Терпены - углеводороды, имеющие общую формулу (С5Н8)n, а кислородосодержащие их производные называются терпеноидами. Терпены и терпеноиды относятся к различным классам природных соединений, однако в основе структуры всех этих соединений лежит изопрен. В зависимости от числа изопреновых звеньев все терпены и терпеноиды можно разделить на следующие группы:
Эфирными маслами называют смесь летучих, душистых веществ, образующихся в растениях и обладающих способностью перегоняться с водным паром. Главной составной частью эфирных масел являются терпены и их кислородсодержащие производные, реже - ароматические и алифатические соединения.
Значение.
Эфирномасличное сырье поступает в аптеки для изготовления лекарственных форм, большая часть используется на фармацевтических предприятиях и заводах для переработки и получения препаратов. Использование эфирных масел как душистых веществ имеет многовековую историю. Эта группа веществ получила свое название еще в XVIII в., когда о химическом их составе еще ничего не было известно. Эфирными они названы потому, что легколетучи, как эфир, а маслами - так как жирные на ощупь, не смешиваются с водой и легче ее. Несмотря на свою явную неточность, этот термин сохранился и до настоящего времени во всех странах. Как в прошлом, так и в наши дни эфирные масла широко используются в парфюмерии для производства духов, одеколонов, косметических препаратов, а также в мыловаренной, пищевой, ликеро-водочной, табачной промышленности и технике. Уделяется много внимания изучению дикорастущих, а также культивируемых эфирномасличных растений.
Переработкой эфирномасличного сырья занимается более 40 заводов. В мировом производстве эфирных масел на первом месте стоит цитронелловое эфирное масло (из тропического злака), затем мятное, камфорное, цитрусовое, эвкалиптовое, гвоздичное, лавандовое и др.
Факторы, влияющие на накопление эфирных масел.
Свойство вырабатывать эфирные масла не у всех растений выражено одинаково. Злаки, осоки, пальмы почти лишены эфирных масел, растения семейств яснотковые, астровые, сельдерейные, лавровые, миртовые, хвойные, померанцевые богаты эфирным маслом. Количество эфирных масел в растениях колеблется в широких пределах - от тысячных долей процента до 25%
Накопление эфирных масел зависит от различных факторов: климата, света, почвы, фазы развития растений, возраста и т.д. В южных районах, на открытых местах, рыхлой и удобренной почве содержание эфирных масел повышается, но при очень высокой температуре воздуха, после испарения оно снижается. Молодые растения содержат больше эфирных масел.
Накапливаются эфирные масла в растениях во внешних и внутренних образованиях. К внешним (экзогенным) образованиям эпидермального происхождения относятся железистые пятна, различные волоски и железки. К внутренним (эндогенным) образованиям, развивающимся в паренхимных тканях, относятся выделительные клетки (встречаются в корнях валерианы и корневищах аира), вместилища (лист эвкалипта), канальцы (плоды аниса, фенхеля, тмина, укропа, кориандра), ходы (древесина сосны, пихты).
Биологическая роль эфирных масел.
Считают, что эфирные масла являются отбросами растений, принимают участие в обмене веществ. Находясь в подземных частях растений, эфирные масла защищают его от насекомых и грызунов, а коре и древесине оказывают ранозаживляющее действие при повреждениях. Запах цветков служит для привлечения насекомых. Испаряясь, эфирные масла предохраняют растения от перегревания и т.д.
Способы получения.
Для выделения эфирных масел используют следующие методы:
Проводится также экстрагирование эфирного масла легко кипящими жидкостями, которые затем отгоняются. Наиболее распространен из всех перечисленных выше метод перегонки сырья с водяным паром.
Физические свойства.
Эфирные масла - бесцветные или желтоватые прозрачные жидкости, реже - темно-коричневые (коричное масло), красные (тимиановое масло), зеленые от присутствия хлорофилла (бергамотовое масло) или синие, зеленовато-синие от присутствия азулена (масло ромашки, тысячелистника, полыни горькой и цитварной). Запах масел характерный, ароматный. Вкус пряный, острый, жгучий. Большая часть эфирных масел имеет относительную плотность меньше единицы, некоторые (коричное, гвоздичное) - тяжелее воды. Эфирные масла почти не растворимы в воде, но при взбалтывании она приобретает их запах и вкус; почти все масла хорошо растворяются в спирте и смешиваются во всех пропорциях с хлороформом, петролейным эфиром. Реактив Судан III окрашивает масло в оранжевый цвет.
Химические свойства.
Эфирные масла являются сложными смесями различных органических соединений, среди которых основную группу составляют вещества с изопреновой структурой. Присутствуют монотерпены, сесквитерпены, реже - ароматические и алифатические соединения. Терпеноиды, содержащиеся в эфирных маслах, представлены альдегидами, кетонами, спиртами, фонолами, эфирами, лактонами, кислотами и другими соединениями.
Классификация.
Эфирные масла представляют собой многокомпонентную смесь, поэтому классификация их условна. За основу принимаются главные ценные компоненты эфирного масла, являющиеся носителями запаха данного масла и обладающие биологической активностью. Все эфирные масла и растения, их содержащие, делятся на следующие группы:
В настоящее время изучен химический состав более 2000 эфирных масел, выделено до 500 индивидуальных соединений. Особые заслуги в изучении эфирных масел принадлежат Б. Н. Рутовскому, Г. П. Пигулевскому, Е. В. Вульфу, В. И. Нилову, М. И. Горяеву и др.
Анализ эфирных масел.
Сводится к определению подлинности и доброкачественности. Для этого определяют цвет, запах, вкус, плотность, угол вращения, показатель преломления, растворимость в спирте, кислотное и эфирное числа, эфирное число после ацетилирования.
Кислотное число - количество миллиграммов КОН, пошедшее на нейтрализацию свободных кислот, содержащихся в 1 г эфирного масла.
Эфирное число - количество миллиграммов КОН, пошедшее на омыление сложных эфиров, содержащихся в 1 г эфирного масла. Эфирное число после ацетилирования определяют в тех эфирных маслах, которые содержат такие ценные спирты, как линалоол, гераниол и др. Зная эфирное число после ацетилирования и эфирное число, по разности можно определить количество свободных спиртов в масле.
Определение примесей в эфирном масле.
Определение спирта. На газовое стекло с водой, помещенное на черную бумагу, пипеткой наносят несколько капель эфирного масла. Не должно быть заметного помутнения вокруг капли масла.
Определение жирных и минеральных масел. 1 мл эфирного масла взбалтывают в пробирке с 10 мл 90% этанола. Не должно появляться мути и жирных капель. Константы эфирных масел и методы их определения приведены в ГФ XI.
Заготовка.
Эфирномасличное сырье собирают в определенной фазе развития растения - во время наибольшего их накопления. Особенности накопления и сбора указаны при описании каждого растения.
Сушка.
Медленно, при температуре 25-35°С, без проветривания, раскладывая сырье толстым слоем. Хранение. Кислород воздуха и влага способствуют изменению состава эфирного масла. Одни компоненты окисляются, другие гидролизируются. Поэтому сырье следует хранить в сухом, чистом помещении, без прямого попадания солнечных лучей, отдельно от непахучего сырья, в плотно закрытых бочках или ящиках, выложенных бумагой. Масло хранят в склянках темного стекла или бидонах, наполненных доверху. Температура в помещении должна быть не выше 15°С.
Применение.
В медицине сырье используют в виде настоев, отваров, сиропов, входит в состав сборов. На фармацевтических предприятиях готовят настойки, экстракты, на заводах выделяют составные части. Сырье и эфирные масла применяются при кашле, как потогонное, слабительное, сердечное, бактерицидное, противовоспалительное, мягчительное и желудочное средства.
Эфирномасличная промышленность.
Широко развита во многих странах, особенно во Франции, Италии, Испании, Португалии, США, Турции. Япония славится высокими сортами мятного и камфорного масел. В экспорте Индии преобладает сандаловое масло. Заслуженной мировой славой пользуется розовое масло, производимое в Болгарии, где, кроме него, вырабатывают мятное, анисовое и лавандовое эфирные масла. Довольно много вырабатывается эфирных масел в Польше, Югославии, Вьетнаме, Китае. Производство эфирных масел достигло больших размеров в Грузии, Крыму, Молдове, Азербайджане; в России - в Воронежской, Курской, Белгородской областях и Краснодарском крае. Предпринимаются дальнейшие меры к расширению площадей культивируемых эфирномасличных растений. Белгородская область занимает первое место в стране по производству сырья кориандра. Важное место отводится и анису. В Молдове и Крыму расширились площади для выращивания розы и лаванды. Работы в области изучения эфирномасличных растений. Отечественные ученые продолжают работы по современной технологии выращивания эфирномасличных растений. Профессор В. А. Шляпников разрабатывает технологию по переработке эфирномасличного сырья, профессор Л. Г. Романенко - генетические основы селекции. Изучаются селекция мяты (Л. А. Богатенко), высокомасличных сортов розы "Радуга", "Лань" (Л. Г. Назаренко) и др. Многие работы направлены на борьбу с вредителями эфироносов и сорными растениями.