Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Характеристика пряноароматических растений из семейства губоцветные (LAMIACEAE L. ) по количественному содержанию и качеству эфирных масел

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Характеристика пряноароматических растений из семейства губоцветные (LAMIACEAE L. ) по количественному содержанию и качеству эфирных масел"

РГ6 од

2 3 ДЕК ет

На правах рукописи

ФОГЕЛЬ Ирина Владимировна

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЯНОАРОМАТИЧЕСКИХ РАСТЕНИЙ ИЗ СЕМЕЙСТВА ГУБОЦВЕТНЫЕ (ЬАМ1АСЕАЕ Ь.) ПО ¡КОЛИЧЕСТВЕННОМУ СОДЕРЖАНИЮ И КАЧЕСТВУ ЭФИРНЫХ МАСЕЛ

Специальность: 03.00.04 — биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

с'анкт-Петербург 1997

Работа выполнена в лабораториях биохимии Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова и Майкопской опытной станции ВИР.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор А. В. Конарев.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В. Н. Красильников, кандидат биологических наук К. Г. Ткаченко.

Ведущее учреждение: Всероссийский научно-исследовательский институт цветоводства и субтропических культур.

Защита диссертации состоится 23 января 1998 г. в 14 часов на заседании Диссертационного совета Д 020.18.02 при Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова по адресу: 190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова.

Автореферат разослан

Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор

Э. А. Гончарова

ОБЩАЯ Ш^О'ЕРКСША РАБОТЙ

Актуальность тек«. Возделывание пряноароматических культур в мировом сельскохозяйственном производстве занимает важное место, благодаря многоотраслевому использован;® их основного продукта -эфирного масла, применяемого в парфюмерной, пищевой лрошаленностях и медицине. В кастояаре время объем» и ассортимент вырабатываемых эфирным. масел в России не удовлетворяет спроса на них.

Увеличенио объеыоз производства и расширение ассортимента эфирных масел может быть достигнуто путем вовлечения в производство новых эфироносов, создания сортов с денными хозяйственными признаками а такие рациональным их размещением по природно-климатическим зекам. Перспективными для- изучения и последующего практического использования являются представители семейства Губоцветные, насчитывающего- свыке 177 видов пряноароматических растений. До настоящего времени богатый генофонд этого семейства, сосредоточенный в. коллекции Ей? (более 20 видов и 1000 образцов), оставался практически не изученным, как по количественному содержанию,так и качественному составу эфирных масел.

Все вышеизложенное потребовало проведения определенного комплекса биохимических исследований некоторых наиболее перспективных видов пряноароматических растений из семейства Губоцветные и определило актуальность настоящей работы.

Цель и задачи исследований. Целью работы явилось биохимическое изучение перспективного генофонда .пряноароматических растений' семейства Губоцветные и выделение ценных для практического иелользо-вания образцов.

Перед нам)! были поставлены следующие задачи:

- выявить закономерности накопления эфирных масел в зависимости от эколого-географического происхождения изучаемых обраацов и условий их выращивания;

- изучить динамику мзелообразования в процессе онтогенеза, интенсивность накопления эфирного масла различными органами растений, суточные колебания выхода мзела и динамику его накопления в процессе хранения зеденоЛ массы образцов;

- определить изменчивость ряда биохимических признаков (содержание и качественный состав эфирных масел, аскорбиновой кислоты и каротина) в зависимости от географического происхождения и экологических условий 31гракиваияя изучаемых образцов;

- выделить наиболее перспективные по комплексу хозяйственно-ценных

(Овдхимичских) признаков образцы:

- дать парфюмерную оценку эфирных масел исследуемых образцов.

Научная новизна исоледовзний. Впервые изучены особенности мас-лообраоования у 60 образцов семи видов лряноароматичееких растений семейства Губоцветные кз коллекции ВИР ъ различных экологических условиях России. Установлено влияние отдельных климатических.факторов и в целом, экологических условий выращивания растений на интенсивность синтеза эфирного масла. Получены нозыз данные о внутривидовой изменчивости накопления эфирного масла, сухого вещества, аскорбиновой кислоты и каротина в зависимости от экологических условий вкрашвания растений. Установлен характер изменчивости маслооб-разования в онтогенезе, определено суточное колебание выхода масла и локализация его в отдельных органах растений, проведена идентификация компонентов эфирных масел и дана их парфюмерная оценка.

Практическая ценность работы. Выделены по комплексу хозяйственно-полезных признаков (высокая мае личность,, урожайность, адаптивность к условиям выращивания) образцы пряноароматических растений для экологических условий Ленинградской области и Северного Кавказа. Установлены оптимальные сроки сбора урожая по фазам развития растений и времени суток, продолжительность хранения беленой массы, отвечающая минимальным потерям эфирного масла.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обоуэдены на научно-технических совещаниях отдела биохимии ВИР в 1991, 1992 и 1993 гг., на научно-технических конференциях аспирантов и молодых ученых ВИР в 1992, 1993 гг., ВНИЩиСК (г.Сочи) в 1996 г., на Всероссийской научно-практической конференции по апитерапии в 1996 г., на ученом совете ВНйВДиСК (1997 г.).

Публикации результатов исследований. . По материалам исследований опубликовано 2 статьи и 3 сданы в печать.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 127 страницах машинописного текста, состоит ив введения, 7 глав, выводов, практических рекомендаций и предложений, 'содержит 21 таблицу» 11 рисунков, 24 таблицу пршшения. Список использованной литературы включает 249 источников, в ч. ч. 68 работ зарубежных авторов.

МАТЕРИАЛ К МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа проводилось в 1991-1993 гг.. двух географических еонах: в"Ленинградской области (Пушкинские лаборатории-ВИР, г. Душкин) и в предгорной еоне Северного Кавказа (Майкопская опытная станция ВИР,

н

Майкопский р-он, Республика Адыгея.

Сравнение погодных условий двух этих регионов (еа вегетационные периоды научаемых растений с высадки - апрель, до массового цветения - август), показало, что интересующий нас регион Севернго Кавказа отличается от Ленинградской области более теплю,« и влажым климатом. Среднесуточная температура воздуха адесь по многолетним данным вше на 5,3*0, чем в Ленинградской области (в годы г?еледо-ваний на 3,4-5,2*0), сумма активных температур на 83.* и 563-905° соответственно.

Среднее многолетнее количество осадков в Майкопском районе с апреля по август составляет - 388 мм, что на 102,4 мм больше, чем в г. Пушкине, Ленинградской области. В годы исследований эта разница составляла 420-696 мм. Баланс влаги в Майкопском районе в гсды исследований был чрезмерно избыточным (гидротермический коэффициент -2,2-3,2 при средн. многолетн. 1,6), в г. Пушкине, напротив, влаго -обеспеченность - недостаточная (ГТК-.0,4-1,0 при ср. миг. 1,4).

Материалом исследований служили 60 образцов семи видов пряно-ароматических растений семейства Губоцветные (LamiaceaeL.) из мировой коллекции BIP. ■ Всь агротехнические приемы по уходу еа растениями на опытных участках осуществляли по методикам, принятым в ВИР (1981). Отбор средних проб растительного материала для определения накопления эфирного масла, сухой массы, аскорбиновой кислоты и каротина осуществляли в период массового цветэния из свежесобранной всей надземной части растений (Ермаков и др., 1987).

Содержание эфирных масел изучалось методом гидродиотилляции о использованием приемника А. С.Гинзберга (Персидская, Чилига, 1981), с пересчетом на сухую массу растений. Содержание аскорбиновой кислоты определяли титрованием краской Тильманса, каротина - методом хроматографии на бумаге (Ленинградская "В") плотностью 85 г/м* (Ермаков и др., 1987). Суточные колебания выхода эфирного масла определяли с 6 до 24 часов с интервалом в два часа.

Первичные аналитические данные о компонентном составе, эфирных масел получали методом газожидкостной хроматографии' на хроматографе "Carlo Erba Strumentasione". Идентификацию компонентов эфирных масел проводили совместно о лабораторией газовой хроматографии НИИ Химии СП0ГУ по методикам, разработанным И. Г. Зенкевичем. Идентификацию компонентов исследуемых, „-эфирных масел проводили по значениям линейно-логарифмических Индексов удерживания, по коэффициентам распределения в гетерофазной системе растворителей гексан/ацетонитрил

S

(Зенкевич, Васильев, 1993) и, при необходимости, по масс-спектрам. Индексы удерживания определяли на хроматографе "Биохром-1", масс-спектры записывали на хромато-масс-спектрометре ЬКВ-2091.

Дегустационная оценка эфирных масел проводилась совместно с парфшерно-косметическими фабриками "Северное сияние" (г. С-Петербург) и "Сувенир" (г. Краснодар) по установленной в парфюмерно-косметической промышленности пятибалльной системе.

Экспериментальные данные обрабатывали методом вариационной статистики по Б. А. Доспехову (1979).

Результаты исследований ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАКОПЛЕНИЯ ЭФИРНОГО МАСЛА У ПРЯНО АРОШИЧЕСКИХ РАСТЕНИЯ ИЗ сем. ГУБОЦВЕТНЫЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГЕОГРАФИЧЕСКОГО

происходания и экологических условий выращивания образцов ■ ВыяЕлена' значительная вариабельность ыаслообравования по годам у всех 60 изучаемых образцов прякоароматических растений. По уровню накопления эфирного тела в разные годы все образцы были разделены наш на пять групп в каедом регионе.

Хзштградская область. Первая группа включает три образца базилика огородного с равным выходом эфирного масла в 1991 и 1992гг., (ГТК - 0,6; 0,4) и повышением последнего в 1993г. (ГТК - 1,0).

Во втору» группу (наиболее многочисленную) воки представителя шести наученных видов - наибольший выход эфирного масла на второй год изучения (высокая сумма активных температур, чрезвычайно засушливые условия вегетации ГТК - 0,4).

В третью группу вошли два образца базилика огородного с максимальной маоличностью в первом году изучения, что указывает на повышенную отзывчивость этих образцов на увлажненность почвы на ранних стадиях онтогеневэ. Весной 1991 г. наблюдались наилучшие условия увлажненности почвы при ГТК равном 1,0, по сравнению с 0,3 в 1992г. и 0,1 в 1993 г.

В четвертой группе оказались образцы с наименьшей масличностьа во второй год изучения, по сравнению с первым, и максимальной мас-личноо'1'ыо на третий год. Выход эфирного масла прямо связан сс вна-чением ГТК: 0,6-0,4-1,0 в 1991, 1992 И 1993 ГГ.. соответственно.

Пятая группа, представленная четырьмя образцами 8мееголовника молдавского и одним - иссопа лекарственного характеризовалась постоянным, на протяжении трех лет, увеличением выхода эфирного масла. Нам не удалось обнаружить здесь какую-либо связь с климатическими

'б

факторами региона.

Северный Кавказ (Майкопский район). Первая группа, вютчающая два образца базилика огородного, характеризовалась как и в Ленинградской области, равным выходом эфирного масла в первый и второй годы (чрезмерное переувлажнение почвы). Некоторое снижение ГТК до 2,2 на третий год, по сравнению с 3,2 в 1992 г., совпадало о увеличением до мчксимума выхода масла. Температура воздуха, котогтя снижалась, достигнув минимума на третий год, не оказыв^а существенного влияния на мюличность у образцов этой группы.

Во второй группе, включающей все образцы котовника кошачьего, по двч - душицы обыкновенной и иссопа лекарственного, четыре - мелиссы лекарственной, и одиннадцать - чабера садового максимальный выход эфирного масла отмечался в 1991 г. (наиболее теплом !.з трех лет).

Третья группа, куда вошли семь образцов базилика огородного, по три - душицы обыкногенной и чабера садового, один - мелиссы лекарственной, все - змееголовника молдавского характеризовалась максимальным выходом эфирного масла в 1993 г., на фоне снижения ув-лажнности почвы (ГТК - 2,-2, по сравнению с 3,2 в 1992 г.) и наиболее прохладного иа трех лет вегетационного периода

У образцов четвертой группы с постоянно ¡авным выходом эфирного масла и у пятой группы - с нарастающей масличностью с первого до третьего годов исследований взаимосвязь интенсивности маслообразо-вания с климатическими факторами наш не обнуливалась.

Нашими исследованиями доказано, ''-¿¡то агроэкологичесчие условия Северного Кавказа, в сравнении с Ленинградскс .1 областью, оказывали ■большее влияние на интенсивность маслообразования дд^ большинства изучаемых видов. Так, превышение выхода эфирного масла на Северном Кавказе составляло у образцов базилика огородного в 1,5-3,3 раза, душицы обыкновенной - 1,6-2,8, змееголовника молдавского - 1,2-1,6, котовника кошачьего - 1,1-2,у большинства образцов иссопа лекарственного - 1,1-3,8, у чабера садового (низкорослый тип) - 1.4-2,4.

Для семи образцов чабера садового (высокорослый тип) наиболее благоприятными окавались условия Ленинградской области, где выход эфирного масла был выше (в 1,1-1,3 раза), чем на Северном Кавказе.

Два образца иссопа лекарственного (розовый венчик) накапливали равные количества гфиркого гасла в обоих регионах (табл.1).

* Табл. 1

Вариабельность маеличности и выделившиеся по содержанию эфирного масла образцу растений по регионам их выращивания (1991-19S3 гг.)

К по Происхож-ката- дение. логу образцов ВИР

Ленинградская обл. Северный Кавказ

выход место в выход масла, ранжирован- масла, % ном ряду %

место

Соотношение маеличности на Северном Кавказе и Ленингр. обл.

БАЗИЛИК ОГОРОДНЫЙ все образцы * 0,12-0,60 74 >;ран 0,50 I

86 Азербайджан 0,42 II HCPoi 0,05

ДУШИЦА ОБЫКНОВЕННАЯ все образцы 0,09-0,12 6 Германия 0,12 I вр. 47 США 0,09 II

HCPoi 0,03

ЗМЕЕГОЛОВНИК МОЛДАВСКИЙ все образцы 0,61-0,71

2 Азербайджан 0,71 I

3 Азербайджан 0,66 I HG Poi 0,05

ИССОП ЛЕКАРСТВЕННЫЙ все образцы 0,47-0,83

6 роз. Ыосков. обл. 0,83 I 23 син.Франция 0,62 III HCPoi ' 0,08

КОТОВНИК КОШАЧИЙ все образцы 0.74-1,05 8 США 1,05 I

7 Молдавия 0,97 II HCPoi 0,06

МЕЛИССА ЛЕКАРСТВЕННАЯ все образцы

5 Польша

6 Румыния НОР«

ЧАБЕР САДОВЫЙ высокорослый т. 0,86-2,46 низкорослый ТИП 0,90-1,10 19 в. Чзхословакия 2,46 I ..,46 н. Абхазия . 0,97 VIII HCPoi 0,08

(OCIMUM BASILICUM L.) 0,40-0,80 0,80 I 0,73 I 0,19

(ORIGANUM VUL6ARE L.) 0,21-0,25

0,21 III 0,25 ■ I 0,02

(DRACOCEPHALUM WDLDAVICA 0,79-1,06 1,06 I 1,05 I • 0,10 (HYSSOPUS OFFICINALIS L.) 0,73-2,29 0,82 2,29 0,21 (NEPETA CATARIA 0,89-2,12 2,12 2,08 0,19

(MELISSA OFFICINALIS L.) 0,14-0,24 0,24 - " I 0,23 I 0,06

(SATUREJA HORTENSIS L. 0,75-1,93 1,25-2,35 1,93 2,35 0,13

V I

L.)

I I

1,6-3,3 1,6 1.7

1,6-2,8 1.6 2,8

L.) 1,2-1,6

1.5

1.6

0,9-4,4 0,9 4,4

1,1-2,2 2,0 2.1

Ill I

0,8-0,9 1,4-2,4 0,8 2.4

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ ЭФИРНОГО У.АСЛА У ПШОАРОШИЧЕСКЙХ РАСТЕНИЙ ИЗ сем. ГУБОЦВЕТШЕ

Нами установлены общие закономерности маслонакоггленин длн ьсех изучаемых образцов. В онтогенезе отмечается постоянное увеличение накопления эфирного масла с максимумом в период массового цветения. Окончание цветения всегда сопровождалось снижением его выхода.- Во время массового цветения растений максимальное количество с Мирного масла сосредотачивалось в соцветиях (0,47-2,88%). Сс^зрмание эфирного масла в листьях оказалось ке более 0,17-0,99%. В стеблях наблюдались лишь следы эфирного масла.

Уровень снижения маслкчности по окончании цветения растений зависел от видовой принадлежности и внутривидового разнообразия образцов. У большинства обраэдов душицы обыкновенной, одного сЗразца вмееголовника молдавского и двух котовника кошачьего в этот период выход эфирного масла снижался в пределах 2,1-9,6%, у всех остальных изученных растений - .19,1-35,7%. Особенно резкое снижение выхода масла (на 26,7-35,7%) наблюдалось у образцов мелиссы лекарственной.

В период начала созревания семян минимальное снижение масдач-ности (4,9-9,7%) установлено только у двух образцов котовника кошачьего, В это т время, образцы душицы обыкновенной теряли 12,019,3%, змееголовника молдавского - 12,8-49,5%, иссопа лекарственного - 39,6-66,3%, мелиссы лекарственной - 100%.

Изучаемые растения отличались своеобразной суточной динамикой выхода эфирного масла - н&личием двух пикоь масличнссти: первый в утренне-дневные, второй в вечерние чабы. Уровень утреннего выхода эфирного масла всегда превосходил таковой в ве юрние часы (табл.2).

Наш установлено, что продолжительность подвяливаиия срезанной массы по разному влияла на выход эфирного масла. У всех образцов базилика огородного, душицы обыкновенной, некоторых - котовника кошачьего и чабера садового в течение первых пяти дней выход масла снижался на 11,0-30,0%. В дальнейшем, к 10-му дню, его потери составляли - 28,8-53,8%, к 15-му - 33,3-66,2%. Лишь у одного, образца котовника кошачьего и двух - чабера садового эти потери в первые пять дней не превысили 6,0%, к 10-му - 25,0%, к 15-му - 37,0%.

У образцов кссопа лекарственного и змееголовника молдавского, в процессе подвя.ш:.ания срезанной массы выход эфирного масла увеличивался. От 5-го дня маслю'ность возрастала к 15-му дню - 4,0-9,5% и 168,4-184,0% еооТсетствешю.

Изучение суточной динамики и динамики выхода эфирного масла в

Табл. 2

Динамика выхода эфирного масла (в % на сухое в-во) в течение дня

Часы душица змееголовник иссоп котовник

сбора обыкновенная молдавский лекарственный кошачий СЫрЬЯ-

выход разность выход разность выход разность выход райность

масла, молду ■ масла, между масла, мевду масла, ыезду

V ЛПЛППЛ- Ч V V лпгчлт

А, определениями определениями /о определениями % определениями

06.00 0,11 0,76 0,76 0,65

08.00 0,23 +0,12 0,98 +0,22 0,80 +0,04 0,9 7 +0,32 '

10.00 0.25 +0,02 1,25 +0,27 1,12 +0,32 1.70 +0,73

12.00 0,27 +0,02 1,06 -0,19 2,00 +0,88 2,25 +0,55

14.00 0,30 +0,03 0,86 -0,62 1,18 -0,82 1,35 -0,91

16.00 0,2Г> -0,05 0.81 -0,05 0,96 -0,22 1,07 -0,21

18.00 0,22 -0,03 0,96 +0,15 0,90 -0,06 0,89 -0,18

20. 00 0,26 +0,04 0,80. -0,16 1,56 +0,66 1,48 +0,59

22.00 0,20 -0,06 0,76 -0,04 0,99 -0,57 0,90 -0,58

24, 00 0,15 -0,05 0,74 -0?02 0,86 -6,13 0,82 -0,08

процессе подвяливания срезанной массы позволило установить оптимальные сроки, очередность уборки и переработки урожая, соответствующе максимальному получению эфирного масла.

КАЧЕСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭФИРНЫХ МАСЕЛ

Методом газожидкостной хроматографии в эфирном масле образцов иссопа лекарственного обнаружено более 20 компонентов, ив которых идентифвдированно - 14, а у образцов котовника кошачьего - 13 и 10 компонеятов соответственно. Изучение минорных компонентов с массовой долей менее 0,1% в нашу задачу не входило.

В зфирном масле иссопа лекарственного массовая доля монотерпе-ноидов составляла - 70-93Х. Монотерпены были представлены: ¿.-пиленом , ^-пииеном/ сабиненом, п-цимолом, лимоненом, 1,8-цинеолом, транс-сабиненгидратом, пинокамфоном, миртенолоу. На долю сесквитег-пеноидоз приходилось 4-23%, где основными компонентами являлись: /-бурбонек, ¿-элемен, уз-бисабояен, неролидол и ивомерные зудесмолы '(рис. 1).

Независимо от региона выращивания образцов качественный состав эфирного масла оставался постоянным, менялось лишь относительное содержание компонентов. У растений белой и розовой окраской венчика V обоих регионах 'отсутствовал ^-пинен. У двух образцов с синей ок~

в роэдма формл

мин

Рис .'I. Хроттогракка летучих веществ в образцах иссопа лекарственного: 1-«-пкнен, г-Р-гашен, 3-сабинен, 4-п-цимол 5-лимонен, 6-1,8-1и".-эол, 7-транс-саО'иненгидаат, 8-пинокамфон, 9-миртенол, Ю-/*-бурбонен, П-«-алемен, 12-0-бисаболен, 13-неролвдол, 14-изокергше оудес.чолы

раокой (вр. к-17, Испания, вр. к-23, Сранция^, выращелных в условиях Ленинградской области, отсутствовали ¿-пинен и/-бурбонен. •

3 эфирном масле всех изученных образцов вида, независимо от региона выращивания, наибольшее содержание приходилось на пинокам-фон - 28-55% и 1,8-цинеол - 16-35%. В образцах, где уменьшалась доля пинокамфона, увеличивалось содержание 1,8-цннеола.

В процессе роста и развития растений химический состав эфирных масел был подвержен значительным колебаниям. В период цветения, по сравнению с фазой бутонизации, отмечалось увеличение массовой доли ■ монотерпеноидов на 18% и снимзние - сеоквитерпеноидов на 10%. В конце массового цветения сумма монотерпенов уменьшалась на 0%, и несколько увеличивалась массовая доля сеоквитерпеноидов.

В эфирном масле котовника кошачьего количественное соотношение компонентов значительно изменялось, в зависимости от экологических условий ЕырациЕания (рис.2).

В Ленинградской области, относительное содержание монотерпено- • вдов в эфирном масле было до 98%, ив которых основными являлись: гераниол - 24-20%, нерол - 25-28%, цитронеллол - 18-20%, цитраль -25-26%. Из сесквитерпенов присутствовал только /-кариофиллен до 2%.

У этих ке образцов на Северном Кавказе число компонентов увеличивалось за счет сеоквитерпеноидов: аио-аромадендрена, эудесмо-лов, а такие непеталактона. Однако, массовая доля ;.;онотерпеноидов, в сравнении с Ленинградской областью, снижалась и составляла 2964%. Только у одного образца к-7 (Молдавия) были близкие показатели относительного содержания монотерпеноидов: цитраль - 26%, цитронел-лаль - 13%, нерол - 23%, гераниол - 17%. В остальных образцах содержание этих компонентов было ниже: цитронеллаль - следы, цитраль-0,3-17%, цитронеллол - 0,4-9%, нерол - 0,4-16%, гераниол - 0,6-13%. Здесь Yje возрастало содержание неидектифицированного компонента СиНдО до 48%, непеталактона (отсутствовал в Ленинградской обл.) -5-54%. ¡кассовая доля сесквитерпеноидоз была в пределах 4-15%.

Состав эфирного масла образцов котовника кошачьего на разных стадиях развития растений претерпевал значительные изменения. Общее содержание монотерпеноидов и периоду цветения увеличивалось на 14%, а в конце уменьшалось на 12%. ¡кассовая доля сеоквитерпеноидов, напротив, уменьшалось на 4% в фазу цветения, а к концу - немного увеличивалась.

- - Дегустационная оценка показала, что, независимо от региона выращивания растений, все эфирные масла имели высокие баллы (4,5-5,0)

-Í2L

м

е

Л

I

21 4

^Л_I

-(О

I

301

10

МИН

Рис.2. Хроматограмма летучих веществ в образцах котовника кошачьего: 1-цитронеллаль, 2-а-цитраль, 3-цитронеллол, 4-нерол б'-гераниол, 6-С/,Н//0, ?-непеталактон, 8-^-кариофиллен, 9-алло' аромадендрен, Ю-изомерные эудесмолы I-Ленинградская область, II и Ш-Северный Кавказ

и по качеству валаха пригодны для использования в парфюмерно-косметических иэделиях.

БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ПРЯПОАРОМЛТИЧЕСКИХ РАСТЕНИЙ ИЗ' сем. ГУБОЦВЕТНЫЕ

Эколого-географическое изучение образцов пряноароматических растений семейства Губоцветные показало значительную внутривидовую и межвидовую неоднородность по накоплению сухой массы, аскорбиновой кислоты и каротина.

Результаты анализа изменчивости по накоплению сухой массы растений в зависимости от места и года изучения позволили разделить все изученные образцы на четыре группы. В результате был определен характер влияния условий выращивания на накопление сухого вещества.

В- целом, в условиях Северного Кавказа, все изученные образцы накапливали сухое вещество на 0,5-10,0% больше, чем в Ленинградской области. Максимальной продуктивностью здесь отличались - иссоп лекарственный - 27,0-31,2%, душица обыкновенная - 28,6-^9,7%, мелисса лекарственная - 27,6-28,6%, котовник кошачий - 22,0-26,8%, змееголовник молдавский - 20,0-23,5%, чабер садовый - 20,1-23,2%, баз.".лик огородный - 17,6-21,9%.

' В Ленинградской области большим накоплением сухого вещества отличались образцы иссопа лекарственного - 19,6-26,4%, душимы обыкновенной - 21,6-23,3%, несколько меньшим - образцы мелиссы лекарственной - 18,8-22,8%, змееголовника молдавского - 18,7-19,8%, котовника кошачьего - 14,7-18,5%, чабера садового - 13,3-18,5% и базилика огородного - 12,3-16,6%.

По накоплению аскорбиновой кислоты, среди изученных растений в Ленинградской обл., выделялись образцы душицы обыкновенной - 30,739,2 мг/100 г и мелиссы лекарственной - 31,6-35,4 мг/ЮО г. Несколько меньшее количество этого витамина (23,0-26,6 мг/100 г) накапливалось в иссопе лекарственном. У остальных видов содержание аскорбиновой кислоти было незначительным - 5,7-6,0 мг/ЮОг.

В условиях Северного Кавказа у образцов иссопа лекарственного и котовника коиачьего содержание витамина С составило 52,8-60,6 мг/ЮОг и.. 48,8-60,6 мг/ЮОг, у змееголовника молдавского - 24,324,6 мг/ЮОг, у базилика огородного - 11,8-24,5 мг/ЮОг, чабера садового - 12,3-17,9 мг/ЮОг. В то л» время, образцы душицы обыкновенной с показателям 24,3-24,6 мг/ЮОг и мелиссы лекарственной -16,7-21,1 мг/ЮОг. уступали таковым из Ленинградской обл., на 1,0-

■П

11,7 мг/ЮОг И 10,5-18,5 МГ/100Г.

Нами выявлено, что преобладающее число образцов синтезировали незначительные количества каготииа. Исключением в Ленинградской области был котовник кошачий с содержанием каротина: к-8 (США)-9,0 мг/ЮОг, к-2 (Чехословакия)-15,7 мг/ЮОг, к-10 (Тульская обл. )-1б,0 мг/ЮОг. Остальные же виды в данном регионе накапливали каротин в количестве 1,7-5,6 мг/ЮОг. В регионе Северного Кавказа содержание каротина варьировало от 1,9 до 8,4 мгЛООг.

ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОТОРЫХ КОМПОНЕНТОВ УРОЖАЙНОСТИ ПРЯНОАРОМАТИЧЕСКИХ РАСТЕНИЙ ИЗ сем. ГУБОЦВЕТНЫЕ

Одним из критериев хозяйственной ценности вводимых в культуру растений является их урожайность. Проведенное нами изучение предусматривало возможность комплексного использования - получение пряно-ароматического сырья в сухой массе и эфирного масла.

Так, в Ленинградской области наибольшей сухой массой (23,637,0 ц/га) и выходом эфирного масла (21,0-37,0 кг/га) отличался котовник кошачий. Сравнительно высокий урожай 19,1-22,2 ц/га получен от образцов душицы обыкновенной и базилика огородного к-33 (Киргизия) - 12,8 ц/га. Кроме этого, выделен один образец чабера садового к-19 (Чехословакия), накапливающий эфирное масло до 1У.2 кг/га. Остальные изученные образцы в . данных экологических условиях имели крайне низкий урожай, как сухой массы, так и эфирного масла.

Наиболее высокие урожаи сухой массы 77,0-114,0 и/га и эфирного масла 56,0-240,0 кг/га на Северном Кавказе имели образцы иссопа лекарственного. По выходу эфирного масла 42,5-114,2 кг/га, при сравнительно высокой урожайности сухой массы - 41,7-54,9 ц/га на второе место занимает котовник кошачий. Мелисса лекарственная накапливала 67,0-87,0 ц/га сухой массы и 10,1-20,2 кг/га весьма ценного эфирного масла. Довольно высокий урожай сухой массы 64,5-69,6 ц/га здесь отмечен у душицы обыкновенной. 1Ъ выходу эфирного масла (26,0 кг/га выделился образец чабера садового (к-37, Киргизия).

Урожайность других образцов по сухой массе была в пределах 8,820,4 ц/га и эфирного масла 5,5-20,3 кг/га Причем, все изученные виды, за редким исключением, на Северном Кавказе имели значительно большую урожайность сухой масоы (в 11,6-25,0 раз) и эфирного масла (в 61,1-104,3 раза) (табл.4).

Табл. 4

Хозяйственно-биологические показатели некоторых видов пряноароматичееких растений семейства губоцветные (1991-1993гг.)

N по Ленинградская область

ката--

логу сухая эфирное БКР масса, масло,

Северный Кавказ

ц/га

кг/га

сухая масса ц/га

эфирное

масло,

кг/га

Кратность соотноше ния II к I региону

сухой эфирного массы масла

все

БАЗИЛИК ОГОРОДНЫЙ (OCIMÜM BASILICUM L.)

образцу 8.F-12.9 2,1-5,1 8,8-20,4 4,6-11,6 1.1-1.9 1.7-1

33 12,8 3,2 . 8,8 Б,6 0.7 1.7

74 10,7 .3,7 20,4 11,6 1.9 3,1

84 10,1 5.1 12,1 9.6' 1.2 1.9

НСР05 0,3 0,1 6,2 0,16

ДУШИЦА ОБЫКНОВЕННАЯ (ORIGANUM VULGARE L.) *19,1-22,2 1,9-2,5 64.5-69,6 13,6-16,4 3,2-3,6 6,7-8,2

вр. 4 21,4 2,1 69,5 15,3 3,2 7.3

6 20,3 2,5 . 67.3 14.2 3,3 6.7

Bp. 47 22,1 2,0 66.3 16,4 3,0 8,2

НСР05 0,71 0,1 0.61 0,23

ЗМЕЕГОЛОВНИК МОЛДАВСКИЙ (DRACOCEPHALUM MDLDAVICA L. ) *13,2-14,0 8,4-9,9 12,6-17,2 12,2-17,7 1,1-1,"7 1,4-1,8 ' 14,0 9,9 17,2 17,7 1,2 1,8

ИССОП ЛЕКАРСТВЕННЫЙ (HYSSOPUS OFFICINALIS L.) *3,9-5,2 1,8-4,3 77,0-114,0 56,0-240 16,4-25,9 г'0-104,3

5 5.2 4,3 114,0 93,0 21,9 21,6

вр. 23 4.6 , ' 2,3 105,0 240,0 22,8 104,3

НСР05 0,2 0,4 4,3 30,0

КОТОВНИК КОШАЧИЙ (NEPETA CATARIA L.)

*23,6-35,0 21,0-37,0 41,7-54,9 42,5-114,2 1,4-2,3 1,8-3,5

7 23,6 : 32,6- 54,9 114,2 4,8 3,5

8 35,0 37,0 61,0 108,1 1,6 2,9

НСР05 3,3 0,7 • 1.1 14,2

ЧАБЕР САДОВЫЙ (SATUREJA HORTENS IS L. ) •

*5,2-7,8 . 6,1-19.2 10,4-12,1 9,0-26,0 1,3-2,2 1.1-4.8

19 7.8 . 19,2 10,4 20,1 1,3 1.1

37 6,0 5.4 11,1 26,0 1,9 4,8

46 6,7 5.5 12,1 20,3 2,1 3.7

НСР05 0,27 0.6 0,1 4,8

МЕЛИССА ЛЕКАРСТВЕННАЯ (MELISSA OFFICINALIS L.)

*67,0-87,0 10,1-20,2 87,0 20,2

2

%

выводы

Результаты проведенных нами биохимических исследований пряноа-роматических растений семейства Губоцветные ив мировой коллекции ВИР, выращенных в различных климатических еонах страны, позволяют сделать следующие выводы:

1. Установлено, что состав и содержание эфирных масел, содержание аскорбиновой кислоты и каротинов у всех изученных пряноарома-тических растений характеризуются значительной внутривидовой изменчивостью и связаны с климатическими факторами, особенно с уровнем влагообеспеченности и суммой активных температур,

2. Показано, что накопление эфирных масел у большинства изученных растений более интенсивно осуществлялось в условиях Северного Кавказа (при более высокой сумме активных температур и избыточной увлажненности почвы), по-сравнению с условиями Ленинградской области. Исключение составила часть образцов чабера садового (высокорослого типа), имевгочх более высокие показатели выхода эфирного масла в условиях Ленинградской области.

3. Установлено, что для процесса роста и развития всех изученных пряноароматических растений семейства губоцветные характерно постоянное нарастание содержания эфирного масла с максимумом в период массового цветения и о уменьшение его содержания к' завершению цветения. При этом наибольшее количество эфирного масла накапливали соцветия, значительно меньше - листья, и минимум - стебли.

4. В суточной динамике маслонакопления у всех изученных видов выявлено по два пика, соответствующих наибольшей мае личности-, первый - в утренне-дневные, второй - в вечерние часы. Выход эфирного масла в утренне-дневные часы превышал (в 2-2,6 раза) таковые в вечерние часы.

б. Установлено, что у четырех изученных видов (базилик огородный, душица обыкновенная, 'чабер садовый, котовник кошачий) в процессе хранения срезанной массы содержание эфирного масла стабильно снижается. Минимальные потери эфирных маоел происходят в первые пять дней (до-30,ОХ).

У двух видов (иссопа лекарственного и вмееголовника молдавского) , содержание эфирных масел напротив возрастает в процессе хранения срезанной ¡¿ассы и достигает максимального 8начения на пятнадцатый день (4,0-9,8% и 158,4-184,0% соответственно).

6. Выявлена внутривидовая изменчивость компонентного состава эфирных масел иссопа лекарственного и котовника кошачьего. . В эфир-

ч

нмх маолак иоооиа лекарственного обнаружено '¿3 компонента, иа которых идентифицировано 14; у котовника кошачьего 13 и 10 соответственно. Установлена зависимость компонентного состава эфирных масел от климатических условий выращивания растений.

7. Эфирные масла изученных видов пряноароматических растений отличались высокими дегустационными оценками и пригодны для использования в производстве высококачественной парфюмерной продукции.

8. Подтверждено, что почвонно-климатические особенности Северного Кавказе способствуют большему накоплению сухого вещества - у всех изученных растений; аскорбиновой кислоты - у всех образцов базилика огородного, змееголовника молдавского, .котовника кошачьего, иссопа лекарственного и чабера садового; каротина - у всех образцов базилика огородного, иссопа лекарственного, чабера садового, некоторых образцов душицы обыкновенной.

В той» время в условиях Ленинградской области отмечено более высокое накопление аскорбиновой кислоты - у всех образцов душицы обыкновенной и мелиссы лекарственной; каротина - у всех образцов змееголовника молдавского и одного - душицы обыкновенной.

~ - • ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ • •

1. На основе проведенных исследований 60 образцов семи видов пряклароматических растений мировой коллекции ВИР выявлены >* рекомендованы для использования в селекции на дальнейшее увеличение масличности следующие образцы:

а) в Ленинградской области - базилик огородный ( к-74, Иран; к-86, Азербайджан), душица обыкновенная Ск-б, Германия; вр. к-1б, Англия), вмееголовник молдавский (к-1; 5. Азербайджан), иссоп лекарственный (к-5, Московская обл.; к-8, Германия); котовник кошачий (к-8, США; к-7, Молдавия), чабер садовый (к-19, Чехословакия; к-9, Болгария).

б) на Северном Кавказе - базилик огородный (к-74, Иран; к-86 Азербайджан), душиц.: обыкновенная (вр.к-47, США), змееголовник молдавский (к-2, к-3, Азербайджан), иссоп лекарственный (вр.к-23, франция; вр.к-18, Венгрия), котовник кошачий (к-8, США; к-7, Молдавия; к-9, Ленинградок, обл.), мелисса лекарственная (к-5, Польша; к-б, Румыния), чабер садовый (к-46, Абхазия; вр.к-102, Молдавия).

2. Для непосредственного внедрения в производство рекомендуем:

а) в Ленинградской области для получения пряноароматического , сырья и эфирного масла- образцы котовника кошачьего к-7 (Молдавия),

к-8 (США); для получения только иряноаромач'ичеокого сырьи - душицы обыкновенной вр. к-4 (Аргентина), к-6 (Германия), вр. к-47 (США); для получения эфирного масла - змееголовника молдавского к-2 (Азербайджан) , чабера садового к-19 (Чехословакия).

б), на Северном Кавказе для получения обоих компонентов урожая с соответствующими показателями: образцы иссопа лекарственного к-5 (Московская обл.), вр.к-23 (Франция), котовника кошачьего к-7 (Молдавия), к-8 (США), мелиссы лекарственной к-7 (Чехословакия); только для производства пряноароматического сырья - д/шицн обыкновенной вр.к-4 (Аргентина), к-б (Германия), вр.к-47 (США); для производства только эфирного масла - чабера садового к-19 (Чехословакия), к-37 (Киргизия) и к-46 (Абхазия).

3. Эфирные масла всех образцов изученных видов пряноаромати- ' ческих растений, получившие наивысшие дегустационные оценки (4,5-5 баллов), ' предлагаются для отечественного производств высококачественных парфюмерных издепй.

4. В эфиромасличном производстве рекомендуется использование полученных в данной работе сведений по оптимальным срокам уборки урожая и продолжительности хранения срезанной пряноароматической массы.

По томе диссертации опубликованы следуюидае работы:.'

1. Фогель И. В. Чабер садовый (Satureja hortensis L.) - перспективная эфиромасличная культура//Бюл. ВИР. -JL 1994. -Вып. 233. -С. 51-53

2. 2огель И. В. Некоторые особенности накопления эфирного масла у базилика огородного (Ocimum basilicum L) //Бил. ВИР. -JL 1995. -Вып. 234. -С. 78-80.

3. Зогель И.В. Исссл лекарственный (Hyssopus officinalis L.) -новая эфиромасличная культура //Сборник статей молодых ученых. УДН. -М. 1994 (в печати)

4. Фогели И. В. Динамика накопления и качественная характеристика эфирного масла Nepeta cataria L.//Тезисы докладов II Краевой школы-семинара молодых ученых "Научное обеспечение с-х производства" Департамент образования и науки администрации Краснодарского края Краснодар, 1997 (в печати)

5. Фэгель 'Л. В. Новые эфиромасличные растения //Тезисы докладов научно-практической конф. молодых ученых "Основные проблемы обеспечения развития цветоводства, садоводства и субтропического растениеводства в условиях рыночной экономики, БНШЩиСК, 1997 (в печати)

ГТП.Тяп. ВКР.Звк. 3fü. Тар. 100.15.12.97,