CC BY
155
Химия растительного сырья. 2000. № 3. C. 19-24.
УДК 547.913:543.544.45
ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЭФИРНОГО МАСЛА MONARDA FISTULOSA L. И MONARDA DIDYMA L., КУЛЬТИВИРУЕМЫХ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
© Р.В. Опарин,3 Л.М. Покровский,6 Г.И. Высочина,в А.В. Ткачев6,г*
а Алтайский филиал ЦСБС СОРАН, Горно-Алтайск (Россия)
б Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, проспект Академика Лаврентьева 9, Новосибирск, 630090 (Россия) в Центральный сибирский ботанический сад СО РАН, ул. Золотодолинская 101, Новосибирск, 630090, Россия (Россия)
г Новосибирский государственный университет, кафедра органической химии, ул. Пирогова 2, Новосибирск, 630090 (Россия) e-mail: atkachev@nioch.nsc.ru
Авторы благодарят Конкурсный центр фундаментального естествознания при Санкт-Петербургском университете за финансовую поддержку настоящей работы (грант “Изучение летучих терпеноидов полезных растений Сибири и Дальнего Востока”) и сотрудницу Лаборатории терпеновых соединений НИОХ СО РАН Ольгу Николаевну Бурчак за помощь в подготовке образцов.
Впервые приводятся данные по химическому составу эфирного масла Monarda fistulosa (монарда дудчатая) и Monarda didyma (монарда двойчатая), культивируемых в условиях лесостепной зоны Западной Сибири (Новосибирск, Академгородок). Для получения эфирного масла использовали облиственные цветущие побеги растений второго года жизни, которые срезали непосредственно перед отгонкой в конце июля 1999 г. в фазе массового цветения. Методом хромато-масс-спектрометрии обнаружили до 40 компонентов, из которых идентифицировано 30 веществ, что составляет 95-99% от суммы цельного масла. Учитывая высокое содержание тимола (56.3%) и линалоола (20.6%) в эфирном масле Monarda fistulosa и тимола (65.9%) и карвакрола (10.7%) в эфирном масле M.didyma, можно рекомендовать эти растения, не являющиеся компонентами отечественной флоры, для дальнейшего изучения в качестве перспективных эфироносов в условиях Западной Сибири.
Виды рода Monarda L. (монарда) - многолетние травянистые растения из семейства Lamiaceae (яснотковые). В мировой флоре род монарда представлен более чем 20 видами, родиной которых является Северная Америка (в основном южная и центральная часть США, а также Канада). Во многих странах Европы и Америки монарда введена в культуру как декоративное, пряно-ароматическое и лекарственное растение [1-3]. В России встречается только в условиях культуры в европейской части страны, на Урале и в Сибири [4].
Наиболее интересными видами монарды, достаточно широко культивируемыми в нашей стране, являются Monarda fistulosa (монарда дудчатая) и Monarda didyma (монарда двойчатая). Как перспективные эфирно-масличные растения они изучались в Никитском ботаническом саду [4, 5]. Оба эти вида дают высокий выход эфирных масел (до 2.4% в расчете на сухой вес), обладающих бактерицидной, антигель-минтной, антибиотической активностью, иммуномодулирующим эффектом, используемых также для ингаляций при заболеваниях верхних дыхательных путей [1, 6, 7]. В эфирном масле монарды дудчатой и монарды двойчатой идентифицировано более 20 компонентов. Основной компонент - тимол (60-72%).
Автор, с которым следует вести переписку.
Кроме него, ранее в эфирном масле обнаружены карвакрол (9.6%), у-терпинен (16.5%), сабинен (3.8%), п-цимол (3%), а также в незначительных количествах борнеол, a-туйен, a-туйол, мирцен, линалоол, цинеол [б, В]. В эфирном масле монарды двойчатой количественно преобладают тимол и карвакрол (в сумме до 70%), при этом количество тимола не превышает 50-60%, но относительно много линалоола и лимонена (до 9%) [б].
Опубликованные в литературе сведения о химическом составе эфирных масел монарды дудчатой и монарды двойчатой получены на образцах растений, возделываемых на Южном берегу Крыма и Северном Кавказе [б, В]. Эфирные масла видов монарды, выращиваемых в сибирском регионе, ранее не исследовались.
В настоящей работе приведены результаты изучения химического состава эфирных масел монарды дудчатой и монарды двойчатой, культивируемых в условиях лесостепной зоны Западной Сибири (окрестности Новосибирского Академгородка).
Материалы и методы
Монарда дудчатая и монарда двойчатая были выращены из семян, полученных из ВНИИССОК (Московская область) (образцы № 1.1, 1.2, 2.1, 2.2) и из ЦСБС СО РАН (Новосибирск, коллекция семян лаборатории лекарственных растений) (образец № 1.3). Оба вида возделывались как садовая декоративная и пряноароматическая культура на хорошо удобренной почве при умеренном поливе. Минеральные удобрения и пестициды не применялись. Рассаду выращивали в специальном рассаднике при посеве в начале апреля 1998 г. Глубина заделки семян - 1.0-1.5 см. На 10-12-й день появились всходы. При формировании 6-8 пар листьев растения имели хорошо развитую корневую систему и были пересажены на гряды по схеме 50x30 см. В первый же год жизни единичные экземпляры цвели. Успешно перезимовав, каждое растение на второй год жизни имело до 15-20 побегов, которые срезали выборочно в конце июля в фазе массового цветения для получения эфирного масла. Оставшиеся побеги в сентябре дали полноценные семена. Растения не подмерзали при весенних и осенних заморозках, уходили зелёными под снег.
Эфирное масло было получено методом гидродистилляции с использованием стандартной методики [9]. Эфирное масло получали из свежесобранного материала, выход масла определяли путем пересчета на сухой вес сырья.
В образцах монарды дудчатой (образцы № 1.1, 1.2, 1.3) более высокое содержание эфирного масла по сравнению с монардой двойчатой (образцы № 2.1, 2.2). Следует отметить, что в цветущих растениях монарды дудчатой более позднего срока срезки (29.07.99) масла на почти на четверть больше (табл. 1).
Эфирное масло подвергалось органолептическому и физико-химическому анализам. Из органолептических показателей определяли запах и цвет масла. Из физико-химических характеристик -удельное вращение плоскополяризованного света (к 578 нм) и показатель преломления (табл. 2).
Химический состав эфирного масла исследовали методом хромато-масс-спектрометрии на газовом хроматографе Hewlett-Packard 5890/II с квадрупольным масс-спектрометром (HP MSD 5971) 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. Содержание компонентов (табл. 3) вычисляли по площадям газохроматографических пиков без использования корректирующих коэффициентов. Качественный анализ основан на сравнении времен удерживания и полных масс-спектров с соответствующими данными компонентов эталонных масел и чистых соединений, если они имелись, и с данными библиотеки масс-спектрических данных Wiley275 (275000 масс-спектров) и каталогов [10, 11]. Общий вид хроматограммы эфирных масел приведен на рисунке 1.
Таблица 1. Содержание эфирного масла в исследуемых образцах
Номер образца Название Время сбора Содержание эфирного масла, %
В расчете на свежую траву В расчете на сухое сырье
Монарда дудчатая
1.1 Образец из ВНИИССОК 20.07.99 0.91 3.40
1.2 То же 29.07.99 1.25 4.16
1.3 Образец из ЦСБС 20.07.99 1.00 3.68
Монарда двойчатая
2.1 Образец из ВНИИССОК 19.07.99 0.58 2.16
2.2 Сорт «Махогени» из ВНИИССОК 26.07.99 0.64 2.38
Таблица 2. Физико-химические и органолептические показатели исследуемых образцов эфирных масел
Номер образца Физико-химические показатели Органолептические показатели
Удельное вращение Показатель преломления Цвет Запах
1.1 23 [а] 578 -5.83 (с 0.055, гексан-ацетон) 17 Ид 1.5019 бледно-желтый пряный с цветочным оттенком
1.2 23 [а] 578 -2.18 (с 0.017, гексан-ацетон) Ид 1.5071 желтый пряный
1.3 21 [а] 578 -2.50 (в чистом виде) пД 1.4991 бледно-желтый пряный
2.1 23 [а] 578 -3.33 (с 0.061, гексан-ацетон) пД 1.5100 светло-желтый пряный
2.2 23 [а] 578 -2.06 (с 0.067, гексан-ацетон) пД 1.5049 бледно-желтый пряный
Результаты и обсуждение
Количественное определение эфирного масла в надземной части двух видов монарды, выращенных в лесостепной зоне Западной Сибири, показало, что в условиях резкоконтинентального сибирского климата в этих видах образуется значительно больше эфирного масла (на 40-70%), чем на Южном берегу Крыма и Северном Кавказе.
Анализ состава образцов эфирных масел позволил обнаружить до 40 компонентов. Методом хромато-масс-спектрометрии 30 из них идентифицировано, что составляет 95-99% от суммы цельного эфирного масла. Результаты анализа приведены в таблице 3. Общий вид хроматограмм показан на рисунке 1. В сравнении с литературными данными, количество тимола и карвакрола в масле монарды дудчатой и монарды двойчатой значительно ниже (в среднем, на 20-40%). Из исследованных эфирных масел наиболее богат тимолом образец монарды двойчатой 2.1, в котором его содержание составляет 65,9%, а также образец монарды дудчатой 1.1. Как оказалось, состав эфирных масел чрезвычайно зависим от сроков срезки даже в пределах одной фазы вегетации. Это видно при сравнении образцов 1. 1 и 1.2, представляющих собой одни и те же растения монарды дудчатой с интервалом сбора цветущих побегов в 9 дней: тимол уступает место в качестве главного компонента карвакролу. Содержание лимонена и линалоола в большинстве образцов не превышает 1%. Однако в образце 1.1 его содержится 20,6%, что на 100% больше, чем приводится в литературе для эфирных масел растений, выращиваемых на Южном берегу Крыма и Северном Кавказе.
Таблица 3. Химический состав исследуемых образцов эфирных масел по данным хромато-масс-спектрометрии*
№ п/п Название компонентов Содержание компонентов в образцах**
№ 1.1 № 1.2 № 1.3 № 2.1 № 2.2
1. 3-туйен 0.6 1.5 2.0 0.б 1.4
2. а-пинен 0.2 0.4 0.5 0.2 0.4
3. Камфен 0.1 0.1 0.1 0.1
4. Сабинен - 0.2 0.2 - 0.2
5. Р-пинен - 0.1 0.1 - 0.7
б. 1-октен-3-ол 1.3 2.4 2.5 3.5 3.0
7. 3-октанон - - - 0.3 -
В. Р-мирцен 1.0 2.0 2.3 1.2 1.В
9. 3-октанол - - - 0.5 -
10. а-фелландрен 0.2 0.3 0.3 0.2 0.3
11. 3-карен - 0.1 0.1 - 0.1
12. а-терпинен 1.5 2.4 3.3 1.5 2.4
13. п-цимол 2.4 4.7 5.3 2.В 3.В
14. у-терпинен б.7 12.2 1В.б б.3 1б.5
15. Лимонен 0.4 0.В 0.9 0.4 0.7
1б. Транс-сабинен-гидрат 0.В 0.б 0.2 0.В -
17. Цис-сабинен-гидрат - 0.1 - 0.2 0.9
1В. Линалоол 20.б 0.1 1.2 - 0.9
19. Борнеол 0.2 - - - -
20. Терпинеол-4 0.5 0.5 0.7 0.4 0.б
21. а-терпинеол - - 0.1 0.1 0.1
22. Тимола метиловый эфир 0.7 1.0 0.1 1.2 0.4
23. Карвакрола метиловый эфир - 4.5 2.5 - 7.3
24. Борнилацетат 0.1 - - - -
25. а-фенхилацетат 0.2 - -
2б. Тимол 5б.3 14.3 22.7 б5.9 3.4
27. Карвакрол 5.4 50.7 33.7 10.7 54.4
2В. Карвакрилацетат - - 0.1 - -
29. Кариофиллен 0.2 0.2 0.4 - 0.3
30. Г ермакрен Б 0.4 0.7 0.9 - 0.б
Примечания:
* компоненты приведены в порядке увеличения времени удерживания.
** Знак «-» означает, что содержание соответствующего компонента не превышает 0.1%.
Учитывая высокое содержание тимола, карвакрола и линалоола в образцах 1.1 и 1.2 монарды дудчатой и тимола и карвакрола в образцах 2.1 и 2.2 монарды двойчатой из ВНИИССОК, можно рекомендовать их для дальнейшего изучения как перспективных эфироносов в условиях Западной Сибири, тем более что суровые сибирские зимы эти североамериканские виды переносят хорошо.
Рис. 1. Общий вид хроматограмм образцов эфирных масел Мопатйа /и$Ш1о,5а (монарда дудчатая) и Мопатйа йгйуша (монарда двойчатая)
Образец № 1.1
Образец № 1.2
Образец № 1.3
Образец № 2.1
Образец № 2.2
Список литературы
I. Clintock E., Epling C. A review of the gennus Monarda (Labiatae) // University of California publication in botany. 1982. Vol. 20. №2. P. 147-194.
2 . Scora R.W. Intercpecific relationhips in the genus Monarda (Labiatae) // University of California
publication in botany. 1967. Vol. 41. P. 1-71.
3 . Uphof J.C. The Dictionary of Economic Plants. New-York, 1968. 591 p.
4 . Интродукция лекарственных, пряноароматических и технических растений / Под ред.
В.С. Соколова, И.Н. Сациперовой. М.-Л., 1965. С. 177-180.
5 . Капелев И.Г. Методические рекомендации по возделыванию монарды. Ялта, 1982.
6 . Бакова Н.Н., Хлыпенко Л.А., Работягов В.Д. Перспективы использования эфирно-масличных
растений семейства яснотковые / International Meeting of Young Scientis in Horticulture // Materialis of the 7th International conference. Lednice/ Czech Republic. 1999. P. 144-146.
7 Работягов В. Д., Хлыпенко Л. А., Корсакова С.П. Эфирно-масличные растения семейства яснотковые из коллекции Никитского ботанического сада // Физиолого-биохимические аспекты изучения лекарственных растений. Материалы международного совещания, посвященного памяти В.Г. Минаевой. Новосибирск, 1998. С. 54-55.
8 . Замуреенко В.А., Клюев Н.А., Бочаров Б.В., Кабанов В.С. Исследование компонентного состава
Monarda fistulosa // Химия природных соединений. 1989. №5. С. 646-649.
9 . Государственная Фармакопея СССР. Вып. 2. Общие методы анализа. Лекарственное растительное
сырье МЗ СССР. XI изд. м., 1990. 400 с.
10 . Eight Peak Index of Mass Spectra. Royal Society of Chemistry: University of Netinham. England, Third
Edition, 1983. Vol. 1-2.
II. McLafferty F.V; Staufer D.B. The Wiley/NBS Reghtry of Mass Spectral Data; Wiley-Inlerscience: New-York, 1989, Vol. 1-7.
Поступило в редакцию 28 июня 2000 года
