CC BY
61
УДК 615.322
КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ ЭФИРНОГО МАСЛА ЛАПКИ И ШИШКОЯГОД МОЖЖЕВЕЛЬНИКА СИБИРСКОГО ЭВЕНКИИ
© Е.А. Ефремов , И.Д. Зыкова, А.А. Ефремов, Е.Г. Струкова
Сибирский федеральный университет, пр. Свободный, 79, Красноярск,
660075 (Россия), e-mail: AEfremov@sfu-kras.ru
Методом хромато-масс-спектрометрии исследован компонентный состав эфирного масла лапки и шишкоягод можжевельника сибирского из Эвенкии. Показано, что в состав эфирного масла входит не менее 120 компонентов, более 40 из которых являются основными и идентифицированы в данной работе. Установлено, что количественно эфирное масло отгоняется в течение 22 ч, а по мере его выделения происходит изменение в его составе.
Ключевые слова: можжевельник сибирский, эфирное масло, компонентный состав, метод хромато-масс-спектрометрии.
Введение
Родовое название Juniperus произошло от кельтского слова jeneprus - колючий, латинское слово communis означает обыкновенный - это вечнозеленый хвойный двудомный, реже однодомный кустарник высотой 1-3 м (или дерево с ветвистым стволом до 12 м в высоту), семейства кипарисовых. Род можжевельника (Juniperus, семейство кипарисовые - cupressaceae) включает в себя более 60 видов, распространенных преимущественно в горах умеренной зоны Северного полушария. Облик растений весьма разнообразен - от крупных деревьев до ползучих кустарников. Типичными стланиковыми видами считаются можжевельник горизонтальный (J. horizontalis), можжевельник сибирский (J. sibirica), можжевельник даурский (J. davurica) и можжевельник собранный (J. conferta) [1-2].
Эфирное масло, состоящее в основном из кадинена, камфена и др., содержится во всех органах растения: в плодах, стеблях, хвое, коре. Помимо этого, в плодах содержится до 40% инвертного сахара, около 9,5% смол. Кора содержит до 8% дубильных веществ; хвоя - 266 мг/% аскорбиновой кислоты. Ягоды, кроме эфирного масла, содержат сахара, смолы, красящие вещества, жирное масло, органические кислоты -яблочную, муравьиную и уксусную, дубильные вещества и микроэлементы (марганец, железо, медь и алюминий) [2-4].
Учитывая тот факт, что содержание отдельных биологически активных веществ зависит от рода растения и природно-климатических условий его произрастания, представляет интерес исследовать количественное содержание отдельных классов органических соединений дикорастущих растений, произрастающих в определенных условиях. С этой точки зрения можжевельник сибирский северного сибирского региона (Эвенкии) является малоизученным. Так, например, в [5] приведены некоторые данные по эфирному маслу можжевельника Красноярского края, однако не указано место произрастания сырья, не описаны условия его получения, не приводятся физико-химические характеристики эфирного масла, а методом хро-мато-масс-спектрометрии идентифицировано всего лишь не более 20 компонентов.
В связи с этим в данной работе изучен выход эфирного масла из лапки можжевельника сибирского (Juniperus sibirica), произрастающего в Эвенкии, установлены его физико-химические характеристики, такие как плотность и показатель преломления, а с использованием метода хромато-масс-спектрометрии определен компонентный состав основных веществ, входящих в состав полученного масла.
* Автор, с которым следует вести переписку.
Экспериментальная часть
Исходное сырье (лапка можжевельника сибирского) заготавливали в сентябре 2008 г. и сентябре 2009 г. согласно ГОСТу на древесную зелень согласно [б-7]. Эфирное масло получали методом парогидро-дистилляции на цельнометаллической установке объемом 12 л. Навеска сырья - 800-1000 г в одной пробе помещалась на металлическую сетку, через которую проходил насыщенный водяной пар. Выделившееся эфирное масло количественно собирали в насадке Клевенджера в течение 18-2б ч, отстаивали для полного разделения с водой, сушили над свежепрокаленным Na2SO4, что контролировали по определению показателя преломления цельного масла и его отдельных фракций. Полученное масло взвешивали для определения выхода и подвергали анализу по общепринятым методикам [8-9]. Компонентный состав эфирного масла определяли с использованием метода хромато-масс-спектрометрии. Компонентный состав полученного масла исследовали методом хромато-масс-спектрометрии на газовом хроматографе Agilent Technologies 7890 A (фирмы США) c квадрупольным масс-спектрометром Agilent Technologies 5975 C в качестве детектора. Применяли 30 м кварцевую колонку НР-5 (сополимер 5%-дифенил-95%-диметилсилоксана) с внутренним диаметром 0,25 мм и толщиной пленки неподвижной фазы 0,25 дм. Газ-носитель - гелий с постоянным потоком 1 мл/мин. В хроматограф вводили 1 мкл гексанового раствора масла. Температура испарителя 280 “С. Температура колонки - 40 “С (3 мин), 40-270 “С (б “С/мин) с последующей выдержкой при 270 “С (5 мин). Температура интерфейса между газовым хроматографом и масс-селективным детектором - 280 “С. Температура источника ионов - 170 “С. Энергия ионизирующих электронов - 70 эВ.
Содержание компонентов вычисляли по площадям газохроматографических пиков без использования корректирующих коэффициентов. Качественный анализ основан на сравнении полных масс-спектров с соответствующими данными компонентов эталонных масел с данными библиотеки масс-спектрометрических данных Wiley 275 (275000 масс-спектров), а также по атласам масс-спектров и по линейным индексам удерживания [10-12]. При полном совпадении масс-спектров (вплоть до соотношения интенсивностей основных ионов) - совпадение не менее 95% и линейных индексов удерживания (рассчитывали по программе AMDIS для каждого компонента) считали идентификацию правильной.
Результаты и их обсуждение
Отдельными экспериментами установлено, что эфирное масло из лапки можжевельника сибирского из Эвенкии количественно отгоняется в течение не менее 22 ч. Выход эфирного масла из свежей лапки можжевельника сибирского из Эвенкии по результатам пяти экспериментов оказался равным 3,33±0,0б% от воздушно сухого сырья (выход эфирного масла из свежей лапки оказался примерно в 2 раза меньше, так как свежая лапка содержала в среднем 48,8% влаги). Плотность этого масла составила 0,8719 г/см3.
Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что процесс выделения эфирного масла из лапки можжевельника растянут во времени. Данные по динамике выделения эфирного масла из лапки можжевельника сибирского из Эвенкии приведены в таблице 1.
Как видно из полученных данных, время полного выделения эфирного масла из свежей лапки можжевельника сибирского из Эвенкии составляет не менее 22 ч. Причем по мере выделения эфирного масла его состав, по-видимому, изменяется, так как изменяется показатель преломления отдельных фракций масла.
Компонентный состав цельного эфирного масла можжевельника сибирского, полученный с использованием хромато-масс-спектрометрии, представлен в таблице 2.
Таблица 1. Данные по динамике выделения эфирного масла из лапки можжевельника сибирского
из Эвенкии в условиях парогидродистилляции
№ фракции Время отгонки, ч Количество выделенного масла, г Количество масла от общего его количества, % Показатель преломления
1 0,5 1,б3 9,4 1,4б95
2 1,0 2,0б 11,9 1,4710
3 2,5 3,87 22,4 1,4б90
4 3,0 3,71 21,5 1,4730
5 4,0 2,12 12,3 1,4715
б 8,0 3,81 22,0 1,4800
7 3,0 0,1 0,б 1,4800
Сумма 22,0 17,3 100,0 1,4730
Таблица 2. Компонентный состав эфирного масла лапки можжевельника сибирского
№ п/п Время удерживания, мин Ш Компонент Содержание, от цельного масла, %
1 6,81 932 а-пинен 18,45
2 7,08 947 камфен 0,41
3 7,74 975 Р-пинен 2,13
4 8,06 991 Р-мирцен 2,57
5 8,39 1004 а-Фелландрен 1,13
6 8,54 1010 5-3-карен 2,74
7 9,01 1028 Р-фелландрен 5,53
8 10,45 1088 а-терпинолен 1,28
9 12,63 1177 терпинен-4-ол 0,40
10 12,95 1191 а-терпинеол 1,56
11 13,10 1199 метилхавикол 0,58
12 14,54 1260 дек-4-ен-1-ол 0,96
13 15,18 1287 борнилацетат 1,26
14 16,07 1321 а,а-диметилфенетилацетат 1,56
15 16,61 1351 а-терпинеолацетат 4,58
16 17,57 1387 Р-бурбонен 2,81
17 18,18 1412 изокариофиллен 0,83
18 18,43 1422 кариофиллен 0,73
19 18,73 1436 у-элемен 0,38
20 18,82 1440 аромадендрен 0,50
21 18,90 1445 изогермакрен Д 1,19
22 19,09 1452 а-химахален 0,87
23 19,24 1458 Р-фарнезен 0,60
24 19,36 1463 алло-аромадендрен 1,35
25 19,48 1469 9-эпи-кариофиллен 2,17
26 19,59 1476 транс-кадина-1(6),4-диен 0,67
27 19,71 1481 у-муролен 1,28
28 19,84 1488 Р-селинен 2,52
29 19,98 1494 бициклосесквифелландрен 0,84
30 20,15 1502 а-муролен 3,53
31 20,34 1506 а-бизаболен 7,40
32 20,49 1511 Р-бмзаболен 0,60
33 20,60 1517 у-кадинен 1,36
34 20,83 1527 5-кадинен 2,91
35 21,04 1536 транс-кадина-1,4-диен 5,21
36 21,37 1551 (1Е,47)-гермакрен В 1,44
37 22,01 1580 спатуленол 0,71
38 22,12 1586 кариофилленоксид 0,47
39 22,37 1632 1-эпи-кубенол 0,77
40 22,43 1633 у-эвдесмол 0,69
41 22,64 1643 т-кадинол 5,21
42 22,71 1649 5-кадинол 1,07
43 22,90 1658 а-кадинол 5,89
44 23,53 1688 а-бизаболол 0,42
Как следует из полученных данных, в эфирном масле лапки можжевельника имеются не менее 120 индивидуальных компонентов, 44 из которых представлены в количестве более 0,2% от цельного масла и идентифицированы в данной работе. Видно, что в эфирном масле содержится 6 веществ в концентрациях более 5%, 20 веществ в концентрациях от 1 до 5% и 18 веществ в концентрациях менее 1%.
Интересно отметить, что содержание сесквитерпеновых углеводородов в данном масле составляет более 50%, хотя основным компонентом является а-пинен с содержанием более 18%.
Для более полного понимания динамики отгонки и возможного изменения компонентного состава проанализирован состав отдельных фракций эфирного масла из лапки можжевельника, который представлен в таблице 3.
Видно, что первые фракции эфирного масла обогащены легколетучими компонентами, и по мере увеличения времени отгонки содержание труднолетучих компонентов возрастает. Так, например, если в первой фракции содержание а-кадинола было 1,66%, то в 6-й фракции стало 9,48%, т-кадинола было 1,28% - стало 6,91%, а-кедрена было менее 0,2% - стало 1,11%.
Таблица 3. Компонентный состав эфирного масла лапки можжевельника сибирского из Эвенкии, %
№ п/п Время удержива-ни, мин Компонент Фракция 1 Фракция 2 Фракция 3 Фракция 4 Фракция 5 Фракция 6 Цель- ное масло
1 6,81 а-пинен 27,65 28,24 31,55 30,41 29,09 16,63 18,45
2 7,08 камфен 1,15 0,79 0,70 0,73 0,61 0,35 0,41
3 7,74 Р-пинен 3,26 3,10 3,04 2,84 2,05 0,95 2,13
4 8,06 Р-мирцен 3,13 3,57 3,64 3,25 2,33 1,08 2,57
5 8,39 а-фелландрен 1,75 2,17 2,08 1,83 1,24 0,56 1,13
6 8,54 5-3-карен 3,82 2,36 2,31 2,89 3,00 2,24 2,74
7 9,01 Р-фелландрен 7,98 8,54 9,15 8,21 6,64 3,49 5,53
8 10,45 а-терпинолен 1,44 1,40 1,29 1,34 1,07 0,72 1,28
9 12,63 терпинен-4-ол 0,43 0,53 0,39 0,39 - - 0,40
10 12,95 а-терпинеол 1,36 1,82 1,78 1,88 1,77 1,44 1,56
11 13,10 метилхавикол 0,62 0,80 0,59 0,54 0,40 - 0,58
12 14,54 дек-4-ен-1-ол - 0,80 0,73 0,75 0,60 - 0,96
13 15,18 борнилацетат 1,03 1,21 1,08 1,06 0,90 0,80 1,26
14 16,07 а,а-диметилфенетилацетат 0,79 1,15 1,10 0,97 0,74 0,39 1,56
15 16,61 а-терпинеолацетат 3,73 4,27 4,47 4,70 4,45 2,98 4,58
16 17,57 Р-бурбонен 2,45 2,51 1,70 1,91 2,53 4,07 2,81
17 18,18 изокариофиллен 1,00 0,70 - 0,38 0,49 0,86 0,83
18 18,43 кариофиллен 0,35 0,53 0,42 0,40 0,73 1,52 0,73
19 18,73 у-элемен 0,38 0,56 - - - - 0,38
20 18,82 аромадендрен 0,36 0,58 0,43 0,35 0,34 0,31 0,50
21 18,90 изогермакрен Б 1,24 0,92 0,53 0,59 0,77 1,26 1,19
22 19,09 а-химахален 0,90 1,07 0,63 0,47 0,43 0,42 0,87
23 19,24 Р-фарнезен - 0,66 - - - - 0,60
24 19,36 алло-аромадендрен 1,60 1,28 1,43 1,32 0,93 1,84 1,35
25 19,48 9-эпи-кариофиллен 2,91 1,79 0,90 0,75 0,78 0,61 2,17
26 19,59 транс-кадина-1(6),4-диен 0,59 0,60 0,43 0,40 0,49 0,73 0,67
27 19,71 у-муролен 1,34 2,08 0,94 0,75 0,68 1,52 1,28
28 19,84 Р-селинен 1,97 2,56 2,80 2,49 1,90 1,97 2,52
29 19,98 бициклосесквифелландрен 1,25 0,65 - - - 0,29 0,84
30 20,15 а-мууролен 3,23 3,50 3,08 2,69 2,82 3,42 3,53
31 20,34 а-бизаболен 5,61 6,94 7,16 6,38 6,59 6,72 7,40
32 20,49 Р-бизаболен 0,39 0,46 0,42 0,40 0,42 0,45 0,60
33 20,60 у-кадинен 0,72 0,94 0,92 0,86 0,95 1,36 1,36
34 20,83 5-кадинен 0,63 1,12 2,19 3,40 4,72 6,35 2,91
35 21,04 транс-кадина-1,4-диен 3,26 2,83 2,36 2,36 2,91 3,48 5,21
36 21,37 (1Е, 47)-гермакрен В 3,02 0,80 0,51 - - - 1,44
37 22,01 спатуленол - - - 0,52 0,64 0,80 0,71
38 22,12 кариофилленоксид - - - - 0,36 0,56 0,47
39 22,37 1-эпи-кубенол - 0,30 0,40 0,50 0,70 1,11 0,77
40 22,43 у-эвдесмол - 0,30 0,50 0,66 0,97 1,94 0,69
41 22,64 т-кадинол 1,28 2,08 3,07 3,39 4,73 6,91 5,21
42 22,71 5-кадинол - - - 0,58 0,83 1,40 1,07
43 22,90 а-кадинол 1,66 2,23 3,52 4,51 6,37 9,48 5,89
44 23,53 а-бизаболол 0,31 0,44 0,63 0,74 1,00 0,35 0,42
Таким образом, очевидно, что состав эфирного масла лапки можжевельника сибирского из Эвенкии изменяется с течением времени отгонки и объективно компонентный состав может быть охарактеризован только после полного выделения всего масла.
Хорошо известно, что род можжевельника содержит также так называемые шишкоягоды. Нами также было получено эфирное масло из шишкоягод можжевельника сибирского из Эвенкии, которое количественно отгоняется также в течение 23-26 ч, компонентный состав которого приведен в таблице 4.
Видно, что эфирное масло шишкоягод содержит практически те же компоненты, что и эфирное масло из лапки, однако концентрации некоторых компонентов несколько различаются. Содержание сескви-терпеновых углеводородов в эфирном масле из шишкоягод также составляет более 50% от всех компонентов. Выход эфирного масла из шишкоягод несколько меньше, чем из лапки можжевельника, и составил
0,87±0,04% от абсолютно сухой навески исходного сырья. Основные физико-химические характеристики масла из шишкоягод - плотность (0,8856 г/ см3), показатель преломления (1,4785).
Таблица 4. Компонентный состав эфирного масла шишкоягод можжевельника сибирского из Эвенкии
№ п/п Время удерживания, мин RI Компонент Содержание, от цельного масла, %
1 б,81 932 а-нинен 19,91
2 7,74 975 в-нинен 2,21
3 8,0б 991 в-мирцен 4,97
4 9,01 1028 в-фелландрен 3,01
5 10,45 1088 а-тернинолен 2,12
б 12,б3 1177 тернинен-4-ол 2,39
7 12,95 1191 а-тернинеол б,05
8 14,54 12б0 дек-4-ен-1-ол 0,9б
9 15,18 1287 борнилацетат 1,20
10 1б,07 1321 а,а-диметилфенетилацетат 1,5б
11 1б,б1 1351 а-тернинеолацетат 2,3б
12 17,57 1387 в-бурбонен 3,27
13 18,18 1412 изокариофиллен 1,12
14 18,43 1422 кариофиллен 1,42
15 18,90 1445 изогермакрен D 1,58
1б 19,3б 14б3 алло-аромадендрен 1,45
17 19,48 14б9 9-эни-кариофиллен 1,34
18 19,59 147б транс-кадина-1(б),4-диен 0,95
19 19,71 1481 у-муролен 1,71
20 19,84 1488 в-селинен 1,97
21 20,15 1502 а-муролен 2,90
22 20,34 150б а-бизаболен б,09
23 20,49 1511 в-бизаболен 1,9б
24 20,б0 1517 у-кадинен 1,19
25 20,83 1527 5-кадинен 3,08
2б 21,04 153б транс-кадина-1,4-диен 3,83
27 21,37 1551 (1E,4Z)-гермакрен В 0,95
28 22,01 1580 спатуленол 0,71
29 22,12 158б кариофилленоксид 0,94
30 22,37 1б32 1-эпи-кубенол 1,27
31 22,б4 1б43 т-кадинол 5,б2
32 22,71 1б49 5-кадинол 1,3б
33 22,81 1б55 а-эвдесмол 1,04
34 22,90 1б58 а-кадинол б,73
35 23,53 1б88 а-бизаболол 1,13
Таким образом, эфирное масло можжевельника сибирского, произрастающего в Эвенкии, количественно отгоняется в условиях парогидродистилляции в течение 22 ч, а компонентный состав представлен не менее чем 44 терпеновыми соединениями, концентрации которых составляют более 0,2% от цельного масла. Сокращение времени отгонки эфирного масла будет приводить к выделению не всех компонентов масла, которое станет обогащаться легколетучими компонентами.
Список литературы
1. Атлас лекарственных растений СССР. М., 19б2. 711 с.
2. Зимин В.М. Библиотечка лекарственных растений. СПб., 1993. Т. 1. 2б5 с.
3. Скляревский Л.Я., Губанов И.А. Лекарственные растения в быту. М., 1987. 3бб с.
4. Орлова Н.И. Cupressaceae - Кипарисовые // Флора Мурманской области. М.; Л., 1953. Т. 1. 315 с.
5. Алешина Е.Н., Величко Н.А. Исследования особенностей химического состава эфирных масел двух видов Ju-niperus // Химия растительного сырья. 2004. №4. C. 35-37.
6. ГОСТ 217б9-84. Зелень древесная. Технические условия. М., 1984. 5 c.
7. Славянский А.К., Шарков В.И., Ливеровский А. А. и др. Химическая технология древесины. М., 19б2. 577 с.
8. ГОСТ 14б18.10-78. Масла эфирные, вещества душистые и полупродукты их синтеза. Методы определения плотности и показателя преломления. М., 1994. C. 109-114.
9. Горяев М.И. Эфирные масла флоры СССР. Алма-Ата, 1952. 371 с.
10. McLafferty F.W.; Stauffer D.B. The Wiley/NBS Registry of Mass Spectral Data; Wiley-Interscience, 1989. 5б3 р.
11. McLafferty F.W.; Stauffer D.B. Eight Peak Index of Mass Spectra; Royal Society of Chemistry: University of Not-inham, Third Edition, 1983. 25б р.
12. Ткачев А.В. Исследование летучих веществ растений. Новосибирск, 2008. 9б9 с.
Поступило в редакцию 1? марта 2010 г.
