Эфирные масла представляют собой сложные смеси летучих соединений особенно распространенных в ароматических растениях, и, в основном, состоят из терпенов, углеводородов растительного происхождения.
Кроме того, они содержат фенольные соединения. Благодаря своему химическому составу свойства эфирных масел обладают многочисленными биологическими активностями (антиоксидантными, противовоспалительными, противомикробными и т.д.). Эти свойства эфирных масел представляющими большой интерес в пищевой и косметической промышленности, а также в области здравоохранения человека. Польза эфирных масел известна.
Эфирные масла в отличие от жирных масел когда испаряются, не оставляют после себя жирного пятна.
Привлекательность лекарственных и ароматических растений постоянно растет в связи с растущим потребительским спросом и интересом к этим растениям для кулинарного, лекарственного и других антропогенных применений.
По мере того как потребители становятся все более и более информированными о вопросах питания, охраны здоровья, они также начинают осознавать преимущества и потенциальное применение лекарственных и ароматических растений. Эти растения вырабатывают большое разнообразие вторичных продуктов обмена веществ, в том числе эфирные масла.
Несмотря на их богатый и сложный состав, применение эфирных масел остается широким и не ограничивается областями косметики и парфюмерии. Ведь не известно точно сколько запахов различают люди.
Необходимо лучше понять их химические и биологические свойства этих экстрактов и их отдельных компонентов для новых и ценных применений в здравоохранении, сельском хозяйстве и окружающей среде.
Эфирные масла можно было бы использовать в качестве эффективных альтернатив или дополнений к синтетическим соединениям химической промышленности, не вызывая таких же побочных эффектов.
Определение эфирных масел
Парацельс фон Хоэнхайм
Термин «эфирное масло» восходит к шестнадцатому веку и происходит от названия лекарственного средства Quinta essentia, средневековой натурфилософии и алхимии назван алхимиком Парацельсом фон Хоэнхаймом из Швейцарии.
Эфирное масло — это продукт, полученный из растительного сырья либо путем паровой дистилляции, либо механическим способом, либо “сухой” дистилляцией. Затем этот продукт отделяют от водной фазы физическими средствами.
Это определение охватывает продукты, всегда полученные из растительного сырья, но с использованием других методов экстракции, таких как использование неводных растворителей.
Эфирные масла растворимы в спирте, эфире и фиксированных маслах, но нерастворимы в воде. Эти масла, как правило, жидкие и бесцветные при комнатной температуре. Они имеют характерный запах, обычно являются жидкими при комнатной температуре и имеют плотность меньше единицы, за исключением нескольких случаев (корица, сассафрас и ветивер). Они обладают показателем преломления и очень высокой летучей активностью.
Эфирные масла, содержащиеся в травах, отвечают за различные ароматы, которые испускают растения. Они широко используются в косметической промышленности, парфюмерии, а также в ароматерапии. Последнее предназначено в качестве терапевтической техники, включающей массаж, ингаляции или ванны с использованием этих эфирных масел.
Они служат химическими сигналами, позволяющими растению контролировать или регулировать свою окружающую среду (экологическая роль): привлечение
насекомых-опылителей, отпугивание хищников, прорастание семян или коммуникации между растениями (например, эмиссионные сигналы, химически сигнализирующие о присутствии травоядных). Более того, они также обладает противогрибковым или инсектицидным и отпугивающим действием.
Все части ароматических растений могут содержать следующие эфирные масла:
- цветы, конечно, в том числе: оранжевые, розовые, лавандовые и бутоны (гвоздики) или прицветники (иланг-иланга);
- листья, чаще всего, в том числе: эвкалипт, мята, тимьян, лавровый лист, чабер, шалфей, сосновые иголки, и подземные органы деревьев, например, корни ветивера;
- корневища (имбирь, душистый перец);
- семена (карви, кориандр);
- фрукты, в том числе: фенхель, анис, надземные части цитрусовых;
- древесина и кора, в том числе: корица, сандаловое дерево, розовое дерево.
Химия эфирных масел
Эфирные масла производятся с использованием различных дифференцированных структур количество и характеристики которых сильно варьируются. Эти жидкости с характерным запахом локализуются в цитоплазме определенных выделений растительных клеток, которые находятся в одном или нескольких органах растения, а именно в секреторных волосках или трихомах, клетках эпидермиса, клетках внутренней секреции и секреторных карманах. Они представляют собой сложные смеси, которые могут содержать более 300 различных соединений. Состоят из органических летучих соединений, как правило, с молекулярной массой ниже 300. Давление их паров при атмосферном давлении и комнатной температуре достаточно велико, так что они частично находятся в парообразном состоянии.
Эти летучие соединения относятся к различным химическим классам: спирты, простые эфиры или оксиды, альдегиды, кетоны, сложные эфиры, амины, амиды, фенолы, гетероциклы и, главным образом, терпены. Спирты, альдегиды и кетоны обладают широким спектром ароматических нот, таких как фруктовые (неролидол), цветочные (линалоол), цитрусовые (лимонен), травяные (селинен) и т.д.
Кроме того, компоненты эфирных масел относятся к подавляющему большинству терпеновых соединений.
К настоящему времени в эфирных маслах идентифицированы многие тысячи соединений, относящихся к семейству терпенов, таких как функционализированные производные спиртов, кетоны, альдегиды, сложные эфиры, седрилацетат и фенолы (тимол).
Эфирные масла обладают очень высокой вариабельностью своего состава, как в качественном, так и в количественном выражении. Различные факторы ответственны за эту изменчивость и могут быть сгруппированы в две категории:
- внутренние факторы, связанные с растением, и взаимодействие с окружающей средой (тип почвы и климат и т.д.), а также зрелость соответствующего растения, даже во время сбора урожая в течение дня;
- внешние факторы, связанные с методом экстракции и окружающей средой.
Факторов, определяющих выход и состав эфирного масла, множество. В некоторых случаях, трудно изолировать эти факторы друг от друга, поскольку они взаимосвязаны и влияют друг на друга.
Эти параметры включают сезонные колебания, орган растения и степень зрелости растения, географическое происхождение и генетику. Для улавливания летучих веществ из ароматических растений используется несколько методов. Наиболее часто используемым устройством является аппарат циркуляционной дистилляции.
Биологическая активность эфирных масел
Антибактериальные свойства
Важным свойством эфирных масел является их гидрофобность которая позволяет им проникать в клеточные мембраны бактерий, разрушая структуру и делая ее более проницаемой.
Как правило, эфирные масла, характеризующиеся высоким содержанием фенольных соединений, таких как карвакрол, эвгенол и тимол, обладают важной антибактериальной активностью.
Химическая структура эфирных масел влияет на способ их действия, связанный с их антибактериальной активностью. Важность присутствия гидроксильной группы в фенольных соединениях, таких как карвакрол и тимол, изучена.
Тимол, эвгенол и карвакрол обладают антимикробным действием в отношении широкого спектра бактерий.
Среди этих соединений карвакрол является наиболее активным. Известный своей нетоксичностью, он используется в качестве консерванта и пищевого ароматизатора в напитках, сладостях и других приготовлениях.
Важно отметить, что эфирные масла более активны в отношении грамположительных бактерий.
Антиоксидантные свойства
Многочисленные исследования продемонстрировали антиоксидантные свойства эфирных масел. Антиоксидантный потенциал этих органических соединений зависит от их состава. Хорошо известно, что фенольные соединения обычно проявляют значительные антиоксидантные свойства. В большинстве эфирных масел преобладают насыщенные кислородом монотерпены, такие как спирты, альдегиды, кетоны и сложные эфиры.
Эфирные масла корицы, мускатного ореха, гвоздики, базилика, петрушки, орегано и тимьяна характеризуются наиболее важными антиоксидантными свойствами. Тимол и карвакрол являются наиболее активными соединениями. Их активность связана с их фенольной структурой. Эти фенольные соединения обладают окислительно-восстановительными свойствами и, таким образом, играют важную роль в нейтрализации свободных радикалов, а также в их разложении. Антиоксидантная активность соединений также обусловлена определенными спиртами, простыми эфирами, кетонами, альдегидами и монотерпенами.
Эфирные масла обладают значительной способностью поглощать свободные радикалы. Они могут играть важную роль в профилактике некоторых заболеваний, таких как дисфункция мозга, рак, болезни сердца и снижение иммунитета. Эти заболевания могут быть результатом повреждения клеток, вызванного свободными радикалами.
Противовоспалительная активность
Воспаление является нормальной защитной реакцией, вызванной повреждением ткани или инфекцией, и функционирует для борьбы с захватчиками в организме микроорганизмами и чужеродными клетками и для удаления мертвых или поврежденных клеток хозяина. Воспалительная реакция индуцирует повышение проницаемости клеток оболочки и приток лейкоцитов крови, окислительный взрыв и высвобождение цитокинов, таких как фактор опухоли. Он также стимулирует активность нескольких ферментов (оксигеназа, оксида азота, пероксидаза и т.д.).
Недавно эфирные масла стали использоваться в клинических условиях для лечения воспалительных заболеваний, таких как ревматизм, аллергия или артрит.
Противовоспалительная активность эфирных масел может быть объяснена не только их антиоксидантной активностью, но и их взаимодействием с провоспалительными генами. Таким образом, эфирные масла представляют собой новый вариант лечения воспалительных заболеваний.
Химиопротекторные свойства эфирных масел при раке
Разнообразный терапевтический потенциал эфирных масел привлек в последние годы внимание исследователей за их потенциальную активность в борьбе с раком. Они и их летучие компоненты в исследованиях нацелены на открытие новых противоопухолевых натуральных продуктов. Доказано, что свойства эфирных масел способствуют профилактике рака, а также его удалению.
Хорошо известно, что определенные продукты, такие как чеснок и куркума, являются хорошими источниками противоопухолевых средств. Эфирное масло чеснока является источником соединений серы, известных своим профилактическим действием против рака.
Цитотоксичность или оказание на клетку токсического воздействия
Из-за своего сложного химического состава эфирные масла не имеют специфических комплексов соединений.
Будучи смесями, они способны проникать через клеточную мембрану и разрушать слои полисахаридов, фосфолипидов и жирных кислот, а также проникать внутрь клеток. Эта цитотоксичность включает в себя проход через мембрану. У бактерий проницаемость мембраны связана с потерей ионов и снижением мембранного потенциала, разрушением и их истощением.
Кроме того, эфирные масла изменяют текучесть мембран, которые становятся аномально проницаемыми, что приводит к утечке радикалов, цитохрома и белков, как в случае окислительного стресса.
Как правило, цитотоксичность эфирных масел, в основном, коррелирует с присутствием фенолов, спиртов и монотерпеновых альдегидов.
Цитотоксические свойства эфирных масел имеют большое значение, поскольку предполагают их применение не только против определенных патогенов человека и паразитов животных, но также и для сохранения сельскохозяйственных и морских продуктов от воздействия микробов. Действительно, некоторые компоненты эфирных масел эффективны против различных микроорганизмов, таких как бактерии, вирусы, грибы, простейшие, паразиты, клещи и другие.
Репеллентная (защитная) и инсектицидная активность
Эфирные масла представляют собой богатый набор разнообразных по структуре соединений, обладающих различными инсектицидными и репеллентными свойствами. Многочисленные исследования показали, что эти соединения, а также их исходные смеси обладают биологической активностью, способной вызывать неблагоприятные эффекты у членистоногих вредителей.
Токсическое действие эфирных масел характерно не только для зернохранилищных насекомых, но и для летающих насекомых.
Масла гаультерии и эвкалипта обладают очень высокой убойной способностью в отношении насекомых, таких как рисовый долгоносик и различные жуки.
На самом деле действие эфирных масел на различные виды насекомых многообразно. Эфирные масла мяты, лаванды или сосны были отмечены за их токсичность в отношении оранжерейной белой мухи, а также колорадского жука и грушевого клопа.
Эфирные масла могут вдыхаться, проглатываться внутрь или впитываться кожей насекомых.
Выводы
Благодаря их многочисленным биологическим активностям эфирные масла должны быть оценены по достоинству в нескольких областях, главным образом в области здоровья человека, зеленой химии и устойчивого сельского хозяйства. Однако, следует провести многочисленные исследования их механизма действия и их вероятных токсикологических последствий чтобы оптимизировать их потенциальное использование.
