Изменчивость содержания и компонентного состава эфирного масла Ocimum basilicum L Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

6. Олейникова Т.В., Пушина Р.Н. Изменения в изоферментных спектрах и активности пероксидазы в листьях пшеницы при действии повышенной и высокой температуры // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции ВНИИ растениеводства. - 1979. - Т. 64. - С. 23-29.

7. Рачковская М.М., Ким Л.О. Изменение активности некоторых оксидаз как показатель адаптации растений к условиям промышленного загрязнения // Газоустойчивость растений: Зб. научн. работ. - Новосибирск, 1980,- С. 117-126

8. Сергейчик С.А. Устойчивость древесных растений в техногенной среде. - Мн.: Навука i тэхшка, 1994. - 279 с.

Рекомендовано к печати к.б.н. Рихтером А.А.

ИЗМЕНЧИВОСТЬ СОДЕРЖАНИЯ И КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ЭФИРНОГО

МАСЛА OCIMUM BASILICUM L.

Ю.П.ХРИСТОВА

Никитский ботанический сад - Национальный научный центр

Введение

Из года в год растет интерес к проблеме рационального использования растительных ресурсов. Большие возможности открывает использование эфирномасличных растений как источника биологически активных соединений, необходимых для медицины, парфюмерно-косметической и пищевой промышленностей. Производству необходимы эфирные масла с цветочным, цитральным, эвгенольным запахами. Решение данной проблемы заключается в привлечении и глубоком изучении биологии и биохимии ароматических растений.

Одним из ценных эфиромасличных растений является базилик душистый (Ocimum basilicum L.) [4, 6, 8]. Галеновые препараты базилика оказывают спазмолитическое, седативное, дезинфицирующее, репаративное, общетонизирующее, ветрогонное, детоксикантное и противовоспалительное действие; повышают моторную функцию желудка и кишечника [5]. Растения O. basilicum являются сырьём для производства эвгенола, цитраля, камфоры и других ценных веществ, которые находят применение в производстве фармацевтических, лечебно-профилактических препаратов и натуральных душистых веществ.

Цель настоящей работы - изучение изменчивости компонентного состава эфирного масла растений O. basilicum для выделения перспективных для селекции форм.

Объекты и методы исследования

Объектами исследования служили 12 сортообразцов O. basilicum различного эколого-географического происхождения. Работа проведена на интродукционном участке отдела новых ароматических и лекарственных культур Никитского ботанического сада (НБС). Фенологические наблюдения за растениями прведены по общепринятой методике [1]. Массовую долю эфирного масла в растениях определяли способом гидродистилляции (с использованием прёмников Гинзберга и аппаратов Клевенджера) [2]. Компонентный состав эфирного масла определяли с помощью хромато-масспектрометрии на приборе Agilent Technology 6890N с масспектрометрическим 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 осуществляли с делением потока 1/50. Определение проводили в режиме программирования температуры термостата от 50 до 220 С, со скоростью 3 /мин. Температура детектора и испарителя составляла 250 С. Компоненты эфирных масел идентифицировали по результатам сравнения полученных в процессе хроматографирования масс-спектров химических веществ, входящих в исследуемые смеси, с данными библиотеки масс-спектров NIST02. Индексы удерживания компонентов рассчитывали по результатам контрольных анализов эфирных масел с набором нормальных алканов [7]. Математическая обработка экспериментальных данных проведена методами корреляционного и регрессионного анализа [3].

Результаты и обсуждение

По срокам начала ростовых процессов растения О. basilicum относятся к поздневесенней фенологической группе. Фаза бутонизации наступает в конце июня. Массовое цветение начинается в середине июля. Плодоношение наблюдается в начале августа.

В результате изучения нами было выделено шесть хемоформ О. basilicum, которые представляют наибольший интерес для исследования и отличаются габитусом кустов, окраской, размерами, формой листьев и цветков.

Эфирное масло содержится во всех надземных органах растений, наибольшее его содержание обнаружено в соцветиях и листьях, в стеблях отмечаются лишь следовые количества.

Максимальный выход эфирного масла у растений О. basilicum наблюдается в период массового цветения ветвей I порядка и образования семян восковой зрелости в нижних мутовках центрального соцветия. Массовая доля эфирного масла составила от 0,10 до 0,21% на сырую массу растений или от 0,23 до 1,10% в пересчёте на абсолютно сухую массу (табл. 1). Наибольший выход эфирного масла отмечен для хемоформы IV (1,10%), наименьший - для хемоформы V (0,23%). При этом влажность растительного сырья варьировала в пределах 75,583,0%, у хемоформы V влажность растительного материала составила 28,0%.

Таблица 1

Содержание эфирного масла у различных хемоформ Остит Ъа8Шсит Ь.

в период цветения растений

Массовая доля Массовая доля Массовая доля

СЗ Е эфирного масла Влаж эфирного масла Влаж эфирного масла Влаж

р о в % на: ность в % на: ность в % на: ность

о % е X сырую массу абс. сухую массу сырья, % сырую массу абс. сухую массу сырья, % сырую массу абс. сухую массу сырья, %

начало цветения массовое цветение конец цветения

I 0,05 0,28 82,00 0,13 0,76 83,00 0,06 0,38 84,90

± 0,01 ± 0,06 ±0,50 ± 0,03 ± 0,20 ±0,50 ± 0,02 ±0,13 ±0,15

II 0,08 0,36 79,00 0,15 0,88 83,00 0,09 0,46 80,30

± 0,01 ± 0,01 ±2,00 ± 0,03 ± 0,20 ±0,46 ± 0,02 ±0,12 ±0,61

III 0,10 0,61 83,50 0,14 0,57 75,50 0,12 0,46 74,00

± 0,06 ± 0,30 ±0,85 ± 0,04 ± 0,15 ±0,35 ± 0,02 ±0,07 ±0,42

IV 0,10 0,55 82,00 ± 0,21 1,10 81,00 0,08 0,55 84,90

± 0,03 ± 0,23 ,26 ± 0,03 ± 0,20 ±0,56 ± 0,03 ±0,18 ±0,70

V 0,06 0,10 38,00 0,17 0,23 28,00 0,07 0,12 35,00

± 0,02 ± 0,04 ±0,85 ± 0,03 ± 0,04 ±1,50 ± 0,02 ±0,03 ±2,06

VI 0,07 0,23 71,60 0,10 0,55 82,00 0,01 0,09 85,40

± 0,01 ± 0,03 ±1,35 ± 0,08 ± 0,49 ±1,00 ± 0,01 ±0,05 ±0,30

Коэффициент вариации массовой доли эфирного масла в период начала цветения - конец цветения, согласно нашим исследованиям, составил от 10,70 до 13,23% (табл. 2).

Таблица 2

Содержание эфирного масла у различных хемоформ Остит Ъа8Шсит Ь. в период

цветения растений

Срок цветения Показатели содержания эфирного масла в пересчете на абсолютно сухую массу сырья (%)

среднее х ± 8х минимум-максимум дисперсия, 5 коэффициент вариации^%

начало цветения 0,35±0,19 0,10-0,61 0,04 10,70

массовое цветение 0,68±0,30 0,23-1,10 0,09 13,23

конец цветения 0,34±0,19 0,09-0,55 0,04 10,79

В процессе изучения компонентного состава эфирного масла выделенных шести хемоформ О. basilicum было обнаружено более 100 соединений, содержание которых варьирует от 0,07 до 50%; из них идентифицировано 89 компонентов с содержанием в эфирном масле более 0,1%. В состав эфирного масла входят терпеновые углеводороды и

кислородсодержащие соединения (спирты, кетоны, альдегиды, сложные эфиры и фенолы). Основными и наиболее ценными компонентами эфирного масла растений О. basilicum являются: линалоол (1,2-49,0%), метилхавикол (0,17-50,12%), эвгенол (0,17-12,12%), эпи-а-кадинол (0,26-42,70%), нераль (0,58-20,24%) и гераниаль (0,87-26,20%). В составе эфирного масла различных хемоформ растений О. basilicum также обнаружены: 1,8-цинеол (0,79-17,36%), гераниол (0,86-18,92%), кариофиллен (0,17-3,58%), транс-а-бергамот (0,28-3,61%), гермакрен-0 (1,17-5,49%), Р-гвайен (1,79-4,43%). Отмечена значительная изменчивость состава эфирного масла изучаемых хемоформ. Результаты исследования компонентного состава эфирного масла, выделенного из растений О. basilicum (различные хемоформы) в период массового цветения, представлены в табл. 3 и на рис. 1.

0%

55%

2% 0%

9%

форма 1

0%

70%

8%

32%

форма 2

0%

2% 0%

70%

28%

0%

форма 3

0%

13% 1%

23%

форма 4

53%

2% /

40%

1%"|1%^1% форма 5

-20%

35%

1% г2%

6% 15% Л

28%

19%

форма 6

29%

цинеол линалоол эпи-а-кадинол метилхавикол гераниол эвгенол цитраль Рис. 1. Биосинтез основных терпеноидов в хемоформах Остит Ъа8Шсит Ь.

Преобладающими компонентами для всех шести хемоформ являются линалоол и метилхавикол. Наибольшее содержание линалоола обнаружено в эфирном масле, выделенном из растений хемоформы IV (49,00%), метилхавикола - в эфирном масле, выделенном из растений хемоформы II (49,94%) и V (50,12%).

По содержанию изомеров цитраля (нераль, гераниаль) выделялась хемоформа III, у неё также отмечено высокое содержание гераниола (18,92%). Хемоформы I и II имели достаточно высокое содержание метилхавикола - 46,10 и 49,94% соответственно. Хемоформа I отличилась также высоким показателем линалоола (26,08%). Хемоформы I, II и IV выделялись полным отсутствием изомеров цитраля в составе эфирного масла

Наиболее ценными хемоформами по компонентному составу эфирного масла, на наш взгляд, следует считать хемоформы IV, V, VI. Именно у них отмечено наибольшее содержание линалоола (хемоформы IV и VI), метилхавикола (хемоформа V), эпи-а-кадинола (хемоформы V и VI), эвгенола (хемоформа IV).

Таблица 3

Внутривидовая изменчивость компонентного состава эфирного масла Остит Ъasilicum Ь.

Компонент эфирного масла Массовая доля компонентов в разных хемоформах, %

I II III IV V VI

цинеол 0,88±0,41 0,79±0,02 0 1,30±0,08 0,90±0,09 17,36±0,86

линалоол 26,08±1,4 7 19,57±1,2 6 1,20±0,15 49,00±9,0 7 24,51±8,3 1 26,49±12,0 3

камфора 1,33±0,07 3,76±0,23 0,21±0,07 0,46±0,03 1,40±0,04 0,47±0,01

метилхавикол 46,10±1,6 1 49,94±5,4 5 0,17±0,01 21,01±7,4 9 50,12±4,2 3 14,03±2,20

гераниол 0,86±0,37 0 18,92±0,9 9 1,32±0,70 2,15±0,39 5,39±0,22

эвгенол 1,65±0,55 0 0,17±0,05 12,12±3,6 6 0,80±0,42 0,61±0,26

кариофиллен 0,69±0,23 0,17±0,02 3,58±0,43 2,24±0,85 0,44±0,08 1,21±0,04

транс-а-бергамот 1,60±0,33 0,28±0,09 0,83±0,06 3,61±0,75 2,41±0,56 0,40±0,04

гермакрен-0 2,67±0,96 4,95±0,51 3,67±0,28 2,86±0,47 1,17±0,77 5,49±0,84

Р-гвайен 3,78±0,69 4,43±0,22 0 1,83±0,14 0 1,79±0,11

эпи-а-кадинол 7,05±0,83 0,51±0,03 0,26±0,02 8,16±4,01 42,70±1,1 5 25,49±8,94

гумулен 0 0,55±0,12 0,93±0,24 0,34±0,09 0,27±0,07 0,91±0,67

нераль 0 0 20,24±2,5 1 0 0,58±0,28 0,87±0,11

гераниаль 0 0 26,20±1,0 7 0 0,87±0,21 1,04±0,77

Р-бизаболен 0 0 0,27±0,09 0 0 0

циклоундекатрин -тетраметил 0 0 4,42±0,18 0 0 0

а -терпинеол 0,88±0,12 0,91±0,55 0,22±0,06 1,13±0,62 1,27±0,60 0,64±0,12

Р-элемен 1,00±0,14 1,95±0,56 0 0,70±0,19 0,21±0,33 0,26±0,18

оцимен-цис 0 0,42±0,12 0 0,13±0,09 0 0

тимол 0 0 0,97±2,86 0,25±0,09 1,69±0,77 0,72±0,12

карвакрол 0 0 0,37±0,42 0,27±0,11 1,44±0,92 0,91±0,35

цис-Р-фарнезен 0 0 0,18±0,01 0,13±0,01 1,65±0,58 0,30±0,10

терпинен-4-ол 0 0 0 0,66± 0,19 0,32±0,12 1,25±0,59

Р -кубебен 0 0 0,28±0,25 0,13±0,01 0 0,18±0,03

По результатам исследований компонентного состава эфирного масла шести хемоформ О. basilicum можно выделить четыре хемотипа данного вида:

1) метилхавикольный хемотип - максимальная концентрация метилхавикола в эфирном масле составила 50,12%;

2) линалоольный хемотип - максимальная концентрация линалоола в эфирном масле составила 49,01%;

3) цитральный хемотип - с максимальной концентрацией гераниаля в эфирном масле 26,20%;

4) эпи-а-кадинольный хемотип - с максимальной концентрацией эпи-а-кадинола в эфирном масле 42,70% .

Корреляционные связи между биосинтезом отдельных терпеноидов эфирного масла О. basilicum отражены в табл. 4.

Установленная сопряженность в биосинтезе компонентов эфирного масла О. basilicum во многих случаях выражается довольно высокими значениями коэффициентов корреляции. Такого рода зависимость выявлена в отношении 1,8-цинеола и гераниола (г=0,93), линалоола и эвгенола (г=0,82), гераниола и цитраля (г=0,97), гераниола и кариофиллена (г=0,84), эвгенола и

транс-а-бергамота (г=0,83), кариофиллена и цитраля (г=0,82) и других компонентов. Выявлена также отрицательная корреляция между содержанием метилхавикола и гераниола (г=-0,80), метилхавикола и цитраля (г=-0,70), 1,8-цинеола и метилхавикола (г=-0,73), линалоола и гераниола (г=-0,72), линалоола и цитралея (г=-0,75) и др. Наличие таких связей свидетельствует об уменьшении разнородности особей в семенном потомстве и повышении у них степени взаимозависимости в содержании отдельных компонентов эфирного масла. Обнаруженная высокая степень сопряженности ряда компонентов может являться свидетельством генетической устойчивости вида О. basilicum.

Таблица 4

Корреляционные связи (коэффициент корреляции г) между основными компонентами

эфирного масла Остит Ъа8Шсит Ь.

Компонент эфирного масла r Компонент эфирного масла r

1,8 -цинеол-метилхавикол -0,73 1,8-цинеол-транс-а-бергамот -0,48

1,8-цинеол-гераниол 0,93 метилхавикол-гераниол -0,80

1,8 -цинеол-гермакрен-D 0,69 метилхавикол-кариофиллен -0,90

1,8-цинеол-цитраль 0,74 метилхавикол-Р-гвайен 0,51

линалоол-гераниол -0,72 метилхавикол-цитраль -0,70

линалоол-эвгенол 0,82 гераниол-кариофиллен 0,84

линалоол-транс-а-бергамот 0,72 гераниол- Р-гвайен -0,62

линалоол-цитраль -0,75 гераниол-цитраль 0,97

камфора-метилхавикол 0,75 эвгенол- транс-а-бергамот 0,83

камфора-гераниол -0,53 кариофиллен- Р-гвайен -0,56

камфора-кариофиллен -0,71 кариофиллен-цитраль 0,82

камфора-Р-гвайен 0,68 транс-а-бергамот- гермакрен-D -0,74

Р-гвайен-а-кадинол -0,49 Р-гвайен-цитраль -0,55

1,8 -цинеол-камфора -0,44 гермакрен-D- Р-гвайен 0,41

камфора-цитраль -0,41 гермакрен-D- а-кадинол -0,42

Выводы

1) Выделено шесть хемоформ O. basilicum, представляющих наибольший интерес для дальнейших исследований в целях селекции.

2) Установлено, что максимальный выход эфирного масла растений O. basilicum наблюдается в период массового цветения растений, и он составляет 0,21% на сырую массу или 1,1% в пересчете на абсолютно сухую массу растения.

3) Изучен компонентный состав эфирного масла растений O. basilicum. Обнаружено более 100 соединений, из них идентифицировано 89 компонентов, основными из которых являются: линалоол, метилхавикол, эвгенол, эпи-а-кадинол, цитраль (нераль и гераниаль).

4) Выделены хемоформы с высоким содержанием эфирного масла (хемоформы IV и II).

5) Изучена корреляционная связь между биосинтезом отдельных терпеноидов эфирного масла O. basilicum. Обнаружена высокая степень сопряженности ряда компонентов, что может являться свидетельством генетической устойчивости вида O. basilicum.

Список литературы

1. Бейдеман И.Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. -Новосибирск: Наука, 1974. - 167 с.

2. Гринкевич Н.И., Сафронич Л.Н. Химический анализ лекарственных растений. - М.: Высшая школа, 1983. - 176 с.

3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1985. - 351с.

4. Итоги и перспективы биохимических исследований культурных растений / Ермаков

A.М., Иконников М.И., Лунникова Г.А. и др. // Тр. по прикл. бот., генетике и селекции. - 1969. - Т. 41. - Вып. 1. - С. 326-363.

5. Эфирномасличные и пряно-ароматические растения / Либусь О.К., Работягов

B.Д., Кутько С.П., Хлыпенко Л.А. - Херсон: Айлант, 2004. - 272 с.