Хемотипическое разнообразие видов рода Mentha L. в коллекции ароматических и лекарственных растений Никитского ботанического сада Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 577.1:582.683.2(929.4)

DOI: 10.25684/NBG.scbook.146.2018.18

ХЕМОТИПИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ВИДОВ РОДА MENTHA L. В КОЛЛЕКЦИИ АРОМАТИЧЕСКИХ И ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ НИКИТСКОГО БОТАНИЧЕСКОГО САДА

Людмила Анатольевна Хлыпенко1, Сергей Александрович Феськов

1ГБУ РК «Алупкинский дворцово-парковый музей заповедник» 298676 Республика Крым, г. Алупка, Дворцовое шоссе д.18 2 Никитский ботанический сад - Национальный научный центр РАН 298648, Республика Крым, г. Ялта, пгт Никита E-mail: sergey.feskoff@yandex.ru

Приведены данные о массовой доле и компонентном составе эфирного масла 11 образцов 2 сортов 5 видов рода Mentha L. из коллекции ароматических и лекарственных растений Никитского ботанического сада. По комплексу хозяйственно-ценных признаков выделен вид Mentha citrata Ehrh. как наиболее перспективный для возделывания на Южном берегу Крыма. Основные компоненты эфирного масла - линалоол (40,5%) и линалилацетат (20,7%). Эфирное масло представляет интерес для пищевой промышленности и ароматерапии.

Ключевые слова: род Mentha; Mentha citrata Ehrh., эфирное масло; компонентный состав; хемотип.

Введение

Виды рода Mentha L. издавна используются для получения эфирного масла. Mentha piperita L. (мята перечная) и M. arvensis L. (мята полевая) - основные виды, применяющиеся для этих целей. В мировом производстве эфирных масел мятное масло занимает ведущее положение после цитронеллолого. Основными производителями являются США и Япония. M. citrata Ehrh. (м. бергамотная) промышленно культивируется в США, Аргентине, Уругвае. Сырье мяты бергамотной -один из компонентов всемирно известного ликера «Шартрез» [4].

Из сырья мяты перечной и мяты полевой получают эфирное масло с типичным мятным ароматом, основными компонентами которого являются ментол (55 - 87,6%) и ментон (до 30%). Ментол входит в состав комплексных препаратов сердечнососудистого действия, ингаляционных смесей. Эфирное масло этих видов широко используется в пищевой и парфюмерно-косметической промышленности.

Третьим промышленным видом является M. spicata L. (м. колосковая), которая носит коммерческое название «spearmint». Эфирное масло обладает характерным ароматом, основным компонентом которого является карвон. Эфирное масло «spearmint» широко используется для ароматизации жевательных резинок и зубных паст.

Для рода Mentha L. характерно большое разнообразие хемотипов - форм, часто сходных по морфо-биологическим признакам, но различающихся по компонентному составу эфирного масла, а, следовательно, по аромату и воздействию на организм человека.

Цель проводимых исследований - определить выход эфирного масла и изучить его компонентный состав у видов рода Mentha, представленных в коллекции ароматических и лекарственных растений Никитского ботанического сада (НБС), а также выделить высокопродуктивный образец с качественным эфирным маслом, представляющим интерес для парфюмерно-косметической, пищевой промышленности и для ароматерапии, пригодный для возделывания на Южном берегу Крыма (ЮБК).

Объекты и методы исследования

Объектом исследований служили 11 образцов 5 видов рода Mentha L.: Mentha piperita L., M. spicata L., M. longifolia (L.) Huds., M. x rotundifolia (L.) Huds., M. citrata Ehrh. и 2 сорта: M. piperita 'Supermint' и M. longifolia 'Посульская'. Латинские названия видов приведены согласно международной номеклатуре [10]. Образцы M. longifolia и M. spicata были привлечены из природных популяций при экспедиционном обследовании флоры Крыма и Северного Кавказа, остальные виды - путем обмена с научными учреждениями Украины и Молдовы (Опытная станция лекарственных растений УААН (г. Лубны); Институт генетики, физиологии и защиты растений (г. Кишинев), и по делектусу (Ботанический сад Гентского университета, Бельгия).

Интродукционное изучение видов проводили по методике, разработанной в лаборатории ароматических и лекарственных растений НБС [3]. Учет урожая и массовую долю эфирного масла исследовали в фазу бутонизации растений (I декада июля), поскольку именно в этот период растения накапливают минимальное количество пулегона - наиболее нежелательного компонента мятного эфирного масла [5]. Массовую долю эфирного масла определяли методом гидродистилляции на аппаратах Гинзберга из свежесобранного сырья [2]. Эфирное масло оценивалось по органолептическим характеристикам (категория, интенсивность запаха, доминирующий тон) согласно шкалам, разработанным в лаборатории ароматических и лекарственных растений [3].

Компонентный состав эфирного масла исследовали на хроматографе Agilent Technology 6890N с масс-спектрометрическим детектором 5973N. Условия анализа: хроматографическая колонка кварцевая, капиллярная HP 5MS. Температура испарителя 250 °С. Газ-носитель - гелий. Скорость газа носителя 1 мл/мин. Ввод пробы с делением потока 1/50. Температура термоса 50°С с программированием 3°/мин до 220°. Температура детектора и испарителя 250°. Компоненты эфирных масел идентифицировали по результатам поиска полученных в процессе хроматографирования масс-спектров химических веществ, входящих в исследуемые смеси, с данными библиотеки масс-спектров NIST02 (более 174000 веществ) [1].

Исследования проводили в 2015-2017 гг.

Результаты и обсуждение

Исследуемые виды и сорта в условиях интродукции проходят все фазы развития. Отрастание растений отмечается в начале апреля, бутонизация - в конце июня. Самым ранним цветением отличается M. longifolia: растения цветут с конца июня до конца июля. Для остальных видов и сортов цветение отмечается с середины июля до середины августа. M. citrata отличается самым поздним началом и большей продолжительностью цветения по сравнению с другими видами - цветение начинается в середине августа и заканчивается в середине сентября, период цветения составляет 45-50 дней. Этот же вид характеризуется и самым длительным периодом вегетации - до середины декабря, тогда как другие изучаемые виды заканчивают вегетацию в середине ноября. Урожайность сырья M. citrata составляет 915±27 г/м . Благодаря длительности

вегетации в условиях ЮБК это вид может давать 3-4 укоса (с июня по октябрь).

2 2 Урожайность образцов M. rotundifolia - 456±18 г/м , M. spicata - 720±34 г/м , Mentha

piperita - 810±28 г/м2 .

Анализ содержания эфирного масла в сырье исследуемых образцов показал, что этот показатель колеблется в пределах от 0,25 до 0,7% на сырую массу (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика образцов рода Mentha L. по массовой доле и органолептической оценке

эфирного масла

№ Вид, образец Массовая доля эфирного Органолеп- Доминирующий тон

масла, % тическая ароматf

от сырой от абсолютно оценка,

массы сухой массы балл

1 Mentha rotundifolia (L.) Huds. № 1 0,45 2,0 5 фруктовый с яблочными нотами

2 Mentha rotundifolia (L.) Huds. № 2 0,31 1,4 4 фруктово-бальзамический с нотами апельсиновой корки

3 Mentha citrata Ehrh. 0,65 2,92 6 пряно-травянистый

4 Mentha piperita L. 'Supermint' 0,36 1,56 6 ментольный

5 Mentha piperita L. № 1 0,37 1,94 6 ментольный с конфетными нотами

6 Mentha spicata L. № 1 0,43 2,00 5 пряно-бальзамический

7 Mentha spicata L. № 2 0,3 1,22 5 пряно -травянистый

8 Mentha longifolia (L.) Huds. № 1 0,28 1,18 6 цветочно-медовый

9 Mentha longifolia (L.) Huds. № 2 0,40 1,8 6 ментольный

10 Mentha longifolia (L.) Huds. № 3 0,45 1,93 5 ментольный

11 Mentha longifolia (L.) Huds. № 4 0,25 1,07 6 фруктовый

12 M. longifolia (L.) Huds. № 5 0,48 1,91 6 ментольный

13 M. longifolia (L.) Huds. 'Посульская' 0,7 2,86 5 цветочно-медовый

Наибольшим выходом эфирного масла характеризуется сорт M. longifolia 'Посульская', найменшим - образцы этого же вида (№№ 4 и 1). Высоким содержанием эфирного масла отличается и M. citrata - 0,65% от сырой массы (2,92% от сухой массы).

По категории и интенсивности запаха эфирное масло исследуемых образцов оценено в 5 и 6 баллов. По доминирующему тону выделены 5 направлений аромата: цветочно-медовый (M. longifolia № 1 и M. longifolia 'Посульская'), фруктовый (M longifolia № 4, M. rotundifolia №№ 1 и 2), пряно-травянистый (M. spicata № 2 и M. citrata), пряно-бальзамический (M spicata № 1) и ментольный (M. longifolia №№ 2, 3, 5, M. piperita № 1 и M. piperita 'Supermint') (табл. 1).

По комплексу хозяйственно-ценных признаков (высокая урожайность и выход эфирного масла) и оценке органолептических показателей эфирного масла (интенсивность запаха и доминирующий тон) выделено шесть перспективних образцов для дальнейшего исследования компонентного состава эфирного масла: M. rotundifolia № 1, M. piperita № 1, M. longifolia №№ 1, 2 и 5, Mentha spicata L. № 1.

В эфирном масле M. piperita идентифицировано 52 компонента. Мажорными компонентами являються спирт ментол (36,6%) и кетоны ментон (30,8%) и изоментон (4,2%), что позволяет отнести эфирное масло к ментольному хемотипу (табл. 2).

Эфирное масло M. rotundifolia и M. spicata относится к карвонному хемотипу, так как его основным компонентом является кетон карвон, массовая доля которого составляет 69,1% и 70,59% соответственно.

Таблица 2

Компонентный состав эфирного масла Mentha L.

Наименования Массовая доля компонента, %

компонентов Mentha longifolia Mentha Mentha Mentha Mentha

(L.) Huds. rotundifolia citrata piperita L. spicata L.

№ 2 № 5 № 1 (L.) Huds. № 1 Ehrh. № 1 № 1

1 2 3 4 5 6 7 8

этанол - 0,37 0,79 0,76 0,55 0,01 -

гекс-3-ен-ол - - - 0,19 - - -

туйен 0,03 0,03 - 0,02 0,01 - 0,04

а-пинен 0,29 0,22 0,09 0,24 0,04 0,10 0,30

камфен 0,05 0,03 - 0,01 0,01 - 0,05

сабинен 0,31 0,32 0,21 0,31 0,10 0,07 0,40

Р-пинен 0,73 0,55 0,32 0,50 0,11 0,16 0,91

окт-1-ен-3-ол - - - 0,04 0,04 - -

Р-мирцен 0,16 0,27 0,17 0,33 0,31 0,02 0,98

октан-3-ол 0,16 0,11 0,20 0,79 0,06 0,09 0,05

гекс-3-ен-1-ол ацетат - 0,01 0,05 0,03 0,02 - -

а-терпинен 0,23 0,12 0,08 0,02 0,02 - 0,17

р-цимен 0,80 0,21 0,25 0,20 0,08 0,14 0,06

1,8-цинеол 3,78 3,62 8,85 3,88 3,10 2,62 1,06

лимонен 0,48 0,48 0,16 9,39 0,20 0,20 8,00

транс-оцимен 0,10 0,13 0,02 0,23 0,24 - 0,16

цис-оцимен 0,14 0,36 0,03 0,18 0,24 - 0,08

у-терпинен 0,52 0,31 0,17 0,10 0,08 - 0,36

транс-сабиненгидрат 1,25 7,94 0,28 0,07 0,17 3,15 2,41

транс-линалоол оксид - - 0,15 - 0,05 0,06 -

цис-сабиненгидрат - - - - - 0,02 -

цис-линалоол оксид - 0,11 0,12 - 0,16 0,07 -

а-терпинолен 0,15 0,37 0,08 0,02 0,11 - 0,11

Р-терпениол 0,55 - - - - - 0,2

линалоол 0,44 0,29 54,39 0,33 40,50 2,18 0,11

амил изовалериат - - - - - 0,14 -

октен-1-ол ацетат - 0,05 0,09 0,03 0,43 0,05 -

октен-3-ил ацетат - 0,19 0,88 0,02 0,85 - -

транс-р-мента-2,8-диенол 0,34 - - - - 0,14 0,11

октен-ол ацетат - - - - - 0,03 -

камфора 0,04 - - 0,06 0,08 0,08 -

лимоненоксид - - - 0,04 - - -

пинокарвеол 0,10 - - 0,08 - - 0,22

нераль - - - 0,05 - - -

ментон 40,80 42,84 6,88 0,06 0,29 30,88 1,05

изоментон 23,21 22,51 3,66 - 0,15 4,16 0,22

ментофуран - - - - - 0,22 -

гераниаль - - - 0,05 - - -

5-терпениол - 1,00 0,85 0,52 0,23 0,27 -

изо-ментол - 0,53 - - - 2,91 -

изополегон 1,26 - - - - - -

борнеол - - - - - - 0,75

ментол 1,22 1,21 0,20 - - 36,63 -

неоментол - - - - - 0,73 -

терпен-4-ол 6,96 2,06 1,00 0,14 0,47 - 1,65

дигидрокарвон - - - 0,29 - - 1,33

р-мент- 1-ен-8-ол 1,43 1,06 1,59 1,28 6,90 0,69 1,09

р-мент-8-ен-2-ол - - - - - - 0,84

Продолжение таблицы 2

1 2 3 4 5 6 7 8

этанол - 0,37 0,79 0,76 0,55 0,01 -

карвеол - - - 0,39 - - 0,99

карвон - - - 69,10 - - 70,56

пиперитон изомер 0,08 - - - - 0,26 -

пулегон 0,62 0,25 - - - 0,29 -

пиперитон 2,78 3,12 1,27 0,79 - 1,09 -

нерол - - - - 0,78 - -

линалил ацетат - - 9,32 - 20,72 1,75 -

лавандулил ацетат - - - - 0,08 - -

пиперитон оксид - - 0,46 - - - -

нерил ацетат - - 0,29 - 1,34 0,11 -

геранил ацетат - - 0,43 - 2,47 - -

ментолацетат 0,09 0,30 - - - 0,05 -

дигидроэдулан - - - - - 0,09 -

тимол - 0,05 - 1,36 0,17 0,23 -

терпенил ацетат - - - - 11,06 0,08 -

борнилацетат 0,05 - - - - - 0,03

ментилацетат 0,37 - - - - 1,10 -

а-копаен 0,04 - - 0,09 - 0,11 0,19

Р-боурбонен 1,07 0,38 0,10 2,13 0,08 0,55 0,93

Р-элемен 0,62 0,54 0,14 0,08 0,29 0,11 0,23

а-гурьюнен - - - 0,09 - - -

транс-кариофилен 3,78 3,12 2,71 1,78 1,47 1,78 1,8

Р-кубебен 0,13 - - - - 0,08 0,11

а-аморфен 0,12 - - 0,33 - 0,07 0,09

гумелен 0,21 0,16 0,15 0,09 0,17 0,12 0,08

Р-фарнезен 0,12 - 0,11 0,35 0,17 0,17 0,1

гермакрен D 1,88 2,84 2,17 1,28 1,44 1,06 0,87

бициклогермакрен 0,69 0,87 0,12 0,18 0,07 0,11 0,09

гермакрен А 0,62 0,57 0,13 0,14 0,32 0,09 0,38

у -кадинен 0,12 - - 0,09 - - 0,15

5-кадинен 0,13 0,09 0,10 0,11 0,06 0,10 -

элемол - - - - 1,37 - -

наролидол - - 0,06 - - - -

спатуленол 0,31 0,08 - - - 0,74 0,03

кариофиленоксид 0,45 0,32 0,58 0,44 0,13 0,78 0,23

ледол - - - - - 2,91 -

виридифлорол - - - 0,78 0,64 - -

у -эудесмол - - - - 0,26 - -

Р- эудесмол - - - - 0,20 - -

а-кадинол - - 0,13 0,15 0,26 - -

а- эудесмол - - - - 0,62 - -

идентифицировано 48 43 44 53 53 52 44

Карвонное эфирное масло («spermint») широко используется в мировой практике для ароматизации жевательных резинок и зубных паст.

Изучение компонентного состава эфирного масла M. longifolia позволило выявить 43-48 компонентов в зависимости от образца. Основными компонентами у образцов M. longifolia №№ 2 и 5 являются ментон и изоментон, в сумме составляющие 64,01-65,35% соответственно и придающие эфирному маслу мятный аромат. Ментол -основной компонент эфирного масла M. piperita, у M. longifolia составляет лишь 1,2%. В эфирном масле образцов M. longifolia также идентифицированы терпены и терпеноиды: 1,8-цинеол 3,62-3,78%, транс-сабиненгидрат 1,25-7,94%, терпен-4-ол 2,066,96% и сесквитерпены: транс-кариофиллен 3,12-3,78% и гермакрен D 1,88-2,84%,

остальные компоненты находятся в количестве менее 1%. Таким образом, образцы M. longifolia №№ 2 и 5 относятся к ментонному хемотипу, характеризуются приятным мятным ароматом.

Образец M. longifolia № 1 по компонентному составу эфирного масла относится к линалоольному хемотипу: массовая доля линалоола составляет 54,4%. Также в эфирном масле представлены линалиацетат (9,32%) и 1,8-цинеол (8,85%). Имеет приятный цветочно-медовый аромат.

Анализируя полученные данные отметим, что M. longifolia в коллекции НБС представлена двумя хемотипами (ментонным и линалоольным), что подтверждает данные о большом хемотипическом разнообразии данного вида [7]. Преобладание спиртов (ментол и линалоол) делает эфирное масло пригодным для применения в фармакологии, в ароматерапии, фитотерапии и пищевой промышленности (образец №1). Эфирное масло образцов №№ 2 и 5 применимо только в парфюмерии, ароматерапии и как консервант, поскольку содержит свыше 60% кетонов (ментона и изометона), а по международным стандартам массовая доля этих компонентов не должна превышать 20% для ментона и 8% для изоментона.

К линалоольно-линалилацетаному хемотипу относится эфирное масло M. citrata с запахом бергамота. Массовая доля спирта линалоола составляет 40,5%, сложного эфира линалилацетата - 20,72%. Сложные эфиры терпенилацетат, нерилацетат, геранилацетат, в сумме составляющие 14,9%, придают эфирному маслу приятный цветочно-цитрусовый аромат, токсичные компоненты кетоны ментон и изоментон в сумме составляют 0,4%, пулегон - отсутствует.

Линалоольно-линалилацетаный хемотип характерен для гибридов мяты. Так, известен сорт мяты Бергамотная (потомство от скрещивания полиплоидных форм M. citrata х M. longifolia), характеризующийся содержанием линалоола 61% и линалилацетат 18 % [9].

Эфирное масло линалоольного и линалоольно-линалилацетатного хемотипов широко используется в ароматерапии для улучшения психо-эмоционального состояния, поскольку линалоол обладает успокаивающим действием на нервную и сердечно-сосудистую системы [6], в фитотерапии - противовирусное, успокаивающее средство, как жаропонижающее, спазмолитическое, иммуностимулирующее, в пищевой промышленности как добавка к зеленому или черному чаю.

Выводы

1. Род Mentha L. в коллекции ароматических и лекарственных растений Никитского ботанического сада представлен 11 образцами и 2 сортами 5 видов: Mentha longifolia (5 образцами и 1 сортом); M. piperita (1 образцом и 1 сортом); M. spicata и M. rotundifolia (по 2 образца) и M. citrata (1 образец). В условиях ЮБК все виды

проходят полный цикл развития. Урожайность изучаемых образцов колеблется в

2 2

пределах от 456±18 г/м до 915±27 г/м , выход эфирного масла - от 0,25 до 0,7% на сырую массу.

2. Эфирные масла образцов характеризуются высокими показателями органолептической оценки и относятся к 5 направлениям аромата: цветочно-медовому, фруктовому, пряно-травянистому, пряно-бальзамическому и ментольному.

3. M. piperita представлена ментольным хемотипом (ментол - 36,6%), M. rotundifolia и M. spicata - карвонным (карвон - 69,1% и 70,59% соответственно), M. Longifolia ментонным (ментон+изоментон - 64,01-65,35%) и линалоольным (линалоол - 54,39%), M. citrata - линалоольно-линалилацетаным (линалоол - 40,5%, линалилацетат - 20,72%)

4. По комплексу хозяйственно-ценных признаков (наибольшая урожайность сырья - 915±27 г/м ,, высокий выход эфирного масла - 0,65% на сырую массу, длительный период вегетации, дающий возможность получения 3-4 укоса в год, устойчивость к болезням и вредителям) выделен вид Mentha citrata как наиболее перспективный для возделывания на ЮБК в качестве источника сырья с линалоольно-линалилацетаным хемтопом эфирного масла для пищевой промышленности и ароматерапии.

Список литературы

1. Биохимические методы анализа эфирномасличных растений и эфирных масел. - Симферополь, 1972. - 107 с.

2. Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений / М. Л., 1962. -

520 с.

3. Исиков В.П., Работягов В.Д., Хлыпенко Л.А., Логвиненко И.Е., Логвиненко Л.А., Кутько С.П., Бакова Н.Н., Марко Н.В. Интродукция и селекция ароматических и лекарственных культур // Методологические и методические аспекты. - Ялта: Никитский ботанический сад, 2009. - 110 с.

4. Мята бергамотная. http://forum.terra-aromatica.ru/showthread.php754. - Поиск май 2017.

5. Середа А.В. Компонентный состав эфирного масла сортов мяты селекции опытной станции лекарственных растений // Тез. Междунар. научно-практической конф-ции «Интродукция и селекция ароматических и лекарственных растений». - Ялта, 2009. - С. 165.

6. Хлыпенко Л.А., Феськов С.А. Линалоольный хемотип Mentha longifolia (L.) Huds. в коллекции Никитского ботанического сада // Матер. Междунар. конф-ции, посвященной 85-летию ВИЛАР «Биологические особенности лекарственных и ароматических растений и их роль в медицине». - М., 2016. - С. 170-173.

7. Хлыпенко Л.А., Феськов С.А. К вопросу о компонентном составе эфирного масла Mentha longifolia (L.) Huds. // Сб. матер^ междунар. конф. «Медицина и здравоохранение» (Казань, май 2017 г.). - Казань, 2017. - С. 24-29.

8. Шелудько Л.П. М'ята перцева (селекщя i насшництво) // Вид-во «Полтава», 2004. - 200 с.

9. Шульга Е.Б., Мишнев А.В. Новый линалоольно-линалилацетатный сорт мяты Бергамотная // Таврический вестник аграрной науки. - Симферополь, 2016. - № 1(5). -С. 35 - 43.

10. Index Kewensis, 2012.

Khlypenko L.A., Feskov S.A. Collection of species of the genus Mentha L. in the Nikitsky Botanical Garden // Woks of the State Nikit. Botan. Gard. - 2018. - Vol. 146. - P. 121 - 127.

Data on the mass fraction and component composition of essential oil of 5 species of the genus Mentha L. from the collection of the Nikitsky Botanical Garden are given. A kind of Mentha citrata as the most promising for cultivation on the Southern coast of the Crimea is distinguished by a set of economically valuable signs. The main components of the essential oil are linalool 40.5%, linalyl acetate 20.7%. Essential oil is of interest for the food industry and aromatherapy.

Key words: genus Mentha; Mentha citrate; essential oil; component composition; chemotype.