Эфирные масла

Ниже сопоставлены две хроматограммы, полученные в результате анализа  натурального (вверху) и фальсифицированного  эфирного масла дистиллированного  лимона.

В натуральном масле число компонентов  значительно больше, содержание лимонена (пик 10.11) составляет 63%. Присутствуют сложные  эфиры – нерилацетат и геранилацетат (пики 24.36 и 25.17). В области сесквитерпеновых углеводородов в натуральном  эфирном масле присутствуют характерные  для лимона компоненты: β-кариофиллен (пик 26.50), транс-α-бергамотен (пик 27.23) и  β-бисаболен (пик 30.20).

Фальсифицированное масло содержит 93% лимонена (пик 10.13). Это значительно  выше показателя, характерного для  натурального лимонного масла (58-72%). Обычно для создания такого лимонного  масла используют детерпенизированное  лимонное масло с небольшой добавкой синтетического или природного цитраля (пики 18.98 и 20.30). Практически отсутствуют  сесквитерпены и сложные эфиры  – нерилацетат и геранилацетат, характерные для натурального масла. Добавлены нехарактерные для  натурального лимонного масла линалоол и линалилацетат (пики 12.86 и 19.68).

Хроматограмма натурального (вверху) и фальсифицированного (внизу) эфирного масла лимона.

При установлении подлинности эфирного масла необходим здравый смысл  и интуиция, а также длительный опыт работы в области хроматографирования  эфирных масел различных типов, сортов и происхождения. Это позволяет  различать эфирные масла при  рассмотрении хроматограммы так  же легко, как мы узнаем знакомого  человека по его внешнему виду.

Основная проблема хроматографии  – идентификация отдельных пиков, то есть расшифровка состава эфирного масла на основании данных, полученных в результате хроматографирования. Обычная хроматография с пламенным  детектором имеет ограниченные возможности  идентификации и ее используют для анализа эфирных масел, для которых качественный состав и последовательность выхода компонентов известна. Для экспертной работы, которая связана с выявлением неизвестных примесей в эфирных маслах, необходимо применять масс-спектрометрический детектор. Это делает возможным проводить идентификацию компонентов эфирного масла автоматически, в ходе выполнения аналитического цикла. Такие хроматографы, сочетающие обычный хроматограф (GC) и масс-спектрометрический детектор (MSD) получили название хромато-масс-спектрометра (ХМС, GCMS – gas-chromatography-mass-spectrometry). Обычная стоимость хроматографа с пламенным детектором – 10,000-50,000$ (чаще всего цена зависит от производителя), стоимость хромато-масс-спектрометра 110,000-200,000$.

При идентификации компонентов  методом MS выходящие из колонки вещества не попадают в горящее пламя водорода, а направляются в вакуумную камеру, где попадает в поток электронов, имеющих стандартную энергию (70 эв). Эти электроны разбивают молекулу вещества на заряженные осколки (ионы), состав, заряд и количество которых  в стандартных условиях для каждого  вещества является постоянным. Графическое  изображение каждого вещества после  электронного удара в виде набора его фрагментов в координатах "молекулярная масса иона – количество ионов" называется масс-спектром. Информация о веществах, их структуре и соответствующих  им масс-спектрах хранится в виде баз  данных в компьютерах, обслуживающих  работу GCMS. В процессе хроматографического  разделения по мере выхода веществ  из колонки происходит непрерывная  их бомбардировка электронами, получение  масс-спектра, сравнение его с  базой данных и выдача результатов. Наибольшая по объему библиотека масс-спектров находится в базе данных NIST05 (175000 структур) и Wiley (около 300000 веществ).

 

 

Масс-хроматограмма  эфирного масла, декларированного как  нероли.

 

1 6.927 0.399% α-пинен; 2 8.259 0.239% сабинен; 3 8.361 1.275% β-пинен; 4 8.901 0.537% мирцен; 5 10.184 0.249% пара-цимен; 6 10.356 7.669% лимонен; 7 11.149 0.304% оцимен; 8 11.564 0.850% γ-терпинен; 9 13.591 30.701% линалоол; 11 15.392 0.620% цис-β-терпинеол; 12 16.250 0.233% транс-β-терпинеол; 13 17.476 4.988% α-терпинеол; 14 17.742 1.464% γ-терпинеол; 16 20.361 26.146% линалилацетат; 19 22.025 0.223% индол; 20 23.959 0.892% метилантранилат; 21 25.782 0.657% геранилацетат; 22 31.897 3.279% цис-неролидол; 23 33.083 4.840% транс-неролидол; 24 40.388 2.886% бензилбензоат; 25 43.968 9.213% бензилсалицилат;

 

Результаты GCMS представляют собой ряд предложений по идентификации  в виде альтернативных формул веществ  и степень сходства их масс-спектра  с масс-спектром, полученным в ходе хроматографического разделения. Задача исследователя – отобрать из них  наиболее приемлемый вариант. На рисунке  показан масс-спектр неизвестного вещества с временем выхода 33.08 мин. Ниже показан  рисунок масс-спектра вещества, наиболее близкого по масс-спектру с неизвестным  веществом. Степень сходства составляет 92%. Таким образом, для неизвестного вещества с временем выхода 33.08 мин принят транс-3,7,11-триметил-1,6,10-додекатриен-3-ол, который имеет тривиальное название транс-неролидол.

Масс-спектр одного из компонентов с временем выхода 33.08 мин на хроматограмме эфирного масла нероли.

 

 

Масс-спектр и  формула вещества, предложенного  для компонента с временем выхода 33.08 мин.

 

 

При установлении химического  состава методом хромато-масс-спектрометрии  пользуются законами биогенетической  взаимосвязи компонентов в эфирных  маслах. Например, если в эфирном  масле идентифицирован линалилацетат  и не найден линалоол, то это не является правильным выбором. Аналогично, если идентифицирован нерол, а отсутствует гераниол (эти два вещества всегда присутствуют вместе), то такая идентификация сомнительна. Часто тимол сопровождает карвакрол, пара-цимен и γ-терпинен, пинокамфон – изопинокамфон, ментон – изоментон. Взаимосвязи компонентов в эфирных маслах обусловлены существующими в растениях достаточно однообразными биохимическими процессами, которые связывают все компоненты эфирных масел в единый биологический цикл. Знание таких процессов позволяет избежать ошибок при идентификации.

После идентификации всех компонентов данные анализируют  и сопоставляют с данными, полученными  для образца натурального нероли. При этом сразу можно обратить внимание, что в составе исследованного эфирного масла нероли находятся  компоненты, которые в натуральных  эфирных маслах встречаются очень  редко и в небольшом количестве – это β-терпинеол (цис- и транс-изомеры) и γ-терпинеол. Эти терпинеолы обычно сопутствуют синтетическому α-терпинеолу. Они также содержатся в эфирных  маслах, которые подвергли редистилляции. Кроме того, неролидол в нашем  образце содержится в виде двух изомеров (цис- и транс-неролидола) в то время  как в природных продуктах  содержится только транс-изомер. Среди  посторонних для нероли примесей можно обнаружить также бензилбензоат  и бензилсалицилат, но при этом отсутствует  типичный для нероли фарнезол. При  наличии геранилацетата отсутствует  нерилацетат (они всегда в природных  продуктах сопутствуют друг другу). Уже эти данные указывают на искусственное  происхождение проанализированного  образца эфирного масла. Известно, что  в лучшем случае для приготовления  искусственного нероли используют эфирное  масло петигрейн-парагвай. В данном случае мы имеем типичный случай подобной фальсификации. Такую искусственную  смесь синтетических добавок (терпинеолы, бензилбензоат, бензилсалицилат, индол, метилантранилат, линалилацетат) и  натурального петигрейн-парагвай очень  часто предлагают как хороший  заменитель натурального нероли.

Хроматограмма натурального стандартного эфирного масла нероли (Тунис)

 

1. a-пинен 1%; 2. сабинен 1%; 3. b-пинен  6-10%; 4. мирцен 2%; 5. a-терпинен 0.1%; 6. лимонен  10-15%; 7. Цис-b-оцимен 1%; 8. транс-b-оцимен 7%; 9. γ-терпинен 0.2%; 10. терпинолен 0.4%; 11. линалоол 30-45%; 12. терпинен-4-ол 0.5%; 13 a-терпинеол  2-4%; 14. нерол 1-2%; 15. гераниол 2-3%; 16. линалилацетат  2-12%; 17. метилантранилат 0.1-0.3%; 18. нерилацетат  2%; 19. геранилацетат 4%; 20. b-кариофиллен  0.5%; 21. b-фарнезен 0.2%; 22. гермакрен D 0.2%; 23. бициклогермакрен 0.3%; 24. неролидол  1-2%; 25. фарнезол 1-2%.

 

Частая ошибка идентификации –  ложные пики, образующие как артефакты  при анализе эфирных масел (остатки  от предыдущей пробы, примеси в растворителях, продукты разложения жидкой фазы в  колонках). Такие "находки" следует  ждать всегда. По крайней мере, надо хорошо представлять возможный химический состав хроматографируемого объекта  и упредить появление возможных "фантомов".

Кроме того, каждый компонент, идентифицированный с помощью хромато-масс-спектрометра, должен быть сверен со своим индексом удерживания и лишь на основании  такой всесторонней оценки делается вывод об окончательной идентификации.

Иногда для получения вспомогательной  информации (для уточнения идентификации) проводят хромато-ольфактометрию профиля  компонентов эфирных масел. Для  этого в процессе хроматографического  анализа выходной конец хроматографической колонки обнюхивают. Выходящие последовательно компоненты эфирного масла оцениваются экспертами качественно. Наиболее интересные вещества идентифицируются для возможности дальнейшего их синтеза и использования для создания парфюмерных композиций. Этим методом, удается четко и наглядно представить себе вклад отдельных составляющих эфирного масла в его аромат. Так было установлено, что в состав эфирного масла розы входят на уровне миллионных долей органические сульфиды, гнилостный запах которых иногда удается почувствовать в некоторых образцах эфирного масла розы. Не следует думать, что "плохой" запах – это плохо. Среди компонентов эфирных масел многих цветочных растений (жасмин, например) содержатся производные индола, имеющие в чистом виде запах человеческих экскрементов. Но при содержании на уровне 0.01% они имеют запах очень похожий на запах жасмина.

 

 

Список литературы

 

1. Государственная Фармакопея СССР XI изд. В 2-х выпусках – М.: Медицина, 1990. – Выпуск 2 – 400 с.
2. Баева, В.М. Методическое пособие к практическим занятиям по теме: "Лекарственное растительное сырье, содержащее полисахариды" / Под ред. И.Н. Самылиной – Москва: Изд-во ООО Издательский дом "Русский врач", 1999. – 75 с.
3. Биохимические методы анализа растений / Под ред. М.Н. Запрометова. – М.: Инлитиздат, 1960. – 384 с.
4. Биохимия растений / Под ред. В.Л. Кретовича. – М.: Мир, 1968. – 668 с.
5. Государственный реестр лекарственных средств, разрешенных для применения в медицинской практике и к промышленному производству. М., 1998.
6. Долгова, А.А. Руководство к практическим занятиям по фармакогнозии / Долгова А.А., Ладыгина Е.Я. – М.: Медицина, 1977. – 256 с.
7. Ермакова, А.И. Методы биохимического исследования растений / А.И. Ермакова. –Л., 1972. – 364 с.
8. Жданов, Ю.А. Практикум по химии углеводов / Жданов Ю.А., Дорофеенко Г.Н. – Росвузиздат, 1963. – 169 с.

Количественное определение иридоидов / Л.В. Федосеева, Д.М.