CC BY
6
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
УДК 630.892
Хвойные бореальной зоны. 2022. Т. XL, № 2. С. 164-167
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДИСТИЛЛЯЦИИ ЭФИРНОГО МАСЛА ИЗ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ МОЖЖЕВЕЛЬНИКА*
И. В. Мацкевич, В. Н. Невзоров, Ж. А. Кох
Красноярский государственный аграрный университет Российская Федерация, 660049, г. Красноярск, просп. Мира, 90 E-mail: imatskevichv@mail.ru
Изучали образцы древесной зелени растений рода Juniperus на возможность использования их в качестве источника эфирных масел. Объект исследования - древесная зелень растений рода Juniperus (Juniperus communis, Juniperus sibirica, Juniperus sabina) заготовленная в Братском районе Иркутской области в сентябре 2021 года. Исследованы процессы дистилляции эфирного масла из древесной зелени можжевельника рода Juniperus. Исследованные процессы дистилляции эфирных масел позволили отдавать предпочтение методу гидродистиляции, при котором эфирное масло имеет качественные показатели, приближенные к значениям показателей нормативных документов. Выбран наиболее эффективный способ получения эфирного масла методом гидродистилляции в лабораторных условиях из древесной зелени растений рода Juniperus, определена массовая доля полученного эфирного масла и исследованы его физико-химические показатели, которые показали, что самая высокая массовая доля эфирного масла была обнаружена в древесной зелени Juniperus sibirica.
Ключевые слова: исследование, эфирные масла, дистилляция, можжевельник обыкновенный, можжевельник сибирский, можжевельник казацкий, показатель преломления, массовая доля, относительная плотность.
Conifers of the boreal area. 2022, Vol. XL, No. 2, P. 164-167
STUDY OF ESSENTIAL OIL DISTILLATION PROCESSES FROM JUNIPER WOOD HERBS
I. V. Matskevich, V. N. Nevzorov, Zh. A. Ko^
Krasnoyarsk State Agrarian University 90, Mira Av., Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation E-mail: imatskevichv@mail.ru
Samples of Juniperus herbs for their possible use as a source of essential oils were studied. The object of research is wood greens of plants of genus Juniperus (Juniperuscommunis, Juniperussibirica, Juniperussabina) harvested in Bratsk area of Irkutsk region in September 2021. The processes of distillation of essential oil from tree greens of Juniperus genus were studied. The studied processes of essential oils distillation allowed to give preference to the method of hydrodistillation, in which the essential oil has quality parameters close to those of normative documents. The most effective method of obtaining essential oil by hydrodistillation in laboratory conditions from woody herbs of Juniperus genus plants was chosen, the mass fraction of the obtained essential oil was determined and its physical and chemical parameters were studied, which showed that the highest mass fraction of essential oil was found in woody herbs Juniperussibirica.
Keywords: study, essential oils, distillation, Juniperus communis, Juniperus sibirica, Juniperus sabina, refractive index, mass fraction, relative density.
*
Работа выполнена при поддержке Краевого государственного автономного учреждения «Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-технической деятельности» в рамках выполнения научных исследований и разработок по проекту «Разработка и изготовление малогабаритной модульной установки для производства можжевелового эфирного масла в районах Арктики и Крайнего Севера», проект № 2021110907919.
ВВЕДЕНИЕ
Эфирные масла определяются как летучие вторичные метаболиты растений, которые придают растению характерный запах и вкус. В России в больших объемах добывают эфирные масла из древесной зелени хвойных пород, а другие виды эфирных масел в основном поступают из стран импортеров: Индия -41,5 %, Германия - 10,7 %, США - 7,2 %, Китай -6,0 %, Великобритания - 5,1 %. Потребность России в эфирных маслах составляет более 200 т в год [1]. Эфирные масла широко используются в медицинской, фармацевтической, косметической ветеринарной и пищевой промышленностях. Многие виды масел используются в качестве ароматизаторов и пищевых добавок. Активно изучаются другие направления применения: в качестве репеллентов и инсектицидов, антимикробных препаратов. Высокая стоимость зарубежного импортного сырья потребовало решение вопросов развития производства эфирного масла на ресурсах внутри страны [2].
Выполненные исследования [3-6] показали, что для производства эфирных масел в России имеется большой перечень эфиромасленичного сырья которое можно использовать для промышленного производства эфирных масел. Известно, что растения, произрастающие в экстремальных условиях, могут обладать особыми физико-химическими и биологическими свойствами. Флора северных территорий Красноярского края, как по разнообразию, так и по численности видов имеет свои характерные особенности и представляет интерес для получения ценных эфиро-масленичных продуктов. Выполненный анализ биоразнообразия растительных ресурсов позволил выделить специфический биообъект - растения рода Juniperus.
Можжевельники видов Juniperus communis, Juniperus sibirica, Juniperus sabina имеют широкий ареал распространения по всей территории Красноярского края, при этом было установлено, что можже-вельники данных видов недостаточно изучены на предмет содержания и накопления эфирного масла в отдельных частях растительного сырья в соответствии с требованиями нормативных документов [8].
Цель работы. Исследовать процессы дистилляции эфирных масел из образцов древесной зелени растений рода Juniperus (Juniperus communis, Juniperus sibirica, Juniperus sabina) для определения наиболее эффективного метода получения эфирного масла соответствующего требованиям по массовой доли эфирного масла и физико-химические показателям.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Объект исследования - древесная зелень растений рода Juniperus (Juniperus communis, Juniperus sibirica, Juniperus sabina) заготовленная в Братском районе Иркутской области в сентябре 2021 года. Экспериментальные исследования проводились в лаборатории кафедры Технология, оборудование бродильных и пищевых производств, Красноярского ГАУ. После сбора древесную зелень измельчали до частиц разме-
ром 2-5 мм. Влажность исследуемых образцов сырья составляла 65-70 %. Извлечение эфирного масла проводили методами пародистилляции и гидродистилляции, навески сырья весом 200 г с использованием дистиллированной воды в соотношении сырье : вода (1:6) в колбе объемом 1 л с обратным холодильником. В полученных образцах эфирного масла определяли массовую долю масла, относительную плотность и показатель преломления. Таким образом, анализировали не только количественные показатели, но и показатели качества. Для расчета массовой доли эфирного масла в процентах применяли метод, рекомендованный ГОСТ ISO 8897-2017. Масло эфирное можжевеловое (Juniperus communis L.) [8]. Для определения показателя преломления согласно ГОСТ ISO 2802014 «Масла эфирные. Метод определения показателя преломления использовали рефрактометр [9]. Для определения относительной плотности эфирного масла использовали ГОСТ ISO 279-2014 Масла эфирные. Метод определения относительной плотности при температуре 20 °С. Контрольный метод [10].
РЕЗУЛЬТАТЫ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На основании полученных экспериментальных данных по изучению процесса пародистилляции и гидродистилляции эфирных масел из древесной зелени можжевельника видов Juniperus communis, Juniperus sibirica, Juniperus sabina было определено, что метод выделения эфирных масел влияет на объем выделенного эфирного масла.
В табл. 1 приведены сравнительные данные по выходу эфирного масла из исследуемых образцов Juniperus communis, Juniperus sibirica, Juniperus sabina по объему при пародистилляции и гидродистилляции.
Анализ табл. 1 показывает, что объем полученного эфирного масла в экспериментальных образцах напрямую зависит от метода дистилляции, при этом установлено, что наибольший выход эфирного масла получен из древесной зелени Juniperus sibirica.
Полученные образцы можжевелового эфирного масла (табл. 2) были исследованы на основные качественные показатели в соответствии с требованиями ГОСТ ISO 280-2014 Масла эфирные. Метод определения показателя преломления использовали рефрактометр. Для определения относительной плотности эфирного масла использовали ГОСТ ISO 279-2014 Масла эфирные. Метод определения относительной плотности при температуре 20 °С.
Анализ табл. 2 показывает, что наиболее эффективным является способ гидродистилляции, относительная плотность исследуемых образцов составила для Juniperus communis 0,895 г/см3, Juniperus sibirica 0,871 г/см3, Juniperus sabina 0,872 г/см3 что соответствует требованиям, предъявляемым к эфирным маслам. Эффективность исследуемых способов дистилляции эфирного масла из древесной зелени можжевельника определялась согласно ГОСТ ISO 8897-2017, результаты определения массовой доли эфирного масла приведены в табл. 3.
Мацкевич И. В., Невзоров В. Н., Кох Ж. А. Исследование процессов дистилляции эфирного масла из древесной зелени
Таблица 1
Объем полученных эфирных масел
Наименование древесной зелени мож- № образца Методы выделения эфирных масел
жевельника Пародистилляция Гидродисилляция
Объем полученных эфирных масел, см3
1 2,10 2,20
Juniperus communis 2 2,00 2,30
3 2,30 2,30
Среднее значение 2,13 2,26
1 2,40 2,60
Juniperus sibirica 2 2,50 2,80
3 2,50 2,80
Среднее значение 2,46 2,70
1 1,80 2,00
Juniperus sabina 2 2,00 2,20
3 1,90 2,20
Среднее значение 1,90 2,13
Таблица 2
Показатели качества эфирных масел
Наименование эфирного масла № образца Способ извлечения эфирного масла
Пародистилляция Гидродисилляция
Относительная плотность, г/см3 Показатель преломления Относительная плотность, г/см3 Показатель преломления
Juniperus communis 1 0,890 1,4898 0,895 1,4906
2 0,891 1,4897 0,894 1,4908
3 0,891 1,4898 0,896 1,4906
Среднее значение 0,891 1,4898 0,895 1,4907
Juniperus sibirica 1 0,859 1,4691 0,871 1,4729
2 0,862 1,4690 0,873 1,4724
3 0,865 1,4692 0,869 1,4722
Среднее значение 0,862 1,4691 0,871 1,4725
Juniperus sabina 1 0,863 1,4701 0,871 1,4722
2 0,864 1,4702 0,873 1,4721
3 0,864 1,4702 0,873 1,4722
Среднее значение 0,864 1,4702 0,872 1,4722
Таблица 3
Массовая доля эфирного масла
Название эфирного масла Массовая доля эфирного масла из среднего значения образца, %
Пародистилляция Гидродисилляция
Juniperus communis 0,95 1,01
Juniperus sibirica 1,06 1,19
Juniperus sabina 0,82 0,92
Анализ табл. 3 показывает, что массовая доля эфирного масла из среднего значения образцов имеет наибольший выход из древесной зелени Juniperus sibirica при использовании метода гидродистилляции и составляет 1,19 %.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведены исследования процессов дистиляции эфирного масла из древесной зелени можжевельника видов Juniperus communis, Juniperus sibirica, Juniperus sabina, заготовленных в Братском районе Иркутской области в сентябре 2021 года и при проведении экспериментальных исследований образцы древесной зелени были измельчены до частиц размером 2-5 мм. Извлечение эфирного масла проводили методами па-родистилляции и гидродистилляции, полученные образцы эфирных масел были изучены по объему выхо-
да в соответствии с методом выделения эфирных масел, определены показатели качества и массовая доля эфирных масел. Выполненные исследования показали, что объем полученного эфирного масла в экспериментальных образцах напрямую зависит от метода дистилляции, при этом установлено, что наибольший выход эфирного масла получен из древесной зелени Juniperus sibirica, массовая доля эфирного масла из среднего значения образцов составила 1,19 %. При использовании метода гидродистилляции значение всех исследуемых показателей выше, чем при паро-дистилляции.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ
1. Ткаченко К. Г. Флора России - потенциальный источник перспективных эфиромасличных растений //
Научный и инновационный потенциал развития производства, переработки и применения эфиромаслич-ных и лекарственных растений : материалы Между-нар. науч.-практ. конф. 2019. С. 7-144.
2. Сокращение сброса пихтового масла при его производстве / Т. В. Невзорова, В. Н. Невзоров, С. В. Хижняк, Р. А. Степень // Вестник КрасГАУ. 2011. № 10 (61). С. 201-204.
3. Невзоров, В. Н., Кох Ж. А., Мацкевич И. В. Совершенствование процесса отгонки эфирного масла из семян черной смородины // Наука, образование и бизнес: новый взгляд или стратегия интеграционного взаимодействия. Нальчик : Кабардино-Балкар. гос. аграр. ун-т им. В. М. Кокова, 2021. С. 148-152.
4. Невзоров В. Н., Струков А. А., Мацкевич И. В., Кох Ж. А. Эфирные масла хвойных сибирских растений Красноярского края как объект регионального экспорта // Приоритетные направления развития регионального экспорта продукции АПК : материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Красноярск, 13-20 ноября 2019 г.) ; Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2019. С. 102-106.
5. Ткаченко К. Г., Варфоломеева Е. А. Эфирные масла - репелленты и/или инсектициды. Перспективы использования для защиты растений // Инновационное развитие экономики : материалы Второго Крымского инвестиционного форума. ФГБУН «НИИСХ Крыма», Науч.-техн. Союз Крыма. 2020. С. 109-114.
6. Ткаченко К. Г., Зенкевич И. Г., Коробова М. М. Особенности переработки растительного сырья для увеличения выхода эфирных масел // Растительные ресурсы. 1998. Т. 34, Вып. 3. С. 129-137.
7. Ткаченко К. Г. Эфирномасличные растения и эфирные масла: достижения и перспективы, современные тенденции изучения и применения // Вестник Удмуртского университета. Биология: науки о земле. 2011. Вып. 1. С. 88-100.
8. ГОСТ ISO 8897-2017. Масло эфирное можжевеловое (Juniperus communis L.). Технические условия. М. : Стандартинформ, 2019. 8 с.
9. ГОСТ ISO 280-2014. Масла эфирные. Метод определения показателя преломления. М. : Стандар-тинформ, 2016. 8 с.
10. ГОСТ ISO 279-2014. Масла эфирные. Метод определения относительной плотности при температуре 20 °С. М. : Стандартинформ, 2015. 8 с.
REFERENCES
1. Tkachenko K. G. Flora Rossii - potentsial'nyy istochnik perspektivnykh efiromaslichnykh rasteniy //
Nauchnyy i innovatsionnyy potentsial razvitiya proizvod-stva, pererabotki i primeneniya efiromaslichnykh i lekarstvennykh rasteniy : materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. 2019. S. 7-144.
2. Sokrashcheniye sbrosa pikhtovogo masla pri yego proizvodstve / T. V. Nevzorova, V. N. Nevzorov, S. V. Khizhnyak, R. A. Stepen' // Vestnik KraSGAU. 2011. № 10 (61). S. 201-204.
3. Nevzorov, V. N., Kokh Zh. A., Matskevich I. V. Sovershenstvovaniye protsessa otgonki efirnogo masla iz semyan chernoy smorodiny // Nauka, obrazovaniye i biznes: novyy vzglyad ili strategiya integratsionnogo vzaimodeystviya. Nal'chik : Kabardino-Balkar. gos. agrar. un-t im. V. M. Kokova, 2021. S. 148-152.
4. Nevzorov V. N., Strukov A. A., Matskevich I. V., Kokh Zh. A. Efirn-yye masla khvoynykh sibirskikh rasteniy Krasnoyarskogo kraya kak ob"yekt regional'-nogo eksporta // Prioritetn-yye napravleniya razvitiya regional'nogo eksporta produktsii APK : materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. (Krasnoyarsk, 13-20 noyabrya 2019 g.) ; Krasnoyar. gos. agrar. un-t. Krasnoyarsk, 2019. S. 102-106.
5. Tkachenko K. G., Varfolomeyeva Ye. A. Efirn-yye masla - repellenty i/ili insektitsidy. Perspektivy ispol'zovaniya dlya zashchity rasteniy // Innovatsionnoye razvitiye ekonomiki : materialy Vtorogo Krymskogo in-vestitsionnogo foruma. FGBUN "NIISKH Kryma", Nauch.-tekhn. Soyuz Kryma. 2020. S. 109-114.
6. Tkachenko K. G., Zenkevich I. G., Korobova M. M. Osobennosti pererabotki rastitel'nogo syr'ya dlya uvelicheniya vykhoda efirnykh masel // Rastitel'n-yye resursy. 1998. T. 34, Vyp. 3. S. 129-137.
7. Tkachenko K. G. Efirnomaslichn-yye rasteniy a i efirn-yye masla: dostizheniya i perspektivy, sovremen-nyye tendentsii izucheniya i primeneniya // Vestnik Udmurtskogo universiteta. Biologiya: nauki o zemle. 2011. Vyp. 1. S. 88-100.
8. GOST ISO 8897-2017. Maslo efirnoye mozhzhe-velovoye (Juniperus communis L.). Tekhnicheskiye usloviya. M. : Standartinform, 2019. 8 s.
9. GOST ISO 280-2014. Masla efirn-yye. Metod opredeleniya pokazatelya prelomleniya. M. : Standart-inform, 2016. 8 s.
10. GOST ISO 279-2014. Masla efirn-yye. Metod opredeleniya otnositel'noy plotnosti pri temperature 20 °C M. : Standartinform, 2015. 8 s.
© Мацкевич И. В., Невзоров В. Н., Кох Ж. А., 2022
Поступила в редакцию 10.01.2022 Принята к печати 01.04.2022
