CC BY
183
УДК 615.322:547.913(571)
ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ ЭФИРНОГО МАСЛА ДУШИЦЫ ОБЫКНОВЕННОЙ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
© А.А. Алякин, А.А. Ефремов , С.В. Качин, О. О. Данилова
Сибирский федеральный университет, пр. Свободный, 79, Красноярск, 660041 (Россия). E-mail: [email protected]
Методом хромато-масс-спектрометрии исследован химический состав эфирного масла душицы обыкновенной, произрастающей в условия Красноярского края. В его составе обнаружено 77 индивидуальных веществ, 54 компонента содержатся с концентрациями >0,1%, из которых идентифицировано 53 вещества. Установлено, что основными компонентами являются кариофиллен, транс-В-оцимен, цис-В-оцимен и гермакрен-D. Показано, что компонентный состав конечного масла сильно зависит от времени его выделения.
Ключевые слова: эфирное масло, душица обыкновенная, хромато-масс-спектрометрия, фракционный состав.
Введение
Душица обыкновенная (Origanum vulgare L.) - многолетнее травянистое растение из семейства губоцветных, высотой 35-80 см, с сильным ароматным запахом [1]. Распространена в Западной и Восточной Европе, на Кавказе, в горных районах Средней Азии, Казахстане, Южной Сибири, как заносное растение встречается на Дальнем Востоке, Приморье, Приамурье. В Европе ее ареал с юга на север простирается от Средиземноморья до Шотландии и Норвегии, а в Передней Азии - вплоть до Гималаев. В США, Франции, Германии, России и некоторых других странах душицу культивируют как эфиромасличное и лекарственное растение [2]. В РФ растет повсеместно (за исключением Крайнего Севера): на полянах, лугах, по опушкам, в долинах рек, на лесных просеках, в зарослях кустарников, на сухих открытых травянистых местах, по склонам холмов, в редких и светлых хвойных и березовых лесах [3].
Наиболее ценным продуктом, получаемым из растений рода Origanum L., непременно является эфирное масло. Оно широко применяется в медицинской, пищевой и ликероводочной промышленности [4].
Характерными компонентами для эфирного масла душицы, по мнению разных авторов, являются: а-пинен, В-пинен, мирцен, селинен, камфен, сабинен, оцимен, лимонен, а-терпинен, В-кариофиллен, борнеол, 1,8-цинеол, а-терпинеол, ундеканон-2, тимол, тимолацетат, карвакрол, метиловые эфиры тимола и карвакрола [5-7].
Благодаря обширному ареалу распространения Origanum vulgare L. и, как следствие, различным метео-физическим условиям произрастания в разных климатических зонах, отечественными и зарубежными исследователями выявлено существование разных хемотипов (хеморас) душицы. В которых из них композиции базовых компонентов разнятся кардинальным образом.
В первой отмечается высокое содержание тимола, во второй - карвакрола, третья имеет умеренное содержание тимола, для четвертой было характерно низкое содержание фенолов до полного отсутствия и высокое содержание сесквитерпенов. Общее содержание фенолов в эфирном масле, выраженное по тимолу, может составлять порядка 75% [8].
Принимая во внимание все вышеизложенное, возникает практический интерес к получению экспериментальных данных о химическом составе эфирного масла Origanum Vulgare L., произрастающей в условиях Красноярского края и их сопоставления с аналогичными данными, представленными в отечественной и зарубежной литературе.
* Автор, с которым следует вести переписку.
При этом важно также получить дополнительные сведения об изменчивости компонентного состава выделяемого масла с течением пародистилляции, прежде всего с целью определения конечной точки выделения.
Экспериментальная часть
Для получения эфирного масла вручную собирали надземную часть растений душицы обыкновенной, произрастающей на территории Майского района Красноярского края согласно ФС № 55 ГФ, стр. 328, 11 издание, вып. 2, 1990 года в период массового цветения в июле - августе 2009 года.
Собранное сырье сушили в сухом, хорошо проветриваемом, прохладном месте в течение трех суток. Эфирное масло получали методом пародистилляции на цельнометаллической лабораторной установке с объемом 17 л с насадкой Клевинджера в качестве приёмника. Используемая навеска составляла 800-1200 г, длительность отгонки - не менее 7 ч.
Для определения зависимости химического состава эфирного масла душицы от времени пародистилля-ции, в ходе процесса выделения производилась замена насадок Клевинджера без остановки отгонки масла. При этом каждая отобранная фракция эфирного масла исследовалась отдельно как самостоятельный образец. Было отобрано 5 фракций с интервалами в 10, 20, 40, 80 и 140 минут.
Измерение показателя преломления проводили с помощь высокоточного прибора Mettler Toledo RE40D. Компонентный состав как цельного масла, так и отдельно отобранных фракций, исследовали методом хро-мато-масс-спектрометрии на газовом хроматографе Agilent 7890A с квадрупольным масс-спектрометром Agilent 5975C в качестве детектора.
Идентификацию компонентов проводили по временам их удерживания и линейным индексам удерживания, а также по данным электронных библиотек масс-спектров NIST 05, Wiley 07 с применением компьютерных программ Agilent ChemStation и Amdis. Использовались также данные атласа масс-спектров и индексов удерживания под авторством А.В. Ткачёва [9]
Результаты и обсуждение
В ходе данной работы из надземной части Origanum Vulgare L. было выделено цельное эфирное масло прозрачного светло-зеленого цвета, выход которого по данным пяти определений составил 0,52±0,04% от
а.с.н. Плотность масла составила 0,8761 г/см3. Так же были получены образцы эфирного масла душицы, отобранные в ходе процесса выделения через указанные ранее временные интервалы, их цветность практически ничем не отличалась от цельного масла, за исключением образца, выделенного в течение первых 10 мин, который был более прозрачным и менее зеленым.
В целом характер выделения масла можно описать как интенсивный на начальном этапе (первые 30 мин), далее наблюдалось заметное снижение скорости выделения, последние же 140 мин масло накапливалось в приемнике с мало заметным количественным выходом.
У полученных в ходе процесса пародистилляции исследуемых образцов в первую очередь определялся их показатель преломления, как один из основных физико-химических показателей. Результаты этого исследования представлены в таблице 1.
Как видно из таблицы 1, коэффициент рефракции отдельных фракций изменяется в ходе процесса пародистилляции исследуемого масла душицы. С течением времени выделения значения показателя преломления уменьшается. Такое наблюдение позволяет сделать вывод о некотором различии в химическом составе отдельных фракции исследуемого масла.
Примечательно, что в последних двух фракциях коэффициент рефракции не менялся, что косвенным образом может свидетельствовать о схожести химического состава этих двух образцов.
Таблица 1. Изменение показателя преломления эфирного масла Origanum Vulgare L. в течение процесса выделения
№ фракции Время выделения фракции, мин n 20 nd
1 10 1,4451
2 20 1,4445
3 40 1,4445
4 80 1,4440
5 140 1,4440
Итого: 290 1,4440*
* - коэффициент рефракции цельного масла душицы
Для получения более подробной информации об изменении компонентного состава масла Origanum Vulgare L. в ходе его выделения отдельно собранные фракции вместе с цельным маслом душицы подвергли исследованию методом хромато-масс-спектрометрии.
Полученные данные о компонентном соотношении химического состава отдельных фракции и цельного эфирного масла душицы обыкновенной, произрастающей в условиях Красноярского края, представлены в таблице 2.
Таблица 2. Идентифицированные компоненты эфирного масла Origanum Vulgare L., произрастающей в условиях Красноярского края
№ R.T. Название компонента R.I Концентрация компонента, % содержания во фракции Концентрация компонента, % от цельного масла
1 фракция 1-10 мин 2 фракция 10-30 мин ^ о р7 ф 0-7 33 4 фракция 70-150 мин 5 фракция 150-290 мин
l 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 8,1 3-туен 92б 0,77 0,б5 0,28 - - 0,4б
2 8,3 а-пинен 932 1,17 0,9б 0,42 0,1б - 0,б0
3 9,7 Сабинен 973 10,19 7,83 1,70 0,50 0,28 5,31
4 9,8 Р-пинен 975 1,б3 1,44 0,58 0,20 0,09 0,90
5 9,9 окт-1-ен-3-ол 979 0,87 0,84 0,58 0,24 0,12 0,57
б 10,2 октан-3-он 987 0,29 0,27 0,12 - - 0,1б
7 10,3 Р-мирцен 991 2,83 2,б0 1,14 0,45 0,27 1,97
8 10,8 а-филландрен 1004 0,14 0,17 0,27 0,13 - 0,12
9 11,3 а-терпинен 1017 1,91 2,07 1,44 0,б3 0,41 1,2б
10 11,б т-цимен 1024 0,91 0,91 0,49 0,24 0,23 0,48
11 11,7 Р-фелландрен 1028 3,13 3,20 1,85 0,79 0,51 1,98
12 11,8 1,8-цинеол 1031 8,55 8,44 4,1б 1,40 0,73 4,49
13 11,9 Фенилметанол 1033 0,14 0,3б 0,23 0,17 0,18 0,23
14 12,1 цис-Р-оцимен 1038 15,47 15,40 8,2б 3,29 1,98 10,91
15 12,5 транс-Р-оцимен 1048 1б,75 1б,77 9,20 3,88 2,59 10,99
1б 12,9 у-терпинен 1058 2,95 3,38 2,б7 1,20 0,83 2,33
17 13,2 транс-сабинен гидрат 10бб 0,б9 0,52 - - - 0,25
18 14,0 Терпинолен 1088 0,б3 0,74 0,75 0,4б 0,42 0,5б
19 14,4 цис-сабинен гидрат 1098 - - - 1,93 1,б2 0,25
20 14,5 Линалоол 1100 2,84 3,2б 3,09 0,12 0,15 2,54
21 15,б 2,6-диметил-1,3,5,7-октатетраен 1130 0,25 0,25 0,2б - 0,1 0,14
22 1б,2 Камфора 1144 - - 0,20 0,20 0,11 0,13
23 17,0 5-терпинеол 11б7 - - - 0,20 0,17 0,14
24 17,4 терпинен-4-ол 1177 1,98 2,5б 4,50 3,44 2,18 2,б1
25 17,9 а-терпинеол 1191 3,41 3,95 7,37 7,74 б,15 4,б8
2б 21,5 Дигидроедулан 1288 0,13 0,19 0,47 0,33 0,18 0,2б
27 21,7 Тимол 1292 - - 0,47 0,28 0,12 0,14
28 24,б а-копаен 1378 - - 0,19 0,2б 0,25 0,15
29 25,0 Р-бурбонен 1387 0,34 0,40 0,71 0,80 0,74 0,57
30 25,2 Р-элемен 1392 - - 0,17 0,3б 0,39 0,17
31 2б,2 Р-кариофиллен 1422 7,б4 9,11 1б,73 20,5б 18,78 13,3б
32 2б,5 Р-копаен 1432 0,11 0,12 0,31 0,47 0,51 0,25
33 27,2 транс-мурола-3,5-диен 1452 - - 0,1б 0,27 0,31 0,12
34 27,3 а-гумулен 145б 1,02 1,21 2,53 3,45 3,43 2,2б
35 27,б алло-аромадендрен 14б4 0,35 0,41 0,94 1,35 1,44 0,б2
3б 28,0 у-мууролен 1480 0,10 0,12 0,44 0,87 1,21 0,3б
37 28,2 гермакрен-Б 1484 5,47 б,31 11,05 11,б7 7,8 10,40
38 28,5 Бициклосесквифилландрен 1494 - 0,11 0,31 0,49 0,21 0,27
39 28,б а-фарнезен 149б - - 0,33 0,37 0,37 0,2б
40 28,7 Бициклогермакрен 1500 1,02 1,23 2,43 3,01 2,81 2,34
41 28,8 а-муролен 1502 0,14 0,20 0,б2 1,15 1,б1 0,52
42 29,0 Е,Е-а-фарнезен 1510 1,15 1,28 2,92 4,4б 4,78 2,3
43 29,0 Р-бисаболен 1511 0,53 0,б8 1,38 1,97 2,34 1,2б
Окончание таблицы 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
44 29,3 у-кадинен 1517 0,15 0,20 0,59 1,02 1,35 0,57
45 29,5 5-кадинен 1527 0,63 0,85 2,62 4,89 6,26 2,12
46 29,8 транс-кадина-1,4-диен 1536 - - 0,12 0,28 0,39 0,13
47 30,0 а-кадинен 1541 - - 0,18 0,33 0,47 0,18
48 31,2 4-гидрокси-гермакра-1,5-диен 1577 0,14 0,10 - - - 0,11
49 31,3 Спатуленол 1580 - - 0,29 0,85 0,85 0,36
50 31,5 кариофиллен-а-оксид 1586 0,56 0,59 1,43 2,53 2,12 1,29
51 33,3 т-кадинол 1643 - 0,17 0,12 1,93 0,84 0,65
52 33,6 т-муролол 1644 - - 0,4 2,46 4,56 0,53
53 33,7 а-кадинол 1658 - - - 0,17 0,41 1,22
Всего идентифицировано : 97,26 99,57 97,47 93,95 83,65 96,83
Как видно из таблицы 2, основными компонентами эфирного масла Origanum Vulgare L., произрастающего в Манском районе Красноярского края, являются: кариофиллен (13,36%), транс-В-оцимен (10,99%), цис-В-оцимен (10,91%) и гермакрен-D (10,40%). Суммарная доля базовых компонентов в масле составила 45,66%.
Масло также содержит 17 компонентов с концентрациями выше 1%, что от общего числа компонентов составляет 39,96%. Оставшаяся часть масла душицы образована 33 веществами с индивидуальными концентрациями менее 1%.
Детальное изучение данных таблицы 2 в части содержания индивидуальных компонентов в отдельных фракциях показало, что на начальной стадии процесса пародистилляции происходит активное выделение легколетучих компонентов в эфирном масле, таких как сабинен, p-мирцен, а-терпинен, р-фелландрен, 1,8-цинеол, цис-Р-оцимен и транс-Р-оцимен, и уменьшается с течением времени.
Содержание же более тяжелых компонентов, таких как терпинен-4-ол, а-терпинеол, Р-кариофиллен, а-гумулен, а-гумулен, бициклогермакрен, Е,Е-а-фарнезен, р-бизаболен, 5-кадинен и кариофилленоксид, напротив, увеличивается. Концентрация других компонентов масла во фракциях более сложным образом зависит от времени отгонки масла.
Сравнительный анализ полученных данных в ходе настоящей работы с аналогичными данными, представленными в отечественной и зарубежной литературе, показан в таблице 3, где данные помещены согласно географическому расположению упомянутых районов произрастания душицы с движением от запада к востоку.
В целом полученные данные по компонентному составу эфирного масла Origanum Vulgare L,, произрастающей в условиях Красноярского края, в определенной степени сопоставимы с данными о химическом составе эфирного масла душицы из Иркутской области в части набора некоторых значимых компонентов при существенной разнице в их концентрациях. Вместе с этим некоторые вещества (транс-В-оцимен, цис-В-оцимен и гермакрен-D)! будучи основными компонентами эфирного масла, полученного в ходе данной работы, не содержатся в эфирном масле душицы из Иркутской области даже в следовых количествах, что исключает возможность отнесения этих двух образцов к одному хемотипу. Основу иркутского масла составляют сесквитерпены кариофилленового ряда.
Эфирное масло Origanum Vulgare L. из Алтайского края в наборе основных компонентов схоже с химическим составом первых фракций масла, исследованного в ходе настоящей работы, возможно, это связано с тем, что исследователи, проводившие изучение эфирного масла душицы, произрастающей в Алтайском крае, ограничились меньшим временем пародистилляции. Справедливости ради стоит сказать, что авторами не указывалось время, затраченное на выделение масла. При этом сохраняется теоретическая возможность утверждать принадлежность масел душицы Красноярского и Алтайского краев к одному хеморас.
Примечательно, что ни один из сибирских образцов не содержит заметного количества тимола и карвак-рола, характерных для некоторых других хемотипов душицы.
Таблица 3. Сравнительный анализ основных компонентов эфирного масла Origanum Vulgare L., произрастающей в разных метеофизических условиях
Концентрация компонента, % от цельного масла
Название компонента Португалия [10] ый ны ь л о авкро 11] £ S (кип ^ Н ар Ф ти ый ы н ль ] о] % ^ анци рФ ны ль о] анци рФ Венгрия (карвакрольный тип) [12] І ны ь л § g енгр В ны ль ] о m s ~ еци Гр Греция (карвакрольный тип) [13] Турция [13] Республика Коми [14] Алтайский край [15] Красноярский край 1 Иркутская область [16]
1,8-цинеол 2 - - - - - - - - 172 82 45 >1
Кариофиллен - - - - - - - - - 11,8 99 13,4 26
Кариофиллен-а-оксид - - - - - 102 - - - - - 13 27.2
Тимол >1 <1 ДО 383 <1 - <1 - до 42,8 6 >1 - <1 10
Карвакрол > 1 о ,5 д 78 о ,5 до 2 д2 < 1 76,4 < 1 - до 69,6 до 71,2 2,3 - - > 1
Сабинен - - - - - 7,9 > 1 > 1 до 1 - 13,5 5,3 -
цис-В-оцимен - - - - - - - - - - - 10,9 -
транс-В-оцимен - - - - - - - - - - 16,2 11,0 -
N-цимол о ,5 д 47 до 7 до 10,6 до 33,1 4,7 22,3 до 51,3 - до 14 - - - > 1
у-терпинен > 1 до 6 до 2,1 до 10,6 6,6 5,1 > 1 > 1 до 1 - - 2,3 -
а-Терпинеол > 1 - - - - - - - - - - 1,3 5,1
Линалоол >1 - - - - - - - - - - 25 20
Спатуленол - - - - - 4,8 - - - - - <1 79
Терпинеол-4 - - - - - - - - - - - 26 14,4
В-бисаболен - - - - - - - - - - - 47 28
Гермакрен-D - - - - - - - - - - - 10,4 -
а-гумулен - - - - - - - - - - - 23 -
собственные данные, полученные в ходе настоящей работы.
2 компонент не обнаружен или не идентифицирован, либо его содержание составило <1%.
Выводы
1. Определен качественный и количественный состав эфирного масла душицы обыкновенной, произрастающей в условиях Красноярского края. В его составе обнаружено 77 индивидуальных веществ (54 из которых имеют концентрацию более 0,1%). В настоящей работе идентифицировано 53 компонента с общей концентрацией 96,83%, Основными компонентами эфирного масла являются: р-кариофиллен, гермакрен-D, цис-Р-оцимен, транс-Р-оцимен, сабинен и 1,8-цинеол.
2. Экспериментально показано, что компонентный состав конечного эфирного масла сильно зависит от времени его выделения.
3. Полученные данные по химическому составу эфирного масла Origanum Vulgare L. Красноярского края в достаточной степени сопоставимы с аналогичными данными по душице Алтайского края. Предполагается возможность отнести эти два образца к одной хеморассе.
Список литературы
1. Растительные ресурсы СССР. Цветковые растения, их химический состав, использование / ред. В. Л. Комаров. СПб., 1991. 340 с.
2. Лекарственное растительное сырье / под ред. Е.И. Василенко. М., 1994. 160 с.
3. Атлас ареалов и ресурсов лекарственных растений СССР / под ред П.С. Чикова, Л.Н. Зайко, А.И. Шретера и др. М., 1980. 340 с.
4. Лекарственные средства, применяемые в медицинской практике в СССР: справочник / М. А. Клюев и др. М., 1989. 512 с.
5. Танасиенко Ф.С. Эфирные масла. Содержание и состав в растениях. Киев, 1985. 286 с.
6. Митрофанов Д.П. Химический состав лесных растений Сибири. Новосибирск, 1977. 120 с.
7. Киселева А.В., Волхонская Т.А., Киселев В.Е. Биологически активные вещества лекарственных растений Южной Сибири. Новосибирск, 1991.
8. Werker E., Putievky E., Ravid U. The essential oils and glandular hais in different chemotipes of Origanum vulgare L // Ann. Bot. 1985. V. 55. N6. Pp. 793-801.
9. Ткачев А.В. Исследование летучих веществ растений. Новосибирск, 2008. 969 с.
10. Gaspar F., Leeke G. Essential Oil from Origanum vulgare L. ssp. virens (Hoffm. et Link) letswaart: Content, Composition and Distribution Within the Bracts // Journal of Essential Oil Research: JEOR. Carol Stream. 2004. V. 16. N2. Pp. 82.
11. Figueredo G., Jean-Claude Chalchat, B Pasquier. A Study of the Mediterranean Oregano Populations. Chemical Composition of Essential Oils of Origanum ehrenbergii Boiss. from Two Populations in Lebanon // Journal of Essential Oil Research: JEOR. Carol Stream. 2005. V. 17. N6. Pp. 593.
12. Veres K., Varga E., Dobos A., Hajdu Zs., Mathe I., Nemeth E., Szabo K. Investigation of the composition and stability of the essential oils of origanum vulgare ssp. vulgare L. and O. vulgare ssp. hirtum (Link) letswaart // Chroma-tographia: An International Journal for Rapid Communication in Chromatography, Electrophoresis and Associated Techniques. V. 57. N1. Pp. 95-98.
13. Kokkini S., Karousou R., Hanlidou E., Lanaras T. Essential Oil Composition of Greek (Origanum vulgare ssp. hirtum) and Turkish (O. onites) Oregano: a Tool for Their Distinction // Journal of Essential Oil Research : JEOR; Carol Stream. 2004. V. 16. N4. Pp. 334.
14. Туманова Е.Л., Кучин А.В., Пунегов В.В. Выделение монотерпенов эфирного масла Origanum vulgare L. методом твердофазной экстракции // Лесохимия и органический синтез. Сыктывкар, 1998. 57 с.
15. Ткачев А.В., Королюк Е.А., Юсубов М.С., Гурьев А.М. Изменение состава эфирного масла при разных сроках хранения сырья // Химия растительного сырья. 2002. №1. С. 19-30.
16. Мирович В.М., Коненкина Т.А., Федосеева Г.М., Головных Н.Н. Исследование качественного состава эфирного масла душицы обыкновенной, произрастающей в Восточной Сибири // Химия растительного сырья. 2008. №2. С. 61-64.
Поступило в редакцию 25 октября 2009 г.
