Содержание:

Укибаева Л.О., Құлқаева Л., Карабалаева А., Батырбекова Б.

ТарГУ имени М.Х.Дулати. г. Тараз

ЗНАЧЕНИЕ ЭФИРНОМАСЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ

В настоящее время в связи с подъемом и развитием экономики Республики Казахстан все более актуальным становится использование собственных природных ресурсов, в том числе и растительных. Изучение и практическое применение полезных растений играет важную роль в народном хозяйстве, медицине, поскольку они являются уникальными для нашей территории, недорогими и легко возобновляемыми источника сырья для сельского хозяйства, пищевой, ликерно-водочной, парфюмерно-косметической и фармацевтической промышленности. Среди используемых полезных растений значительное место занимают эфирномасличные, нашедшие применение в косметической, парфюмерной, пищевой и фармацевтической промышленности. Спрос на их сырье постоянно растет. Если в 1995 г было заготовлено 226,5 тыс. т сырья эфирномасличных культур, то 2005 г было заготовлено 450 тыс. т.

Эфирномасличные растения привлекали к себе внимание людей с глубокой древности. Памятники культуры далеких эпох свидетельствуют о том, что освоение, их в различных районах мира происходило, не одновременно и имело свои характерные черты. Известно, что египтяне за 6 тыс. лет до наших дней умели получать из растений скипидар и другие душистые вещества, принимали их в ритуальных обрядах. Задолго до нашего летоисчисления индийцы овладели простейшими способами получения душистых вод, розового и лемонграссового эфирных масел. В Японии более 2 тыс. лет назад получали не только мятное масло, но и выделяли из него ментол. Средневековый этап в познании и использовании душистых растений связан с периодом развития алхимии в VIII-X вв. Алхимики в поисках «жизненного эликсира» уделяли много внимания эфирномасличных растениям. С появлением особого медицинского направления алхимии – ятрохимии – душистые воды и эфирные масла стали широко применятся в лечебных целях. XVI в. Был самым плодотворным в изучении эфирномасличных растений, особенно азиатской флоры, в накоплении наблюдений и сведений о составе и получении эфирных масел, список которых увеличивался до 108 наименований. К середине XVIII в. к методам переработки растений дистилляцией и мацерацией прибавились анфлераж и механический метод, а во второй половине XIX столетия – многие эфирномасличные растения стали возделывать в культуре.

Настоящее время для производства эфирных масел используется огромное количество наименований эфирномасличных растений. Мировое производство эфирных масел из культурных и дикорастущих эфироносов колеблется в пределах 20-25 тыс.т. в год в зависимости от климатических условий и коньюктуры рынка. Так как эфирномасличное производство основано преимущественно на сырье, получаемом с культурных плантаций, то первоочередной задачей его является конструирование сортов и гибридов с использованием лучших образцов мирового генофонда. При этом важно создать новые формы и источники с высокой устойчивостью и качеством. Большие перспективы сулит использование методов биотехнологии – культуры клеток, органов и тканей. Большое значение для повышения продуктивности эфирномасличных культур имеет совершенствование технологии их возделывания на индустриальной основе. Для интенсификации эфирномасличного производства важно совершенствования семеноводства эфирномасличных культур, а также улучшение технологии переработки сырья.

Число возделываемых эфирномасличных культур невелико. Между тем, флора многих регионов Казахстана богата дикорастущими эфирномасличными растениями, за счет которых можно значительно расширить и обогатить список пригодных для хозяйственного использования растений. Всестороннее изучение дикорастущих эфироносов, характеризующихся высоким содержанием масла и богатством его компонентного состава, большой продуктивностью в природных условиях является актуальным направлением проведения ресурсных исследований.

Оценка различных видов эфирномасличных культур только по урожайности сейчас является недостаточной. Для правильной характеристики вида любой культуры необходимо знать количественный показатель выхода конечной продукции. Биохимические исследования эфирномасличных растений во Всесоюзном научно-исследовательском институте масличных и эфиромасличных культур активно были начаты еще в середине 20-го века, одновременно с селекционной работой, и расширялись параллельно с ней. В результате сотрудничества селекционеров с биохимиками выведены и внедрены в производство высокомасличные и высокоаллиловые сорта саперской горчицы, сорта розы и кориандра с большим содержание и высоким парфюмерным качеством эфирного масла, высокоментольные сорта мяты.

Для определения количества эфирного масла наибольшее распространение получил метод Гинсберга, который пригоден почти для всех видов травянистого и зернового и эфиромасличного сырья.

Это метод заключается в водно-паровой перегонке эфирного масла с количественным учетом его в градуированном приемнике. Сравнение метода Гинсберга с методом Клевенжера, проведенное В.С. Алаевым, К.Р. Долматовым и А.Н. Баскаковой показало преимущество метода Гинсберга в отношении полноты извлечения эфирного масла и скорости проведения анализа. Метод Гинзберга дает хорошие результаты только при наличии сравнительно большой навески исследуемого материала. Поэтому возникла необходимость в разработке так называемых микрометодов, о которых изложено будет в следующем разделе.

Основные работы по созданию методов качественного анализа эфирных масел относятся к разработке определения линалоола в эфирном масле кориандра, т.е. методов определения основных компонентов эфирных масел. Н.Ф. Новотельнова установила, что не все методы могут быть использованы как массовые методы при селекции на высокое содержание линалоола: одни методы – из-за сложности и трудоемкости приготовления реактивов, другие – из-за большой продолжительности анализа. Наиболее же простой из них – метод ацетилирования – занижает фактическое содержание линалоола в масле на 15-20% вследствие дегидратации линалоола как третичного спирта. Поэтому дальнейшая его разработка была направлена на создание условий, обеспечивающих наименьшую дегидратацию линалоола. Для этого испытывали действие различных катализаторов и увеличили соотношение уксусного ангидрида и масла (2:1 вместо 1:1). Исследованиями установлено следующее. Увеличение количества уксусного ангидрида повышает выход линалоола на 2,5 %. Степень дегидратации возрастает с увеличением процентного содержания линалоола в масле. Метод холодного ацетилирования с использованием в качестве катализатора смеси Исагулянца по сравнению с методом горячего ацетилирования показывает завышенное на 6% содержания линалоола; серная кислота как катализатор, наоборот, занижает количество линалоола в масле.

Развитие селекционной работы на высокое содержание линалоола в кориандровом масле потребовало разработки методов анализа для малых навесок масла (несколько десятков миллиграммов). В 1958 г. Н.Л. Гурвин предложил микрометод, основанный на избирательной растворимости компонентов кориандрового эфирного масла в двух несмешивающихся растворителях. 1 мл спиртового раствора эфирного масла (0,040 г в 25 мл 58%-ного этанола) взбалтывают в делительной воронке в течении 3 минут со смесью 0,75 мл петролейного эфира (фракция до 65º) и 5 мл этилового спирта крепостью 58 %. Спиртовый раствор линалоола отделяют от эфирной вытяжки углеводородов центрифугированием, после чего 3 мл спиртовой вытяжки разбалтывают в мерной колбе 50 мл дистиллированной воды. Количественное определение линалоола проводят путем визуального колориметрирования в присутствии перманганата, сравнивая полученный раствор с этанолами – стандартными растворами чистого линалоола. Погрешность метода довольно велика – 2,5-5%, ввиду чего сортовые различия по содержанию линалоола определить нельзя. Работа по изысканию точного и высокопроизводительного метода количественного определения линалоола продолжается.

Основным компонентом мятного эфирного масла, определяющим его качество, является ментол. Н.Ф. Новотельнова (1960) изучала предложенные ранее методы определения ментола для выявления среди них метода наиболее бысторого, точного и требующего небольших навесок масла. Исследования показали, что методы Верлея и Прилукского завода не предоставляют практической ценности. Первый, основанный на прямом оттитровывании непрореагировавшего уксусного ангидрида, после перевода последнего в уксусную кислоту, хотя и требует небольшой навески, не удобен для массовых аналитических работ в связи с применение ядовитых реактивов – хлористого ацетила и пиридина. По второму методу ацетилирование протекает на холоде в присутствие катализаторов. Использование в качестве катализатора смеси Исагулянца показывает завышенные, а серной кислоты – заниженные результаты.

Методы горячего ацетилирования исследовали в направлении уменьшения навески масла и сокращения продолжительности ацетилирования и омыления. Установлено, что этот метод дает истинное содержание ментола при навеске не менее 5г. Ацетилирование заканчивается в течении 30 минут, а для омыления достаточно одного часа.

На основании метода фталирования по Шиммелю Н.Ф. Новотельнова разработала метод более быстрого и точного определения ментола в сравнительно небольших навесках (2 г). Метод Шиммеля заключается в получении фталиевого эфира ментола нагреванием навески масла с равным количеством фталиевого ангидрида в растворе бензола. Непрореагировавший фталиевый ангидрид переводят в среднюю калиевую соль известным количеством 0,5% раствора едкого калия. Путем оттитровывания избытка щелочи находят содержание ментола в масле. Испытания метода, проведенные Н.Ф. Новотельновой, показали, что фталирование в среде бензола и ксилола дает результаты анализа на 7-11% ниже истинного содержания ментола. Для получения более точных результатов она предложила проводить фталирование без растворителя при нагревании до 130º в течении 3 часов. Разработанный метод, проведенный на искусственных смесях и маслах перечной мяты, дает ошибку +0,6%.

Описанные выше методы определения ментола удовлетворяют запросы производства, где количество эфирного масла для анализа не лиминируется, но они мало пригодны для селекции, где навески должны быть возможно меньшими. На основе капельно-люминисцентного анализа Н.Л. Гурвич предложил метод определения ментола, который состоит в выделении отдельных компонентов мятного масла на адсорбционной пластинке с помощью растворителя. Анализ проводят в двух параллельных пробах с двумя эталонами ментола на одной пластинке. Трудность работы этого метода заключается в нанесении на пластинку равных по объему капель испытуемого масла и ментола. Ошибка определения достигает 5%. В связи с этим капельно-люминисцентный метод пригоден только для ориентировочных анализов при отборе резко отличающихся по ментольности форм мяты. Капельно-люминисцентный метод использован Н.Л. Гурвичем при изучении динамики накопления ментола в различных частях растений сортовой мяты, а также для обнаружения нового компонента мятного масла – ментофурана.

Качество мятного масла в значительной степени определяется наличием в нем ментона, содержание которого не должно превышать 20%. Н.Ф. Новотельнова изучала методы определения ментона для выбора из них наиболее массового и точного. Метод Повера и Клебера, сущность которого состоит в восстановлении металлическим натрием ментона в ментол с последующим ацетилированием и омыление восстановленного масла, не представляет интереса ввиду недостаточной точности, громоздкости и опасности, связанной с применением металлического натрия.

По методу А.Ф. Сысоева ментон определяют в щелочной среде с помощью солянокислого гидроксиламина. Испытания метода на мятном масле показывают завышенные результаты, так как в щелочной среде параллельно идет процесс омыления эфиров. Затруднительным является также улавливание изменения окраски при титровании. Действие солянокислого гидроксиламина в кислой среде (метод Английского метода по стандартизации) испытывали для определения ментона с заменой 0,5% спиртового раствора солянокислого гидроксиламина 2% раствором того вещества. Гидроксиламиновый метод определения ментона более точен, сокращает продолжительность анализа с двух суток до 30 минут и требует значительно меньше эфирного масла (5г вместо 15).

Для определения отдельных компонентов эфирных масел большого внимания заслуживают очень много методов, которые отличаются друг от друга быстротой определения, техникой выполнения, которое сказывается на качестве выполнения, и каждый раз эти методы исследования обновляются и дополняются.

Фракционирование эфирного масла проводят, используя метод твердофазной экстракции (ТФЭ). Этот метод является эффективным и экспрессным способом разделения сложных смесей природных соединений. Доказано, что ТФЭ можно успешно использовать для эффективного разделения сложных смесей эфирного масла и выделения из них отдельных терпеноидов с целью последующего изучения их биологической активности и получения на их основе новых биологически активных веществ. Эфирные масла исследовали методами газо-жидкостной хроматографии (ГЖХ) и хромато-масс-спектрометрии. Содержание отдельных терпеноидов определяли методом внутренней нормализации с выражением количества каждого компонента в процентах от общей суммы. Идентификация компонентов эфирных масел осуществляется также методом ГЖХ и методом добавок заведомо известных стандартов, полученных в лаборатории.

Таблица -1

Изменение коэффициента рефракции (n²ºD) эфирных масел в зависимости от количественного содержания в них основного компонента

Базиликовое масло

Ажгоновое масло

Тминное масло

n²ºD

евгенол

(в %)

n²ºD

тимол

(в %)

n²ºD

карвон

(в %)

1,4930

1,4978

1,5026

1,5074

1,5121

1,5169

1,5217

1,5266

1,5314

1,5362

1,4795

1,4837

1,4880

1,4922

1,4965

1,5008

1,5051

1,5099

1,5136

1,5179

1,4745

1,4770

1,4795

1,4820

1,4845

1,4870

1,4895

1,4920

1,4945

1,4970

Количественное содержание эфирного масла определяли из растений, собранных в естественных условиях Южного Казахстана.

Исследования показали, что количество эфирных масел, полученных из растений разных мест обитания, неодинаково. Содержание эфирных масел в наземных органах изучаемого вида с двумя разновидностями, взятых в одну и ту же фазу (бутонизация), выражается в следующих показателях: из растений, собранных по правому берегу реки Каратал, в 65 км от Уштобе вблизи поселка искра при перегонке водяным паром получено 0,72% эфирного масла на воздушно-сухое вещество. Масло грязно-желтого цвета, запах слабый, приятный: D²º 0,934; коэффициент рефракции n²ºD 1,5953.

Из полыни белоземельной, собранной в 170 км по дороге Алматы – Баканас, получено 0,91 мл эфирного масла, оно лимонного цвета, D²º 0,930, n²ºD 1,4439. В 35 км северо-западнее от колодца Колшенгель из образа полыни белоземельной выход эфирного масла составил 0,83% на воздушно-сухую массу, масло лимонного цвета D²º 0,941, n²ºD 1,4929. На бугристых и грядовых песках Сарытаукумов в районе стационара выход масла был равен 1,20%. Масло лимонного цвета D²º 0,933, n²ºD 1,4784.

Из надземной части полыни Массагетова, собранной на правом берегу реки Каратал, при перегонке получено 0,73% масла на воздушно-сухую массу. Цвет масла желтый, с камфарным запахом, D²º 0,958, n²ºD 1,3959.

Из разновидности Массагетова, собранной на правом берегу реки Или, в саксаульнике, выход эфирного масла составил 1,42%, D²º 0,943, n²ºD 1,4545, у образа собранного полузакрепленных песках подгорной Чу-Илийской равнины Жусандала, в 14 км южнее колодца Колшенгель, из надземной части выход масла составил 1,99%, лимонного цвета с камфарным запахом, моментально кристаллизующееся, D²º 0,944, n²ºD 1,4627. Образцы разновидности Массагетова из разных точек Восточного Мойынкума (табл.1) дала выход эфирного масла от

0,98 до 1,70%, D²º 0,935-0,941; n²ºD 1,4610-1,4684, с камфарным запахом, бесцветное, мутное, быстро кристаллизующееся.

Из полыни разновидности ароматной, собранной в Сюгатинской долине, в 10 км восточнее поселка Кокпек, при перегонке выход масла составил 2,92%; бесцветное как вода, с приятным запахом, D²º 0,938, n²ºD 1,4623.

Исследования показали, что выход эфирного масла, его удельный вес, коэффициент рефракции из разных местообитаний различен. Наименьшее содержание выхода эфирного масла отмечено у полыни белоземельной в районе Сарытаукумов (0,96%), наибольшее (0,50%), 25 км севернее от Сарытобе (Восточный Мойынкум).

В Восточном Муюнкуме, Жусан-дале отмечен высокий процент накопления эфирного масла (1,70-1,99%) у разновидностей Массагетова. Самой высокоэфирномасличной оказалась разновидность ароматная из Сюгатинской

долины, выход масла -3,23%.

Растение	Место сбора	Содержание эфирного масла
		листья	бутоны	цветки
Полынь белоземельная	Правый берег р.Или Правый берег водохранилища Капчагай Правый берег р. Каратал В 35 км северо-западнее от колхоза Колшенгель	0,30 1,06 0,79 0,38 1,36 0,93 0,56 1,36 - 0,44 1,92 1,00
Полынь белоземельная разновидность Массагетова	Правый берег р.Или в 190 км дороги Алматы-Баканас Правый берег водохранилища Капчагай Полузакрепленные пески подгороной Чу-Илийской равнины Жусандала, в 14 км южнее колодца Колшенгель Меркенский район в 14,5 км юго-западнее от Сартобе	0,49 1,42 0,73 0,23 1,10 0,78 0,80 1,99 0,67 0,60 - -
Полынь белоземельная разновидность ароматная	В 170 км по дороге Чунджа-Алматы В 190 км Нарынкол-Алматы	0,55 2,80 1,38 0,47 3,20 1,47