Контроль показателей качества эфирных масел

(подробнее о магистерской программе)

Содержание 

Содержание КУРСОВАЯ РАБОТА на тему: �Контроль химических, биохимических и микробиологических показателей эфирных масел�

Фрагмент работы

Эфирные масла применяют в фармацевтической, пищевой и  парфюмерной промышленности. Несмотря на развитие производства синтетических веществ, до сих пор лучшие ароматические композиции, передающие запах розы, ландыша, фиалки, гвоздики, лимона, составляют с использованием натуральных эфирных масел.

Хотя большинство ароматических растений произрастает в субтропических областях планеты, по производству некоторых  эфирных масел страны бывшего СССР занимают ведущее место в мире: здесь сосредоточено более 90% мировой выработки кориандрового масла, 75-80% масла шалфея мускатного и 60% розового масла. Больше всего эфиромасличного сырья производится в специализированных хозяйствах- заводах:  в Крыму  и Южном Федеральном округе РФ (кориандр, лаванда, мята, роза, анис, базилик, шалфей), Азербайджане (роза),  Армении и Таджикистане (герань), Белоруссии и Литве (мята), Грузии (базилик, герань, жасмин крупноцветковый, роза, эвкалипт), Киргизии (мята, шалфей), Молдове (лаванда, мята, роза, шалфей) и Украине (кориандр, лаванда, мята, роза, тмин, фенхель, шалфей).

 Качество получаемых эфирных масел зависит от сортовых особенностей культуры, условий возделывания растений, агротехники, особенно используемых защитно-стимулирующих комплексов,  методов переработки растений, качества сырья и растворителей. Соблюдение технологии производства также обуславливает ценность масла.  Поэтому для определения справедливой рыночной цены и оптимальных доз душистых веществ, проводят оценку качественных показателей эфирного масла.

Эфирные масла −  жидкие многокомпонентные смеси различных органических соединений, обладающие характерным запахом,  образуются в растениях в процессе их роста и развития. В обычных условиях эфирные масла −  прозрачные, бесцветные или окрашенные до темно-коричневого цвета жидкости с и температурой кипения - 160-240 °С. При охлаждении часть эфирной субстанции  кристаллизуется, формируя твердую массу – стеароптен (жидкий остаток называют элеоптен). Как правило, эфирные масла обладают жгучим вкусом, хорошо смешиваются между собой, растворяются в органических  веществах, таких как эфир, спирт, смолы, жиры растительного и животного происхождения (мед, молоко, норковый жир).  Эфирные масла легче воды (исключение  - масло эвгенольного базилика, ветиверовое, гвоздичное), слабо с ней взаимодействуют и при смешивании образуют на поверхности тонкую жирную пленку. Поэтому для выделения и очистки эфирных масел используют метод перегонки с водяным паром.  Эфирные масла в отличие от жирных полностью испаряются и не оставляют жирных пятен на бумаге.

Ценность эфирного масла обусловлена содержанием главного компонента, а если таких соединений несколько, то соотношением между ними. Так, качественное кориандровое эфирное масло должно содержать не меньше 65% линалоола, а в лавандовом эфирном масле при общем количестве сложных эфиров не меньше 38% лавандулилацетат должен составлять четвертую часть. Поскольку аромат субстанции  также зависит от  микроколичеств целого ряда соединений,  высокое содержание и оптимальное соотношение главных компонентов в эфирном масле не могут быть единственным критерием его качества. Так, присутствие или отсутствие розеноксида, метилэвгенола, эвгенола, ацетальдегида влияет на парфюмерные достоинства розового масла, метилацетата и ментофурана на запах мятного масла.

Как правило, совместно с эфирными маслами присутствуют душистые смолистые вещества - смолы и бальзамы. Это - сложные смеси органических соединений, в основном дитерпенового строения, вязкой консистенции, нелетучих с водяным паром, растворимых в этиловом спирте и других растворителях. В состав смол входят циклические смоляные кислоты, смоляные спирты, сложные эфиры смоляных кислот и спиртов, углеводороды, дубильные вещества, фенолы.

Соотношение между эфирными маслами и смолами, а также уровень содержания  отдельных видов смолистых веществ в эфирномасличном сырье варьирует в очень широких пределах.  Так, в цветках розы доля смолистых компонентов составляет около 0,5% к абсолютно сухой массе, в молодых ветвях ладанника - до 26%.

При переработке эфирномасличного сырья методом экстракции совместно с эфирным маслом и смолами извлекаются воск и воскообразные вещества. Это жироподобные нелетучие вещества, твердые при обычной температуре, легко плавящиеся при подогревании, растворимые в гидрофобных растворителях. Растительный воск представляет собой сложную смесь высокомолекулярных соединений, преимущественно сложных эфиров высших монокарбоновых кислот с числом атомов углерода от С10 до С36, и высших одноатомных спиртов (С16-С30). А еще в восках содержатся соответствующие свободные кислоты (чаще пальмитиновая), спирты (цетиловый, цериловый и мирициловый), кетоны и углеводороды (С11-С31).

В ряде случаев эфирное масло, отвечающее требованиям качества, получает низкую парфюмерную оценку из-за наличия компонентов с неприятными запахами или жгучим вкусом в количествах, превышающих допустимые нормы. Например, в розовом эфирном масле к таким соединениям относят низкомолекулярные органические кислоты, в лавандовом и кориандровом - камфора, в гераниевом и мятном – ментон. В связи с чем, техническими условиями на эфирное масло предусмотрены нормы, ограничивающие содержание соединений, ухудшающих запах.

Содержащиеся в эфирных маслах терпены и сесквитерпены при контакте с кислородом, особенно на свету, легко окисляются, что приводит к образованию смол, полимеризации масла и, в итоге, старению и порче продукта. Чтобы сохранить качество эфирных масел, их хранят в емкости из темного стекла или белой жести с плотно притертой корковой пробкой или стеклянным штифтом, залитым парафином. Такая тара максимально защищает масло от испарения, воздействия солнечных лучей и воздуха. Непродолжительное время продукт можно держать в сосудах из оцинкованного или черного железа с двойной полиэтиленовой пробкой.  Емкости заполняют как можно полнее (практически без воздушной прослойки) и держат вертикально в темном, прохладном (0-15⁰) месте.

Полезность эфирного масла и его расход  во многом зависят от его качества. Однако даже при правильном хранении масло меняет свои свойства. Кроме того, физико-химические свойства одной и той же душистой композиции, полученных от разных производителей не похожи. А поскольку эфирные масла – дорогой продукт,  их могут разбавлять дешевым сырьем, а то и вовсе фальсифицировать. 

Для правильного использования конкретного эфирного масла необходимо оценить его индивидуальные качественные показатели в сравнении с физико-химическими свойствами абсолютного масла, а также проверить сырье на подлинность и доброкачественность.

Исследование начинают с оценки органолептических (цвет, вкус и запах) свойств масла: только с их помощью можно выявить примеси  терпентинного масла, воска и продуктов окисления. Для этого используют приемы и порядок выполнения анализа в соответствии с общими (ГФ XI, вып. 1, с. 287)  и специальными (ГФ XI, X и IX - для конкретных эфирных масел)  методическими рекомендациями  «Olea aetherea».

Цвет и прозрачность определяют  в стеклянном  бесцветном цилиндре диаметром 2-3 см: наливают 10 мл эфирного масла и сравнивают окраску жидкости в проходящем свете с цветной шкалой.

Для идентификации запаха и  обнаружения примеси посторонних душистых веществ на полоску (12×5 см) фильтровальной бумаги наносят 2 капли (0,1 мл) масла (оно не должно смачивать ее  края). По мере испарения летучих соединений, с интервалом 15 мин. сравнивают аромат испытуемого образца с запахом  контрольного эталона в течение 1 часа. Вкус определяют, прикладывая к языку полоску фильтровальной бумаги с нанесенной на нее каплей эфирного масла, в которую добавлен 1 г сахарной пудры.

Растворимость эфирного масла зависит от содержания летучих веществ. Для ее определения в мерный цилиндр наливают 1 мл масла, постепенно, до его полного растворения,  с помощью бюретки добавляют по 0,1 мл соответствующего растворителя (указан в нормативных методических рекомендациях) и тщательно взбалтывают при 20 °С. Низкая растворимость  в 96% или 70% этиловом спирте свидетельствует подлинности и качестве эфирного масла: большинство эфирных компонентов со спиртовым раствором плохо смешивается, а продукты окисления эфирного масла, которые изменяют органолептические показатели, растворяются хорошо.

Температуру кристаллизации, или затвердевания, которая меняется при старении эфирного масла,  определяют в приборе Жукова (рис.1).  Например, окисление анетола в эфирном масле аниса и фенхеля до анисового альдегида и анисовой кислоты приводит к резкому снижению температуры затвердевания (доброкачественное анисовое масло кристаллизуется при температуре не менее 15 °С, фенхелевое масло - не менее 3 °С по ГФ Х).

(рис.1.)                                                      (рис.2)

Плотность масла определяют с помощью пикнометра (рис.2), показатель преломления − с помощью рефрактометра, угол вращения плоскости поляризации − с помощью поляриметра. Продукты старения  эфирного масла увеличивают показатель плотности, показатель преломления, кислотное число и уменьшают эфирное число, в том числе после ацетилирования. Примесь восков, вазелина, жирных масел, высокомолекулярных терпенов, спирта снижает показатель преломления, угол вращения плоскости поляризации, плотность эфирного масла.

Кислотное число (количество мг гидроксида калия, необходимого для нейтрализации свободных кис­лот, содержащихся в 1 г эфирного масла, при прямом алкалиметрическом титровании), которое иногда называют коэффициентом молодости масла,  варьирует в пределах 0,5—5 единиц. В свежем эфирном масле самое высокое содержание эфиров. С увеличением возраста масла при длительном хранении, эфиры омыляются, в результате чего кислотное число растет.

Эфирное число (разность между числом омыления и кислотным числом, определяется по  количеству мг едкого калия, необходимому для нейтрализации свободных кислот и омыления сложных жиров, содержащихся в 1 г эфирного масла) характеризует содержание в  масле сложных эфиров.

Наличие воды устанавливают методом дистилляции по изменению объема жидкости, а для обнаружения этилового спирта  проводят пробы:

1) 2-3 капли эфирного масла наносят на воду на часовом стекле. Наблюдают на черном фоне. Не должно быть заметного помутнения вокруг капель масла.

2) 1мл масла нагревают до кипения в пробирке, закрытой ватным тампоном с кристаллами фуксина. При наличии паров спирта, фуксин растворяется  и окрашивает вату в фиолетово-розовый цвет.

Примесь углеводородов, жирного и минерального масла выдает себя помутнением раствора, при взбалтывании 1 мл эфирного масла в пробирке с 10 мл спирта. При этом углеводороды всплывут наверх, а  жирное масло постепенно каплями опустится на дно.

Отдельные компоненты эфирных масел определяют по методикам частной нормативной документации на каждое конкретное эфирное масло. Например, содержание альдегидов в лимонном масле (ГФ XI, вып. 1, с. 342) определяют методом обратного титрования. Метод основан на способности цитраля реагировать с гидрохлоридом гидроксиламина,  отщепляя от последнего хлористый водород в количествах, эквивалентных цитралю.

Содержание фенолов  (в объемных процентах) определяют  по убыли объема эфирного масла, взятого для исследования, после удаления из него фенолов (в форме растворимых в воде фенолятов при встряхивании эфирного масла с 5 % раствором натрия гидроксида(ГФ XI, общая статья).

Для более детального анализа компонентов эфирного масла, например, в научных целях или получения арбитражного заключения для решения судебных споров между поставщиками и покупателями эфирных масел, особенно при международных торговых сделках, контрольные пробы исследуют с помощью хроматографических и спектрометрических (электронная спектроскопия, ИК-спектроскопия, ЯМР-спектроскопия) методов.

Таким образом, контроль качества натурального эфирного масла, позволяет установить справедливую цену растительного сырья и определить его рациональное использование.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Сидоров И.И., Турышева Н.А. Технология натуральных эфирных масел и синтетических душистых веществ. Москва: Легкая и пищевая промышленность - 1984, 368 с.

Синев Д.Н., Гуревич И.Я. Технология и анализ лекарств. Ленинград: Медицина - 1989, 367 с.

Тихонов А.И. Биофармация. Харків: НФАУ - 2003, 238 с.