Компонентный состав эфирных масел дикорастущих лекарственных растений флоры Сибири

Теоретическому и экспериментальному обоснованию возможности расширения сырьевой базы лекарственных эфиромасличных растений за счет видов рода Artemisia L., произрастающих в Сибири, а также за счет культивирования наиболее ценных видов (A. jacutica) посвящены исследования М. А. Ханиной с соавторами [9, 14-17]. Ими проведено изучение химического состава и анатомической структуры более 100 видов полыни, выявлен ряд очень важных закономерностей в накоплении эфирного масла и кумаринов в зависимости от систематического положения и эколого-географической приуроченности видов.

Активно ведутся работы по изучению компонентных составов эфирных масел растений Алтайского края [18-21].

Исследованию биологически активных веществ дикорастущего эфиромасличного сырья, произрастающего на территории Красноярского края, посвящено ряд работ А. А. Ефремова с соавторами, выполненных на кафедре химии Сибирского федерального университета. Основная часть публикаций посвящена изучению компонентного состава эфирных масел исследуемых растений с использованием современного хромато-масс-спектрометрического метода. Большое внимание уделено в работах исследованию зависимости состава масла, полученного методом исчерпывающей гидропародистилляции, от вида сырья, продолжительности отгонки, места произрастания, а также изучению бактерицидных и антиоксидантных свойств эфирных масел [22-47].

Таким образом, на основании проведенного анализа литературы видно, что выявление и комплексное изучение эфиромасличных растений, эфирных масел и поиск путей нового применения в разных отраслях народного хозяйства не только актуально в текущем столетии, но и приобретает особую важность, научное и практическое значение.

1.2. Эфирное масло: области локализации, способы извлечения и исследование компонентного состава

1.2.1. Местонахождение эфирных масел в растениях

Эфирные масла – сложные смеси органических веществ, главным образом терпеновой природы, получаемые из растений и обуславливающие их приятный запах. Наиболее часто они выделяются из растений, принадлежащих ботаническим семействам Сосновых (Pinaceae), Кипарисовых (Cupressceae), Зонтичных (Umbelliferae), Миртовых (Myrtaceae), Лавровых (Lauraceae), Рутовых (Rutaceae), Губоцветных (Labiatae), Сложноцветных (Compositae), Имбирных (Zingiberaceae), Гераниевых (Geraniaceae), Розоцветных (Rosaceae), Мускатниковых (Myristicaceae), Санталовых (Santalaceae), Перцевых (Piperaceae), Маслиновых (Oleaceae), Аноновых (Annonacaea), а также некоторых представителей семейства Злаков (Gramineae).

Эфирные масла в растениях могут находиться в протоплазме или клеточном соке диффузно в растворенном или эмульгированном состоянии, могут накапливаться в отдельных клетках – идиобластах (как аира, лавра, камфорного дерева) – или же концентрироваться в определенных вместилищах. Вместилища подразделяются на внешние (экзогенные), расположенные в наружных тканях, пространственно связанных с эпидермисом, и внутренние (эндогенные) [48, 49].

К экзогенным вместилищам относятся:

Железистые пятна – наиболее простые внешние железы, возникающие в результате отслаивания кутикулы от клеточной стенки. Это пространство служит местом скопления эфирного масла. Железистые пятна часто встречаются в зубчиках листьев и в кожице лепестков цветков, обладающих запахом.

Железистые волоски – специализированные органы, состоящие из железистой головки (выделительного органа), и ножки, по большей части одноклеточной.

Железистые чешуйки – внешне напоминают булавочные головки и отличаются очень короткими ножками. Строение этих чешуек – отличительный систематический признак.

Эндогенные вместилища развиваются во внутренних тканях растения и подразделяются на железистые клетки и вместилища железистых выделений:

железистые клетки располагаются в тканях одиночно или образуют слои. Железистая клетка выделяет свой секрет (эфирное масло) в межклеточное пространство, которое становится вместилищем;

вместилище может быть схизогенным, образующимся в результате разъединения клеток (например, у зверобоя и у зонтичных), или лизигенным, возникающим путем растворения части клеток (например, у цитрусовых); может развиваться в каналы, которые характерны для определенных видов и частей растений (каналы в коре корней, а также в коре и сердцевине стеблей, в плодах растений семейства зонтичных).

Содержимое вместилищ включает в себя не только эфирные масла (это лишь часть вторичных метаболитов), но и нелетучие вещества (ди-, три- и тетратерпеноиды, полипренолы, алкалоиды, гликозиды, полифенолы, кумарины, флавоноиды, лигнаны, жирные кислоты и их эфиры, жирные спирты и их эфиры).

Осуществление железистым аппаратом органа своей функциональной роли взаимосвязано с физиологическими процессами, протекающими в этом органе, и жизнедеятельностью целого растения. Биосинтез эфирных масел требует непрерывного обеспечения «строительным материалом», т.е. предшественниками и энергией. Так, в работе Н. Ю. Лысяковой выявлена взаимосвязь между уровнем накопления эфирного масла в растении и активностью фотосинтеза [50].

Природу и функции секреторных желез в настоящее время изучают с применением новейшего инструментария и методов анализа [51]. Уже разработаны методы изолирования и создания «чистых» препаратов желез в значительных количествах [52]. Принципиально новые знания о выделительных железах будут получены в результате комплексного применения методов прижизненного экофизиологического, молекулярного и клеточного анализов.

Характер распределения эфирных масел в растении является основой для выбора оптимального способа извлечения эфирного масла. Экзогенные вместилища располагаются на самой поверхности покровов растения, оказываются наиболее доступными в плане экстракции, а потому извлечение из них происходит весьма быстро и эффективно, поскольку тонкие стенки, окружающие экзогенные вместилища, легко разрушаются горячим паром. Как правило, при обработке растений, содержащих эфирное масло главным образом в экзогенных вместилищах, кратковременная обработка паром дает практически полное извлечение эфирного масла.

Напротив, при локализации эфирного масла в эндогенных вместилищах требуется значительно б'oльшее время для полного извлечения веществ водяным паром. Особенно это относится к случаям, когда вместилищами служат каналы, «запрятанные» глубоко в тканях растения – древесине или даже сердцевине стеблей и корней.

Подавляющая часть компонентов эфирных масел представлена липофильными соединениями, поэтому они не могут присутствовать в водных растворах в заметном количестве и по мере их образования должны транспортироваться к месту хранения (накопления). Таким образом, следует полагать, что большая часть эфирного масла сосредоточена в специализированных хранилищах, а доля масла в местах, в которых происходит биосинтез и по которым осуществляется транспорт, незначительна [53, 54].

К настоящему времени накоплен обширный материал по характеру и структуре клеток и клеточных комплексов, продуцирующих и накапливающих эфирное масло в растениях. Так, представителям семейств Зонтичных и Губоцветных (Apiaceae и Lamiaceae) присуще крайнее однообразие в строении секреторных систем, в то время как у растений семейства Asteraceae характер и строение секреторных структур значительно варьируют. Накопление эфирного масла для большинства растений семейства Зонтичных, в том числе и для рода Seseli, происходит в схизогенных вместилищах и схизогенных каналах, которые являются секреторными образованиями эндогенной природы. Так, семена борщевиков имеют эфиромасличные каналы: как правило, два на вентральной (внутренней) и четыре на дорзальной (наружной) стороне плодика [55].