О методике определения эфирного масла в луке ялтинского сортотипа

About the method of determination of essential oil in the onion of the Yalta variety type

Lidia Timasheva

candidate of Agricultural science, Leading Researcher, “Cientific Research Institute of Agriculture of Crimea”, Russia, Simferopol

Olga Pehova

candidate of Agricultural science, Leading Researcher, “Cientific Research Institute of  Agriculture of Crimea”, Russia, Simferopol

Irina Danilova

Research Scientist, “Cientific Research Institute of Agriculture of Crimea”, Russia, Simferopol

Elena Grunina

Research Scientist, “Cientific Research Institute of Agriculture of Crimea”, Russia, Simferopol

Аннотация. Разработана дистилляционно-хроматографическая методика определения содержания свободной фракции эфирного масла в сырье лука и установлены ее метрологические характеристики. Методика апробирована при определении эфирного масла в селекцион­ных образцах салатного лука ялтинского сортотипа, содержание эфирного масла в которых колебалось в диапазоне 1,2 – 8,4 %. Данная методика отвечает основным требованиям аналитической пригодности: менее энерго- и ресурсозатратная по сравнению с существующей химической методикой.

Abstract. A distillation-chromatographic technique for determining the content of the free fraction of essential oil in the raw material of onions was developed and its metrological characteristics were established. The method was tested in determining the essential oil in the selection samples of salad onions of Yalta variety type, the content of essential oil in which ranged from 1.2-8.4 %. This technique meets the basic requirements of analytical suitability: less energy and resource-consuming compared to the existing chemical methods.

Ключевые слова: эфирное масло; метод; лук ялтинского сортотипа; гидродистилляция; газовая хроматография.

Keywords: essential oil; method; onion of Yalta variety type; hydrodistillation; gas chromatography.

Вступление. Лук репчатый Аllium cepa L. занимает одно из ведущих мест в мире среди других овощных культур как по посевным площадям, так и по валовому сбору. Основное производство лука репчатого в Российской Федерации сосредоточено в трех округах: Приволжском, Центральном и Южном. Широко выращивается репчатый лук и в Крыму. Особенность производства луков в Крыму – выращивание салатного лука сортотипа ялтинский, селекция которого была начата в 20 столетии и продолжается в отделе селекции и семеноводства овощных и бахчевых культур института сельского хозяйства Крыма [6].

Сегодня салатный ялтинский лук в Крыму пользуется популяр­ностью у местных жителей и отдыхающих и является визитной карточкой полуострова как пищевой и лечебный продукт. Химический состав лука представлен различными группами веществ: сахарами, эфирными маслами, антибиотиками, органическими кислотами, мине­ральными солями, инулином, йодом, витаминами [5]. Эфирные масла обуславливают острый вкус и специфический запах, благодаря чему сорта репчатого лука делятся на острые, полуострые и сладкие. Острые сорта лука содержат большое количество эфирного масла – более 35 мг/100 г, а сладкие – менее 20 мг/100 г [4]. Изучение эфирного масла лука начались давно – в конце 19 века.

В настоящее время известно, что эфирное масло лука может находиться как в связанном, так и в свободном состоянии и содержать летучую фракцию фитонцидов. В связанном состоянии эфирное масло находится в виде глюкозидов, которые разрушаются при длительном гидролизе. Эфирное масло лука в свободном состоянии – это легко­летучая подвижная жидкость желто-бурого цвета с горьким вкусом и резким запахом, обусловленным серосодержащими соединениями.

Гистохимические исследования показали, что эфирное масло лука локализуется в донце луковиц, почках – зачатках листьев и закрытых внутренних чешуях, прилегающих к почкам.

Из литературных источников известно, что классическим методом определения содержания эфирного масла в луке является химический метод, основанный на гидролизе глюкозидов соляной кислотой, отгонке различных сульфидов в бромную воду, где сульфиды окисляются в сульфаты, которые затем осаждаются баритом [3]. Данный метод многостадийный, продолжительный, трудоемкий и требует новых под­ходов к определению эфирного масла в луке. Официально утвержденная методика определения эфирного масла в луке отсутствует.

Цель исследований – разработать методику количественного определения содержания эфирного масла в салатных луках ялтинского сортотипа.

Материалы и методы исследований. Исследования проводились в 2016, 2017 гг. на селекционных образцах салатного лука ялтинского сортотипа в отделе переработки и стандартизации эфиромасличного сырья ФГБУН НИИСХ Крым. Отгонка эфирного масла из сырья лука осуществлялась методом гидродистилляции на лабораторной установке (рисунок 1).

Рисунок 1. Установка для получения мисцеллы лука

Примечание: 1 – водяная баня; 2 –плоскодонная колба; 3 – соединительная трубка; 4 – холодильник; 5 – приемная колба

Газохроматографические измерения проводили в соответствии с требованиями ГОСТ ISO 7609 [1].

Метрологическую обработку результатов проводили согласно рекомендациям [2].

Результаты и обсуждение. В результате проведенных исследо­ваний была разработана дистилляционно-хроматографическая методика определения свободной фракции эфирного масла в сырье лука, объеди­няющая два процесса: гидродистилляцию и газовую хроматографию. Методика состоит из трех стадий: 1– отгонка эфирного масла методом гидродистилляции и сбор дистиллята в приемную колбу, содержащую органический растворитель (гексан или нефрас); 2 – разделение в делительной воронке бинарной смеси на воду и мисцеллу, состоящую из эфирного масла и растворителя и измерение объема углеводородной мисцеллы с помощью мерного цилиндра; 3 – анализ мисцеллы газо­хроматографическим методом с применением внутреннего стандарта. В качестве внутреннего стандарта использовали циклогексанол (CAS‑№: 108-93-0) с чистотой 99,0 %, при этом пик внутреннего стандарта на хроматограмме был полностью отделен от пиков других соединений.

Результаты исследований по определению продолжительности гидродистилляции сырья лука приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Параметры процесса дистилляции

Полученные результаты показали, что продолжительность дистил­ляции в течение 30 мин является оптимальной, т. к. увеличение продол­жительности анализа до 45 мин не приводит к увеличению содержания эфирного масла в луке как в репчатом, так и луке ялтинского сортотипа.

При проведении газохроматографического анализа экспери­ментально были подобраны условия хроматографирования мисцеллы лука: хроматограф – Кристалл 2000М, колонка капиллярная кварцевая, длиной 30 м, внутренний диаметр 3,2×10^-2 см, неподвижная жидкая фаза - ПЭГ -20М, детектор пламенно-ионизационный, температура термостата - 50 ^оС, далее со скоростью 1,0 ^оС/мин до 120,0 ^оС. Газ – носитель – азот. Типичная хроматограмма мисцеллы лука представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Типичная хроматограмма мисцеллы при определении эфирного масла лука ялтинского сортотипа

Примечание: 1 − углеводородный растворитель; 2 − этанол; 3, 5 − неидентифицированные компоненты эфирного масла; 4 − внутренний стандарт

Массовую долю эфирного масла С_м в процентах в углеводородной мисцелле вычисляли по формуле:

С_м =                                                                                                   (1)

где:   S _обр. – сумма площадей пиков эфирного масла, мм²;

m _{вн. ст,} m_обр. – массы навесок внутреннего стандарта и мисцеллы г;

К – поправочный коэффициент, который рассчитывается при про­ведении анализов;

S _{вн. ст} – площадь пика внутреннего стандарта, мм².

На основании экспериментальных исследований была определена сходимость измерений, которая не должна быть более 0,5 %. Допустимая абсолютная погрешность результата определения не должна пре­вышать ± 1,0 % при доверите вероятности Р=0,95.

Массовую долю эфирного масла С _{э. м.} в процентах в сырье лука на сырую массу вычисляли по формуле:

С _{э. м.=}                                                                                               (2)

где:   С _мисц. - массовая доля эфирного масла в мисцелле, %;

m _мисц– масса навески, полученной мисцеллы, г;

m _сырья – масса навески сырья, г.

Данный метод был использован при определении массовой доли эфирного масла в селекционных образцах лука ялтинского сортотипа, которая в исследуемых образцах колебалась в пределах от 1,2 % до 8,4 %.

Выводы. 1. Разработана дистилляционно-газохроматографическая методика с внутренним стандартом для определения содержания эфирного масла в сырье луков. 2. Данная методика отвечает основным требованиям аналитической пригодности: менее энерго- и ресурсо­затратная по сравнению с существующей химической методикой.