CC BY
76
УДК 63Q.866.1
ХРОМАТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЕТУЧИХ КОМПОНЕНТОВ ВЕГЕТАТИВНОЙ ЧАСТИ ТОПОЛЯ БАЛЬЗАМИЧЕСКОГО
© Е.В. Исаева1, Г.А. Ложкина1, Т.В. Рязанова1, А.И. Вялков2, Д.В. Домрачев2, А.В. Ткачев2
1ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», пр. Мира, 82, Красноярск, 660049 (Россия) E-mail: sibstu@sibstu.kts.ru 2Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, ул. Лаврентьева, 9, Новосибирск (Россия)
В работе приведены результаты хромато-масс-спектрометрического исследования состава летучих компонентов, выделенных из почек, побегов и листьев тополя бальзамического, произрастающего в Красноярском крае.
Введение
В зеленых насаждениях городов и поселков Сибири широко распространен тополь бальзамический, представленный многочисленными клонами неизвестного происхождения, завезенными из европейской части страны, а также образцами семенного происхождения (местной репродукции), впоследствии размноженными вегетативно. Он рекомендован ботаническими садами и другими научными учреждениями для широкого распространения в защитном лесоразведении и зеленом строительстве в Красноярском крае и Хакасии.
В ряде работ [1, 2] показано наличие эфирных масел в почках тополей: черного (0,5%), корейского (2,8%), бальзамического (2%).
Имеющаяся в литературе информация об индивидуальном составе эфирных масел тополя содержат неполные, иногда противоречивые сведения. В качестве основного метода идентификации в известных работах [3-5] использовалась газожидкостная хроматография. Качественная оценка состава эфирных масел данным методом может быть затруднена в связи с наличием стереоизомеров, дающих близкие времена удерживания при хроматографировании. В связи с этим нами была продолжена работа по идентификации летучих компонентов вегетативной части тополя с привлечением метода хромато-масс-спектрометрии.
Экспериментальная часть
Почки и однолетние побеги тополя бальзамического (Populus balzamifera L.) были отобраны в апреле, а листья в мае, с деревьев, произрастающих на территории Красноярского края. Из отобранных образцов методом гидродистилляции выделены эфирные масла. Выход летучих компонентов определен волюмометри-ческим методом по их объему и плотности.
Анализ летучих компонентов осуществляли на хромато-масс-спектрометре HP6890 с MSD 5972 (США) с капиллярной колонкой НР-5 (кварц, 30 м x 0,25 мм, толщина пленки 0,25 мкм); газ-носитель - гелий (постоянный поток 1 мл/мин).
Температура колонки: 50 “С (изотерма 2 мин), 50-200 “С (4 “С/мин), 200-280 “С (20 “С/мин), 280 “С (изотерма 5 мин). Температура испарителя 280 “С, источника ионов 173 “С, интерфейса между ГХ и МС детектором 280 “С. Объем пробы 1 мкл раствора с разделением потока 20 к 1. Ионизация: электронный удар (70 эв). Сбор данных: 1,2 скан/с при массовой области 30-650 а.е.м.
Идентификация компонентов выполнена по масс-спектру и времени удерживания компонента.
* Автор, с которым следует вести переписку.
Обсуждение результатов
Наличие эфирных масел установлено во всех исследованных нами элементах вегетативной части тополя бальзамического: почках (8,54% от абсолютно сухого сырья), листьях (0,48%) и однолетних побегах (0,2%).
При хроматографическом анализе эфирные масла разделились на 75 компонентов, 48 из которых идентифицированы. В таблице 1 приведен состав летучих компонентов исследованных образцов вегетативной части тополя.
Как свидетельствуют результаты исследований, эфирное масло вегетативной части тополя характеризуется высоким содержанием сесквитерпеноидов в отличие от древесной зелени хвойных, где количество этой группы веществ составляет 5-6% [6]. Исключением является сосна обыкновенная, в которой на долю сесквитерпеноидов приходится от 16 до 30% эфирных масел [7, 8].
Содержание сесквитерпеноидов в эфирном масле исследуемых нами образцов составило: для почек тополя 94%, побегов - 93%, листьев - 68% от суммарного масла. На высокое содержание сесквитерпеноидов (до 70%) в составе эфирного масла почек указано и в работе [3] при исследовании тополя бальзамического, произрастающего в Казахстане. Сесквитерпеноиды вегетативной части тополя бальзамического богаты кислородсодержащими соединениями. В почках тополя содержание этих компонентов составляет 52,5%, побегах - 61,7 %, листьях - 57,4% от суммарного масла.
Среди моноциклических сесквитерпеноидов интерес представляют бизаболен и его кислородсодержащие производные. Бизаболол определен во многих видах пихт и сосны кедровой [9, 10]. Некоторые производные бизаболола обладают противоопухолевой [11] и ювениальной активностью [12]. По содержанию бизаболола эфирное масло почек тополя бальзамического, произрастающего в Красноярске, приближается к маслу сосны Монтана (14,7%) [13]. Эта группа соединений характерна и для эфирных масел тополя бальзамического других регионов. По данным В.В. Полякова [3], в эфирном масле почек тополей, произрастающих в Казахстане, содержание бизаболена и его производных составляет 6,1%, что в 2,8 раза ниже, чем в почках тополя, исследованных нами. В составе эфирного масла тополей, произрастающих в Польше, обнаружен только бизаболен в количестве 0,1% [14].
Среди летучих компонентов почек тополя установлено наличие сесквитерпеновых спиртов, относящихся к группе эвдесмола. Их количество для различных элементов вегетативной части тополя, произрастающего в Красноярске, составляет 22,3-35,4%, что в 3-5 раз больше содержания эвдесмола в эфирном масле тополей других регионов, в частности Польши и Казахстана [3, 14].
Кроме бизаболола и эвдесмола основным компонентом эфирных масел почек и побегов тополя является 2-фенилэтил 2-метилбутаноат. Это соединение характерно только для летучих компонентов тополей Красноярского края. Структура основного компонента подтверждена встречным синтезом по схеме
Сравнение масс-спектров компонента со временем удерживания 25,608 мин и синтетического эфира показало их полную идентичность.
В составе эфирного масла почек и побегов тополя идентифицирован кислородсодержащий монотерпено-вый спирт линолоол, обнаруженный в некоторых видах пихты [15]. Также наличие этого компонента (1,6 %) установлено в эфирном масле почек тополя бальзамического, произрастающего в Казахстане [3].
В составе летучих компонентов вегетативной части тополя обнаружены соединения типа аморфена и куркумена. Их суммарное содержание в почках составляет 15,2%. Аг-, у-куркумен обнаружен в составе эфирного масла почек тополя бальзамического, произрастающего в Польше (2,3%) [14]. Данных о наличии подобных соединений в тополе бальзамическом других регионов нет.
В работе [3] отмечено высокое содержание цис-нералидола (21,4%) и гермакрена Д (11,4%) в эфирном масле почек тополя бальзамического Северного Казахстана. Этих соединений в составе летучих компонентов наших образцов не обнаружено, но установлено наличие предшественника нералидола - ациклического углеводорода фарнезена.
Таблица 1. Индивидуальный состав эфирного масла различных тканей тополя бальзамического
Название компонента Время удерживания Содержание, % от цельного масла
почка побег лист
Пренилацетат 6,894 0,11 <0,1 2,6
Салициловый альдегид 10,743 <0,1 2,1 <0,1
Транс-Р-оцимен 10,987 0,15 0,1 <0,1
Линалоол 12,771 1,07 0,4 <0,1
З-метилбутен-3-ил-2-метилбутаноат 13,249 0,41 0,3 <0,1
Пренил 2-метилбутаноат 14,366 0,82 1,3 <0,1
Пренил 3-метилбутаноат 14,546 0,58 0,5 <0,1
Бензилацетат 15,005 0,15 - -
Пренил тиглат 17,748 0,21 0,1 <0,1
а-иланген 22,018 1,64 0,6 <0,1
Бензил 2-метилбутаноат 22,477 0,13 - -
Эпи-сесквитуйен 22,617 0,52 0,3 <0,1
Фенилэтил изобутаноат 22,741 0,58 0,7 <0,1
а-цедрен 23,305 0,27 0,1 <0,1
Цис-а-бергамотен 23,407 0,66 0,3 <0,1
Кариофиллен 23,531 1,72 0,2 <0,1
Транс-а-бергамотен 24,050 3,02 1,2 0,1
2-фенилэтил н-бутаноат 24,163 0,34 - -
6,9-гвайадиен 24,276 0,58 0,2 <0,1
Гумулен 24,592 1,88 0,3 <0,1
Е-Р-фарнезен 24,693 2,05 0,4 <0,1
С15Н24 24,998 0,53 0,2 <0,1
у-муролен 25,303 0,29 0,1 <0,1
у-куркумен + а-аморфен 25,404 11,43 1,5 0,7
ар-куркумен 25,495 1,65 3,3 0,5
2-фенилэтил 2-метилбутаноат 25,608 8,52 14,7 4,1
10,11-эпоксикаламенен 25,732 0,54 0,9 <0,1
у-аморфен 25,867 1,50 0,9 <0,1
ММ = 220 26,115 0,35 0,4 <0,1
5-аморфен + Р-бизаболен 26,240 3,27 0,5 <0,1
Р-куркумен 26,364 2,13 - -
Сесквицинеол 26,420 1,37 1,0 0,4
Транс-каламенен + Р-сесквифелландрен 26,702 1,45 0,5 0,2
Зонарен 26,770 0,48 - -
Е-у-бизаболен 26,951 0,27 <0,1 <0,1
ММ = 220 27,086 1,83 1,4 0,9
Селина-3, 7(11)-диен + а-калакорен 27,267 1,12 0,3 0,2
Окись кариофиллена + 2-фенилэтил тиглат 28,429 0,37 1,2 0,9
Гумулен-6, 7-эпоксид 29,174 0,43 1,45 1,0
Эремолигенол 29,761 2,41 2,2 3,1
у-эвдесмол 29,840 6,64 7,4 6,3
Хинезол 30,032 0,86 1,1 1,2
Р-эвдесмол 30,359 7,81 12,3 14,7
а-эвдесмол 30,461 8,24 7,5 14,4
Р-бизаболол 30,908 1,1 0,4 0,5
а-бизаболол 31,307 13,74 10,8 10,6
Изофитол 38,250 <0,1 <0,1 0,3
Фитол 40,935 0,16 <0,1 6,2
Трикозан 42,763 0,46 0,4 1,9
Тетракозан 43,501 0,26 <0,1 1,2
Пентакозан 44,081 <0,1 <0,1 2,1
Всего идентифицировано 98,27 79,55 74,1
Примечание: знак «-» обозначает отсутствие компонента; запись вида «у-куркумен + а-аморфен» означает, что пи-
ки указанных соединений не разрешаются, и для них дано суммарное содержание компонентов
Сравнительное исследование эфирных масел почек тополя бальзамического, произрастающего в Красноярске и в районах, удаленных от него на 200 км к западу (Ачинск), 230 км к востоку (Канск), 300 км к северу (Ле-
сосибирск) и 320 км к югу (Абакан) показало, что хотя сравниваемые районы и различаются по природноклиматическим условиям, эфирные масла имеют сходный групповой и индивидуальный состав.
Заключение
Таким образом, использование метода хромато-масс-спектрометрии позволило установить отличительные особенности индивидуального состава эфирных масел тополя бальзамического, произрастающего в Красноярском крае, от тополей других регионов. Благодаря высокому содержанию летучих компонентов почки тополя могут служить сырьем для получения эфирных масел, состоящих в основном из сесквитерпенов.
Список литературы
1. Растительные ресурсы СССР. Л., 1986. 336 с.
2. Поляков В.В., Адекенов С.М. Биологически активные соединения растений Populus L. и препараты на их основе. Алматы, 1999. 160 с.
3. Поляков В.В Масло тополя бальзамического (Populus balzamifera) и производные мирицетина, обладающие биологической активностью: автореф. дис. ...д-ра хим. наук. Караганда, 1999. 55 с.
4. Подольская Т.М. Летучие компоненты вегетативной части Populus balsomifera: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Красноярск, 2000. 23 с.
5. Подольская Т.М., Исаева Е.В. Исследование эфирных масел Populus balsamifera // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 1997. №4. С. 58-62.
6. Степень Р.А., Репях С.М., Шелепков В.В. Основные направления рационального использования древесных отходов // Вестник СибГТУ. 2001. №2. С. 86-93.
7. Репях С.М., Рубчевская Л.П. Химия и технология переработки древесной зелени. Красноярск, 1994. 320 с.
8. Пентегова В. А. и др. Терпеноиды хвойных растений. Новосибирск, 1987. 97 с.
9. Титова В.Ф. и др. Моно- и сесквитерпеноиды живиц Abies sachalinensis, A.Mayriana, A.Gracilis // Химия природных соединений. 1980. №2. С. 195-199.
10. Хан В.А. и др. а-Бизаболол в хвойных семействах Pinaceae // Химия природных соединений. 1985. №4. С. 575-576.
11. Itokawa H. Studies on the antitumor bisabolane sesquiterpenoids isolated from Curcuma xantorhiza // Chem.Phaim.Bull. 1985. V. 33. №8. P. 3488-3492.
12. Кример М.З., Шампурин А.А. Химия ювенильного гормона и его аналогов. Кишинев, 1972. 112 с.
13. Ekundayo O. Analysis of Table Moutain Pine (Pinus Pungens Lamb) needle oil by chromatography/mass-spectrometry // Chromatogr. Science. 1980. №8. P. 368-369.
14. Isidorov V.A., Vinogorova V.T. GC-MS analyses of compounds extracted from buds of Populus balsamifera and Populus nigra // Z.Naturforsch. 2003. C. 355-360.
15. Koedam A. Composition of the volatile leaf oil from Greek fir (Abies cephalonica) // Phitoterapia. 1981. V. 52. №1. P. 25-30.
Поступило в редакцию 9 ноября 2007 г.
После переработки 21 января 2008 г.
