CC BY
104
Химия растительного сырья. 2010. №3. С. 121-124.
УДК 683.888
КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ ЭФИРНОГО МАСЛА ОКТЯБРЬСКОЙ ЛАПКИ ПИХТЫ СИБИРСКОЙ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
© Е.А. Ефремов, A.A. Ефремов
Сибирский федеральный университет, пр. Свободный, 79, Красноярск, 660041 (Россия) e-mail: [email protected]
Методом перегонки с водяным паром изучен процесс выделения эфирного масла из лапки пихты сибирской. Эфирное масло, выделенное в течение 18 ч, с выходом 3,78% представлено 25 компонентами с содержанием более 0,1%, Методом хромато-масс-спектрометрии идентифицированы все основные компоненты полученного масла,
Ключевые слова: эфирное масло лапки пихты сибирской, хромато-масс-спектрометрия, компонентный состав,
Введение
Дикорастущие растения Сибирского региона и лекарственные препараты из них в течение многих лет применяются в научной и практической медицине. В последние годы большое внимание ученые и медики уделяют изучению природы биологической активности отдельных компонентов растительного сырья и их механизма воздействия на живой организм [1-3]. При этом совершенствуются методы выделения и очистки биологически активных веществ, проводятся различные модификации, цель которых - получить препарат с заранее заданными лечебными свойствами, обеспечивающими укрепление здоровья человека [4-6].
Переработка дикорастущих растений в настоящее время может включать в себя получение следующих классов биологически активных веществ: эфирных масел; растительных масел; дубильных веществ; флаво-ноидов; гликозидов, кумаринов, сапонинов; витаминных концентратов, инулина и других пищевых добавок.
Хорошо известно, что практически все лекарственные растения Сибирского региона относятся к эфирномасличным растениям, в которых содержание эфирного масла может достигать до 5-10%. В то же время эфирные масла многих растений способствуют эпитализации тканей, обладают бактерицидными свойствами, терапевтическим эффектом при лечении заболеваний кожи, опорно-двигательного аппарата, бронхо-легочной системы и других [7-8].
Хорошо известно, что летучие фитонциды эфирных масел являются регуляторами физико-химических свойств воздушной среды. Они приводят к увеличению концентрации легких отрицательных ионов, благоприятно действующих на человека, выполняют функцию по «обеспечению» атмосферного воздуха биологически активным кислородом, способствую оседанию пылевых частиц, создают неповторимый аромат и свежесть воздуха, что благоприятно сказывается на эмоциональном состоянии человека [2-3, 9].
Самым распространенным эфироносом в Сибирском регионе является пихта сибирская, при переработке лапки которой можно получать высококачественное эфирное масло пихты сибирской. Наиболее значительные площади пихты сибирской относятся к низкогорьям и среднегорьям Красноярского края (7 млн га), Иркутской области (1,6 млн га), Кемеровской области (2,2 млн га), Алтайского края (660 тыс. га), Томской области (500 тыс. га), Екатеринбургской области (180 тыс. га), Пермской области (170 тыс. га), Коми АССР (195 тыс. га) и Башкирской АССР (около 100 тыс. га) [10].
Качество эфирного масла пихты сибирской определяется согласно ОСТ 13-221-86 и нормируется по четырем показателям: плотность - не ниже 0,894 г/см3; показатель преломления - 1,469-1,472; кислотное число - не более
1,0; массовая доля борнилацетата - не менее 27 (2 сорт), 30 (1 сорт), 33 (высший сорт), 41 (фармакопейное).
* Автор, с которым следует вести переписку,
Эфирное масло пихты сибирской высшего сорта и фармакопейное используется для получения ряда парфюмерно-косметических и гигиенических препаратов, необходимых человеку. Поэтому представляют интерес исследования по оптимизации процесса получения максимального количества качественного масла и его более эффективному использованию.
Как указывалось ранее [10—11], наиболее интенсивный рост хвойных происходит, очевидно, в летний период, в силу чего можно полагать, что состав, а, возможно, и выход эфирного масла может изменяться в течение года. Действительно, имеющиеся в литературе данные указывают на некоторые изменения в составе, например, монотерпенов в зависимости от времени года [12-15 ], хотя эти зависимости не совсем корректны из-за неполного его выделения в процессе получения. В пользу такого предположения свидетельствует тот факт, что эфирное масло получали всего лишь в течение 2-4 ч, тогда как в практике процесс выделения масла длится 15-20 ч, а также то, что высококипящая фракция эфирных масел хвойных (сосна, кедр, пихта, ель и лиственница) представлена далеко не всеми компонентами [12-15]. Действительно, в работах [11, 15] приводится выход эфирного масла из древесной зелени пихты сибирской 5,17-5,40% от абсолютно сухого сырья, однако в других исследованиях эта величина существенно занижена.
Если предположить, что выход эфирного масла пихты сибирской определяется временем года, то представляет интерес получить надежные данные по его содержанию летом, осенью, зимой и весной, а также исследовать весь компонентный состав получаемого масла.
В данной работе исследован выход эфирного масла древесной зелени пихты сибирской, заготовленной в октябре 2009 г. в Шарыповском районе Красноярского края, полученного в условиях пародистилляции. Методом хромато-масс-спектрометрии установлен состав его компонентов.
Экспериментальная часть
Исходное сырье - лапку пихты сибирской - согласно [16-17] заготовляли в октябре 2009 г. с 35 деревьев, проба усреднялась методом квартования и подвергалась исследованиям как в свежем виде, так и после высушивания в тени при 20-25 °С. Эфирное масло получали методом пародистилляции, исходя из навески сырья 1,0-1,5 кг, с использованием цельнометаллической установки с насадкой Клевенджера. Влажность исходного сырья определяли согласно ГОСТ 24027.0-80 [18]. Полученное эфирное масло количественно собирали в процессе отгонки, взвешивали и тем самым определяли его выход. Плотность и показатель преломления полученного масла и его отдельных фракций определяли согласно ГОСТ 14618.10-78 [19] с помощью высокоточных приборов Mettler Toledo RE 40D и Mettler Toledo RE 400 соответственно.
Состав эфирного масла определяли на хроматографе Agilent Technologies 7890 GC System с квадруполь-ным масс-спектрометром 5975 С в качестве детектора с использованием капиллярной колонки длиной 30 м с фазой 5% дифенил-95% диметилсилоксан с внутренним диаметром 0,25 мм. Условия хроматографирования: изотермический режим при 50 °С в течение 3 мин, затем программированный подъем температуры со скоростью 4 °С/мин до 270 °С с выдержкой при конечной температуре 30 мин. Температура испарителя -280 °С, температура ионизационной камеры - 170 °С, энергия ионизации - 70 эВ. Содержание компонентов вычисляли по площадям пиков, идентификацию отдельных компонентов проводили сравнением времен удерживания и полных масс-спектров с соответствующими данными компонентов эталонных масел и чистых соединений, а также с использованием линейных индексов удерживания [20].
Обсуждениерезультатов
Полученное в течение 18 ч эфирное масло из древесной зелени пихты сибирской имеет плотность
0,9076 г/см3, показатель преломления - 1,4704. Выход масла по результатам пяти отгонов составил 3,78±0,22% в пересчете на абсолютно сухое сырье.
Для более полного описания процесса выделения эфирного масла собирали отдельные фракции по мере его выделения и анализировали показатель преломления, плотность и фракционный состав. Оказалось, что показатель преломления и плотность отдельных фракций изменяются по мере выделения масла, что свидетельствует об изменении его состава (см. табл. 1).
Методом хромато-масс-спектрометрии установлено, что в эфирном масле пихты сибирской имеется не менее 82 компонентов. Основными веществами, содержание которых составляет более 0,1% от цельного масла, являются идентифицированные 25 компонентов, приведенные в таблице 2 (столбец цельное масло).
Таблица 1. Данные по динамике выделения эфирного масла из древесной зелени пихты сибирской при
пародистилляции
№ фракции Время выделения фракции, мин Масса выделившегося эфирного масла, г Выход, % от цельного масла Показатель преломления, при 20 °С Плотность, г/см3
1 20 2,65 6,7 1,4702 0,9076
2 30 4,00 16,8 1,4697 0,9068
3 60 8,17 37,5 1,4690 0,9062
4 90 10,60 64,3 1,4667 0,9054
5 120 6,55 80,9 1,4678 0,9078
6 330 5,63 95,1 1,4708 0,9116
7 330 1,92 100,0 1,4769 0,9124
ИТОГО 980 39,52 100,0 1,4704 0,9076
Таблица 2. Компонентный состав эфирного масла пихты сибирской, полученного из октябрьской лапки пихты Шарыповского района
№ п/п Время удерживания, мин Линейный индекс удерживания Компонент Содержание, % от цельного масла
Фракция 1 Фракция 2 Фракция 3 Фракция 4 Фракция 5 Цельное масло
1 6,75 884 Сантен 3,18 3,52 2,98 3,16 3,37 3,49
2 7,90 921 Трицикл ен 2,94 2,62 3,17 2,37 1,76 2,41
3 8,31 932 Альфа-пинен 14,44 12,28 15,38 11,70 9,32 10,44
4 8,82 947 Камфен 37,36 33,49 33,46 23,12 14,20 22,71
5 9,78 975 Бета-пинен 1,43 1,05 1,15 0,99 0,97 0,97
6 10,31 991 Бета-мирцен 0,53 0,46 0,46 0,34 0,23 0,37
7 10,79 1004 Альфа-фелландрен - - - - 0,10 0,13
8 11,01 1010 Дельта-3-карен 6,83 6,10 6,85 5,97 5,01 7,51
9 11,70 1028 Бета-фелландрен 11,79 10,34 9,78 8,45 6,67 6,65
10 12,84 1058 Гамма-терпинен 0,09 0,10 0,10 0,10 - 0,12
11 13,97 1086 Альфа-терпинолен 0,82 0,86 0,91 0,83 0,68 0,85
12 16,14 Камфора 0,15 0,13 0,10 0,10 0,10 0,10
12 16,93 1166 Борнеол 3,45 2,92 1,93 3,23 4,56 0,21
13 21,45 1287 Борнилацетат 16,68 25,93 23,57 38,87 49,73 37,58
14 24,77 1385 Геранилацетат - - - - 0,12 0,16
15 25,53 1408 Лонгифолен - - - - 0,09 0,20
16 25,62 1409 Додеканаль - - - - 0,31 0,42
17 26,13 1422 Кариофиллен 0,20 0,19 0,18 0,48 1,35 2,02
18 27,27 1456 Гумулен - - 0,10 0,28 0,81 1,11
19 28,65 1498 Альфа-аласкен - - - - 0,09 0,14
20 28,99 1511 Бета-бизаболен - - - - 0,17 0,48
21 29,23 1518 Цис-гамма-бизаболен - - - - 0,10 0,22
22 29,50 1527 Дельта-кадинен - - - - 0,09 0,13
23 29,74 1534 Гамма-бизаболен - - - - 0,11 0,35
24 34,64 1688 Альтфа-бизаболол - - - - 0,45 0,54
25 42,93 1992 Маноол оксид - - - - 0,16
Видно, что основными компонентами эфирного масла являются борнилацетат (37,58%), камфен (22,71%), альфа-пинен (10,44%), дельта-3-карен (7,51%), бета-фелландрен (6,65%) и др. Эти данные свидетельствуют о том, что компонентный состав эфирного масла осенней пихтовой лапки несколько отличается от летнего эфирного масла. В осеннем масле нет таких компонентов, как бензиловый спирт, геранилизобу-тират, 4,7-метаноазулен, гамма-химахален, бета-химахален, неролидол, изоледен и хамазулен, как, например, в [11]. В то же время в незначительных концентрациях присутствуют некоторые другие компоненты.
Более значительным отличием можно считать то, что выход эфирного масла из октябрьской лапки пихты сибирской составляет гораздо меньшую величину - всего лишь 3,78%, тогда как в летний период - 5,40%.
Выводы
1. Выход эфирного масла из октябрьской лапки пихты сибирской составляет 3,78% и заметно меньше, чем в летний период.
2. Основные компоненты летнего и осеннего масла практически одни и те же, хотя наблюдаются некоторые отличия в составе компонентов, присутствующих в незначительных количествах.
3. В осеннем масле пихты сибирской отсутствует хамазулен, который присутствует в летнем масле, поэтому осеннее масло бесцветное или слегка желтоватое.
Список литературы
1. Рахманин Ю.А., Недачин А.Е., Талаева Ю.Г. и др. // Итоги и перспективы научных исследований по проблеме экологии человека и гигиены окружающей среды. М., 2002. С. 140-161.
2. Вичканова С.А. Петрспективы поиска антимикробных средств среди природных веществ из высших растений // Состояние и перспективы исследований биологически активных веществ из растений и создание на их основе новыхлекарственныхпрепаратов. М., 1983. С. 107-118.
3. Георгиевский В.П., Комисаренко Н.Ф., Дмигрук С.Е. Биологически активные вещества лекарственных растений. Новосибирск, 1990. 333 с.
4. Кощеев А.К. Дикорастущие растения в нашем питании. М., 1981. 256 с.
5. Брехман И.И. Валеология - наука о здоровье. М., 1990. 208 с.
6. Тутельян В.А., Суханов Б.П., Австриевских А.Н., Позняковский В.М. Биологически активные добавки в питании человека. Томск, 1999. 395 с.
7. Войткевич С.А., Хейфиц Л. А. От древних благовоний к современным парфюмерии и косметике. М., 1997. 215 с.
8. Лоулес Д. Энциклопедия ароматических масел. М., 2000. 287 с.
9. Николаевский В.В., Еременко А.Е., Иванов И.К Биологическая активность эфирных масел. М., 1987. 144 с.
10. Лесная энциклопедия. М., 1986. Т. 2. С. 216.
11. Ефремов Е.А., Ефремов A.A. Компонентный состав эфирного масла июльской лапки пихты сибирской Красноярского края // Химия растительного сырья. 2010. №2. С. 135-138.
12. Чуркин С.П. Изучение состава эфирного масла сосны обыкновенной // Экстрактивные вещества древесных пород Сибири. Красноярск, 1972. С. 42-47.
13. Кисловская Т.П. Биологически активные вещества культур сосны и ели Среднего Урала // Лесные биологические вещества: матер. междунар. семинара. Хабаровск, 2001. С. 296-297.
14. Колесникова Р.Д., Тагильцев Ю.Г. Особенности химического состава и физико-химических характеристик хвойных эфирных масел разных стран мира // Лесные биологические вещества: матер. междунар. семинара. Хабаровск, 2001. С. 202-207.
15. Черняева Г.Н., Долгодворова С.Я., Степень P.A. Утилизация древесной биомассы. Красноярск, 1987. 167 с.
16. ГОСТ 21769-84. Зелень древесная. М., 1984. 5 с.
17. Славянский А.К., Шарков В.И., Ливеровский A.A. и др. Химическая технология древесины. М., 1962. 577 с.
18. ГОСТ 24027.2-80. Сырье лекарственное растительное. М., 1980. 27 с.
19. ГОСТ 14618.10-78. Масла эфирные, вещества душистые и полупродукты их синтеза. М., 1991. 6 с.
20. Ткачев A.B. Исследование летучих веществ растений. Новосибирск, 2008. 969 с.
Поступило вредакцию 1 февраля 2010 г.
