Значение эфирных масел (ЭМ) для растений огромно: они служат для защиты растений от поражения грибами, вирусами, бактериями, вредителями, от поедания животными, для привлечения насекомых-опылителей, предохранения от перегрева днем и переохлаждения ночью, повышения энзиматических процессов.
В большинстве случаев эфирные масла — бесцветные или желтоватые прозрачные жидкости, но встречаются и окрашенные растворенными в них пигментами (масло ромашки — голубое, жасмина — красноватое, горькой полыни — зеленоватое, базилика — желтое). Для ЭМ характерна значительная летучесть. Они практически нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в жирах, растительных маслах, эфире, спирте высокой концентрации, смешиваются во всех соотношениях с жирами и жирными маслами [Кустова С.Д., 1978].
По своим свойствам и химической природе эфирные масла резко отличаются от жирных растительных масел тем, что улетучиваются при нормальной температуре и не оставляют пятен на тканях, бумаге.
В теплом и сухом климате в растениях накапливается больше эфирных масел, чем в холодном и влажном. Больше масел образуется во время цветения и созревания семян, чем в другие периоды; они накапливаются в цветках (ромашка, жасмин), в плодах (сельдерей, ваниль, лимон, апельсин), в листьях (фиалка), в корневищах (ирис), стволах деревьев (сандаловое), в коре дерева (корица), практически во всех органах — листьях, стеблях, плодах, цветках (мята, лаванда, хвойные, герань).
Содержание эфирных масел в свежих зеленых частях растений не превышает 1%, в семенах — доходит до 10%. Количество эфирных масел в растениях колеблется от едва определяемых следов до 2— 3%, реже выше. Даже в одном и том же растении в различных органах содержатся разные по составу эфирные масла. На накопление масел и их качественный состав влияют фаза вегетации, инсоляция, влажность, климатические условия, почва, часы сбора сырья и др. Клетки некоторых эфиромасличных растений, например герани и ириса, выращенных в условиях культуры тканей, сохраняют способность к синтезу эфирного масла. Однако уровень этого синтеза уступает интактному растению [Ганасиенко Ф.С., 1985].
Эфирные масла, содержащиеся в разных частях растения, могут обладать различным запахом. Так, из цветков горького апельсинового дерева добывают цветочное апельсиновое масло (нероливое), из листьев (померанца) — петигрейное масло, а из кожуры плодов сладкого китайского апельсина — апельсиновое масло. Влияние на запах эфирного масла оказывают разветвления углеродной цепи, особенно третичных атомов углерода. Для веществ, обусловливающих возникновение аромата, характерно наличие в их молекуле функциональных групп: карбинольной, карбонильной, сложноэфирной. Они усиливают запах. К компонентам, определяющим запах масла, относятся: гераниол, нерол, анетол, цетронеллол, цитраль, лимонен, эвгенол и др. Ментол определяет запах мяты, эвгенол — запах гвоздичного масла [Аринштейн А.И. и др., 1983].
Методы получения эфирных масел.
Метод перегонки с водяным паром (листьев, цветков, травы, кореньев, хвойных лапок, мха). Этот метод — дистилляция — наиболее распространен. Он основан на испарении и затем конденсации паров жидкости и способности водяного пара увлекать эфирные масла.
Для получения этим методом эфирных масел используют перегонный агрегат. Он включает в себя парообразователь, перегонный куб, холодильник и приемник.
Пар из парообразователя поступает в перегонный куб и извлекает из сырья эфирное масло. Эта смесь, состоящая из паров воды и масла, в холодильнике превращается в жидкость. Затем она поступает в приемник, где масло отделяется.
Метод механического выжимания используют в тех случаях, когда сырье содержит большое количество эфироносного масла, например плоды цитрусовых. Эфирное масло из цитрусовых извлекают методом прессования или центрифугирования.
Метод настаивания или мацерации применяют при переработке душистых цветков. Эфирное масло извлекают жиром или нейтральным маслом, нагретым до 60-70˚С. На одном и том же жире настаивание новых порций цветков повторяют до 10-15 раз.
Метод экстрагирования. Используют какой-либо легкокипящий органический растворитель, извлекающий эфирное масло из сырья, например петролейный эфир, этанол и др. Затем раствор, содержащий извлеченное масло и душистые вещества, сливают с сырья и растворитель отгоняют. В остатке остается эфирное масло с примесью смол, восков. Этот продукт называют экстрактом.
Метод поглощения, или анфлераж, без нагревания используют для некоторых видов цветков: розы, жасмина, туберозы и др., которые после сбора более или менее продолжительное время выделяют новые количества эфирного масла. Он основан на свойстве жирных масел и жиров поглощать эфирные масла.
При этом методе лепестки цветков после сбора раскладывают на тонкий слой свиного или бычьего жира, распределенного на поверхности стекла с рамой. Цветки оставляют на 24 - 72 ч, затем заменяют партией свежих цветков. Когда жир максимально пропитается эфирным маслом, его промывают спиртом, чтобы душистые продукты стали растворимыми. Затем спирт выпаривают и получают абсолю.
Метод экстракции летучими растворителями основан на извлечении из сырья эфирного масла легко кипящим растворителем, например непахнущим бензолом.
Для экстрагирования металлические корзины с растительным сырьем погружают в растворитель, экстрагирующий из цветков ароматы. Экстракцию повторяют с одной и той же порцией сырья несколько раз. Когда растворитель насыщается эфирным маслом, его отгоняют. На дне остаются душистые вещества, воск.
Если экстракции подвергали сухие растения — смолы, бальзамы, корни, семена, мох, то душистый продукт, оставшийся на дне вакуума, называется резиноидом. Это готовый продукт для парфюмерии.
Если экстракции подвергали цветки — фиалки, туберозы, мимозы, розы, жасмина, этот продукт называют конкретом, и он не является конечным продуктом. Конкреты подвергают обработке спиртом для удаления воска, затем удаляют спирт.
Полученные различными способами эфирные масла и их летучие функции не являются в точности той совокупностью веществ, которые выделяются растениями. Это связано с тем, что под действием, например, горячего пара некоторые составные части летучих компонентов могут изменяться, улетучиваться. Кроме того, исходный материал для получения эфирного масла может быть не только свежесрезанным, но в некоторых случаях и сушеным.
Большим преимуществом является то, что технологии получения эфирных масел достаточно просты и имеется сырьевая база промышленных эфироносов. Эфирные масла можно довольно просто получать и из отходов, накапливающихся при заготовке древесины: ели, сосны, пихты и деревьев других пород. А эти отходы огромны. Исследования их компонентного состава и стандартизация организационно легко разрешимы.
Средний выход эфирного масла из 100 кг растительного сырья составляет: эвкалипт — 3 кг, лаванда — 2,9 кг, шалфей — 1,4 - 1,7 кг, ромашка — 0,7-1 кг и т.д. Для получения 1 кг эфирного масла розы необходимо переработать 1—2 тонны лепестков растения, а из 100 кг цветков горького апельсина получают всего 50 г эфирного масла. Стоимость эфирного масла зависит от выхода масла на 1 кг растения-эфироноса. Чем выход ниже, тем эфирное масло дороже, хотя имеются исключения.
Компонентный состав эфирных масел.
Эфирные масла состоят из химических групп и отдельных химических элементов. Первичные элементы, ответственные за функцию эфирного масла, — углерод, водород, кислород. Кислород — главный элемент эфирного масла.
Компоненты эфирных масел представлены различными соединениями, которые можно расположить в следующем порядке по их бактерицидной активности: фенолы, альдегиды, спирты, эфиры, кислоты.
Наиболее биологически активные компоненты эфирных масел — спирты, альдегиды, кетоны, фенолы; наименее активные — углеводороды. Для цветковых растений характерен синтез кислородсодержащих производных монотерпенов, спиртов, кетонов, сложных эфиров, оксидов, обладающих высокой биологической активностью.