norganik madde analizlerinde yo¤un bir flekilde kullan›mlar› söz konusudur. 187 188 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Özet N A M A Ç 1 N AM A Ç 2 N AM A Ç 3 N A M A Ç 4 Kar›fl›mdaki maddelerin ayr›lmas›nda kullan›lan teknikleri tan›mlamak. Kromatografi, kar›fl›m halinde bulunan maddeleri ay›rmak için kullan›lan bir tekniktir. Kromatografi olay›ndan bahsedebilmek için mutlaka birbiriyle kar›flmayan iki faza ihtiyaç vard›r. Bunlar, hareketli ve hareketsiz faz olarak tan›mlan›r. Bu tekniklerde yer alan mekanizmalar› s›n›fland›rmak. Kromatografi’de adsorbsiyon, partisyon, iyon de¤iflimi ve jel geçirgenli¤i olmak üzere dört fakl› mekanizma rol oynar. fiartlara ba¤l› olarak bir kromatografi tekni¤inde bu mekanizmalardan bazen hepsi bazen de sadece bir tanesi a¤›rl›kl› olarak görülür. Kromatografik yöntemleri s›n›fland›rmak. Kromatografik yöntemler öncelikle hareketsiz faz›n bir sütun içerisinde ya da düz bir yüzey üzerinde olmas› durumuna göre s›ras›yla kapal› sütun kromatografisi ve aç›k sütun kromatografisi olmak üzere ikiye ayr›larak incelenir. Kapal› sütun kromatografisinde hareketli faz›n s›v› veya gaz olmas› durumuna ba¤l› olarak s›v› kromatografisi ve gaz kromatografisi tekniklerinden bahsedilir. Aç›k sütun kromatografisi teknikleri aras›nda ise ka¤›t kromatografisi ve ince tabaka kromatografisi yer al›r. Kromatografik tekniklerin uygulama alanlar›n› aç›klamak. Kimya, biyoloji, toksikoloji, bitki kemotaksonomisinde, genetik, ilaç sanayinde, adli t›p gibi pek çok alanda kullan›lmaktad›r. Özetle, günümüzde kromatografik tekniklerin kullan›lmad›¤› bir analiz laboratuvar›n› düflünmek imkans›zd›r. 9.Ünite- Kromatografik Yöntemler 189 Kendimizi S›nayal›m 1. Kromatografide kar›fl›m› oluflturan maddeler afla¤›dakilerden hangileri aras›nda da¤›l›r? a. Mobil faz-hareketli faz b. Hareketsiz faz-stasyoner faz c. Hareketsiz faz-hareketli faz d. Hareketli faz-itici faz e. Sürükleyici faz-mobil faz 6. Afla¤›daki çözücülerden hangisi di¤erlerine göre daha apolard›r? a. Metanol b. Etil asetat c. n-hekzan d. Toluen e. Aseton 2. Adsorban yüzeyi ile tutunan madde aras›nda oluflan ba¤ afla¤›dakilerden hangisidir? a. Kimyasal ba¤ b. Fiziksel ba¤ c. Moleküler ba¤ d. Biyolojik ba¤ e. ‹yonik ba¤ 7. Afla¤›dakilerden hangisi ‹TK’n›n KK’ne üstünlüklerinden biri de¤ildir? a. Ayr›lan maddelere ait lekelerin daha düzgün olmas› b. Yüksek ›s›n›n uygulanabilmesi c. Ayr›m olay›n›n daha h›zl› olmas› d. hRf de¤erlerinin daha az güvenilir olmas› e. Yak›c› reaktiflerin kullan›labilmesi I. Adsorpsiyon II. Partisyon III. ‹yon de¤ifltirme IV. Jel geçirgenli¤i 3. Yukar›dakilerden hangileri gaz kromatografisinde geçerli olan mekanizmalard›r? a. Yaln›z II b. Yaln›z I c. I ve II d. I ve III e. I ve IV 4. Sütun kromatografisinde tüm mekanizmalar kullan›lmas›na ra¤men en etkin mekanizma afla¤›dakilerden hangisidir? a. Partisyon b. ‹yon de¤ifltirme c. Absorbsiyon d. Adsorpsiyon e. Jel geçirgenli¤i 5. Afla¤›daki çözücülerden hangisi di¤erlerine göre daha polard›r? a. Aseton b. n-hekzan c. Petrol eteri d. Toluen e. Etanol 8. Afla¤›dakilerden hangisi GK sistemlerinde kullan›lan dedektörlerden biridir? a. Is› iletken dedektör b. Floresans dedektör c. ‹letkenlik dedektörü d. K›r›lma indeksi dedektörü e. Ultraviyole dedektör 9. Afla¤›dakilerden hangisi kapal› sütun kromatografisi tekni¤i de¤ildir? a. Yüksek bas›nçl› s›v› kromatografisi b. Sütun kromatografisi c. Gaz kromatografisi d. Orta bas›nçl› s›v› kromatografisi e. Ka¤›t kromatografisi 10. Afla¤›dakilerden hangisi GK sistemine ait bölümlerden biri de¤ildir? a. Kolon b. Pompa c. F›r›n d. Dedektör e. Enjektör portu 190 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› 1. c 2. b 3. a 4. d 5. e 6. c 7. d 8. a 9. e 10. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kromatografinin genel tan›m›” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Adsorbsiyon mekanizmas›” ile ilgili bölümü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Gaz kromatografisi” ile ilgili bölümü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Sütun kromatografisi” ile ilgili bölümü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Elüotropik seri” ile ilgili bölümü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Elüotropik seri” ile ilgili bölümü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “ ‹TK ve KK” ile ilgili bölümleri tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Gaz kromatografisi” ile ilgili bölümü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Sütun kromatografisi” ile ilgili bölümü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Gaz kromatografisi” ile ilgili bölümü tekrar gözden geçiriniz. S›ra Sizde Yan›t Anahtar› Genel olarak klorür (-Cl) gruplar› polariteyi artt›r›r bu kurala göre bir klor fazla tafl›yan karbontetraklorür (CCl4)’ün daha polar olmas› beklenirken moleküler asimetriden dolay› kloroform daha polard›r. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar Cannell, R.J.P. (1998). Natural Product Isolation, Humana Press, Totawa. Elke Hahn-Deinstrop, E. (2007). Applied Thin-Layer Chromatography, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA Weinheim. Marston, A. ve Hostettman, M. (1991). Modern Separation Methods, Nat.Prod.Rep., 391-413. Sherma, J. ve Fried, B. (ed). (1996). Handbook of Thin Layer Chromatography, New York. Stahl, E. (1969). Thin-Layer Chromatography, A Laboratory Handbook, 2nd ed., Springer-Verlag, Berlin. Stock, R. ve Rice, C.B.F. (1974). Chromatographic Methods, 3rd ed., Chapman and Hall Ltd. B‹TK‹ K‹MYASI VE ANAL‹Z‹ YÖNTEMLER‹ 10 Amaçlar›m›z N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Spektroskopiyi tan›mlayabilecek, Bitki kimyas› analizlerinde spektroskopik yöntemlerin önemini aç›klayabilecek, Bitki kimyas› aç›s›ndan spektroskopik yöntemler aras›ndaki farklar› de¤erlendirebileceksiniz. Anahtar Kavramlar • • • • • Spektroskopi Ultraviyole Infrared Nükleer Manyetik Rezonans Kütle ‹çerik Haritas› Bitki Kimyas› ve Analizi Yöntemleri Spektroskopik Yöntemler • G‹R‹fi • SPEKTROSKOP‹ • ULTRAV‹YOLE - GÖRÜNÜR ALAN (UV-VIS) (MOR ÖTES‹) SPEKTROSKOP‹S‹ • INFRARED (IR) (KIRMIZI ÖTES‹) SPEKTROSKOP‹S‹ • NÜKLEER MANYET‹K REZONANS (NMR) SPEKTROSKOP‹S‹ • KÜTLE SPEKTROMETR‹S‹ • D‹⁄ER SPEKTROSKOP‹K YÖNTEMLER Spektroskopik Yöntemler G‹R‹fi Elde edilen saf maddelerin yap› tayini son y›llarda gelifltirilen ve k›saca Spektroskopik Yöntemler diye adland›r›lan fiziksel tekniklerle gerçeklefltirilmektedir. Elektromagnetik ›fl›man›n madde ile etkileflmesini konu alan bilim dal›na spektroskopi denir. Ifl›man›n madde (atomlar veya moleküller) taraf›ndan absorpsiyonu veya yay›nmas› incelenirse, yöntemler s›ras›yla, absorbsiyon ve emisyon (yay›nma) spektroskopileri olarak adland›r›l›r. Bu yöntemler k›saca ünite içerisinde anlat›lm›flt›r. Elektromagnetik ›fl›man›n organik moleküller taraf›ndan absorpsiyonu, moleküldeki atomlar›n türüne, düzenlenmesine, moleküllerin flekline, büyüklü¤üne vb. ba¤l›d›r. Bu nedenle spektroskopik yöntemler, organik maddelerin kalitatif ve kantitatif analizi, yap›lar›n›n ayd›nlat›lmas›, stereokimyasal özelliklerinin bulunmas› ve safl›k kontrolü vb. gibi çok genifl bir alanda kullan›lmaktad›r. K›saca spektroskopi olarak tan›mlanan bu konu, bitki kimyas› bilgisi içinde önemli bir yer al›r ve bitki kimyac›s›n›n, organik bilefliklerin analizinde spektroskopik yöntemlerin kullan›lmas› ve spektrum analizi konusunda iyi bilgi sahibi olmas› gerekir. SPEKTROSKOP‹ Spektroskopi, bir örnekteki atom, molekül veya iyonlar›n, bir enerji düzeyinden di¤erine geçiflleri s›ras›nda absorplanan veya yay›lan elektromanyetik ›fl›man›n ölçülmesi ve yorumlanmas›d›r. Elektromanyetik ›fl›ma, uzayda çok büyük h›zla hareket eden bir enerji türüdür. Elektromanyetik ›fl›man›n en çok karfl›lafl›lan türleri, gözle alg›lad›¤›m›z görünür ›fl›k ve ›s› fleklinde alg›lad›¤›m›z infrared ›fl›nlar›d›r. Ifl›ma madde taraf›ndan so¤urulursa absorbsiyon, ›fl›ma madde taraf›ndan yay›n›rsa emisyon spektroskopileri ad›n› al›r. Spektroskopi Cihazlar› Organik maddelerin spektroskopik analizi, so¤urulan ›fl›man›n frekans›n›n ve fliddetinin ölçülmesinden ibarettir. Bu ölçmenin yap›ld›¤› cihaz flu bölümlerden oluflur; • Elektromagnetik ›fl›ma kayna¤› • Ifl›man›n fliddetinin kontrol edilmesi, ›fl›ma demeti elde edilmesi • Ifl›man›n dalgaboyunun kontrol edilmesi • Örnek hücresi Spektroskopi, elektromagnetik ›fl›man›n madde ile etkileflmesini konu alan bilim dal›d›r. 194 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri • Örnekten ç›kan ›fl›man›n çeflitli dalga boylar›nda toplanmas› ve so¤urma fliddetinin ölçülmesi • Çeflitli dalga boylar›nda so¤urman›n ve fliddetinin kaydedilmesi, spektrum elde edilmesi So¤urma spektrumlar›n›n kaydedilmesi için kullan›lan cihazlara spektrometre ad› verilir. Ultraviyole ve infrared spektroskopilerinde kullan›lan cihazlar spektrofotometre ad›yla da an›l›rlar. Spektrometrelerde elektromagnetik ›fl›ma, elektronik cihazlarla elektriksel impulslara çevrilerek ölçülür ve spektrum özel ka¤›tlar üzerine kaydedilir. Spektrometreler tek veya çift ›fl›ma (›fl›n) demetli olarak s›n›fland›r›labilir. Çift ›fl›ma demetli cihazlarda, kaynaktan ç›kan ›fl›ma iki demete ayr›larak biri örnek çözeltisinin bulundu¤u hücreden, di¤eri örne¤in çözücüsünden geçirilir. Sonra herikisi al›c›da toplan›r, toplam so¤urma fliddetinden çözücünün so¤urma fliddeti ç›kar›larak örne¤in so¤urma fliddeti kaydedilir. Spektroskopik Yöntemler En çok kullan›lan 4 spektroskopik yöntem; • Ultraviyole (UV) - Görünür Bölge (Alan) spektroskopisi: Moleküllerin elektronik kuantum düzeyleri aras›ndaki geçiflleri inceler. UV spektrumu ile moleküldeki konjugasyonun türü ve derecesi belirtilir. • Infrared (IR) (K›rm›z›ötesi) spektroskopisi: Moleküllerin titreflme kuantum düzeyleri aras›ndaki geçiflleri inceler. IR spektrumu ile moleküldeki fonksiyonlu gruplar›n baz›lar› belirtilir. • NMR (Nükleer manyetik rezonans) spektroskopisi : Moleküldeki baz› çekirdeklerin magnetik alanda spin kuantum düzeyleri aras›ndaki geçiflleri inceler. NMR spektrumu ile moleküldeki çekirde¤in say›s›, türü ve kimyasal çevresi belirtilir. • Kütle spektrometrisi : Madde yüksek enerjili elektron demeti ile bombard›man edilir ve oluflan pozitif iyonlar kütle/yük oranlar›na göre kaydedilir. Kütle spektrumu ile maddenin molekül kütlesi ve molekül formülü elde edilir, içerdi¤i fonksiyonlu gruplar ve yap›s›da bulunabilir. ULTRAV‹YOLE - GÖRÜNÜR ALAN (UV-VIS) (MOR ÖTES‹) SPEKTROSKOP‹S‹ Fotometri , çözelti içindeki madde miktar›n› çözeltiden geçen veya çözeltinin tuttu¤u ›fl›k miktar›ndan faydalanarak ölçme ifllemidir. Fotometre, fotometrik ölçümde kullan›lan cihazlara verilen add›r. Ultraviyole ve görünür alan spektroskopisi, yap› tayininde, kalitatif ve kantitatif analizlerde en çok kullan›lan yöntemdir. Fotometrik ölçümde, renksiz çözeltilerin konsantrasyonu da ölçülebilir. Analiz edilen örnek üzerine ›fl›k demetinin bir k›sm›n› filtreler kullanarak ay›ran ve gönderen aletler kolorimetre veya fotometre olarak adland›r›l›rken, yar›klar ya da prizmalar arac›l›¤› ile bu seçicili¤i yapan aletler spektrofotometre olarak adland›r›l›rlar. Ultraviyole ›fl›ma, dalgaboyu 10-400 nm olan ›fl›mad›r ve X ›fl›nlar› ile görünür bölge aras›nda bulunur. 10-200 nm bölgesine uzak ultraviyole ve 200-400 nm bölgesinde ultraviyole, 400-800 nm bölgesine görünür alan ad› verilir. 300 nm alt›nda cam so¤urucu oldu¤undan bu analizlerde kuvars hücreler kullan›l›r. Bütün organik bileflikler ultraviyole ›fl›mas›n› so¤ururlar. 200 nm den yukar›da so¤urma yapan organik bilefliklerin ultraviyole analizinin pratik bir de¤eri vard›r. Ultraviyole analizlerin tek bafllar›na yap› ayd›nlat›lmas›nda kullan›lmalar› çok zordur. Bu nedenle di¤er spektroskopik yöntemlere yard›mc› olarak kullan›l›r. UV Spektroskopisi için yap›labilecek genellemeler flöyle s›ralanabilir: 195 10. Ünite - Spektroskopik Yöntemler • Organik yap› analizi için UV Spektroskopisi’nden tek bafl›na fazla bir bilgi ç›karmak oldukça güçtür. Yap›labilecek genellemeler IR Spektroskopisi ile birleflince, • çift ba¤lar • aromatik sistemler • karbonil gruplar› • enonlar • nitro gruplar› ve di¤er kromoforlar hakk›nda bilgi verir. Ultraviyole ve görünür alan spektroskopisinin kalitatif analize uygulanmas› oldukça s›n›rl›d›r. Bu s›n›rlaman›n bafll›ca nedeni absorpsiyon piklerinin ve minimumlar›n›n çok az olmas›d›r. Kalitatif bir analizde kullan›lacak bir çözücüde aranan bafll›ca özellikler afla¤›daki gibi olmal›d›r. • Saydam olmal› • Spektrumu al›nacak maddeyi çözmeli • Spektrumu al›nacak maddenin absorplama yapt›¤› alanda absorplama yapmamal› • Polar olmamal› • Çözdü¤ü maddenin kromofor grubuyla reaksiyona girmemeli Kromofor,absorplama yapan elektronlar› bulunan atom gruplar›na verilen add›r. Bir kromofor, ultraviyolegörünür alanda absorplama yapan izole fonksiyonlu grup olarak tan›mlan›r. fiekil 10.1 Ultraviyole Spektrum örne¤i. Spektrofotometrik çözücülerin saf olmalar› gerekir. Spektrum al›n›rken kullan›lan küvetlerin ›fl›n geçen yüzeylerine elle dokunulmamal›d›r. Çözelti içerisinde hava kabarc›klar›n›n ve parçac›klar›n olmamas›na dikkat edilmelidir. 196 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri fiekil 10.2 Elektromanyetik Tayf (Spektrum). INFRARED (IR) (KIRMIZI ÖTES‹) SPEKTROSKOP‹S‹ Molekülleri oluflturan atomlar sürekli bir hareket içinde olduklar›ndan, molekülün öteleme hareketleri, bir eksen etraf›nda dönme hareketleri ve bir kimyasal ba¤›n uzunlu¤unun periyodik olarak azal›p ço¤almas›na veya moleküldeki aç›lar›n periyodik olarak de¤iflmesine neden olan titreflim hareketleri do¤ar. Moleküllerde ortaya ç›kan titreflimler, gerilme ve e¤ilme hareketlerini oluflturur. Moleküllerde titreflim enerji düzeyleri aras›ndaki geçiflleri gerçeklefltirecek fotonlar, elektromanyetik ›fl›man›n infrared bölgesinde yer al›rlar. Infrared ›fl›nlar›n molekülün titreflim hareketleri taraf›ndan absorplanmas› nedeniyle, Infrared spektroskopisine titreflim spektroskopisi ad› da verilir. Infrared ›fl›nlar›n›n dalga boylar› 780 nm ile 1000000 nm aras›nda de¤ifliklik gösterir. Bu aral›k çok genifl oldu¤u için genellikle dört absorpsiyon bölgesine ayr›l›r ve bu flekilde incelenir. • Yak›n infrared absorbsiyon bölgesi : dalga boyu 780 - 2500 nm • Orta infrared absorpsiyon bölgesi : dalga boyu 2500 - 50000 nm • Uzak infrared absorpsiyon bölgesi : dalga boyu 50000 - 1000000 nm • En çok kullan›lan absorpsiyon bölgesi : dalga boyu 2500 - 15000 nm Infrared spektrumlar› iki türlü bilgi verir, organik bilefliklerin yap›s›ndaki fonksiyonlu gruplar bulunur ve iki organik bilefli¤in ayn› olup olmad›¤› anlafl›l›r. Organik madde spektrumlar›n›n özellikle 2000 cm-1’den sonra gelen k›s›mlar› daha ayr›nt›l›d›r ve bilimsel araflt›rmalarda daha çok bu bölge kullan›l›r. Bu bölge parmak izi bölgesi olarak an›l›r ve spektrum üzerinde iki kat geniflletilerek al›n›r. Infrared spektroskopisi hem araflt›rma ifllerinde hem de kantitatif amaçla kullan›lan bir yöntemdir. Kromatografi çal›flmalar›nda dedektör olarak kullan›labilme imkan› vard›r. Bu sayede kompleks kar›fl›mlar›n ayr›lmalar› ve bileflenlerinin tan›nmalar› mümkün olabilmektedir. Infrared spektroskopisi cihaz›n›n bafll›ca parçalar› flöyle s›ralanabilir; numune kaplar›, ›fl›n demeti kesicileri, ›fl›n demeti fliddeti ayarlay›c›lar, monokromatorlar, dedektör ve kaydedici. 197 10. Ünite - Spektroskopik Yöntemler Numune kaplar› kullan›lan numunenin kat›, s›v›, gaz ya da çözelti halinde olmas›na göre farkl›l›k gösterir. Ifl›n demeti kesicileri kaynaktan gelen ›fl›n demetlerini modüle etmek için kullan›l›r. Bu alet saniyede 5-10 devir yapabilen bir yar›m aynad›r. Ifl›n demeti fliddetini ayarlay›c›lar ile referans maddeden geçen ›fl›n demetinin fliddeti ile numuneden geçen ›fl›n›n fliddeti eflitlenir. ‹yi bir infrared spektrumu alabilmek için öncelikle cihaz›n kalibrasyonunun tam olarak yap›lmas› gereklidir. Bilefliklerin infrared spektrumlar›n›n al›nabilmesi için çeflitli yöntemler gelifltirilmifltir. Bu yöntemler bilefli¤in gaz, s›v›, kat› ya da çözelti halinde olmas›na göre farkl›l›k gösterir. Gaz numune yaklafl›k 10 cm uzunlu¤undaki bir gaz hücresine al›narak ›fl›ma yolu üzerine yerlefltirilir. Hücrenin ›fl›ma yolu üzerindeki pencereler infrared geçirgen olan NaCl’den yap›lm›flt›r. fiekil 10.3 Vanilin’e ait IR Spektrumu örne¤i. S›v› numune spektrumu almak için en basit yol bir tuz diski üzerine bir iki damla s›v› damlatmak di¤er bir diski bunun üstüne bast›rarak ince bir s›v› filmi oluflturmak ve bir disk tafl›y›c› içine koyarak cihaz›n örnek bölmesine yerlefltirmektir. Kat› numune spektrumu almak için ise en güvenilir yol 0.5-1 mg kat› maddenin 100-200 mg iyice kurutulmufl KBr ile kar›flt›r›lmas› ve toz haline getirilmesidir. Kar›fl›m paslanmaz çelikten iki disk aras›na konularak hidrolik presle yüksek bas›nç alt›nda bir kaç dakika bas›l›r ve KBr tableti haz›rlan›r. Tablet cihaz›n örnek bölmesine yerlefltirilir. Kat›lar›n ve s›v›lar›n en kaliteli infrared spektrumlar› çözeltileri halinde al›n›r. Bunun için özel çözelti hücreleri kullan›l›r. Hücrelerin pencereleri infrared geçirgen özelliktedir. Kullan›lan çözelti pencerenin yap›ld›¤› maddeyi çözmemelidir. Pratikte çözücü olarak en çok karbontetraklorür veya kloroform kullan›l›r. NÜKLEER MANYET‹K REZONANS (NMR) SPEKTROSKOP‹S‹ Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) Spektroskopisi de ultraviyole, görünür alan ve infrared spektroskopileri gibi maddede bulunan iki seviye aras›ndaki enerji fark›n› ölçmek için gelifltirilmifl bir yöntemdir. Bu yöntemde ölçülen enerji fark› di¤er yöntemler ile ölçülen enerji fark›ndan binlerce kat daha küçüktür. Bu kadar küçük 198 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri enerji farklar›n› ölçmek çok güçtür. Bu nedenle NMR spektroskopisi cihazlar› di¤er spektroskopi cihazlar› ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda daha ayr›nt›l›, daha karmafl›k ve daha pahal›d›r. Ifl›n enerjisinin di¤er yöntemlerde oldu¤u gibi elektronlar taraf›ndan de¤il, çekirdekler taraf›ndan absorplanmas› ve aralar›ndaki enerji fark› ölçülecek seviyelerin maddede normal olmamas›, ancak madde üzerine d›flar›dan uygulanan fliddetli bir manyetik alan taraf›ndan ortaya ç›kar›lmas›, NMR Spektroskopisi’ni di¤er yöntemlerden ay›ran farklardan bir kaç›d›r. NMR Spektroskopisi madde yap›s›n›n ayd›nlat›lmas›nda kullan›lan yöntemlerin en güçlülerinden birisidir. Organik, inorganik ve biyokimyac›lar taraf›ndan çok fazla kullan›lan bir yöntemdir. Bütün organik bilefliklerin analizinde 1H NMR ve 13C NMR spektroskopileri çok kullan›l›r. Kullan›lan aletin tipine, çekirde¤in türüne, numunenin fiziksel haline, analizi yap›lan›n çevresine ve istenen veriye ba¤l› olarak bir kaç türde NMR spektrumu söz konusudur. En çok kullan›lan spektrumlar yüksek ayr›nt›l› olanlard›r. NMR spektroskopisi daha çok proton üzerinde yap›lan çal›flmalarla gelifltirilmifltir. Bununla beraber az da olsa di¤er çekirdekler üzerinde yap›lan NMR spektroskopileri de vard›r. NMR spektrumlar›nda piklerin yerlerinin bir standarta göre tespit edilmesi gerekir. Standart olarak kullan›lan madde numuneyle birlikte cihaza konulur ve numuneyle birlikte standart›nda spektrumu al›n›r. Böyle bir standarta iç standart ad› verilir. Üzerinde ölçme yap›lacak çekirdek proton oldu¤u zaman kullan›lacak iç standart genellikle tetrametil silan (TMS)’d›r. Maddenin kapal› formülü Si(CH3)4 tür. Bu maddede bulunan tüm protonlar eflde¤erdir, ayn› kimyasal çevrede bulunurlar. Bundan dolay› TMS yüksek manyetik alanda fliddetli bir pik verir. Bu pik bütün maddelerin piklerinden ayr› ve daha yüksek alan taraf›nda bulunur, bu pik spektrumun bafllang›c› kabul edilir. Ayr›ca bu maddenin inert olmas›, bir çok çözücüde çözünmesi ve kaynama noktas›n›n düflük olmas› gibi avantajlar› vard›r. NMR spektrometrelerinde genel olarak m›knat›slar, numune probu, radyo frekans verici ve al›c›s›, alan taray›c›s›, dedektör ve yaz›c› gibi bölümler bulunur. M›knat›s cihaz›n en önemli k›s›mlar›ndand›r. Elektro m›knat›slar, daimi m›knat›slar ya da süper iletken bobinli m›kant›slar kullan›l›r. Süper iletken bobinli m›knat›slar performanslar› nedeniyle en çok tercih edilenlerdir. Numuneyi manyetik alanda belirli bir yerde tutmak, belirli bir h›zla döndürmek, uyar›c› ve alg›lay›c› bobinleri korumak ve ›s›y› belirli bir s›cakl›kta sabit tutmak amac› ile numune probu denilen bölüm kullan›l›r. Proba yerlefltirilen numune tüplerinin d›fl çaplar› genellikle 5 mm, hacimleri ise 0.4 ml kadard›r. Ancak numunenin az olmas› durumunda veya baz› özel durumlarda daha az numune almas› için baflka ölçülerde numune tüpleri de kullan›labilir. Numune tüpü, manyetik alan›n homojen olmamas›ndan gelen etkileri etkisiz hale getirmek için ekseni boyunca saniyede 30-40 devirle döndürülür. Döndürme ifllemi haval› plastik bir türbünle gerçeklefltirilir. M›knat›s kutuplar›n›n üzerine yerlefltirilen bir bobin ile alan fliddeti de¤ifltirilir, ayarlan›r. Radyo frekans› yay›c›s›ndan ç›kan sinyaller manyetik alan bölümünde bulunan bobinlere gönderilir. Numune içerisindeki rezonans halindeki çekirdekler taraf›ndan meydana getirilen radyo frekans› sinyali de numunenin etraf›n› saran dedektör taraf›ndan al›n›r ve kaydedici sistem taraf›ndan kaydedilir. Al›nan sinyaller ka¤›t üzerinde spektrum haline dönüfltürülür. Üzerinde de¤erlendirmeler yap›l›r. 199 10. Ünite - Spektroskopik Yöntemler fiekil 10.4 Etanolün CDCl3 de 1H-NMR Spektrumu. (En düflük manyetik alanda -en soldagözlenen ve di¤er protonlarla etkileflmeyen pik OH grubuna ait piktir. Di¤er pikler ise CH3 ve CH2 gruplar›na aittir.) NMR spektroskopisinde en önemli ifllem numune haz›rlanmas›d›r. Numune ne kadar deriflikse o kadar iyi spektrum verir. En mükemmel spektrum saf s›v› ile al›n›r. Ancak çok viskoz olmamal›d›r. 1H NMR spektrumu al›nacak bir madde çözeltisi halinde veya s›v› ise do¤rudan NMR tüpü içerisine konulur. Tüpün kapa¤› kapat›l›r ve d›fl› temiz bir ka¤›t mendille silinir. Kat› bir madde yada viskoz bir s›v› ise çözücü kullan›l›r. Burada kullan›lacak olan çözücü spektrumda mümkün oldu¤unca az sinyal vermelidir. Bu amaçla genel olarak klorlu ve döterolu çözücüler (CCl4, D2O, CDCl3 vb.) kullan›l›r. NMR spektroskopisi daha çok organik maddelerin, biyokimyasal moleküllerin yap›lar›n›n ayd›nlat›lmas›nda kullan›l›r. Bazen de kantitatif amaçlar için uygulanabilir. Bu yöntem tek bafl›na bir organik maddenin yap›s›n›n ayd›nlat›lmas›nda yeterli de¤ildir. Di¤er yöntemlere de ihtiyaç duyulur. KÜTLE SPEKTROMETR‹S‹ Bir organik molekülün yap› analizi için en kolay yol, hidrojen ve karbon atomlar› türüne ve say›s›na bakmak veya fonksiyonlu gruplar› aramak yerine tüm yap›s›na birden bakmakt›r. Kütle spektrometrisi spektroskopik yöntemler aras›nda molekülün tüm yap›s› hakk›nda bilgi veren ve ço¤u zaman molekül kütlesinin ve molekül formülünün de bulunmas›n› sa¤layan bir yöntemdir. Bir numuneyi özel bir düzenek yard›m› ile gaz halinde yüklü ve hareketli bileflenlerine dönüfltürerek, bunlar› kütle/yük oranlar›na göre ay›rma ve ay›rmadan yararlanarak da numuneyi teflhis ve tayin etme yöntemine kütle spektrometrisi ad› verilir. Bu amaçla kullan›lan cihazlar ise kütle spektrometresi ad›yla bilinir. Kütle spektrometresinde çok az miktarda madde kullan›larak yap› analizi yap›labildi¤i gibi, gaz ya da s›v› kromatografi cihazlar›na ba¤lanarak kar›fl›mlar›nda analizi yap›labildi¤i için kütle spektrometrisi organik yap› analizinde tek bafl›na bilgi verebilecek yararl› ve geliflmifl bir yöntemdir. Alifatik bilefliklerde yüksek manyetik alandan düflük manyetik alana do¤ru s›ralama, metil (CH3), metilen (CH2) ve metin (CH) gruplar› fleklindedir. 200 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri ‹zotop: Atom numaras› ayn›, kütle numaras› farkl› olan atomlara izotop denir. fiekil 10.5 Kütle spektrumu örne¤i. Günümüzde araflt›rma yöntemleri aras›nda en çok kullan›lan yöntemdir. Böyle olmas›n›n nedeni yöntemin hem kalitatif hem de kantitaif amaçlara uygun olmas›d›r. Ayr›ca bu yöntem; • ‹zotop ve izotop oranlar›n› tayin etmeye • Organik ve inorganik maddelere • Kat› maddelerin yüzeylerinin araflt›r›lmas›na • Çok çeflitli kompleks moleküllere uygulanabilmektedir. Kütle Spektrometreleri genellikle afla¤›daki bölümlerden oluflur. • Numuneyi cihaza alma bölümü • Numuneyi iyonlaflt›rma bölümü • Analizör, kütle/yük oranlar›na göre iyonlar› demetlere ay›rma bölümü • Yüksek vakum bölümü • Dedektör • Kaydedici Numuneyi cihaza alma bölümünden numune buharlaflt›rarak, do¤rudan veya kromatografi sisteminden geldi¤i gibi sisteme verilir. ‹yonlaflt›rma bölümünde, numuneyi cihaza alma bölümünde gaz haline getirilmifl olan bütün tanecikler iyon haline getirilirler. ‹yon haline getirme ifllemi; • Elektronlarla • Fotonlarla • Moleküler bombard›manla • Alevle ›s›tma ile • Elektrikle ›s›tma ile gerçeklefltirilir. ‹yonlaflt›rma bölümünde meydana gelen iyonlara belirli bir h›z kazand›r›l›r ve kütle/yük oranlar›na göre demetler halinde ayr›ld›klar› analizör bölümüne gelirler. Analizörlerde kütle/yük oranlar›na göre demetler halinde ayr›lan iyon tanecikler dedektöre geçer. Dedektör iyon halindeki taneciklerin enerjilerini elektrik enerjisine çevirir. Elektrik enerjisi haline çevirilen enerji cihaza ba¤l› bulunan bilgisayar›n haf›zas›na kaydedilir ve ka¤›t üzerinde görünür hale getirilir. Ka¤›t üzerindeki spektrumlar de¤erlendirilerek analiz sonuçland›r›l›r. 10. Ünite - Spektroskopik Yöntemler Basit bilefliklerin bile spektrumlar›nda farkl› yükseklikte çok say›da pik görülür. Piklerin say›s› • Bilefli¤in yap›s›na • ‹yonlaflma potansiyeline • Bilefli¤in buhar bas›nc›na • Kullan›lan cihaz›n yap›s›na ba¤l›d›r. Spektrum üzerinde görülen her piki analiz etmek mümkün olmayabilir. Kütle spektrumunda fliddeti en fazla olan pike temel pik ad› verilir ve fliddeti % 100 olarak al›n›r. Di¤er iyonlar›n miktarlar› buna göre hesaplan›r. Al›nan bir spektrum üzerinde yap›lacak en önemli ifl spektrumdaki piklerden hangisinin moleküler iyon piki oldu¤unu tespit etmektir. Moleküler iyon genellikle kütlesi en büyük olan iyondur. Ancak fliddeti de¤iflebilmektedir. Moleküler iyonun kütlesi ayn› zamanda üzerinde çal›fl›lan molekülün kütlesini de vermektedir. Molekül kütlesi tespitinde bu flekilde eriflilebilen do¤ruluk derecesine di¤er yöntemlerin hiçbiriyle eriflilemez. Moleküler iyon pikinin tespiti aromatik ve karbon-karbon çifte ba¤› tafl›yan bilefliklerde çok kolay olmas›na karfl›l›k, büyük moleküllü hidrokarbonlarda, alkollerde, aminlerde ve eterlerde çok zordur. fiekerler ve poliaminler hemen hiç moleküler iyon piki vermezler. Moleküler iyon piki baz› durumlarda madde içerisinde bulunan safs›zl›klardan gelen piklerle de kar›flabilir. Kütle Spektrometrisiyle yap›lan kalitatif analizler flu flekilde s›ralanabilir: • Hastane ya da adli t›pta zararl› maddelerin teflhisi • Çevre kirleticilerin belirlenmesi • Do¤al maddelerin analizleri • G›da maddelerinin analizleri • Petrol ürünlerinin analizleri Bu tip maddeler kütle spektrometresine al›nmadan önce genellikle gaz kromatografisi cihaz›nda bileflenlerine ayr›l›rlar. Kütle spektrometrisi yeni maddelerin yap›s›n›n ayd›nlat›lmas›nda çok ayd›nlat›c› olan bir yöntemdir. Her zaman tek bafl›na olmasa bile di¤er yöntemler ile birlikte büyük yararlar sa¤lar. D‹⁄ER SPEKTROSKOP‹K YÖNTEMLER • • • • • Atomik Spektroskopi Emisyon Spektroskopisi Elektron Spektroskopisi Raman Spektroskopisi Moleküler Floresans, Fosforesans ve Kemilüminesans Spektroskopisi Atomik Spektroskopi Gaz halindeki atomlar›n veya gaz halindeki tek atomlu iyonlar›n absorpsiyon, emisyon ve floresans özellikleri üzerine kurulmufl olan spektroskopi dal›na Atomik Spektroskopi denir. Atomik Spektroskopi ile gaz halindeki atomlar›n ve iyonlar›n ultraviyole, görünür alan ve X ›fl›nlar› spektrumlar› incelenir. Ultraviyole ve görünür alan spektrumlar›n› alabilmek amac›yla numuneler öncelikle uygun bir s›cakl›kta gaz halinde atomlar veya gaz halinde tek atomlu iyonlar haline getirilmektedirler. Bundan sonraki basamakta ise amaca göre numunenin absorpsiyon, emisyon veya floresans spektrumlar› al›n›r. Al›nan spektrumlar›n de¤erlendirilmesi ile atomlar›n hem kalitatif hem de kantitatif tayinleri yap›labilir. 201 202 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Numunelerin uygun bir s›cakl›kta atomlar veya tek atomlu iyonlar haline getirilmesi ifllemine atomlaflt›rma ad› verilmektedir. Atomlaflt›rma iflleminin yap›l›fl yöntemine göre Atomik Spektroskopi afla¤›daki gibi s›n›fland›r›l›r: • Alevle Atomlaflt›rma - Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi - Atomik Emisyon Spektroskopisi - Atomik Floresans Spektroskopisi • Elektrotermal Atomlaflt›rma - Elektrotermal Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi - Elektrotermal Atomik Floresans Spektroskopisi Emisyon Spektroskopisi Emisyon Spektroskopisi de Atomik Spektroskopi’ye benzer. Burada da numuneler öncelikle atomlaflt›r›l›r. Atomik Spektroskopi ile fark Emisyon Spektroskopisi’nde numunelerin daha yüksek s›cakl›klarda atomlaflt›r›lma ifllemine tabi tutulmas›d›r. Bunun içinde plazma, ark ve spark yöntemleri kullan›lmaktad›r. Bu üç yöntemin Atomik Spektroskopi’deki alev ve elektrotermal atomlaflt›r›c›lardan üstün yönleri vard›r. Bu üstünlüklerin baz›lar› flöyle s›ralanabilir: • Farkl› element atomlar›n›n birbirlerini kar›flt›rma ihtimalleri yoktur. • Yanyana bulunan birçok elementi ayn› anda tayin etmek mümkündür. • Atomlaflmalar› çok güç olan elementlerinde s›cakl›¤a dayan›kl› bileflikleri kolayca atomlaflt›r›l›r. • Metal olmayan elementlerin tayinleri mümkündür. • Yöntemlerin tayin aral›klar› çok genifltir. Elektron Spektroskopisi Angström : Ifl›¤›n dalga boyunu ölçmekte kullan›lan uzunluk ölçü birimidir. Maddelerin angström boyutunda derinliklerini ve yüzeylerini incelemek için kullan›lan yöntemler toplulu¤una Elektron Spektroskopisi ad› verilir. Burada fark di¤er spektroskopik yöntemlerin hemen hemen tümünde ›fl›n demeti kullan›l›rken, Elektron Spektroskopisi’nde elektron demeti kullan›lmas›d›r. Amaç maddenin sadece birkaç angström kal›nl›¤›nda d›fl k›s›mlar›n› incelemektir. Di¤er spektroskopik yöntemler ile maddenin ortalama bileflimi (iç ve d›fl k›s›mlar dahil) incelenmektedir. Bu nedenle Elektron Spektroskopisi’nde madddenin ancak 15-20 angströmlük derinliklerine dalan elektron demeti kullan›l›r. Elektron Spektroskopisi’nin yayg›n olarak kullan›ld›¤› alanlar afla¤›da s›ralanm›flt›r: • Homojen katalizörlerin incelenmesi • Korozyon ve adezyon çal›flmalar› • Biyolojik membranlar›n fonksiyonlar›n›n ve davran›fllar›n›n incelenmesi • Metal yüzeylerin aktivitelerinin incelenmesi • Yar› iletken film teknolojisinin incelenmesi • K›r›lganl›k olaylar›n›n incelenmesi Raman Spektroskopisi Dalga boyu belli bir monokromatik ›fl›n demeti fleffaf bir ortamdan geçerken, demetin bir k›sm› ortamda bulunan molekül ya da iyonlar taraf›ndan uzay›n her taraf›na saç›lmaktad›r. Saç›lan bu ›fl›nlar aras›nda az da olsa dalga boyu monokromatik ›fl›n›n dalga boyundan farkl› ›fl›nlar bulunmaktad›r. Bu saç›lan ›fl›nlar›n dalga boylar›n›n ortamda bulunan maddeye ba¤l› olarak de¤iflti¤inin bulunmas› ile Raman Spektroskopisi yöntemi gelifltirilmifltir. Raman Spektroskopisinin en büyük 10. Ünite - Spektroskopik Yöntemler avantaj› sulu çözeltiler ile çal›fl›labilmesidir. Bu nedenle biyolojik s›v›lar, inorganik çözeltiler, sular›n kirlenmesi gibi alanlarda rahatl›kla kullan›labilen bir yöntemdir. Raman Spektroskopisi, organik ve inorganik maddelerin ve biyolojik sistemlerin kalitatif ve kantitatif analizlerine uygulanabilir. Moleküler Floresans, Fosforesans, Kemilüminesans Spektroskopileri Moleküler floresans, moleküler fosforesans ve kemilüminesans maddelerin birbirine yak›n üç ayr› fiziksel özelli¤ini ifade eder. Bu özelliklere lüminesans ad› da verilir. Ad› geçen özelliklerin her birinin üzerine bir spektroskopik yöntem gelifltirilmifltir. Moleküler floresans ve moleküler fosforesans yöntemlerinde maddenin çözeltisi üzerine ›fl›n enerjisi gönderilerek maddenin uyar›lmas› sa¤lan›r. Uyar›lan maddenin ald›¤› enerjiyi geri vererek ilk haline dönmesi s›ras›nda davran›fllar› incelenir. Bu inceleme sonucunda madde hakk›nda kalitatif ve kantitatif bilgiler elde edilir. Burada kullan›lan ›fl›nlar ultraviyole, görünür alan, bazen de infrared ›fl›nlard›r. Bu ›fl›nlar madde taraf›ndan önce çok k›sa bir süre absorplanmaktad›r. Daha sonra absorplanan ›fl›nlar floresans ya da fosforesans ›fl›nlar› olarak etrafa yay›lmaktad›r. Maddeler sadece absorplad›klar› ›fl›n enerjisi ile uyar›lmazlar. Bazen meydana gelen bir reaksiyon sonucu da elektronik olarak uyar›labilirler. E¤er madde bu flekilde elektronik olarak uyar›lm›flsa temel haline dönerken yine ›fl›n yayar. Bu durumda yay›lan bu ›fl›nlara kemilüminesans ›fl›nlar›, meydana gelen olaya da kemilüminesans ad› verilir. Birçok madde kemilüminesans özelli¤i göstermesine ra¤men bunlar›n büyük ço¤unlu¤u fliddetleri zay›f oldu¤u için analitik amaçla kullan›lamamaktad›r. fiiddeti ölçülebilen maddelerin say›s› oldukça azd›r ve bunlar genellikle çevre ile ilgili maddelerdir. 203 204 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Özet N A M A Ç 1 N A M A Ç 2 N A M A Ç 3 Spektroskopiyi tan›mlayabilmek. Spektroskopi, elektromagnetik ›fl›man›n madde ile etkileflmesini konu alan bilim dal›d›r. Ifl›ma madde taraf›ndan so¤urulursa absorbsiyon, ›fl›ma madde taraf›ndan yay›n›rsa emisyon spektroskopileri ad›n› al›r. Spektroskopi, kalitatif analiz, kantitatif analiz, yap› ayd›nlat›lmas›, stereokimyasal özelliklerin bulunmas›, safl›k kontrolü vb. birçok alanda kullan›l›r. Spektroskopik yöntemlerin önemini aç›klayabilmek. Farkl› fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olan bilinen ya da yeni bitkisel maddeler, farkl› yöntemlerle bitkisel materyalden elde edilirler. Elde edilen bu saf maddelerin yap›lar›n›n bir flekilde ayd›nlat›lmas› gereklidir. Yap›s› tam olarak ayd›nlat›lmadan bir maddenin bilinen bir madde mi yoksa yeni izole edilen bir madde mi oldu¤u konusunda fikir yürütmek zordur. Spektroskopik yöntemlerden birkaç› bir arada kullan›larak madde üzerinde gerçeklefltirilecek olan kalitatif ve kantitatif analizler ile maddenin yap›s› hakk›nda kesin ve net bilgiler elde edilir. Spektroskopik yöntemler aras›ndaki farklar› aç›klayabilmek. Spektroskopik yöntemler, kullan›lan tekniklere, cihazlara ve sistemlere göre farkl› isimler alt›nda farkl› amaçlara göre s›n›fland›rl›rlar. Ultraviyole spektroskopisi, infrared spektroskopisi, nükleer manyetik rezonans spektroskopisi ve kütle spektroskopisi gibi çok bilinen yöntemler yan›nda yeni geliflen yöntemlerde bilimsel araflt›rmalarda önemini korumaktad›r. Bu yöntemlerin herbiri farkl› uygulama flekilleri ile maddelerin farkl› fonksiyonel gruplar› hakk›nda, moleküler yap›lar› ve formülleri hakk›nda ya da iç ve d›fl yap›lar› hakk›nda bilgiler vermektedir. 10. Ünite - Spektroskopik Yöntemler 205 Kendimizi S›nayal›m 1. Spektroskopi için afla¤›dakilerden hangisi do¤rudur? a. Kimyasal reaksiyonlara dayal› bir tekniktir. b. Biyolojik farkl›l›klara dayal› bir tekniktir. c. Fiziksel temellere dayal› bir tekniktir. d. Biyolojik aktiviteye dayal› bir tekniktir. e. Yeni madde gelifltirme yöntemlerine dayal› bir tekniktir. 2. Afla¤›dakilerden hangisi spektroskopi cihazlar›n›n bölümlerinden biri de¤ildir? a. Örnek hücresi b. Elektromanyetik ›fl›ma kayna¤› c. Dedektör d. Kaydedici e. Mekanik kar›flt›r›c› 3. Afla¤›dakilerden hangisi yayg›n olarak kullan›lan spektroskopik yöntemlerden biri de¤ildir? a. Kütle spektrometrisi b. Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi c. Infrared spektroskopisi d. Yüksek bas›nçl› s›v› kromatografisi e. Ultraviyole spektroskopisi 4. Absorplama yapan elektronlar› bulunan atom gruplar› için afla¤›dakilerden hangisi do¤rudur? a. Kromofor olarak adland›r›l›rlar. b. Spektrum olarak adland›r›l›rlar. c. Monokromatör olarak adland›r›l›rlar. d. Absorban olarak adland›r›l›rlar. e. Dedektör olarak adland›r›l›rlar. 5. Infrared spektroskopisinde analizler için yo¤un olarak kullan›lan absorpsiyon bölgesi afla¤›dakilerden hangisidir? a. 780 - 2500 nm dalga boyu b. 2500 - 15000 nm dalga boyu c. 50000 - 1000000 nm dalga boyu d. 4500 - 75000 nm dalga boyu e. 100000 - 500000 nm dalga boyu 6. Bir numunenin nükleer manyetik rezonans spektrumu al›n›rken afla¤›daki çözücülerden hangisinin kullan›lmas› uygun olur? a. H2O b. CHCl3 c. CH3CH2OH d) CDCl3 e) Si(CH3)4 7. Kütle spektrumunda fliddeti en fazla olan pik için afla¤›dakilerden hangisi do¤rudur? a. Moleküler piktir ve kütlesi en büyük olan piktir. b. Temel piktir ve kütlesi en büyük olan piktir. c. Temel piktir ve fliddeti % 100 olarak al›nan piktir. d. Moleküler piktir ve fliddeti % 100 olarak al›nan piktir. e. Moleküler piktir ve spektrumda ilk gelen piktir. 8. Maddelerin d›fl k›s›mlar› hakk›nda bilgi veren spektroskopik yöntem afla¤›dakilerden hangisidir? a. Raman spektroskopisi b. Kütle spektrometrisi c. Emisyon spektroskopisi d. Kemilüminesans spektroskopisi e. Elektron spektroskopisi 9. Maddelerin oluflan bir reaksiyon sonucu uyar›ld›ktan sonra temel hale dönerken yayd›klar› ›fl›n› temel alan spektroskopik yöntem afla¤›dakilerden hangisidir? a. Kemilüminesans spektroskopisi b. Elektron spektroskopisi c. Moleküler floresans spektroskopisi d. Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi e. Ultraviyole spektroskopisi 10. Afla¤›dakilerden hangisi organik yap› analizinde en kapsaml› bilgiyi verebilecek olan spektroskopik yöntemdir? a. Ultraviyole spektroskopisi b. Kütle spektrometrisi c. Moleküler floresans spektroskopisi d. Raman spektroskopisi e. Infrared spektroskopisi 206 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› 1. c 2. e 3. d 4. a 5. b 6. d 7. c 8. e 9. a 10. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Spektroskopi” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Spektroskopi” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Spektroskopi” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Ultraviyole - Görünür Alan (UV-VIS) (Mor Ötesi) Spektroskopisi” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Infrared (IR) (K›rm›z› Ötesi) Spektroskopisi” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise ise “Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) Spektroskopisi” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kütle Spektrometrisi” bölümünü tekrar gözden tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Di¤er Spektroskopik Yöntemler” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Di¤er Spektroskopik Yöntemler” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kütle Spektrometrisi” bölümünü tekrar gözden geçiriniz. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar Erdik, E.(1998). Organik Kimyada Spektroskopik Yöntemler, Ankara Üniversitesi, Fen Fakültesi, Gazi Kitabevi, Ankara. Gündüz, T.(2002). ‹nstrümental Analiz, Ankara Üniversitesi, Fen Fakültesi, Gazi Kitabevi, Ankara. Pavia, D.L.(1996). Lampman, G.M., Kriz, G.S., Introduction to Spectroscopy, Harcourt Brace College Publishers, USA. Skoog, D.A., Leart, J.J., Instrumental Analysis, Sounders College Publishing, New York. Sözlük 207 Sözlük A Enzim: Biyokatalizör, yani biyolojik fizyolojik ortamlarda kimyasal reaksiyonlar› katalizleyen protein yap›s›ndaki Afinite: ‹lgi biyomakromoleküllerdir. Baz› enzimler ise aktivite gös- Aflatoksin: G›dalarda bulunan Aspergillus flavus veya A. pa- termek için baflka bir maddeye gerek duymazlar. Ancak rasiticus taraf›ndan üretilen toksik metobolitlerdir. baz›lar› aktiviteleri için, kofaktör denen, protein olma- Aglikon: Glikozit yap›s›ndaki sekonder metabolitlerde mole- yan moleküllere ihtiyaç duyarlar. külünün fleker olmayan k›sm›d›r. Aljin: Kahverengi alglerden elde edilen, besin ve di¤er endüstriyel alanlarda birçok kullan›m› olan su ba¤lay›c› kaygan polisakkaritler. Amino asit: Proteinleri oluflturmak üzere birbirlerine ba¤lanabilen, ayn› zaman amino (-NH2) ve karboksil (-COOH) gruplar› tafl›yan organik asit. Anabolizma: (Asimilasyon, yap›c› metabolizma) Küçük yap› tafl› molekülleri ile (ço¤unlukla primer metabolit) enerji kullanarak/tüketerek (ATP) daha büyük biyomolekülle- F Fenol Glikozitleri: Aglikon k›sm› fenol grubu tafl›yan oksijen glikozitleridir. Fitokimya: Bitki kimyas›, daha çok bitkisel kökenkli sekonder metabolitleri konu alan do¤al madde kimyas›. Flavon glikozitleri: Aglikonlar› 2-fenilkromon türevi olan oksijen glikozitleridir. Floresans madde: Üzerine gelen belli dalga boyundaki ›fl›k ›fl›nlar›n›, baflka dalga boyundaki ›fl›k ›fl›nlar› hâlinde rin (genelde sekonder metabolit) sentezi. Antosiyan Glikozitleri: Yap› bak›m›ndan flavonlara benzeyen, aglikonlar› 3- hidroksiflavilyum türevi olan oksijen yans›tan maddedir. Fotosentez: Günefl enerjisinin etkisiyle karbondioksit ve sudan hareketle bafllayan ve ürün olarak da karbonhidrat glikozitleridir. ve oksijen ile sonuçlanan karmafl›k metabolik reaksi- Asit: Sulu çözeltilerinde hidrojen iyonu bulunan maddelere denir. Azot glikozitleri: Aglikonun amin grubu ile bir monosakka- yonlara denmektedir. Fungusit: Hastal›k yapan mantarlar›n kontrolünde kullan›lan maddelerdir. ritin redüktör grubunun hidroksili aras›ndan bir molekül su ç›k›fl› ile oluflurlar. G Gallik tanenler: Azotsuz, gallik asit ve digallik asitin fle- B kerlerle esterleflmesiyle oluflan maddelerdir bitkisel Basit Fenol Glikozitleri: Basit fenolik bileflikleri ile monosakkaritlerden oluflan glikozitlerdir. Baz: Sulu çözeltilerinde hidroksil iyonu bulunduran maddele- maddelerdir. Glikozit: Monosakkaritlerin redüktör grubu ile karbonhidrat yap›s›nda olmayan bir maddenin birleflmesinden, bir re denir. D molekül su ç›k›fl› ile meydana gelen bitkisel bilefliklerdir. Dehidrasyon Su kayb›: H2O moleküllerinin kayb›yla karak- Gliserol: Lipitleri oluflturmak için üç ya¤ asiti ba¤layabilen, veya fosfolipitleri oluflturmak için iki ya¤ asiti ve bir fos- terize edilen bir tip kimyasal tepkime. Disakkarit: ‹ki fleker molekülünden meydana gelen karbonhidrat. fat ba¤layabilen 3-karbonlu bir bileflik. Gummirezin: Reçinelerin bitkilerde zamklarla birlikte bulunmas›. Diterpen: ‹zopren molekülünün kondensasyonu ile oluflan 20 karbonlu türevlerdir. H Hemiselüloz: Bitki hücre duvar›nda bulunan, selüloza göre E Eluat: Elüsyon ifllemi sonunda toplanan çözelti. Elüotropik Seri: Çözücülerin elüsyon kuvvetlerine göre apolardan polara do¤ru s›ralanmas›yla oluflturulur. çözünürlü¤ü daha yüksek, selüloza benzer bir polisakkarit. Hidroliz olabilen tanenler: Azotsuz, asit fenollerin flekerlerle esterleflmesiyle oluflan bitkisel kökenli maddelerdir. Homojen: Madde da¤›l›m› ve özellikleri her yerinde ayn› olan. 208 Bitki Kimyas› ve Analiz Yöntemleri ‹ Monosakkaritler: Glikoz ve fruktoz gibi basit flekerler. Basit flekerleri birleflerek daha kompleks yap›l› polisakkaritle- ‹n vitro: Canl› d›fl›nda ‹n vivo: Canl› içinde ‹nert: Kimyasal olarak aktif olmayan. ri olufltururlar. Monoterpen: 10 karbonlu terpenler bu ad› al›r, iki izopren molekülünün meydana getirdi¤i sekonder metabolitlerdir. ‹nterkonversiyon: (Amfibolizma, ara-çevirim) Maddelerin, yap› tafllar›n›n, metabolitlerin birbirine, kendi aralar›nda dönüflümü, hem anabolik hem de katabolik özellikteki madde (örn. Sitrat yolu) O-Ö Oksijen glikozitleri: Aglikonun alkolik veya fenolik hidroksili ile bir monosakkaritin redüktör grubunun hidroksi- ‹ridoit: Bir monoterpen ve bir siklopentan-[c]-piran halkas›ndan oluflan bitkisel terpen türevleridir. K linden bir molekül su ç›k›fl› ile oluflurlar. Oleogummirezin: Reçinelerin bitkide uçucu ya¤ ve zamk ile birlikte bulunmas›. Karbon glikozitleri: Aglikonun karbona ba¤l› hidrojeni ile monosakkaritin redüktör grubunun hidroksili aras›ndan bir molekül su ç›k›fl› ile oluflan sekonder metabolitlerdir. Oleorezin: Reçinelerin bitkilerde uçucu ya¤ ile birlikte bulunmas›. Ökaryotik hücre: ‹nsan dahil olmak üzere, genelde tüm hücreler, yani protista, fungi (mantarlar), bitkiler ve hayvan- Karbonhidratlar: fiekerler, niflasta ve selüloz gibi 1:2:1 ora- lar, daha karmafl›k olan ökaryotik hücre yap›s›na sahip- n›nda karbon (C), hidrojen (H) ve oksijenden (O) mey- tir. En önemli özellikleri, genetik malzemelerinin zarla dana gelen organik moleküller. çevrili bir çekirdek içinde yer almas›d›r. Ayr›ca mitokon- Katabolizma: (Disimilasyon, y›k›c› metabolizma, sindirim) dri veya kloroplast gibi zarla çevrili çeflitli organelleri Büyük moleküllerin daha küçük moleküllere parçalan- vard›r, bu tür hücre içi karmafl›k yap›lar da prokaryotlar- mas› ve bu esnada enerji a盤a ç›kmas›. da bulunmaz. Kateflik tanenler: Kateflinin kondensasyon ürünü olan ve asit veya enzim ile hidroliz olmayan tanenlerdir. Kitin: Mantarlar›n hücre çeperlerinin büyük bir k›sm›n› oluflturan, baz› hayvanlar taraf›ndan da üretilen azot içerikli bir polisakkarit. Koenzim: Bileflik enzimlerde bulunan, spesifik ve genel olarak kimyasal gruplar› bir enzimden baflka gruplara tafl›yabilen primer metabolit niteli¤indeki NADH, NAHDPH, ADP ve ATP gibi küçük organik biyomoleküllerdir. Kolorimetri: Renk fliddetinin ölçülmesi esas›na dayanan miktar tayin yöntemidir. Kükürt glikozitleri: Aglikonun tiyol (-SH) grubu ile monosakkaritin redüktör grubunun hidroksili aras›ndan bir molekül su ç›k›fl› ile oluflan sekonder metabolitlerdir. L P Pektin: Bitkilerin hücre duvar›nda bulunan hidrofilik (suda çözünen) bir polisakkarit. Peptit ba¤›: Proteinlerde amino asitleri birbirine ba¤layan kovalent kimyasal bir ba¤. Her bir peptit ba¤› oluflumu s›ras›nda bir molekül su (H2O) kaybolur. Pestisit: Zararl› organizmalar› engellemek, kontrol alt›na almak, ya da zararlar›n› azaltmak için kullan›lan maddelerdir pH ka¤›d›: Turnusol olarak ta bilinir. Maddelerin asitli¤ini ölçmek için kullan›l›r. Mavi turnusol ka¤›d› asidik ortamlarda k›rm›z›ya, k›rm›z› turnusol ka¤›d› ise bazik ortamlarda maviye döner. Polisakkaritler: Birbirine ba¤l› birçok flekerden meydana Lipitler: Hücre duvar› bileflimine giren veya hücrelerde enerji depolar› olarak hizmet eden hidrofobik (suda çözünmeyen) organik moleküller. Hayvansal ya¤lar, bitkisel ya¤lar, steroidler, fosfolipitler ve karotenoidler. M gelen karbonhidratlar. Politerpen: ‹zopren polimerleridir. Primer glikozit: Glikozitlerin canl› bitkide bulunan flekilleridir ki birden fazla fleker molekülü tafl›rlar. Primer maddeler /metabolitler: Hücre metabolizmas› ve canl›l›¤› için gerekli olan birincil maddelerdir. Metabolizma: Canl›larda karmafl›k enerji dönüflüm reaksiyon ve faaliyetleridir. Bu esnada oluflan maddeler ise metabolit olarak nitelendirilir. Mobil faz: Hareketli faz Primer metabolitler: Bütün canl›larda, canl› vücudunun büyük bir k›sm›n› oluflturan makromoleküller: karbonhidratlar, lipirler, proteinler ve nukleik asitler. Sözlük Prokaryotik hücre: Bakteri ve arkeler çekirdeksiz olduklar›ndan beraberce prokaryot olarak adland›r›l›rlar, zarla çevrili yap›lar bulundurmayan hücrelerdir, bir nukleus U Uçucu ya¤: Bitkisel veya hayvansal droglardan elde edilen özel kokulu, adi s›cakl›kta s›v› halde olan uçucu madde- da bulunmaz. Yap›sal olarak daha basit olan prokaryotik hücre yap›s› sadece bakterilerde bulunur. Protein: Karbon, hidrojen, oksijen ve azot ve kükürtten olu- 209 ler kar›fl›m›d›r. Ultra-viyole (UV): Morötesi ›fl›n›m. Elektromanyetik ›fl›n›m, dalga boyuna göre çeflitli s›n›flara ayr›l›r. Bunlar, en flan organik moleküller. Amino asitlerden meydana ge- uzun dalga boyundan en k›sas›na do¤ru radyo, mikro- len makromoleküller. dalga, k›z›lötesi, görünür, morötesi X-›fl›n› ve gama ›fl›n›mlar›d›r. Dalga boyu 10 ile 400 nm aras›ndaki ›fl›n›ma R UV denir. Reçine: Bitkisel kökenli, kompleks yap›l›, yar› kat› amorf bilefliktir. Y Ya¤ asitleri: Hayvansal ya¤lar, bitkisel ya¤lar ve di¤er lipitle- S Sekonder glikozit: Primer glikozitlerin kurutma esnas›nda bir fleker kaybederek ald›¤› kararl› yap›d›r. Sekonder maddeler/metabolitler: Hücre metabolizmas›nda birincil metabolizma reaksiyonlar› sonucu oluflan ancak canl›l›n hayatiyeti için dolayl› olarak, ikincil derecede önemli olan maddeler olup fonksiyonlar› tam olarak aç›klanamayan maddelerdir. Selüloz: Glikoz monomerlerinden oluflan uzun zincirler halindeki polisakkarit karbonhidrat. Sentezlenemeyen amino asitler: Canl›n›n kendi metabolizmas› içinde üretilmeyen, ancak vücuda g›dalar yoluyla al›nmas› gereken amino asitler. Seskiterpen: 15 karbonlu izopren türevidir. Sesterterpen: 25 karbonlu izopren türevidir. Sinerezis: Suyun jelden a盤a ç›kmas›d›r. Siyanojenik glikozit: Aglikonu aldehit veya keton yap›s›nda olan ve asit veya enzim hidrolizi sonras› hidrosiyanik asit veren oksijen glikozitleridir. Spektroskopi: Farkl› dalga boyundaki ›fl›klar›n maddeler üzerinde oluflturdu¤u etkilerin incelenmesine dayanan yöntem. Stasyoner faz: Hareketsiz faz Steroidler: Dört halkal› bir yap›ya sahip olan bir lipit tipi. T Tabaklama: Derinin sert, geçirgenlik özelli¤ini kaybetmifl, uzun süre çürümeden muhafaza edilebilecek özellik kazanmas›d›r. Tanenlerin deri hücrelerindeki protoplazma albuminleri ile birleflmesi sonucu albumin-tanen bilefliklerinin oluflmas› ile gerçekleflir. Tanen: Azotsuz, polifenolik yap›da, su, aseton ve etanolde çözünen, eter ve kloroformda az çözünen, buruk lezzetli bitkisel maddelerdir. Tetraterpen: 40 karbonlu izopren türevidir. Triterpen: 30 karbonlu izopren türevidir. rin monomerik birimleridir.