Распространение в растительном мире и роль эфирных масел в растениях

Эфирномасличные растения встречаются почти в 90 семействах, их них около половины произрастает в тропической зоне, в субтропиках - около 10%, а в умеренной зоне - около 30%. В настоящее время известно около 3 000 эфирномасличных растений, из них активно используются в медицинской и хозяйственной практике около 130. Флора СНГ насчитывает около 1 000 видов растений, содержащих эфирные масла, из них используется около 40. Флора Сибири, по некоторым данным, насчитывает около 80 видов эфирномасличных растений. Наиболее богаты эфирными маслами семейства Asteraceae, Apiaceae, Lamiaceae и Pinaceae и др.

Эфирные масла в растениях находятся большей частью в свободном состоянии, реже - в форме гликозидов и освобождаются только в результате ферментативного расщепления последних.

Эфирные масла служат для защиты растений от болезней и вредителей (обладают антисептическим действием), способствуют опылению, осуществляют терморегуляцию, являются активными участниками обменных процессов.

Эфирные масла в живых тканях растений в одних случаях диффузно рассеяны по всем клеткам ткани в растворенном или эмульгированном состоянии в протоплазме или клеточном соке, в других - скапливаются в особых образованиях. Различают экзогенные и эндогенные выделительные образования.

Экзогенные образования развиваются в эпидермальной ткани и представляют собой железистые “пятна”, железистые волоски и железки.

Железистые пятна являются простейшими выделительными образованиями. Это мелкокапельные скопления эфирных масел, расположенные под кутикулой эпидермиса, вызывающие отслаивание (вздутие) кутикулы. Эфирное масло вырабатывается отдельными группами выделительных клеток - “пятнами”, разбросанными в эпидермальной ткани.

Железистые волоски являются выделительными образованиями, достигшими уже определенной специализации. Они состоят из одноклеточной или многоклеточной ножки и головки шаровидной или овальной формы, которая может представлять собой одну или несколько выделительных клеток.

Железки имеют разнообразное строение. Они обычно сидят на короткой ножке и имеют многоклеточную головку с различным количеством и расположением составляющих их выделительных клеток.

К эндогенным образованиям, которые развиваются в паренхимных тканях, относятся секреторные клетки, вместилища и ходы (канальца).

Секреторные клетки могут встречаться одиночно или же образуют отдельную ткань. Клеточные стенки таких клеток состоят из двух слоев: наружного, склонного к опробковению, и внутреннего - резиногенного, выделяющего эфирное масло.

Вместилища представляют собой круглые или овальные выделительные образования, встречающиеся в мезофилле листа, кожуре плодов цитрусовых, коре и древесине ряда растений. Вместилища образуются двояким путем: схизогенным и схизолизигенным. При схизогенном происхождении вследствие расхождения клеток образуется межклеточное пространство, в которое изливаются выделения прилегающих клеток и которое, таким образом, становится вместилищем эфирного масла. При схизолизигенном возникновении вместилища образовавшееся вначале межклеточное пространство далее расширяется и увеличивается в объеме благодаря лизису большего или меньшего количества клеток, при этом слой клеток, выстилающий поверхность вместилища, приобретает секреторные функции.

Если вместилища принимают вытянутую форму, то их называют канальцами или ходами. Они также могут образовываться как схизогенно, так и схизолизигенно.

Пути получения эфирных масел зависят от морфолого-анатомических особенностей сырья, количества и состава эфирного масла. Наиболее распространенный способ получения эфирного масла - перегонка с водяным паром. Используется в тех случаях, когда сырье содержит сравнительно много эфирного масла и температура перегонки не отражается на его качестве. Температура кипения отдельных компонентов эфирных масел колеблется от 140 до 350^оС, однако эти компоненты в присутствии водяного пара перегоняются при температуре ниже 100^оС.

Экстракция - основана на растворимости эфирного масла во многих легко летучих органических растворителях. Применяется в тех случаях, когда компоненты эфирных масел термолабильны и подвергаются деструкции при перегонке с водяным паром. При экстракции сырье, помещенное в специальные экстракторы, подвергают извлечению петролейным эфиром или другими органическими растворителями, а затем экстрагент отгоняют.

Анфлераж - основан на способности эфирного масла поглощаться сорбентами (твердыми жирами, активированным углем и т.д.). По окончании сорбции эфирное масло извлекают спиртом.

Механические способы преимущественно применяются при производстве эфирных масел из плодов цитрусовых путем прессования кожуры, оставшейся после отжатия из плодов сока, на гидравлических прессах.

Классификация эфирных масел. Ввиду огромного разнообразия химического состава эфирных масел их классификация довольно условна. В основе наиболее распространенно классификации лежит количество изопреновых звеньев, составляющих терпеноиды. В зависимости от этого эфирные масла делятся на содержащие монотерпены, сесквитерпены и ароматические терпены. Если речь идет о классификации эфирномасличного сырья, то в этом случае в основу положена структура наиболее ценной составной части эфирного масла, определяющей его фармакологическую или иную значимость.

Монотерпены в свою очередь подразделяются на:

1. Алифатические (ациклические) монотерпены. К ним относятся ненасыщенные соединения жирного ряда с тремя двойными связями:

2. Моноциклические монотерпены. Они представляют собой циклические соединения с двумя двойными связями и являются преимущественно производными метилизопропилциклогексана (ментана):

Все природные моноциклические терпены соответствуют формуле С₁₀Н₁₆ и являются ментандиенами. Двойные связи могут быть или в кольце, или одна из них - в изопропильной группе.

3. Бициклические монотерпены. Представляют собой соединения с двумя конденсированными неароматическими кольцами и одной этиленовой связью. Характерной особенностью этих соединений является их способность к глубоким изменениям структуры. Бициклические монотерпены имеют общую формулу С₁₀Н₁₆, но отличаются положением малого цикла:

Сесквитерпеновые соединения (С₁₅Н₂₄) также подразделяются на:

1. Алифатические (ациклические), которые можно рассматривать как ненасыщенные соединения жирного ряда с четырьмя двойными связями:

2. Моноциклические сесквитерпены - представляют собой соединения с одним замкнутым гидроароматическим кольцом и двумя двойными связями, одна из которых находится в кольце, другая - в алифатической цепи:

3. Бициклические сесквитерпены - соединения с двумя конденсированными неароматическими кольцами и двумя этиленовыми связями. В некоторых эфирных маслах моно- и бициклические сесквитерпены присутствуют одновременно, что свидетельствует об их биогенетической близости.

Особой группой среди бициклических сесквитерпенов являются производные азулена - высоконепредельного соединения с пятью двойными связями:

Ароматические терпены. Ароматические углеводороды в эфирных маслах встречаются достаточно редко, но широко представлены их кислородные соединения - спирты, фенолы и их эфиры, кетоны. Примерами могут служить тимол, карвакрол, анетол:

Физико-химические свойства эфирных масел. Эфирные масла в большинстве случаев бесцветные или желтоватые прозрачные жидкости. Встречаются масла, окрашенные растворенными в них пигментами: темно-коричневые - коричное масло, красные - тимьяновое, или синие - от присутствия азуленов - масло ромашки.

Эфирные масла обладают характерным специфическим запахом и вкусом.

Большинство эфирных масел легче воды (плотность колеблется от 0,8 до 1,19). Плотность масел возрастает с увеличением содержания кислородных соединений.

Эфирные масла мало или нерастворимы в воде (образуют эмульсии), но при взбалтывании или перегонке вода принимает их запах и вкус. Хорошо растворяются в спиртах высокой концентрации, смешиваются во всех соотношениях с жирами и жирными маслами, хорошо растворимы в неполярных органических растворителях - хлороформе, петролейном эфире и других.

Эфирные масла не имеют определенных точек кипения (т.к. представляют собой смеси различных химических соединений) - их температура кипения колеблется от 140 до 350^оС. В то же время имеют определенную температуру застывания и при охлаждении, а иногда и при комнатной температуре образуют кристаллическую массу (камфора).

Эфирные масла оптически активны и способны к рефракции.

Значение рН среды масел нейтральное или слабокислое.

Эфирные масла легко изменяются под влиянием света, воздуха, температуры и влаги. Это выражается в потемнении, осмолении, загустевании, порче запаха и вкуса.

Чистые масла хранят в небольших склянках темного стекла, заполненных доверху, или в небольших жестянках, в сухом, прохладном месте в темном помещении при температуре не выше 15^оС. Контроль качества эфирных масел при хранении производят ежегодно.