CC BY
18УДК: 547.913:633.8(477.75)
Новые источники эфирного масла цитрального направления
Шевчук О.М. Сахно Т.М., Логвиненко Л.А., Феськов С.А., Кравченко Е.Н.
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Ордена Трудового Красного Знамени Никитский ботанический сад - Национальный научный центр РАН», Ялта, Россия
Аннотация. В статье представлены результаты изучения культур коллекции ароматических и лекарственных растений Никитского ботанического сада (Южный берег Крыма) с эфирным маслом цитрального направления. Эфирное масло получено из свежего сырья методом гидродистилляции на аппаратах Гинзберга. Компонентный состав эфирных масел определяли с помощью аппаратно-программного комплекса на базе хроматографа «Хроматэк-Кристалл 5000.2». Установлено, что значительное количество цитраля при культивировании в условиях ЮБК содержится в эфирном масле Artemisia santonica cv. Цитраль - 44,6%, Nepeta cataria var. citriodora Beck. cv. Переможец-3 - 22,5%, Aloysia citriodora Palau - 61,4%, Cymbopogon flexyosus (Nees ex Steud.) W. Watson - до 96,5% и сортах Pelargonium citronellum J.J.A. Van der Walt cv. Birdbush Nutty - 69,5% и cv. Orange Fizz - 82,1%.
Ключевые слова: эфирное масло, цитраль, Artemisia santonica, Nepeta cataria, Aloysia citriodora, Cymbopogon flexyosus, Pelargonium citronellum, Южный берег Крыма
New sources of citral essential oil
Shevchuk O.M., Sakhno T.M., Logvinenko L.A., Feskov S.A., Kravchenko E.N.
Federal State Funded Institution of Science "The Labor Red Banner Order Nikita Botanical Garden -National Scientific Center of the Russian Academy of Sciences", Yalta, Russian Federation
Summary.The article presents the results of studying the cultures of the collection of aromatic and medicinal plants of the Nikitsky Botanical Gardens (Southern Coast of the Crimea) with citral essential oil. Essential oil is obtained from fresh raw materials by hydrodistillation on Ginsberg apparatuses. The component composition of essential oils was determined using a hardware and software complex based on the chromatograph "Chromatek-Crystal 5000.2". It has been established that a significant amount of citral during cultivation in the conditions of the SCC is contained in the essential oil of Artemisia santonica cv. Citral -44,6%, Nepeta cataria var. citriodora Beck. cv. Peremozhets-3 - 22,5%, Aloysia citriodora Palau - 61,4%, Cymbopogon flexyosus (Nees ex Steud.) W. Watson - up to 96,5% and cultivars of Pelargonium citronellum J.J.A. Van der Walt cv. Birdbush Nutty - 69,5% and cv. Orange Fizz - 82,1%.
Keywords: essential oil, citral, Artemisia santonica, Nepeta cataria, Aloysia citriodora, Cymbopogon flexyosus, Pelargonium citronellum, Southern Coast of the Crimea
Цитраль (синоним 3,7-диметил-2,6-октадиеналь или лимональ) - монотерпеновый ациклический альдегид, существует в виде двух изомеров: E-изомера гераниаля (транс-цитраль) и Z-изомера нераля (^ис-цитраль). Представляет собой прозрачную или желтоватую маслянистую нерастворимую в воде, и растворимую в этиловом спирте, жидкость, с характерным лимонным (цитрусовым) ароматом. Цитраль относится к группе фармакологических веществ, обладающих антисептическими и дезинфицирующими свойствами, оказывает болеутоляющее, антисептическое,
противовоспалительное и гипотензивное действие [1]. Водно-спиртовой раствор цитраля используется для лечения кератитов, конъюнктивитов и воспалений кожных покровов. Широко применяют это вещество и в пищевой промышленности для изготовления ликеров, лимонадов и кондитерских изделий. Данный альдегид используется для получения ретинола, а также как базовое исходное вещество для синтеза других душистых веществ: гераниола, цитронеллола, ионона, метилионона, иралия и гидроксицитронеллаля [1].
Несмотря на то, что в настоящее время цитраль получают синтетическим путем из изопрена, ацетилена и ацетона, особый интерес вызывают природные источники данного вещества. К ним, согласно литературным данным, относятся бакхузия лимонная (мирт лимонный) - Backhousia citriodora F.Muell. (Myrtaceae) - вид флоры Австралии, массовая доля цитраля в сырье составляет 9098%; лицея лимонная - Litsea citrata Blume (Lauraceae), представитель флоры тропических областей Юго-Восточной Азии (60-85%); различные виды лемонграсса (цимбопогона) - Cymbopogon Spreng. (Poaceae), произрастающие в тропических регионах стран Старого Света (65-85%); тонкосемянник Петерсона (лимонное чайное дерево) - Leptospermum petersonii F.M.Bailey (Myrtaceae), естественно
произрастающий в Австралии (70-80%); линдера лимонная - Lindera citriodora (Siebold & Zucc.) Hemsl. (Lauraceae), вид флоры Японии (около 65%); апельсин горький (бигардия, померанец) - Citrus aurantium L. (Rutaceae), родиной из Юго-восточной Азии (36%); вербена лимонная - Aloysia citriodora Palau (Verbenaceae), вид флоры Южной Америки (30-35%); эвкалипт Стейжера - Eucalyptus staigeriana F.Muell. ex F.M.Bailey (Myrtaceae), эндемик полуострова Кейп-Йорк, Австралия (26%); мелиса лекарственная - Melissa officinalis L. (Lamiаceae), широко распространенный вид от восточных районов Средиземноморья до Персии, произрастает в областях Чёрного моря и Передней Азии, а также Северной Америке, Центральной и Южной Европе, на Балканах, в Иране, Северной Африке, Средней Азии (11%); лаим настоящий (кислый или мексиканский) - Citrus aurantiifolia (Christm.) Swingle (Rutaceae), представитель флоры Индии (6-9%); лимон - Citrus limon (L.) Osbeck (Rutaceae), естественно распространен в Индии, Китае и тихоокеанских тропических островах (2-5%) и др. [2]
Таким образом, природные источники цитраля немногочисленны и довольно ограничены в силу возможности их культивирования [1, 3]. В связи с этим, введение в культуру новых перспективных видов с высоким содержанием этих компонентов важно и актуально.
В настоящее время в Никитском ботаническом саду (НБС-ННЦ) собрана богатейшая коллекция ароматических и лекарственных растений, насчитывающая 264 вида из 133 родов, относящихся к 37 семействам [4, 5]. В то же время продолжается целенаправленная работа по привлечению новых видов с ценными хозяйственными признаками и получению сортов собственной селекции с улучшенными характеристиками. В ходе комплексного интродукционного и биохимического изучения были определены виды и сорта культур, представляющие интерес как источники ценного цитрального эфирного масла. К ним относятся: Artemisia santonica cv. Цитраль, Nepeta cataria var. citriodora Beck. cv. Переможец-3, Aloysia citriodora Palau, Cymbopogon flexyosus (Nees ex Steud.) W. Watson и сорта Pelargonium citronellum J.J.A. Van der Walt cv. Birdbush Nutty и cv. Orange Fizz.
Массовую долю эфирного масла определяли в свежем сырье методом гидродистилляции на аппаратах Гинзберга [б]. Компонентный состав эфирных масел определяли с помощью аппаратно-программного комплекса на базе хроматографа «Хроматэк-Кристалл 5000.2», оснащённого масс-спектрометрическим детектором. Биохимические исследования эфирного масла выполнены на оборудовании ЦКП «Физиолого-биохимические исследования растительных объектов» ФГБУН "НБС-ННЦ" (Ялта, Россия).
Полынь сантонинная - Artemisia santonica cv. Цитраль (Asteraceae) селекции НБС-ННЦ в условиях Южного берега Крыма развивается как полукустарник с однолетними моноциклическими побегами, характеризуется длительным вегетационным периодом, составляющим 250 дней. Высота растений в условиях культуры составляет 74,4 см. Урожайность надземной массы достигает 85 ц/га. Выраженный цветочно-фруктовый запах эфирного масла обусловлен наличием таких компонентов как цитраль, гераниол, нерол, геранилацетат, нерилацетат, сумма которых в масле достигает 64,69%. Среди них доминирующим компонентом является цитраль, массовая доля которого составляет 44,6%. Изучение динамики накопления эфирного масла в полыни сантонинной показало, что на протяжении всего периода вегетации от фазы отрастания и до созревания семян наблюдается биосинтез эфирного масла, что свидетельствует о его локализации не только в соцветиях, но и вегетативной части растений. К началу цветения содержание его в надземной массе достигает максимальных значений, составляя 1,32% от воздушно-сухой массы и 0,58% от сырой массы. Учитывая длительный период цветения Artemisia santonica, в ходе исследований сорта Цитраль было также установлено, что в фазу конца цветения растений в эфирном масле накапливается наибольшая относительная доля цитраля - 44,б% при минимальной концентрации гераниола (9,3%).
Котовник кошачий (Nepeta cataria L.) var. citriodora Beck. cv. Переможец-3 - сорт селекции НБС-ННЦ, многолетнее травянистое растение семейства Яснотковых (Lamiaceae). В условиях культуры растения достигают высоты 160 см, диаметр - 70-100 см. Начало вегетации в условиях ЮБК отмечается в начале марта, бутонизация - в июне, цветение - во второй половине июня, массовое цветение - во второй половине июля. Продолжительность цветения - 25-30 дней. Семена созревают в конце августа. В качестве сырья используется надземная часть, собранная в фазу массового цветения. Урожайность сырья - 70 ц/га, массовая доля эфирного масла составляет 0,6% от сырой массы, сбор эфирного масла 35 кг/га. Парфюмерная оценка эфирного масла - 4,7 балла. Основные компоненты эфирного масла - спирт нерол (33,2%) и цитраль (22,5%).
Вербена лимонная (Aloysia citriodora Palau) - многолетний, древовидный кустарник семейства Вербеновых (Verbenaceae). Широко культивируется в странах Средиземноморья и на юге Северной Америки, особым интересом пользуется на юге Франции, Марокко, Алжире, Тунисе, Мадагаскаре и Румынии. На территории РФ благоприятными регионами для культивирования являются Крым,
lll
Закавказье, юг Краснодарского и Ставропольского края. В настоящее время культура востребована во многих странах как пряность и источник эфирного масла. В условиях открытого грунта на Южном берегу Крыма массовая доля эфирного масла составляет 0,22% от сырой массы. Суммарное содержание основных компонентов цис- и транс-цитраля колеблются в пределах от 53,42 - 61,36% с преобладанием trans-цитраля.
Лемонграсс или восточно-лимонное индийское сорго - Cymbopogon flexyosus (Nees ex Steud.) W. Watson из семейства Злаковых (Poaceae) интродуцирован в НБС-ННЦ в 2014 г. по семенному обмену из Индии. К концу вегетации в открытом грунте растения достигают высоты 185 см с шириной листа 2,46 см. В закрытом грунте высота растений составляет 146 см, ширина листа - 1,42 см. Продуктивность надземной массы растений второго года в открытом грунте на ЮБК составляет 1,3 кг, в закрытом - 0,5 кг. Массовая доля эфирного масла у лемонграсса в закрытом и открытом грунте составляет 0,28% и, соответственно, 0,30% от сырой массы. Компонентный состав эфирного масла растений, выращиваемых в закрытом и открытом грунте, показывает, что мажорные компоненты (cis-и trans--цитраль) варьируют незначительно, и в сумме составляют 94,25% (закрытый грунт) и 90,16% (открытый грунт).
Биохимическое изучение видов рода Pelargonium из семейства Гераниевых (Geraniaceae) при выращивании в открытом грунте позволило выделить два сорта P. citronellum J.J.A. Van der Walt в качестве источников сырья для получения цитрального эфирного масла: cv. Birdbush Nutty и cv. Orange Fizz. Выход эфирного масла из свежего сырья составил 0,12 и 0,37%, соответственно. В числе мажорных компонентов отмечены транс--цитраль - 41,4% и цис-цитраль - 28,1%, также присутствовало значительное количество E-неролидола - 18,4%. Эфирное масло P. citronellum cv. Orange Fizz по компонентному составу схоже с предыдущим сортом, однако имеет меньшее количество компонентов в своем составе. Более 82% эфирного масла представлено изомерами цитраля: транс-цитраль - 49,3% и цис-цитраль - 32,8%, также присутствует E-неролидол - 9,7%.
Характерной особенностью цитраля природного происхождения является преобладание изомера Е-изомера (транс-цитраль). Для изомеров цитраля характерен разный аромат. Транс-цитраль (гераниаль) имеет насыщенный лимонный аромат, цис-цитраль (нераль) отличается хвойным ароматом с фруктовыми нотами. В связи с этим аромат сырья культур, так же как и эфирного масла, может значительно различаться.
Таким образом, в настоящее время в коллекции ароматических и лекарственных растений Никитского ботанического сада представлено 5 видов, включая 4 сорта, 2 из которых селекции НБС-ННЦ, растений со значительным содержанием в сырье (от 22,5 до 96,5%) эфирного масла цитрального направления. Наибольшее количество цитраля накапливается в эфирном масле Cymbopogon flexyosus (Nees ex Steud.) W. Watson - до 96,5% и Pelargonium citronellum J.J.A. cv. Orange Fizz - 82,1%. Эфирное масло изучаемых растений имеет ярко выраженный цитрусовый аромат, обусловленный наличием значительного содержания транс-цитраля. Все представленные культуры перспективные для использования в отраслях парфюмерной, пищевой промышленности и фармакологии.
Список литературы:
1. Шулов А.М., Хейфиц Л.А. Душистые вещества и полупродукты парфюмерно-косметического производства. М.: Агропромиздат, 1990. С. 141-143.
2. Биологически активные вещества растительного происхождения. В 3 томах. Том 2. Л - Я / Б.Н. Головкин, Р.Н. Руденская, И.А. Трофимова, А.И. Шретер. М.: Наука, 2001. 430 c.
3. Одяков В.Ф., Матвеев К.И. Каталитические способы получения цитраля из продуктов основного органического синтеза // Химия в интересах устойчивого развития. 2001. Т. 9. С. 503-517.
4. Шевчук О.М., Сахно Т.М., Логвиненко Л.А., Феськов С.А. Коллекция ароматических и лекарственных растений Никитского ботанического сада как база селекционных и генетических исследований // Коллекции как основа изучения генетических ресурсов растений и грибов: Тезисы докладов Всероссийской конференции (г. Санкт-Петербург, 22-23 июня, 2022 г.). Санкт-Петербург, 2022. С. 59.
5. Марко Н.В., Логвиненко Л.А., Шевчук О.М., Феськов С.А. Аннотированный каталог ароматических и лекарственных растений коллекции Никитского ботанического сада / под общ. ред., чл.-корр. РАН Плугатаря Ю.В. Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2018. 176 с.
6. Методологические и методические аспекты интродукции и селекции ароматических и лекарственных растений / О.М. Шевчук, В.П. Исиков, Л.А. Логвиненко. Под редакцией Ю.В. Плугатаря. Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2022. 140 с.
