EKSTRAKCJA OLEJKÓW ETERYCZNYCH Z MATERIAŁU ROSLINNEGO


ZAKAAD BIOCHEMII METABOLIZM IV rok Biochemii
UMCS WTÓRNY i Biotechnologii
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
EKSTRAKCJA OLEJKÓW ETERYCZNYCH Z MATERIAAU ROŚLINNEGO
Biosynteza metabolitów wtórnych jest ściśle powiązana z przemianami metabolizmu
podstawowego poprzez wspólne metabolity pośrednie (np. ufosforylowane cukry, acetylo-CoA,
malonylo-CoA, aminokwasy białkowe) czy też poprzez enzymatycznie modyfikowane pochodne
metabolitów szlaków podstawowych (np. aminocukry, propionylo-CoA, metylomanoly-CoA,
aminokwasy niebiałkowe). Poniższa tabela przedstawia przykłady prekursorów zużywanych w
syntezach specyficznych, ich charakterystykę oraz metabolity specyficzne powstające z tych
prekursorów.
Typy Przykłady prekursorów Idiolity powstające z tych
prekursorów prekursorów
Aktywne acetylo-CoA, propionylo-CoA, Poliketydy np. antracykliny,
formy kwasów malonylo-CoA, amidomalonylo- tetracykliny, ryfamycyny,
tłuszczowych CoA, metylomalonylo-CoA flawonoidy,
mewalonian, składniki olejków eterycznych,
Jednostki
pirofosforan izopentenylu żywic, sterydy, pochodne
izoprenowe
karotenowców,
L-ą-aminokwasy, D-Ala, D-Wal, cyklosporyny, antybiotyki
-laktamowe, gramicydyna,
Aminokwasy i
D-Phe, -Ser, -Tyr, -Lys,
alkaloidy (np. nikotyna, kokaina),
ich pochodne
iminokwasy, pochodne N-metylowe
olejki gorczyczne
aminokwasów, dehydroaminokwasy
p-aminobenzoesan, choryzmian, pochodne kwasów fenolowych np.
aminokwasy aromatyczne kumaryny, flawonoidy,
Prekursory
alkaloidy (np. morfina, kodeina, kol-
aromatyczne
chicyna, papaweryna, chinina,
strychnina)
ufosforylowane cukry proste,
aminocukry, metyloaminocukry,
poliketydy, polieny, antybiotyki
Cukry i ich
deoksycukry (np. streptoza),
aminoglikozydowe,
pochodne
cyklitole (np. inozytol),
fruktany, glukany (np. dekstran)
aminocyklitole (np. streptydyna)
Zasady zasady purynowe i pirymidynowe alkaloidy (kofeina, teobromina,
azotowe teofilina)
1
ZAKAAD BIOCHEMII METABOLIZM IV rok Biochemii
UMCS WTÓRNY i Biotechnologii
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Budowa i występowanie olejków eterycznych
W naszym klimacie olejki eteryczne najczęściej pozyskuje się z roślin należących do
następujących rodzin:
baldaszkowatych (Umbelliferae),
krzyżowych (Cruciferae),
liliowatych (Liliaceae),
różowatych (Rosceae),
wargowych (Labiatae),
złożonych (Compositae).
Olejki wytwarzane są w wyspecjalizowanych tkankach wydzielniczych. W komórce powstają
tylko w cytoplazmie przy udziale struktur Golgiego i retikulum endoplazmatycznego. Są one
uważane za końcowe produkty przemiany materii.
Gęstość właściwa większości olejków jest mniejsza niż wody. W temperaturze pokojowej
olejki mają zwykle konsystencję płynną, rzadziej mazistą, a wyjątkowo zestalają się (olejek
anyżowy). Najczęściej są bezbarwne, ale mogą być lekko żółte, brunatnawe, błękitne i zielone.
Bardzo słabo rozpuszczają się w wodzie, natomiast stosunkowo łatwo rozpuszczają się w
tłuszczach, rozpuszczalnikach organicznych oraz innych olejkach eterycznych. Olejki są
optycznie czynne - prawo- i lewoskrętne. Temperatury wrzenia mieszczą się zwykle w przedziale
150-300 OC. W temperaturze poniżej 0OC niektóre olejki eteryczne wydzielają związki stałe,
najczęściej w postaci krystalicznej, które zwane są stearoptenami. Na przykład z olejku
miętowego uzyskuje się w ten sposób mentol, z olejku anyżowego - anetol, z kamforowego -
kamforę.
Jeden olejek przeważnie składa się z kilkudziesięciu związków o różnym stężeniu,
pochodzeniu i charakterze biogenetycznym. Najważniejsze składniki olejków eterycznych należą
do związków terpenowych i ich pochodnych. W ich składzie można ponadto spotkać inne niż
terpeny substancje zapachowe, np.
estry (octan linalilu),
alkohole (benzylowy, fenylowy),
aldehydy (cynamonowy, benzoesowy),
ketony (iron),
fenole (tymol),
etery (anetol, eugenol),
węglowodory,
kumaryny,
kwasy organiczne.
Skład olejku zależy też od części rośliny, z których jest otrzymywany. W przypadku drzewa
cynamonowego, głównym składnikiem olejku eterycznego zawartego w liściach jest eugenol,
podczas gdy w olejku z kory dominuje aldehyd cynamonowy.
2
ZAKAAD BIOCHEMII METABOLIZM IV rok Biochemii
UMCS WTÓRNY i Biotechnologii
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Charakterystyka niektórych olejków eterycznych
Aktywność
Występowanie Zapach Główny składnik
aromatoterapeutyczna
Skórka cytryny cytrynowy D-limonen, cytral bakteriobójcza
infekcje górnych dróg
Igły jodły pospolitej balsamiczny pinen, limonen
oddechowych
Skórka pomarańczy antydepresyjna,
pomarańczowy nerol, limonen
słodkiej lekko uspokajająca
antyseptyczna, łagodząca,
Ziele mięty
miętowy mentol, menton stymulująca trawienie,
pieprzowej
znieczulająca
Nasiona kminku kminkowy karwon, limonen łagodząca
geraniol, cytronelol,
Płatki kwiatów róży stymulująca, afrodyzjalna,
różany alkohol
damasceńskiej antyinfekcyjna
fenyloetylowy
pinen, kareny, antyseptyczna,
Igły sosny żywiczny
kadiden immunostymulująca
stymulująca, uspokajająca,
octan linalilu, antyseptyczna,
Nasiona lawendy lawendowy
geraniol przeciwgrzybicza,
przeciwbólowa
przeciwbakteryjna,
eukaliptol, cyneol,
Liście eukaliptusa orzezwiający przeciwwirusowa, łagodząca,
pinen, kamfen
pobudzająca, przeciwbólowa
-tujon, pinen, stymulująca, łagodząca
Ziele szałwi gorzko ziołowy salwen, kamfen, depresje, ułatwiająca
borneol oddychanie
immunostymulująca,
Ziele tymianku tymolowy tymol
pobudzająca
TERPENY wchodzące w skład olejków eterycznych to:
Ą% hemiterpeny ( jedna jednostka izoprenowa-1xC5),
Ą% monoterpeny (dwie jednostki izoprenowe-2xC5) acykliczne, monocykliczne lub dwucykliczne
Ą% seskwiterpeny ( trzy jednostki izoprenowe-3xC5).
3
ZAKAAD BIOCHEMII METABOLIZM IV rok Biochemii
UMCS WTÓRNY i Biotechnologii
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Hemiterpeny
- kwas metyloetylooctowy z olejku arcydzięglowego
COOH
CH3 CH2
CH
- kwas izowalerianowy z olejku walerianowego
- alkohol izoamylowy z olejku miętowego
CH3
- prenol z olejku kopru włoskiego
kwas metyloetylooctowy
H3C
H3C
H3C
CH CH2 COOH
CH2OH
CH CH2 CH2OH CH
C
20
H3C
H3C
H3C
kwas izowalerianowy
prenol
alkohol izoamylowy
Monoterpeny (C10H16)
W olejkach monoterpeny stanowią najliczniejszą grupę związków. Są one bardzo lotne i mają
intensywny zapach. Związki te charakteryzują się dużą różnorodnością struktur związanych z
możliwością cyklizacji, obecności podwójnych wiązań, izomerii strukturalnej i optycznej. Ze
względu na budowę monoterpeny oraz ich pochodne (najczęściej tlenowe), czyli
monoterpenoidy, można podzielić na niecykliczne, jednopierścieniowe, i dwupierścieniowe. Ze
względu na stopień utlenienia w wymienionych monoterpenach i monoterpenoidach można
wyróżnić węglowodory, alkohole, aldehydy, ketony, kwasy, estry i tlenki.
monoterpeny niecykliczne: cytronelol  olejek różany i pelargoniowy; geraniol  olejek
różany, pelargoniowy i cytrynowy.
CH2OH
CH2OH
OH
OH
H
H
izomery cytronelolu
izomery geraniolu
4
ZAKAAD BIOCHEMII METABOLIZM IV rok Biochemii
UMCS WTÓRNY i Biotechnologii
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
monoterpeny jednopierścieniowe: limonen  olejek pomarańczowy, cytrynowy, kminkowy,
świerkowy, jodłowy; ą-terpinen  składnik olejku kolendrowego i pomarańczowego; mentol
 składnik olejku mięty pieprzowej.
OH
limonen
terpinen (-)-mentol
monoterpeny dwupierścieniowe: stanowią jedną z najbardziej zróżnicowanych grup
terpenoidów i dzielą się pod względem budowy szkieletu węglowego na siedem głównych
grup. Najważniejsze to grupa tujanu - ą-tujon  olejek tujowy i ziele piołunu; grupa karanu -
3-karen z olejku sosnowego oraz grupa pinenu, której przedstawicielem jest kamfora z
olejku kamforowego.
O
O
kamfora
tujon
3-karen
Seskwiterpeny C15H24
Stanowią dużą grupę związków. Są gęstymi lepkimi cieczami, wrzącymi powyżej 250 OC , nie
rozpuszczają się w wodzie, natomiast łatwo ulegają rozpuszczeniu w rozpuszczalnikach
organicznych. Możemy wśród nich wyróżnić związki acykliczne, monocykliczne, dwucykliczne i
trójcykliczne. Przykłady seskwiterpenów to farnezol  składnik olejku konwaliowego, lipowego,
muszkatołowego, akacjowego; bisabolen - z olejku bergamotowego oraz roślin cytrusowych;
kadiden  olejek sosnowy.
5
ZAKAAD BIOCHEMII METABOLIZM IV rok Biochemii
UMCS WTÓRNY i Biotechnologii
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
OH
farnezol
H
H
bisabolen
kadinen
ZWIZKI AROMATYCZNE wchodzące w skład olejków eterycznych to węglowodory
aromatyczne i ich pochodne, fenole i ich pochodne oraz heterocykliczne pochodne związków
aromatycznych. Bardzo często są one syntetyzowane z jednostek izoprenoidowych (tak jak
terpenoidy) a nie w przemianach pierścienia aromatycznego (cykl szikimowy).
węglowodory aromatyczne - na uwagę zasługują tutaj alkohol i aldehyd kuminowy, istotne
składniki olejku otrzymywanego z kminu rzymskiego, aldehyd anyżowy oraz główne
składniki olejku cynamonowego (alkohol, aldehyd i kwas cynamonowy).
CHO
CH=CH-COOH
CH=CH-CH2OH
kw. cynamonowy
ald. kuminowy alk. cynamonowy
fenole i ich pochodne
Przykładem fenoli jednowodorotlenowych są anetol oraz estragol składniki olejku estragonowego
a także tymol składnik olejku tymiankowego. Do fenoli dwuwodorotlenowych należy eugenol 
składnik ziela angielskiego i liści laurowych.
6
ZAKAAD BIOCHEMII METABOLIZM IV rok Biochemii
UMCS WTÓRNY i Biotechnologii
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
CH2CH=CH2
CH2CH=CH2
OH
OMe
OMe
OH
tymol
anetol
eugenol
METODY EKSTRAKCJI OLEJKÓW ETERYCZNYCH
Olejki eteryczne wydobywa się z różnych części roślin, np. z kwiatów, owoców, liści,
drewna, łodyg, kłączy czy też nasion roślin uprawnych lub dziko rosnących. Olejki eteryczne
można otrzymać z materiału roślinnego różnymi sposobami,
najczęściej przez destylację z parą wodną, ale również przez
wytłaczanie, ekstrakcję rozpuszczalnikami, a te
najcenniejsze ekstrahuje się tłuszczami, np. olejek
jaśminowy czy różany.
Do oddestylowania olejków eterycznych służy
aparat Derynga, wykorzystywany w przemyśle zielarskim
do przeprowadzania ilościowej analizy zawartości olejków
eterycznych w materiale roślinnym w celu określenia
wartości leczniczych danego surowca. W zależności od
rodzaju materiału roślinnego, destylacje prowadzi się parą
wodną z dodatkiem lub bez m-ksylenu lub kwasu
siarkowego. Wielkość naważki dobiera się w zależności od
spodziewanej ilości olejku. Nieodzownym warunkiem
sprawnego działania aparatu jest jego czystość.
Pozostające po oznaczeniu resztki olejku usuwa się
przepłukując aparat spirytusem lub acetonem.
Aparat składa się z okrągłodennej kolby szklanej
oraz z części zasadniczej, w której skład wchodzi kolumna
destylacyjna, chłodnica i odbieralnik, które są połączone za
pomocą kurka trójdrożnego, co pozwala uzyskać zamknięty
obieg wody w czasie destylacji. Kolumna destylacyjna,
połączona za pomocą szlifu z kolbą okrągłodenną,
przechodzi do chłodnicy wodnej tworząc rurkę
kondensacyjną. Przed destylacją wprowadzamy do rurki
kondensacyjnej wodę, na powierzchni, której zbiera się
oddestylowany olejek. Rurka kondensacyjna przechodzi
poniżej chłodnicy w część kalibrowaną, stanowiącą
odbieralnik zaopatrzony w podziałkę.
7
ZAKAAD BIOCHEMII METABOLIZM IV rok Biochemii
UMCS WTÓRNY i Biotechnologii
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
WYKONANIE ĆWICZENIA
1. Dokładnie odważyć próbkę surowca (10g / 100 ml wody destylowanej) i natychmiast umieścić
w kolbie. Najpierw zalać połową ilości wody, a po wymieszaniu zawartości kolby, spłukać
surowiec ze ścianek pozostałą jej częścią. Do kolby dodać kawałki porcelanki!!! Kolbę
połączyć z aparatem Derynga, napełnić odbieralnik wodą, włączyć chłodzenie i ogrzewać 2
godziny, licząc od chwili rozpoczęcia wrzenia zawartości kolby. Po zakończeniu destylacji
chłodzenie wyłączyć, olejek sprowadzić na mikroskali i odczytać otrzymany wynik. Odczytaną
ilość olejku przeliczyć na 100 gramów surowca roślinnego.
2. Dla wybranej próbki olejku eterycznego sporządzić widmo w UV na spektrofotometrze (5 l
olejku rozpuścić w 5 ml etanolu).
3. Dla wybranych dwóch olejków wykonać chromatografię cienkowarstwową. Na linię startu
nanieść 10 l olejku, wysuszyć i rozwijać w mieszaninie chloroform : benzen (3:1). Po
rozwinięciu chromatogramu, płytkę wysuszyć i spryskać bardzo ostrożnie roztworem waniliny
w kwasie siarkowym.
FORMA ZALICZENIA
Przedstawić opis doświadczenia w zeszycie wraz z rysunkiem aparatu Derynga i z
charakterystyką otrzymanego materiału roślinnego. Dołączyć wyniki pomiaru spektro-
fotometrycznego (kopię lub oryginał) oraz podać ilość wydzielonego podczas destylacji olejku
eterycznego. Narysować wybarwioną płytkę chromatograficzną.
ODCZYNNIKI
1. Zestaw do chromatografii cienkowarstwowej (mieszanina rozwijająca- chloroform : benzen
(3:1), 1% roztwór waniliny w stężonym kwasie siarkowym)
2. Aparat Derynga
3. Materiał roślinny (melisa, lawenda, mięta, skórki pomarańczowe, skórki cytrynowe)
4. Wzorce olejków eterycznych
8


Wyszukiwarka