CC BY
97
Химия растительного сырья. 2012. №2. С. 105-109.
УДК 615.322: 547.913
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ЭФИРНЫХ МАСЕЛ PINUS PITHYUSA STEVEN И PINUS SILVESTRIS
© И.Д. Зыкова , A.A. Ефремов
Сибирский федеральный университет, пр. Свободный, 79, Красноярск,
660041 (Россия), e-mail: [email protected]
Методом исчерпывающей гидропародистилляции получено эфирное масло из древесной зелени сосны пицундской и сосны обыкновенной. Методом хромато-масс-спектрометрии идентифицированы все основные компоненты и проведен сравнительный анализ компонентного состава соответствующих масел.
Ключевые слова: эфирное масло, компонентный состав, метод хромато-масс-спектрометрии, сравнительный анализ,
Введение
Во флоре России семейство сосновых (Pinaceae) представлено четырьмя родами: пихта, ель, сосна и лиственница, включающими около 40 видов, древесная зелень которых содержит большое количество биологически активных веществ, в том числе ценное в лечебном отношении эфирное масло [1—3].
Анализ литературных данных, полученных отечественными и зарубежными исследователями, по изменчивости компонентного состава эфирных масел хвойных пород деревьев показывает, что состав масла зависит от рода дерева, места произрастания и вида сырьевого источника [4—6]. Отмечается влияние климатических и экологических факторов на содержание самого масла и его компонентный состав [6, 7]. Однако состав эфирных масел хвойных пород, описанный в литературе, далеко не полный. Это может быть объяснено использованием наименее информативных методов исследования, в отличие от широко используемого в настоящее время хромато-масс-спектрометрического метода, который, как известно, позволяет проводить качественный и количественный анализ всех компонентов сложных смесей с их содержанием в десятые и сотые доли процентов [8].
В этой связи представляло интерес методом хромато-масс-спектрометрии изучить компонентные составы эфирных масел двух видов семейства сосновых: сосны пицундской и сосны обыкновенной, а также провести их сравнительный анализ с учетом различных ареалов их произрастания.
Экспериментальная часть
Опытный материал — древесная зелень сосны пицундской Pinus pithyusa Steven и сосны обыкновенной Pinus silvestris — был заготовлен согласно [9, 10].
Древесная зелень сосны пицундской собрана с 30 случайных и разновозрастных, но растущих по соседству, деревьев в пяти различных местах на отрогах Мархотского хребта, окаймляющего с северо-востока Геленджик Краснодарского края, в августе. Древесная зелень сосны обыкновенной собрана также в августе
как минимум с 35 деревьев, произрастающих в окрестностях Красноярска. Проба древесной зелени каждого вида сосны усреднялась методом квартования и подвергалась исследованиям после высушивания в тени при 20—25 °С.
* Автор, с которым следует вести переписку,
Зыкова Ирина Дементьевна - доцент кафедры химии, кандидат технических наук, e-mail: [email protected]
Ефремов АлександрАлексеевич - заведующий лабораторией хроматографических методов анализа центра коллективного пользования, доктор химических наук, профессор
Эфирное масло получали методом исчерпывающей гидропародистилляции из воздушно-сухого сырья в течение не менее 20 ч до прекращения выделения эфирного масла.
Основные физико-химические характеристики - плотность и показатель преломления определяли с использованием высокоточных приборов Mettler Toledo DE 40 Density Meter и Mettler Toledo RE 40D Re-fractometer с четырьмя значащими цифрами после запятой при 20 °С.
Хромато-масс-спектрометрический анализ проводили на хроматографе Agilent Technologies 7890 А с квадрупольным масс-спектрометром MSD 5975 С в качестве детектора. Использовали 30-метровую кварцевую колонку HP-5 (сополимер 5%-дифенил-95%-диметилсилоксан) с внутренним диаметром 0,25 мм. Температура испарителя 280 °С, температура источника ионов 173 °С, газ-носитель - гелий - 1 мл/мин. Температура колонки: 50 °С (3 мин), 50-270 °С (со скоростью 4 °С/мин), изотермический режим при 270 °Св течение 10 мин.
Содержание компонентов вычисляли по площадям газохроматографических пиков без использова -ния корректирующих коэффициентов. Качественный анализ проводили на основании сравнения полных масс-спектров с соответствующими данными, приведенными в [11, 12], с данными библиотеки масс-спектрометрических данных Wiley275 (275 тысяч масс-спектров), а также по линейным индексам удерживания [12]. При полном совпадении масс-спектров (вплоть до соотношения интенсивностей основных ионов - совпадение не менее 95%) и линейных индексов удерживания (рассчитывали по программе AMDIS для каждого компонента) считали идентификацию правильной.
Результаты и обсуждения
Образцы эфирных масел исследованных нами видов сосны представляют собой легко подвижные маслянистые не смешивающиеся с водой жидкости, слегка голубоватого цвета с характерным приятным запахом. Сравнение показателей преломления и плотностей (табл. 1) эфирного масла двух видов сосны позволяет сделать вывод если не о равноценности, то по крайней мере о незначительных изменениях в его составе.
В составе эфирных масел с. обыкновенной и с. пицундской обнаружено около 70 компонентов. Основные компоненты с содержанием не менее 0,1% в эфирном масле с. обыкновенной составляют 98,91% от общего их количества, в эфирном масле с. пицундской - 92,4%. Все компоненты являются известными и легко идентифицируются по масс-спектрам и линейным индексам удерживания (табл. 2).
Таблица 2. Компонентный состав эфирных масел двух видов семейства Ршасеае
№ Линейный индекс удерживания Компонент Содержание компонентов в % от цельного масла
Сосна обыкновенная Сосна пицундская
1 2 3 4 5
1 921 Трицикл ен 0,43 -
2 926 3-туйен 0,16 -
3 932 а-пинен 24,06 20,78
4 945 а-фенхен 1,74 -
5 947 Камфен - 0,58
6 973 Сабинен 0,22 -
7 975 ß-пинен 2,16 28,48
8 991 ß-мирцен 2,13 3,28
9 1004 а-фелландрен 0,14 -
10 1010 3-карен 14,03 8,63
11 1017 а-терпинен 0,23 2,21
12 1024 пара-цимен 0,11 -
13 1028 Лимонен 6,11 6,82
14 1038 ß-^иооцимен - 0,22
15 1048 ß-га^акс-оцимен 0,77 0,50
16 1058 у-терпинен 0,36 0,31
Таблица 1. Физико-химические характеристики эфирных масел
Вид сосны Показатель преломления Плотность, г/см3
Обыкновенная 1,4824 0,8893
Пицундская 1,4767 0,8728
Окончание таблицы 2
1 2 3 4 5
17 1088 Терпинолен 1,90 2,07
18 1117 Р-фенхол - 0,21
19 1166 Борнеол 0,27 0,30
20 1177 Терпинен-4-ол 0,27 0,31
21 1229 Борнилф ормиат 0,44 -
22 1245 Карвон 0,11 -
23 1257 Линалилацетат - 0,11
24 1287 Борнилацетат 2,60 0,30
25 1306 а-терпинеолформиат - 0,81
26 1338 5-элемен 0,43 -
27 1351 а-кубебен - 0,12
28 1372 а-иланген 0,30 -
29 1387 Р-бурбонен 0,11 0,14
30 1392 Р-элемен 0,73 0,15
31 1392 Р-кубебен 0,20 -
32 1405 ^иоселина-4( 15),6-диен - 0,41
33 1412 Изокариофиллен 2,92 5,40
34 1414 Р-фунебрен - 0,15
35 1448 ^ис-муурола-3,5-диен 0,17 -
36 1452 а-химакален 0,44 -
37 1452 га^аномуурола-3,5-диен 0,11 -
38 1454 Селина-4( 15),6-диен 0,13 -
39 1455 га^аногвайя-1(5),6-диен 0,32
40 1456 Гумулен 0,81 1,20
41 1464 Аллоаромадендрен 0,11 -
42 1465 ^ис-муурола-4(14),5-диен 0,26 0,11
43 1465 Линалил 2-метилбутаноат 0,51 -
44 1471 Р-неокловен 1,19 0,95
45 1473 а-терпениолбутаноат - 4,38
46 1476 га^анокадина-1(6),4-диен 1,03 -
47 1479 у-химакален 1,00 -
48 1484 Гермакрен Б 0,40 -
49 1489 Химакала-3( 12),4-диен 2,02 -
50 1490 Алло-аромадендр-9-ен 1,43 -
51 1493 2-финелезил-3-метилбутаноат - 0,81
52 1494 эии-шобунон 0,30 0,45
53 1496 у-аморфен 3,83 -
54 1496 ^иокадина-1,4-диен 8,37 -
55 1500 эим-зонарен 0,43 0,48
56 1502 а-мууролен 0,36 0,60
57 1515 Шобунон 0,10 -
58 1522 4,8-цикло-(1К,48,8К,98)- Кариофиллен-5-он 0,11 -
59 1527 у-кадинен - 0,28
60 1533 эпи-изо-шобунон 0,77 -
61 1536 га^анокадина-1,4-диен - 1,93
62 1541 а-кадинен - 0,12
63 1543 Селина-3,7(11)-диен - 0,15
64 1551 (1Е,47)-гермакрен В 0,48 -
65 1553 Элемол 0,16 -
66 1557 1,8-эиокси-кадин-4-ен 0,13 -
67 1605 Копаборнеол 0,34 -
68 1618 1,10-ди-эии-кубенол 0,14 -
69 1620 Селин-6-ен-4-ол 0,11 0,15
70 1632 1-эим-кубенол 0,82 -
71 1644 Т-мууролол 4,82 -
72 1649 5-кадинол 0,68 0,56
73 1657 Валерианол - 0,16
74 1658 а-кадинол 3,61 0,71
75 1686 а-эим-бисаболол 0,35 -
76 * 1694 Акоренон 0,14 -
- означает, что содержание компонента в масле менее 0,01%.
Сравнительный хромато-масс-спектрометрический анализ двух образцов полученного эфирного масла показал, что его качественный состав не зависит от вида сосны, но наблюдается разница в количественном содержании некоторых компонентов (табл. 2).
Авторами работы [13] при изучении географической изменчивости содержания и состава эфирного масла с. пицундской было установлено, что количество а-пинена практически не зависит от климатических условий ареала ее произрастания. Результаты сравнительного анализа показывали, что содержание а-пинена в эфирном масле с. обыкновенной и с. пицундской в августе практически одинаково, несмотря на влияние внешних факторов, характерных для мест произрастания изучаемых видов сосны. Установлено также, что эфирные масла с. обыкновенной и с. пицундской содержат примерно одинаковое количество ß-мирцена, лимонена, ß-транс-оцимепа, у-терпинена, терпинолена и борнеола. Доля кислородсодержащих соединений в составе масла с. обыкновенной составила 16%, с. пицундской - 9%.
Камфена в эфирном масле с. обыкновенной оказалось меньше 0,01%, а а-фелландрена - 0,14%, в то время как в работе [8] для данного вида сосны, произрастающего в том же самом регионе, приводится содержание вышеназванных компонентов в количестве 3,92 и 2,38% соответственно. Такое различие может быть объяснено сезонными изменениями состава, если принять во внимание, что исследуемое нами эфирное масло было получено из сырья, собранного в конце августа, а масло, состав которого был исследован в работе [8], получено из сырья, собранного в начале июля.
Обращает на себя внимание большое содержание ß-пинена (28,48%) в составе эфирного масла с. пицундской, а борнилацетата - в эфирном масле с. обыкновенной. Трудно сказать, зависит ли это от вида сосны, поскольку мы сравниваем только 2 из 40 существующих видов. Такую зависимость можно предположить, принимая во внимание литературные данные, свидетельствующие о том, что содержание, например, ß-пинена в эфирном масле с. обыкновенной составляет от 2 до 6% [8, 14].
Заключение
Методом хромато-масс-спектрометрии установлен компонентный состав эфирного масла сосны пи -цундской и сосны обыкновенной. Сравнительный анализ компонентных составов масла показал, что эфирное масло сосны обыкновенной, произрастающей в условиях сибирского климата (это и неблагоприятные по температурному и водному режиму условия зимовки растения, короткий световой день), и сосны пицундской, ареал произрастания которой - Черноморское побережье Кавказа, в августе мало отличается по качественному составу основных компонентов. Но именно в этот сезонный период эфирное масло сосны пицундской значительно обогащено ß-пиненом по сравнению с эфирным маслом сосны обыкновенной.
Список литературы
1. Чернодубов А.И. Эфирные масла сосны: состав, получение, использование. Воронеж, 1990. 112 с.
2. Гильдемейстер Е. Эфирные масла хвойных. М., 1949. 382 с.
3. Пигулевский Г.В. Образование и превращениеэфирных масел и смолу хвойных. Л., 1939. 107 с.
4. Чуркин С.П. Изучение состава эфирного масла сосны обыкновенной // Экстрактивные вещества древесных пород Сибири. Красноярск, 1972. С. 42-47.
5. Кисловская Т.П. Биологически активные вещества культур сосны и ели Среднего Урала // Лесные биологические вещества. Хабаровск, 2001. С. 96-297.
6. Чернодубов А.И. Географическая изменчивость состава эфирного масла хвои сосны обыкновенной. Воронеж, 1977. 15 с. Деп. в ВИНИТИ 12.05.77. № 693-77.
7. Дерюжкин Р.И. Влияние отдельных факторов на состав эфирных масел лиственницы сибирской // Известия вузов. Лесной журнал. 1971. №6. С. 111-114.
8. Чекушкина Н.В., Невзорова Т.В., Ефремов A.A. Фракционный состав эфирного масла сосны обыкновенной // Химия растительного сырья. 2008. №2. С. 87-90.
9. ГОСТ 21769-84. Зелень древесная. М., 1984. 5 с.
10. Славянский А.К., Шарков В.И., Ливеровский A.A. и др. Химическая технология древесины. М., 1962. 577 с.
11. McLafferty F.W., Stauffer D.B. The Wiley. NBS Registry of Mass Spectral Data. London, 1989.
12. Ткачев A.B. Исследование летучих веществ растений. Новосибирск, 2008. 970 с.
13. Акимов Ю.А., Подгорный Ю.К. Изменчивость содержания и состава эфирных масел сосны пицундской // Растительные ресурсы. 1973. Т. 9, вып. 2. С. 235-241.
14. Сотникова О.В., Степень P.A. Эфирные масла сосны как индикатор загрязнения среды // Химия растительного сырья. 2001. №1. С. 79-84.
Поступило в редакцию 9 декабря 2010 г.
Zykova I.D., Efremov A.A. COMPARATIVE ANALYSIS OF COMPONENTAL COMPOSITIONS OF ESSENTIAL OIL FROM PINUSPITHYUSA STEVEN AND PINUS SILVESTRIS
Siberian Federal University, Svobodny Prospect, 79, Krasnoyarsk, 660041 (Russia), e-mail: : [email protected]
The method of distillation with water steam studies of allocation of essential oil from Pinus pithyusa Steven and Pinus silvestris. Method by GC-MS to identifies all basic components of the received oil. Comparative analysis of component composition of the oils was conducted.
Keywords: essential oil, the component composition, the method by GC-MS, a comparative analysis.
References
1. Chernodubov A.I. Efirnye masla sosny: sostav, poluchenie, ispol’zovanie. [Essential oil of pine: structure, production, use]. Voronezh, 1990, 112 p. (in Russ.).
2. Gil'demeister E. Efirnye masla khvoinykh. [Essential oils of coniferous]. Moscow, 1949, 382 p. (in Russ.).
3. Pigulevskii G.V. Obrazovanie iprevrashchenie efirnykh masel i smol u khvoinykh. [The formation and transformation of essential oils and resins of conifers]. Leningrad, 1939, 107 p. (in Russ.).
4. Churkin S.P. Ekstraktivnye veshchestva drevesnykh porod Sibiri. [Extractives of trees in Siberia]. Krasnoiarsk, 1972, pp. 42-47. (in Russ.).
5. Kislovskaia T.P. Lesnye biologicheskie veshchestva. [Forest biological substances]. Khabarovsk, 2001, pp. 96-297. (in Russ.).
6. Chernodubov A.I. Geograficheskaia izmenchivost'sostava efirnogo masla khvoi sosny obyknovennoi. [Geographic variation of the essential oil of pine needles pine]. Voronezh, 1977. 15 s. Dep. v VINITI 12.05.77, № 693-77. (in. Russ.).
7. Deriuzhkin R.I. Izvestiia vuzov. Lesnoi zhurnal, 1971, no. 6, pp. 111-114. (in Russ.).
8. Chekushkina N.V., Nevzorova T.V., Efremov A.A. Khimiia rastitel’nogo syr’ia, 2008, no. 2, pp. 87-90. (in Russ.).
9. GOST 21769-84. Zelen' drevesnaia. [Greens wood]. Moscow, 1984, 5 p.
10. Slavianskii A.K., Sharkov V.I., Liverovskii A.A. et al. Khimicheskaia tekhnologiia drevesiny. [Chemical technology of wood]. Moscow, 1962, 577 p. (in Russ.).
11. McLafferty F.W., Stauffer D.B. The Wiley. NBS Registry of Mass Spectral Data. London, 1989.
12. Tkachev A.V. Issledovanie letuchikh veshchestv rastenii. [The study of plant volatiles]. Novosibirsk, 2008, 970 p. (in Russ.).
13. Akimov Iu.A., Podgornyi Iu.K. Rastitel’nye resursy, 1973, vol. 9, no. 2, pp. 235-241. (in Russ.).
14. Sotnikova O.V., Stepen' R.A. Khimiia rastitel’nogo syr’ia, 2001, no. 1, pp. 79-84. (in Russ.).
Received December 9, 2010
