Essential oils

The composition of essential oils include terpenes and terpenoids , aromatics , saturated and unsaturated hydrocarbons , aldehydes , organic acids and alcohols , their esters , as well as heterocyclic compounds , amines , phenols , organic sulfides , oxides , etc.

The choice of indicators of the quality of essential oils depends on the scope of application, and is determined by their naturalness, perfumery , pharmacological and aromatic properties.

The composition of essential oils depends on the type of plant, its chemotype , weather conditions in the year of collection, the conditions of storage of raw materials, the method of extraction of essential oils, and often also the duration and conditions of storage.

For the production of essential oils used a variety of plants. Those of them that contain high concentrations of volatile substances and are widely used in practice are called essential oil plants (see also Spicy plants ).

Localization of essential oils in vegetable raw materials

Essential oils are formed in all parts of plants, but their quantitative distribution in parts of the plant is usually not the same. Leaves, flowers, buds, fruits, roots and rhizomes are in most cases the site of the greatest accumulation of essential oils.

The content of essential oils for various plants can be from a thousandth of a percent to 5-6%, and for some types of raw materials, for example, the buds of a clove tree - about 20%.

In living tissues of plants, essential oils can be diffusely diffused over all cells of a tissue in a dissolved or emulsified state in the cytoplasm or cell sap , but more often they accumulate in special formations detected under a microscope.

There are exogenous and endogenous excretory structures .

Exogenous formations develop in the epidermal tissue and are glandular "spots", glandular hairs and essential oil glands. Glandular spots - the simplest excretory formations. These are small-droplet accumulations of essential oils immediately under the cuticle of the epidermis , causing peeling of the cuticle. Essential oil is produced by separate groups of excretory cells - “spots” - scattered in the epidermal tissue. Such localization of essential oils is observed in the petals of the rose , lily of the valley , in the leaves of some plants, in the epidermis of the covering scales of the buds of the poplar , etc.

The glandular hairs consist of a unicellular or more often multicellular "leg" and a "head" of a spherical or oval shape, which is formed by one or several excretory cells.

Oil glands can be of various structures. All of them have a very short leg and multicellular heads with different numbers and locations of their glandular (excretory) cells. For example, in the species of the family of Clear-colored flowers, the head is most often formed by eight cells, arranged in the form of a rosette - “chamomile”. With the formation of the etheric, the common cuticle of these cells is swollen dome-shaped, forming a reservoir with essential oil. The glands of the Asterov family consist of several, most often of four, vertically arranged rows of cells, two cells each, with the upper cells functioning as excretory cells, while the underlying ones contain chloroplasts and are assimilating cells. Endogenous formations develop in parenchymal tissues. These include secretory cells, receptacles and essential oil tubules (passages).

Secretory cells can occur singly (idioblast cells) or form layers in the parenchyma. Cell walls are prone to slagging. Single cells exist, for example, in the rhizome of the calamus, in the parenchyma of which, in the place of contact of several (3-4) cells, is located one secretory cell. A typical example is rhizomes of valerian, in the layer of the hypodermis of which secretory cells are localized. If the essential oil consists of substances dissolved in the cell sap or cytoplasm, the essential oil cells can be detected only during histochemical reactions (Sudan III and other reagents).

The reservoirs of essential oils are special formations in various plant organs in which essential oils accumulate.

The receptacles are round or oval cavities found in the leaf mesophyll, the peel of citrus fruits, in the bark and wood of some plants. The reservoirs are formed in two ways - schizogenic and schizolizigennym. In the case of schizogenic formation of the receptacle, the secretions of the adjacent producing cells “pour out” into the intercellular spaces, thus becoming the receptacle of the essential oil. The extracellular space further expands and increases in volume due to "pushing" the cells. При схизолизигенном формировании вместилищ начальные этапы его образования сходны с описанными выше, но затем окружающие полость клетки разрушаются, в результате чего вся полость увеличивается в объёме. Функцию секреторных клеток взамен лизированных (растворенных) приобретают клетки, примыкающие к полости вместилища.

Вместилища, имеющие вытянутую форму, называются эфиромасличными канальцами, которые, как и типичные вместилища, образуются схизогенно или схизолизигенно.

Секреторные образования в некоторой степени могут служить систематическим признаком. У многих хвойных они представлены в виде ходов, расположенных во всех частях растения и выделяющих эфирные масла и смолу. Среди однодольных секреторные образования встречаются у семейств Ароидные , Ирисовые , Имбирные (секреторные клетки). Весьма разнообразно представлены выделительные структуры у двудольных . Существуют семейства, которые содержат только секреторные клетки (например, представители семейства Перечные ). Вместилища, разные по происхождению, имеются у видов многих семейств — Рутовые , Миртовые , Зверобойные и др. Канальцы с эфирными маслами типичны для плодов Зонтичных . Ходы и вместилища встречаются у Зверобойных. Исключительно велико разнообразие железистых волосков и железок, которые порознь или при совместном сочетании могут характеризовать отдельные семейства, например, Ясноткоцветные, Астровые, Валериановые .

Характер секреторных образований, их количество и размеры неразрывно связаны с количеством образующихся в растениях эфирных масел. В сырье растений, имеющих экзогенные образования, большее количество эфирного масла получают из железок, а не из железистых волосков. Растения порядка Ясноткоцветные более богаты эфирным маслом, по сравнению с видами семейства Астровые , поскольку в первом случае эфирное масло продуцируется всеми 8 выделительными клетками, а во втором — из 8 клеток продуцирующими являются только 2 верхние.

Физиологическое значение эфирных масел растений

Эфирные масла широко распространены в растительном мире, и их роль весьма велика. К важнейшим физиологическим функциям относятся следующие:

1. Эфирные масла являются активными метаболитами обменных процессов, протекающих в растительном организме. В пользу этого суждения свидетельствует высокая реакционная способность терпеноидных и ароматических соединений, являющихся основными компонентами эфирных масел.
2. Эфирные масла при испарении окутывают растение своеобразной «подушкой», уменьшая теплопроницаемость воздуха, что способствует предохранению растения от чрезмерного нагревания днём и переохлаждения ночью, а также регуляции транспирации .
3. Запахи растений служат для привлечения опылителей-насекомых, что способствует опылению цветков.
4. Эфирные масла могут препятствовать заражению патогенными грибами и бактериями, а также защищать растения от поедания животными.

Мировое производство эфирных масел в связи с сокращением сырьевой базы и вытеснением эфирных масел продуктами органического синтеза постепенно сокращается. Наиболее крупнотоннажные продукты — скипидар , за ним следуют эфирные масла апельсина , лимона , мяты .

Получение эфирных масел

Так как эфирные масла хорошо растворимы в спиртах, жирах и других органических соединениях, эти свойства часто используют при их получении. Основными методами экстракции эфирных масел являются: дистилляция, холодное прессование, мацерация или анфлераж и экстракция растворителями.

Метод перегонки с водой

Самый старый способ получения эфирных масел из растительного сырья.

Метод перегонки эфирного масла с водой из растительного сырья основан на физическом законе парциального давления Дальтона-Рауля, в соответствии с которым две несмешивающиеся жидкости, нагреваемые вместе, закипают при температуре ниже температуры кипения каждой жидкости в отдельности, и на свойствах эфирного масла — летучести и практической нерастворимости в воде. Пары воды из парообразователя, проходя через растительный материал, увлекают летучее эфирное масло, которое конденсируется в холодильнике и собирается в приемник. Температура кипения отдельных компонентов эфирных масел колеблется от 150 до 350 °C. Например, пинен кипит при 160 °C, лимонен — при 177 °C, гераниол — при 229 °C, тимол — при 233 °C . Однако, все эти вещества как компоненты эфирного масла в присутствии водяного пара перегоняются при температуре ниже 100 °C. Так, смесь скипидара и воды в условиях атмосферного давления будет перегоняться при 95,5 °C (вместо 160 °C для пинена — основного компонента скипидара). Следовательно, в данных условиях парциальное давление паров смеси достигает атмосферного давления (условие кипения) ещё до кипения воды. Этот метод требует менее сложной аппаратуры, но даёт меньший выход масла, качество которого может снижаться за счет перегрева сырья.

Метод перегонки с водяным паром

Наиболее распространенный промышленный способ получения эфирных масел, которые в основном предназначены для применения в медицинской практике, хотя используются также в парфюмерной и пищевой промышленности.

Метод перегонки эфирного масла с водяным паром из растительного сырья также основан на физическом законе парциального давления Дальтона-Ренье. Его используют в тех случаях, когда содержание эфирного масла в сырье достаточно высокое, а температура перегонки (около 100 °C) не отражается на его качестве. Перегонку с водяным паром осуществляют в перегонных кубах или в непрерывно действующих перегонных аппаратах. Перегонные кубы представляют собой периодически действующие установки, состоящие из перегонного куба, конденсатора и приемника; куб имеет двойную рубашку, в которой циркулирует пар, предохраняющий куб от охлаждения. На днище куба располагается перфорированный змеевик, через который поступает пар для перегонки масла. Куб закрывается крышкой, которая посредством пароотводной трубки соединяется с конденсатором. Приемником служат так называемые флорентийские склянки со сливными трубками. Они устроены так, что если масло легче воды, то оно собирается слоем сверху, при этом вода вытекает через сливную трубку, которая укрепляется в тубусе у днища склянки. Если эфирное масло тяжелее воды, то оно опускается на дно, а воду удаляют через трубку, укрепленную в верхней части склянки. Сырьё загружают в куб на ложное дно. Через вентиль и змеевик в куб впускают пар, который, проходя через растительную массу, увлекает с собой эфирное масло. В тех случаях, когда погонные воды содержат в растворенном или эмульгированном состоянии много ценного эфирного масла (например, при получении розового масла), оно выделяется путём вторичной дистилляции отгонных вод. При этом с первыми же порциями воды отгоняется большая часть удержанного масла.

Для переработки больших количеств сырья применяют непрерывно действующие перегонные аппараты. Перегонка с водяным паром может проводиться не только при атмосферном давлении, но и под давлением с перегретым паром. В этом случае соотношение воды и эфирного масла выгодно меняется в пользу увеличения перегоняемого масла. Это объясняется тем, что уменьшение упругости паров воды идет непропорционально изменению упругости паров эфирного масла.

Перегонка при пониженном давлении позволяет снизить температуру перегонки и тем самым сохранить составные части эфирных масел в неизменном виде. Во всех случаях перегонки эфирных масел с водяным паром получается дистиллят, который собирается в приемник и отстаивается. Эфирные масла с плотностью меньше единицы собираются в верхней части приемника над водой. В случае перегонки эфирных масел с плотностью больше единицы, они собираются под водой.

Перегонку эфирных масел производят как из свежего, так и из высушенного материала. Однако не все виды эфиромасличных растений можно высушивать, некоторые из них ( лаванда , роза , мелисса лекарственная , мята перечная и др.) требуют перегонки в свежем виде, так как сушка сырья данных видов приводит к значительным потерям эфирного масла и, следовательно, к уменьшению его выхода при перегонке с водяным паром.

С целью повышения выхода эфирного масла из растительного сырья применяют так называемый прием высаливания, то есть добавления какой-либо соли ( натрия хлорид и др.) в дистилляционные воды. При этом соль вытесняет капельки эфирного масла из межмолекулярного пространства растворителя (воды). С целью полного извлечения эфирного масла из дистиллята, последний обрабатывают низкокипящим органическим растворителем ( гексан , диэтиловый эфир ) и после удаления растворителя получают эфирное масло.

Холодное прессование

Этот метод применяют при производстве эфирных масел из плодов цитрусовых ( лимона , грейпфрута , бергамота ). Это связано с тем, что эфирные масла локализуются в крупных вместилищах кожуры плодов, что позволяет получать их прессованием. Прессование проводят на гидравлических прессах , воздействуя на кожуру, оставшуюся после отжатия сока из плодов. Для этого кожуру предварительно пропускают через зубчатые вальцы. Оставшееся (до 30 %) в кожуре эфирное масло извлекают далее перегонкой.

Ранее кожуру плодов отжимали вручную.

Мацерация или анфлераж

Метод основан на том, что выделяющееся эфирное масло из собранного сырья (преимущественно из цветков, например, лепестков розы ) поглощается сорбентами (твердые жиры , активированный уголь и др.). Этот процесс проводится в специальных рамах, герметично собираемых по 30-40 штук (одна на другую) в батарею. При работе с твердыми жирами на обе стороны стекла (рамы) наносят жировой сорбент (смесь свиного и говяжьего жира и др.) слоем 3-5 мм. Цветки раскладывают поверх сорбента толщиной до 3 см и оставляют на 48-72 ч. По истечении этого срока сырьё удаляют и на рамы помещают свежее сырьё. Такую операцию повторяют многократно (до 30 раз), пока сорбенты не будут насыщены эфирным маслом. При этом отработанное сырьё, содержащее ещё некоторое количество эфирного масла (преимущественно тяжелые фракции), дополнительно перерабатывают экстракцией или перегонкой с водяным паром.

Затем жир, насыщенный эфирным маслом, снимают со стекла, и из полученной помады эфирное масло экстрагируют спиртом , спиртовое извлечение вымораживают и фильтрацией удаляют из него выпавшие примеси (жиры и др.). Спирт отгоняют под вакуумом и получают чистое эфирное масло.

При использовании в качестве сорбента активированного угля сырьё (цветки) помещают в камеру на сетки, после чего камеру герметически закрывают и через неё продувают сильный ток влажного воздуха, уносящего с собой пары эфирного масла, выделяемого цветками. Масло из воздуха поглощается активированным углём, лучше всего марки БАУ (березовый активированный уголь), находящимся в адсорбере, который установлен над камерой. Активированный уголь после его насыщения эфирным маслом выгружают из адсорбера, подвергают элюированию этиловым эфиром и после отгонки растворителя получают эфирное масло.

Экстракция селективными растворителями

Essential oils dissolve in many easily volatile organic solvents ( hexane , petroleum ether , chloroform , diethyl ether ). This property is used in cases where, on the one hand, the components of essential oils are thermolabile and subject to destruction during the distillation with water vapor, and on the other - there is no need to achieve a high degree of purification (in the case of application in the perfume or food industry). Extraction is that the raw materials in special extractors are subjected to extraction with petroleum ether or another extractant. Then the extractant is distilled off, and after removing the solvent, the obtained essential oil is a "tar" (the so-called perfume, or "odorous wax"), which contains impurities of lipophilic substances ( sterols , chlorophyll , carotenoids and other lipid soluble vitamins ).

Recently, the extraction of essential oils was also carried out by liquefied gases ( carbon dioxide , freon-12 , etc.), but this method requires the availability of appropriate equipment that can withstand high pressure (up to 200 atm .). With this method, the essential oil industry processes cloves , hops , lavender , chamomile , ginger , etc.

Depending on the scope of application of essential oils, they have different characteristics, and the corresponding requirements are reflected in them, reflected in standards , technical specifications and other documents. For essential oils used in the manufacture of medicines, the standard collection is the Pharmacopoeia . T. n. " Therapeutic grade " products that are common in the West do not have a formal standard description - it is declared only that synthetic pesticides and fertilizers were not used in their production.

• Oxygen free or terpenes (terpinny, lavender, juniper, sweetheart, rosemary, orange).
• Containing oxygen (aniseed, dill, caraway, clove, mint).
• Containing sulfur (garlic, mustard, onion).

• food flavorings ( food , flavor additives );
• medications, drugs ;
• components of perfumery and cosmetics ( cosmetology );
• aromatherapy ;
• as solvents , etc.

Essential oils are used primarily for flavoring foods, beverages, household chemicals / hygiene products, in the pharmaceutical industry , in medicine and aromatherapy , and also as solvents ( turpentine ). Aromatherapy implies not only the treatment of fragrances, but their use in accordance with the rules of pharmacotherapy , as well as the use of other medicines.

Citrus essential oils , mint essential oil , ylang-ylang essential oil and turpentine , obtained from coniferous trees, are the most widely used .

Essential oils and essential oil plant materials have the broadest spectrum of biological activity, and the points of application of the action are often the bronchi, kidneys, and liver, through which they are removed from the body.

The priority properties include the following effects:

1. Antimicrobial (bactericidal, antiseptic) properties ( eucalyptus leaves, poplar buds, clove oil, pine oil, calamus rhizomes).
2. Anti-inflammatory properties ( camphor , chamomile flowers, yarrow grass, elephant root rhizomes, etc.).
3. Antispasmodic activity ( peppermint leaves , chamomile flowers, coriander fruits, garden dill , etc.).
4. Expectorant properties (shoots of wild rosemary , fruits of fennel and anise , rhizomes of elecampane , thyme grass, oregano grass, etc.).
5. Sedative effect (rhizomes of valerian , lemon balm herb , lavender flowers, etc.).
6. Diuretic properties (buds and leaves of birch , juniper fruits, etc.).
7. Regenerating effect (hamazulene camomile flowers).

The physiological action of essential oils is carried out in various ways. When they come into direct contact with the skin, irritation is caused, and blood flow to this place is enhanced ( hyperemia ), which is used for compresses and rinses with essential oil. Too high a concentration or prolonged exposure can cause skin burns. Essential oils dissolved in fats (Vietnamese balsam “Golden Star” ), when applied to the skin, locally inhibit inflammation (antiflogistic effect). Through the skin, they can penetrate the bloodstream and spread throughout the body. But it is preferable to inhale them when inhaled: coughing ( aromatherapy ) is facilitated.

Getting into the mouth and irritating the nerve endings, essential oils act through the nervous system on the stomach, causing an increase in the secretion of gastric juice, pancreatic secretion and bile, that is, those juices and enzymes that mainly carry out the process of digestion and assimilation of food. Thus, they act on the appetite, normal, healthy food intake, which is achieved by flavoring seasonings for dishes, canned food, etc. (dill, parsley, cumin, coriander, and many others).

Essential oils also affect the urinary organs. This is explained by the fact that medicines with thyme or pure thymol (from thyme oil) or other diuretic medicines with essential oils expand the vessels of the kidney filtering system ( nephrons ) and make them easier to penetrate. Important drugs with this effect are juniper berries, parsley roots, lovage seeds or leaves.

In general, essential oils are important components in medicinal preparations for cleansing the lungs from sputum, kidney stones, gallbladder and other pathological formations, show an antispasmodic effect on the muscles of the intestine, accelerating digestion. They also improve the excretion of milk in mothers-nurses. Some essential oils, for example, peppermint , have a clear choleretic effect and are used for inflammation of the gallbladder and jaundice.

However, it is impossible to abuse the essential oils. They can cause significant harm during menstruation and pregnancy due to hot flashes (up to abortion).

And, finally, essential oils exhibit a clear static effect on bacteria, especially on such that they have a shell soaked in fat-like substances and therefore very resistant to other disinfectants ( staphylococcus ). Fumigation with essential oils is used to disinfect premises, clothing and skin. Since essential oils generally have a pleasant smell for a person, such an event contributes to increasing well-being (see Incense ).

Keep in mind that essential oils have a very powerful effect and require careful handling. In particular, it is impossible to apply the essential oil on the skin in its pure form - it must first be diluted with base oil. After contact with oil, clean the skin immediately. Ingestion of essential oil can cause severe poisoning. Essential oils should be stored out of the reach of children and animals. Keep your eyes out of contact with essential oils. In case of contact with the eyes or mucous membrane of the essential oil, immediately rinse them with a large amount of oil, and not water, because the essential oils are activated by water and not all with the same force, and consult a doctor.

Essential oils should be purchased only from trusted and reliable sources; before use, make sure that the contents are consistent with the label, follow the instructions supplied.

In industry

Essential oils are volatile and flammable substances with a low flash point. Inhalation of vapors and skin contact during packaging should be avoided (except for cases of special therapeutic purposes in medicine and aromatherapy, moderate use of perfume products).

Industrial use of essential oils, as well as other substances, should be carried out in accordance with the requirements of Safety Data Sheets (corresponds to the English term material safety data sheet - MSDS ).

In food and medicine

Internal use of essential oils is usually permissible only in the composition of food products (beverages, confectionery), or in special pharmaceutical preparations ( validol , dill water ).

In everyday life

Incomplete combustion of aromatic substances ( incense sticks , incense burners, incense, candles , when smoking, etc.) in some cases, the formation of harmful substances, including some carcinogens , such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), etc.

Toxicity information

The toxicity of most essential oils and many of their components in their pure form usually has values ​​close to the LD50 of 0.5-10 g / kg.

You should also remember that the use of essential oils during pregnancy should be very careful, as some of them have an abortive effect and can cause miscarriage. Cosmetic use undiluted may cause skin burns.

• Anflerage
• Aromatherapy
• Flavors
• Volatile aromatic substances
• Scents
• Flavorings
• Nutritional supplements
• Spices
• Perfume oils
• Complementary Medicine

• Debu K. ​​I. , Mendeleev D. I. ,. Essential oils // Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary : 86 tons (82 tons and 4 extra). - SPb. , 1890-1907.
• Essential Oils // Great Soviet Encyclopedia (in 30 tons) / Ch. ed. A. M. Prokhorov . - 3rd ed. - M .: "Soviet Encyclopedia", 1978. - T. XXX. - pp. 320–321. - 632 s.
• Essential Oils // Big Medical Encyclopedia (in 30 tons) / Ch. ed. B. V. Petrovsky . - 3rd ed. - M .: “Soviet Encyclopedia”, 1986. - T. 28. - p. 390. - 544 p.

• Aromatherapy Encyclopedia, Aromatherapy Library
• Production, composition, properties and use of essential oils , Vinogradov B.