Эфирные масла в растениях

Оглавление
Введение
1. Нахождение эфирных масел в растениях
2. Значение эфирных масел для растений и закономерности в динамике их накопления
3. Способы получения эфирных масел
4. Биохимические процессы, протекающие в сырье перед получением эфирных масел
Заключение
Литература

Эфирные масла в растениях

Также доказано, что эфирное масло, образовавшись в растении, не остается неизменным; оно по мере развития растения и в связи с выполнением той или иной физиологической функции (увеличение ассимилирующей поверхности, цветения, образования семян отложение. запаса питательных веществ и т. д.) претерпевает изменения в своем составе. Такое изменение, например, претерпевает эфирное масло плодов кориандра. По мере развития растения от стадии цветения о до стадии зрелых плодов изменяется его запах (от неприятного «клоповного» до исключительно ароматного), увеличивается плотность и рефракция масла. Не менее примечателен и такой факт, когда эфирное масло листьев крымского розмарина, на протяжении всего года сохраняющее правое вращение, вдруг в течение примерно одного месяца (причем ежедневно в однои то же время — апрель — май) начинает вращать плоскость поляризации влево [6, c 47].
Онтогенетические факторы не меньшее влияние оказывают и на количество эфирного масла. Знание этих факторов дает возможность выбрать такой момент в развитии растений, при котором можно собрать сырье с наибольшим выходом эфирного масла (при нужном его качестве). Выход эфирного масла, будучи характерной величиной для данного вида (иногда расы и даже формы) растения и фазы его развития, тем не менее существенно зависит и от внешних факторов. Как известно, аромат растений обусловливается их улетучиванием в воздух. Это улетучивание имеет разную интенсивность, зависящую как от интенсивности транспирации, так и от метеорологических условий (в большей степени) — суховеев, дождей, температуры воздуха.- Количество эфирного масла может меняться в течение суток, имея, минимумы и максимумы. Так, например, в цветках лаванды больше всего эфирного масла накапливается во второй половине дня, в то время как в цветках розы в эти часы суток было наименьшее количество эфирного масла; для розы максимум накопления эфирного масла — раннее утро (4—6 ч).
Поскольку содержание эфирного масла в разных органах различно (например, в листьях мяты его больше, чем в стеблях), то выход эфирного масла может зависеть и от многих других причин. Это может произойти в том случае, если под влиянием излишнего затенения или чрезмерной густоты стояния растения сильнее развиваются стебли, чем листья. Различные соотношения массы органов могут произойти и под действием разной влажности, удобрений и других агротехнических вмешательств. О влиянии метеорологического фактора можно судить хотя бы по такому примеру: плоды одного и того же сорта кориандра, выращенные в Никитском ботаническом саду, в период мучнистой зрелости содержали больше эфирного масла, чем выращенные в Омске (0,98 и 0,88%), но в стадии полной зрелости плоды кориандра в Крыму содержали масла 0,60%, в то время как в Омске оно держалось на уровне 0,81%. Очевидно, что вследствие высокой температуры воздуха в Крыму происходит интенсивное улетучивание эфирного масла.
3. Способы получения эфирных масел
Эфирные масла получают путем: 1) перегонки с водяным паром; 2) экстракцией некоторыми растворителями; 4) механическим путём. Использование того или иного способа зависит от морфолого-анатомических особенностей сырья, количества и состава эфирного масла. Количество эфирного масла в сырье колеблется в весьма широких пределах: в цветочных почках гвоздики оно доходит до 23%, в то время как в цветках фиалки его только около 0,004%.
Перегонка водяным паром — самый старинный и до сих пор наиболее распространенный способ получения эфирных масел. Его используют во всех случаях, когда сырье содержит сравнительно много эфирного масла и температура перегонки (около 100°С) не отражается на качестве эфирного масла [7].
Температура кипения отдельных компонентов эфирных масел колеблется от 150 до 270 °С. Однако все вещества в присутствии водяного пара перегоняются ниже 100°С.
Рис. 1. 1-Флорентийские склянки для эфирных масел легче воды; 2 — для эфирных масел тяжелее воды.
Установки устроены так, что если масло легче воды, то оно собирается слоем сверху, а вода вытекает через сливную трубку, которая укрепляется в тубусе у днища склянки (рис. 1). Если эфирное масло тяжелее воды, то оно опускается на дно, а воду удаляют через трубку, укрепленную в верхней части склянки. Сырье загружают в куб на ложное дно. Через вентиль и змеевик в куб впускают пар, который, приходя через растительную массу увлекает с собой эфирное масло, В тех случаях, когда погонные воды содержат в растворенном или эмульгированном состоянии много ценного эфирного масла (например, при получении розового масла), последнее выделяется из него с помощью сорбции. Процесс сорбции заключается в том, что погонные воды вторично перегоняются, при этом с первыми же порциями воды отгоняется большая часть удержанного масла.
Для переработки больших количеств сырья применяют непрерывно действующие перегонные аппараты. Перегонка с водяным паром может проводиться не только при атмосферном давлении, но и под давлением с перегретым паром. В этом случае соотношение воды и эфирного масла выгодно меняется в пользу увеличения перегоняемого масла. Это объясняется тем, что уменьшение упругости паров воды идет сильнее, не пропорционально изменению упругости паров эфирного масла.
Экстракция. Эфирные масла растворяются во многих легко летучих органических растворителях. Это свойство используется в тех случаях, когда компоненты эфирных масел термолабильны и подвергаются деструкции при перегонке с водяным паром. Экс реакция заключается в том, что сырье в специальных экстракторах подвергают извлечению петролейным эфиром (чаще всего), этиловым эфиром, ацетоном или иным экстрагентом. Далее экстрагент отгоняют, конденсируют и вновь направляют в процесс. Экстракторы работают по принципу аппарата Сокслета (в тех случаях, когда повторный нагрев экстракта в приемнике не отражается на качестве масла) или в установках, работающих по принципу противотока. Такой аппарат состоит из колонки, внутри которого сырье по шнеку поднимается снизу вверх, а навстречу ему сверху поступает экстргент.
После отгонки растворителя остаток представляет собой или чистое эфирное масло или, чаще, смесь эфирного масла с другими извлеченными веществами — смолами т. п. Такие экстракты, называемые «пахучими восками» (Essences concretes),пользуются или в натуральном виде, или подвергаются переработке для выделения из них эфирного масла (экстракция спиртом и отгонка последнего под вакуумом).
В последнее время экстракция эфирных масел производится сжиженными газами (углекислота, бутан и др. )
К экстракционным способам получения эфирных масел должна быть отнесена и мацерация цветочного сырья жирами. Для этого сырье в тканевых мешочках погружают в емкость с жировым корпусом на 24—48 ч. Далее эфирное масло извлекают из масла спиртом.
Анфлераж. Анфлераж основан на том, что выделяющееся эфирное масло из собранного сырья (преимущественно из цветов) поглощается сорбентами (активированный уголь и др.). При работе с твердыми жирами на обе стороны стекла (рамы) наносят Жировой корпус (смесь свиного и говяжьего жира и др.) слоем на 3—5 мм.% Цветы раскладывают поверх корпуса толщиной до 3 см и оставляют на 48—72 ч. По истечений этого срока сырье удаляют и на ратинг помещают свежее сырье. Такую операцию проводят многократно (до 30 раз), пока copбенту не будет насыщен эфирным маслом. Отработанное сырье как содержащее еще некоторое количество эфирного масла (преимущественно тяжелые фракции) дополнительно перерабатывают экстракцией [8, c 98]. Жир, насыщенный эфирным маслом, далее соскабливают со стекла. Из полученной таким образом помады эфирное масло извлекают спиртом; спиртовое извлечение вымораживают и фильтрацией из него удаляют выпавшие примеси. Далее спирт отгоняют в вакууме и получают чистое эфирное масло.
На Сухумской опытной станции эфирномасличных культур разработан и внедрен в производство метод динамической сорбции с использованием в качестве сорбента активированного угля.
Сырье (цветы), собранные в ранние утренние часы, помещают в камеру на сетки, после чего камеру герметически закрывают и через нее продувают сильный ток влажного воздуха, уносящий с собой пары эфирного масла, выделяемого цветами. Масло из воздуха поглощается активированным углем, лучше всего марки БАУ (березовый активированный уголь), находящимся в' адсорбере, 4 который установлен над камерой. Через сутки цветы из камеры выгружают и экстрагируют петролейным эфиром для извлечения оставшегося в них эфирного масла. Активированный уголь после его насыщения эфирным маслом выгружают из адсорбера и передают на элюирование этиловым эфиром. После отгонки последнего получают эфирное масло.
Механические способы применяются при производстве эфирных масел из плодов цитрусовых. Поскольку эти эфирные масла локализуются в крупных вместилищах кожуры плодов, их можно добыть или прессованием, или соскребыванием [9, c 67].
Прессование проводят на гидравлических прессах ю кожуры, Шившейся после отжатия из плодов сока. Для этого кожуру предварительно пропускают через зубчатые вальцы. Оставшееся (до 30%) в кожуре эфирное масло извлекают далее перегонкой с водяным паром. Соскребывание (натирание) проводят с кожуры целых плодов вручную с помощью специальных ложек с зазубренными краями или металлических дисков с большим количеством тупых игл. Этот способ широко использует местное население Западной Африки.
4. Биохимические процессы, протекающие в сырье перед получением эфирных масел
Превращения (количественные и качественные) протекают с эфирными маслами и после сбора сырья. Знание этих процессов дает возможность получать больший выход и высокое качество продукта. бретонку эфирных масел производят как из свежего, так и из высушенного материала. Сушка как один из видов консервирования позволяет осуществить перегонку в течение полного года и таким образом полнее использовать технологическую аппаратуру. Однако не все эфирномасличные растения можно высушивать. Некоторые (лаванда, роза и др.) требуют перегонки в свежем состоянии.
Повышение выхода эфирного масла в сырье, прошедшем правильную сушку при оптимальной температуре (30—35°С), может быть объяснено благоприятными условиями для деятельности ферментов. Следует помнить, что после отделения от растений Их частей (листьев, цветов и т. п.) в живой ткани в течение некоторого времени происходит еще активный, хотя и плазменный процесс обмена веществ. В результате качественный состав, чаще соотношение отдельных компонентов, в эфирном масле из подвяливаемых частей может быть несколько иной, чем в масле, сразу выделенном из живого растения [10, c 35].
На состав эфирного масла может влиять и способ его производства. Например, при экстракции бензолом эфирного масла из гвоздики в нем не оказалось кариофиллена, в то время как в масле, полученном переработкой с водяным паром, терпен всегда содержится.
Заключение
Эфирномасличное сырье оценивают по количеству содержащегося в нем эфирного масла. Это определение проводят путем перегонки навески измельченного настоя с водяным паром с последующим измерением объема полученного масла и выражением его в объемно-весовых процентах. Для этой цели используют описанный в Фармакопее прибор Гинзберга или видоизмененный прибор Клевенджера.
Для эфирных масел устанавливают подлинность и доброкачественное с этой целью вначале проверяют органолептические показатели (цвет, запах вкус), а затем физические и химические константы. К физическим константам относятся плотность, угол вращения, показатель преломления и растворяемость в спирте. Из химических констант основными являются кислотные.
Плотность. Большинство эфирных масел легче воды, однако имеются масла и тяжелее ее. Самое легкое из известных эфирных масел — это масло Pinus sabiniana с массой плотностью 0,6962, а самое тяжелое — гаультерпеновое масло из Gaultheria procumbens, имеющее плотность 1,188.
Плотность одного и того же эфирного масла может изменяться в зависимости от стадии развития растения, способа получения масла, условий и продолжительности хранения. Таким образом, по отклонениям от установленных пределов плотности можно судитьо доброкачественности масла. Например, пониженная плотность может свидетельствовать о пониженном количестве кислорода соединений, что обычно бывает у эфирных масел. Наоборот, более высокая плотность (одновременно с побурением масла) свидетельствует об «осмолении» масла вследствие окисления его кислородом воздуха.
Угол вращения плоскости поляризации. Поскольку эфирные масла представляют собой смеси оптически активных веществ, причем обладающих часто различными по ,величине, то определяемая константа является алгебраической суммой вращения данной смеси, и не всегда может служить надежным признаком для характеристики эфирного масла. Однако в ряде случаев, когда в составе эфирного масла определенно преобладает тот или иной компонент.
Если левовращающие изомеры данного эфирного масла являются показателем содержания в нем значительных количеств лимонена, то чем выше будет показатель вращения масла, тем больше в нем, следовательно, лимонена. Очевидно также, что изменение угла вращения от обычных предельных величин, а тем более изменения знака вращения должно насторожить аналитика.
Показатель преломления. Высокая рефракция, как и высокая плотность, обычно характеризует. богатство исследуемого эфирного масла кислородными соединениями, что может свидетельствовать, в частности, о своевременности сбора сырья. Точно так же и при длительном хранении ввиду
Литература
1. Муравьева Д.А., Самылина И.А., Яковлев Г.П. Фармакогнозия: Учебник.