Возможности рационального использования эфиромасличных растений Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 668.52:581.135.5

ВОЗМОЖНОСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭФИРОМАСЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ

© И.В. Кротова, А.А. Ефремов

Красноярский государственный торгово-экономический институт, ул. Л. Прушинской, 2, 660049, Красноярск (Россия), e-mail: f_nps@chat.ru

Приведены данные о химическом составе эфирного и жирного масел, а также о содержании и природе биологически активных веществ в шроте плодов лимонника китайского, тмина обыкновенного и кориандра обыкновенного. Сделано предварительное заключение о возможности использования шрота плодов изученных эфиромасличных растений в лечебно-профилактическом питании.

Введение

Несмотря на то, что растительная биомасса относится к возобновляемым природным ресурсам, вопросы ее комплексного использования актуальны как с экономической, так и с экологической позиции. Одним из путей рационального использования растительного сырья является разработка безотходных технологий. Это особенно целесообразно при использовании сырья эфиромасличных растений. Эфирные масла обычно составляют небольшой процент от суммы всех биологически активных веществ, содержащихся в растении, и после отгонки масла с водяным паром, по данным Г.И. Калинкиной с соавторами [1], в сырье остаются сесквитерпеновые и кумариновые лактоны, фенольные соединения, полисахариды, каротиноиды и другие вещества.

Целью настоящей работы явилось исследование химического состава шрота, эфирного и жирного масел плодов лимонника китайского, тмина обыкновенного и кориандра обыкновенного как возможных источников биологически активных веществ (БАВ).

Выбор объектов исследования определялся не только распространенностью и доступностью эфироносов, но и их широким использованием в лечебных целях народной медициной. Так, плоды кориандра издавна используются для улучшения пищеварения, повышения аппетита, как желчегонное, отхаркивающее при легочных заболеваниях, а также при лечении гнойных ран. Плоды тмина применяют при желудочно-кишечных заболеваниях, коликах и как средство для повышения лактации. Наконец, плоды лимонника китайского издавна известны как прекрасное стимулирующее и тонизирующее средство при физическом и умственном переутомлении, обладающее более эффективным действием, чем такие известные стимуляторы нервной системы, как пантокрин, орех кола и парагвайский чай.

Экспериментальная часть

Образцы для исследования были собраны в пригородной зоне Красноярска в 1999 и 2000 гг. в период полного созревания.

Извлечение эфирного масла из растительного сырья осуществляли методом гидродистилляции в течение 20 ч в соответствии с ГОСТом 24027.2-8 [2]. Выход эфирного масла определяли по убыли массы

* Автор, с которым следует вести переписку.

образца, высушенного до постоянного веса при температуре 105 °С. Качественный и количественный состав эфирного масла устанавливали хроматографически с применением кварцевой капиллярной колонки (1 - 35 м, d - 0,25 мм) с неподвижной фазой Carbowax 20М и 8Б-30 в соотношении 1 : 1. Условия разделения следующие: 1 мин 50°С, программа 8°С/мин до 250°С, испаритель - 270°С, детектор - на выходе из колонки установлен масс-спектрометр Ув-7070 в режиме постоянного сканирования спектров (1 спектр/1,2 сек.). Заключение о природе компонентов анализируемой пробы сделано путем сравнения полученных масс-спектров с имеющимся банком данных, а также с масс-спектрами изученных ранее эфирных масел некоторых хвойных. Физико-химические показатели эфирного масла определяли по общепринятым методикам [3].

После удаления водорастворимых веществ из анализируемых образцов извлекали жирное масло экстракцией гексаном в аппарате Сокслета (емкость - 1 л) в течение 6 ч. Количественное содержание жирного масла также определяли по убыли массы образца после высушивания до постоянного веса при температуре 105°С. Физико-химические показатели жирного масла определяли по общепринятым методикам [3].

Шрот сушили на воздухе при комнатной температуре. Определение влажности, зольности, содержания макро- и микроэлементов, дубильных веществ, витаминов проводилось по общепринятым методикам [4].

Содержание экстрактивных веществ определяли по убыли массы образца после исчерпывающей экстракции в аппарате Сокслета емкостью 1 л в течение 20 ч и последующего высушивания до постоянного веса при температуре 105 °С. В связи с тем, что экстрактивные вещества могут быть представлены различными классами органических соединений, для разделения и изучения химического состава последних был использован метод их фракционирования различными органическими растворителями возрастающей полярности (диэтиловый эфир, этилацетат, пропанол-2) и водой. Этот метод дает возможность определить как общую сумму экстрактивных веществ, содержащихся в растительном сырье, так и количество смолистых веществ, фенольных и углеводных компонентов в отдельности [5].

Обсуждение результатов

Физико-химические показатели эфирных масел исследуемого растительного сырья представлены в таблице 1.

Установлено, что в высушенных плодах лимонника китайского содержится в среднем 1,60±0,07% эфирного масла (табл. 2). Выяснено, что в эфирном масле преобладают компоненты сесквитерпеновой фракции (более 60% вес.), а именно: иланген (5,9% вес.), хамигрен (19,5% вес.), сесквикарен (10,9% вес.), камигреналь (24,5% вес.). Кроме того, присутствуют алифатические терпены (4,0% вес.) и моноциклические терпены (21,1% вес.). Также в составе эфирного масла обнаружены эфиры: борнилацетат (9,2% вес.) и метоксицимол (около 2% вес.), придающие исключительно приятный аромат и своеобразный горький вкус.

Содержание эфирного масла в созревших плодах тмина обыкновенного составляет 3,3% вес. (табл. 3). Основными индивидуальными веществами, входящими в состав эфирного масла, являются карвон (62,8% вес.) и Б-лимонен (29,7% вес), относящиеся к моноциклическим терпенам. Кроме указанных углеводородов в составе эфирного масла плодов тмина обыкновенного идентифицировано еще 13 веществ алифатического (3,3% вес.), моноциклического (4,95% вес.) ряда и их нор-производные, а также сесквитерпен - р-кариофилен. Содержание карвакрола, обусловливающего сильный аромат и горьковатопряный вкус эфирного масла, составляет 0,3% вес.

Содержание эфирного масла в плодах кориандра составляет около 1,2% вес. Показано наличие 16 индивидуальных веществ, входящих в состав эфирного масла (табл. 4). Установлено, что преобладающей фракцией являются алифатические терпены (69,7% вес.), на долю моноциклических терпенов приходится 13% от веса эфирного масла, сесквитерпенов - 17,3% вес.

Таблица 1. Физико-химические показатели эфирного масла

Растительное сырье Показатель преломления, ис Плотность, г/см3 К.ч., мг КОН/г Э.ч., мг КОН/г Содержание, вес. %

кислот фенолов

Лимонник китайский 1,4980 0,958 3,90 32,45 4,58 6,12

Тмин обыкновенный 1,4904 0,934 2,38 38,00 2,16 5,26

Кориандр обыкновенный 1,4893 0,935 1,18 32,04 1,26 2,04

Таблица 2. Состав эфирного масла плодов лимонника китайского

определяемый параметр Количественное содержание, %

Алифатические терпены:

мирцен 1,3

цитраль 2,7

Моноциклические терпены:

лимонен 2,7

цимол 5,9

у-терпинен 4,8

метоксицимол 1,95

а-пинен 3,1

камфен 4,6

борнилацетат 9,2

Сесквитерпеновые углеводороды

иланген 5,9

а- и Р-хамигрен 19,5

сесквикарен 10,5

хамигреналь 26,5

Таблица 3. Состав эфирного масла плодов тмина обыкновенного

определяемый параметр Количественное содержание, %

Алифатические терпены:

мирцен 1,1

транс-оцимен 0,9

линалоол 1,3

Моноциклические терпены:

іі-лимонен 29,7

карвакрол 0,3

і-дигидрокарвеол 0,1

ііД-дигидрокарвеол 0,05

цимол 0,4

а-терпинеол 0,25

карвон 62,8

периллальдегид 0,65

а-туйен 0,5

сабинен 0,7

борнилацетат 0,45

Сесквитерпеновые углеводороды:

Р-кариофилен 0,2

Таблица 4. Состав эфирного масла плодов кориандра обыкновенного

определяемый параметр Количественное содержание, %

Алифатические терпены:

мирцен 0,7

о-цимен 0,6

линалоол 67,7

линарол 0,7

Моноциклические терпены:

лимонен 4,8

у-терпинен 7,3

терпинолен 0,3

карвон 0,2

а-терпинеол 0,2

а-фелландрен 0,2

а-туйен 11,4

сабинен 0,9

а-пинен 1,8

камфора 0,9

борнеол 1,2

а-дельпинен 1,1

Известно, что состав большинства эфирных масел непостоянен и зависит от множества факторов: условий произрастания растений, сроков заготовки сырья и условий хранения, способа получения эфирного масла и т.д. Поэтому необходим тщательный учет особенностей биосинтеза эфирного масла эфироносных растений и стандартизация каждой конкретной популяции при заготовке сырья для пищевой промышленности и практического здравоохранения. В связи с этим исследования в данном направлении будут продолжены.

Физико-химические показатели и химический состав жирного масла, извлекаемого из анализируемых образцов, представлен в таблице 5. Все жирные масла относятся к высыхающим, так как в их составе преобладают глицериды жидких жирных кислот, причем преимущественно ненасыщенных (олеиновой, а- и р-линолевой). Следует отметить, что линолевые кислоты обладают ярко выраженным свойством подавлять развитие злокачественных опухолей. Данный факт делает исследованные жирные масла чрезвычайно привлекательными с позиций профилактического питания человека.

Результаты исследования содержания БАВ в шроте анализируемого растительного сырья представлены в таблице 6.

Большинство экстрактивных веществ относятся к биологически активным. Известно, например, что дубильные вещества обладают противоопухолевой активностью, увеличивают эластичность стенок кровеносных сосудов. В свою очередь фенольные соединения обладают противовоспалительным, обезболивающим, бактерицидным действием, а также являются прекрасными антиоксидантами. В связи с этим существенное содержание дубильных веществ и фенольных соединений в анализируемых образцах делает шрот плодов лимонника китайского, тмина обыкновенного и кориандра обыкновенного весьма привлекательным для фармакологической и пищевой промышленности.

Витамины не синтезируются в организме человека и должны поступать вместе с пищей. Анализ химического состава шрота изучаемого растительного сырья показывает, что последний вполне может использоваться в качестве источника некоторых витаминов. В частности, в шроте плодов лимонника отмечено высокое содержание аскорбиновой кислоты (витамина С) - 580 мг/100 г, при суточной дозе для взрослого человека 50-100 мг; Р-активных веществ (сумма катехинов и флавоноидов в пересчете на рутин) - 46,03 мг/100г, при суточной дозе - 35-50 мг.

Наличие Р-активных веществ в сочетании с аскорбиновой кислотой обусловливает высокую капилляроукрепляющую способность плодов лимонника китайского. Содержание веществ группы витамина А в пересчете на витамин А составляет около 0,2% от веса высушенных плодов. Именно с наличием веществ группы витамина А связана способность лимонника воздействовать на зрительные функции глаза, в частности на повышение остроты зрения и улучшение ночного зрения. Витамин Е (токоферолы), обнаруженный в высушенных плодах в количестве 0,03 весовых %, обеспечивает устойчивое состояние нервной и эндокринной систем, нормализует процессы обмена веществ в скелетных и сердечной мышцах, печени; способствует укреплению иммунной системы.

Микроэлементы - это группа химических веществ, которые участвуют в регулировании жизненных функций организма на всех стадиях развития человека. Макро- и микроэлементы играют важную роль в формировании и функционировании сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, половой, эндокринной, иммунной систем. Бе, Си, 2п, Со, Сг, Бе, Аб - признаны жизненно необходимыми.

Таблица 5. Физико-химические характеристики жирного масла плодов некоторых эфиромасличных

культур

Определяемый показатель Растительное сырье (плоды)

лимонник китайский тмин обыкновенный кориандр обыкновенный

Выход, % от массы а.с.н. 40,3 18,7 26,2

Показатель преломления пБ 1,4980 1,5010 1,4690

Плотность, г/мл 0,958 0,895 0,934

К.ч., мг КОН/г 3,8 2,9 3,2

Э.ч., мг КОН/г 85,9 90,1 88,6

Содержание органических кислот:

предельные 3,7 2,9 3,4

смоляные 8,7 7,2 6,2

олеиновая 31,1 38,7 40,1

а-линолевая 25,2 19,9 32,3

Р-линолевая 34,6 30,9 17,4

Таблица 6. Содержание БАВ в шроте плодов лимонника китайского, тмина обыкновенного и кориандра

обыкновенного

Содержание, % от массы а.с.н.

Определяемый показатель шрот плодов шрот плодов тмина шрот плодов кориандра

лимонника китайского обыкновенного обыкновенного

Влажность 4,4 3,7 4,2

Зольность 1,6 1,2 1,7

Сумма фенольных соединений 11,3 7,6 12,4

Белковые вещества не определялось 19,4 14,3

Кумарины 0,4 0,9 1,7

Полисахариды 10,5 3,6 3,2

Дубильные вещества 8,7 7,7 6,8

Каротиноиды 0,19 0,9 0,01

Аскорбиновая кислота 0,58 0,13 0,14

Токоферолы 0,03 - 0,01

Р-активные вещества (сумма 0,046 0,17 0,145

флавоноидов и катехинов)

Были проведены исследования минерального состава шрота плодов лимонника китайского. Установлено, что высушенные плоды содержат четыре макро- (калий, кальций, магний, фосфор) и 11 микроэлементов (железо, марганец, медь, цинк и др.), столь необходимых для нормальной жизнедеятельности организма человека. Причем, 1 грамм высушенных плодов содержит суточную потребность организма взрослого человека в селене и половину суточной потребности - в йоде.

обширный спектр биологически активных веществ, содержащихся в плодах изученных эфиромасличных растений, позволяет рекомендовать их к широкому использованию в целях лечебнопрофилактического питания.

Список литературы

1. Калинкина Г.И., Слипченко Н.М., Таран Д. Д., Хоружая Т.Г. О возможности комплексного использования Achillea asiatica Serg. как лекарственного растения // Растительные ресурсы. 1989. №1. С. 74-77.

2. Государственная Фармакопея СССР. 11-е изд. М., 1989. Т. 2. 389 с.

3. Горяев М.И., Плива И. Методы исследования эфирных масел. Алма-Ата, 1962.

4. Оболенская А.В., Щеголев В.П., Аким Г.А., Аким Э.Л., Коссович Н.Л., Емельянова И.З. Практические работы по химии древесины и целлюлозы. М., 1965. 411 с.

5. Долгодворова С.Я., Перышкина Г.И., Черняева Г.Н. Фракционирование экстрактивных веществ древесины // Исследование биологических ресурсов средней тайги Сибири. Красноярск, 1973. C. 75-85.

Поступило в редакцию 25 апреля 2002 г.