بررسي اثر روش تقطير بر ميزان استخراج تركيبهاي مهم موجود در گلاب تاريخ اصلاح نهايي: خرداد 1386

Transcript

1 فصلنامة علمي-پژوهشي تحقيقات گياهان دارويي و معطر ايران جلد 23 شمارة 3 صفحة (386) بررسي اثر روش تقطير بر ميزان استخراج تركيبهاي مهم موجود در گلاب مهدي ميرزا* و مهردخت نجفپور نوايي - عضو هيي ت علمي بخش تحقيقات گياهان دارويي مو سسه تحقيقات جنگلها و مراتع كشور پست الكترونيك: mirza@rifr-ac.ir * نويسنده مسي ول مقاله تاريخ دريافت: بهمن 385 تاريخ اصلاح نهايي: خرداد 386 تاريخ پذيرش: تير 386 چكيده Rosa damascena Mill. يكي از گياهان معطر و دارويي ميباشد كه از گل آن به صورت سنتي و صنعتي گلاب گرفته ميشود. علاوه بر گلاب حدود 0/02 درصد اسانس نيز در اين روش بدست ميآيد. يكي از روشهاي مناسب و كاربردي استخراج تركيبهاي مو ثره از گلاب استفاده از دستگاه تقطير مناسب در فشار اتمسفر و همچنين استفاده از تكنولوژي تقطير در خلاء ميباشد كه مستلزم در نظر گرفتن تمام پارامترهاي فيزيكو شيميايي است تا بتوان اسانس مرغوبي تهيه نمود. در اين تحقيق ابتدا گلبرگهاي گل محمدي از مزرعه تحقيقاتي گل محمدي واقع در مو سسه تحقيقات جنگلها و مراتع كشور دستچين شد و با روش استخراج با آب گلابگيري شد. تركيبهاي موجود در گلاب از طريق تقطير مجدد در فشار معمولي و خلاء استخراج گرديد. تركيبهاي تشكيل دهنده با استفاده از دستگاههاي آناليز GC و GC/MS مورد شناسايي كمي و كيفي قرار گرفت. مقايسه بازده اسانس استخراج شده از گلاب با دو روش تقطير در فشار معمولي (اتمسفر) و خلاء نشان ميدهد كه بازده اسانس در روش تقطير در خلاء دو برابر روش تقطير معمولي است. بررسي مقايسهاي اجزاي اصلي اسانس حاصل از تقطير مجدد گلاب در فشار اتمسفر و خلاء نشان ميدهد كه درصد الكلها در روش استخراج در خلاء بطور نسبي افزايش يافته و در نتيجه اسانس با كيفيت مناسبتري حاصل ميشود همچنين فنيل اتيل الكل از 5/6 درصد به 7/5 درصد سيترونلول از 59/5 به 6/2 درصد و ژرانيول از 3/2 درصد به 4/3 درصد افزايش يافته است. واژههاي كليدي: Rosa damascene Mill. تقطير در خلاء گلاب اسانس رز. گلآذين با دمگلي كوتاه با تيغهاي باريك و مويين ا ست. كاسبرگها برگشته و گلبرگها بسيار بزرگ ميباشند. اين گونه را دو رگي ثابت از دو گونه.R gallica و.R moscata ميدانند (مظفريان 384 قهرمان 375). كشت اين گياه از غرب و شمال غرب و شمال شرق تا جنو ب ايران گ سترش دا شته و ق سمت عمده آن به م صرف مقدمه گل محمدي با نام علمي Mill. Rosa damascena از خانواده Rosaceae درختچهاي به ارتفاع تقريبا 2 متر ايستاده بلند تقريبا انبوه و پر تيغ ا ست كه ساقههاي متعدد با شاخههاي تقريبا باريك دارد. شاخههاي آن منتهي به چند گل صورتي كم و بيش بزرگ معطر مجتمع در

2 بررسي اثر روش تقطير بر ميزان استخراج تركيبهاي Extraction) (Simultaneous Distillation ميباشد (2005 al.,.(eikani et در اين تحقيق از بوتيل استات به توليد گلاب ميرسد و توليدكنندگان عمدتا در استان فارس و منطقه كاشان متمركز ميباشند. در روزگار گذشته كانون اصلي گل رز و گياهان معطر ايران سرزمين فارس بود. با توجه به اينكه روش تهيه اسانس و عرقيات و يا به طور كلي روش استخراج تركيبهاي معطر از گياه تا ثير بسزايي بر كميت و كيفيت مواد استخراج شده دارد در اين مقاله با بررسي تا ثير روشهاي مختلف استخراج اسانس از گلاب كه به نام اسانس ثانويه معروف است مشخص ميكنيم كه كميت و كيفيت تركيبهاي استخراجي در روشهاي مختلف متفاوت است و روش مناسب ميتواند در تهيه اسانس مرغوب جهت اراي ه به بازار تا ثير مهمي داشته باشد. در ساير نقاط جهان كشت گل سرخ و توليد محصولات آن قسمت عمدهاي از اقتصاد كشاورزي بلغارستان و تركيه را تشكيل ميدهد. كشورهاي فرانسه انگليس و آلمان نيز در زمينه توليد و فرآوري آن به پيشرفتهاي قابل ملاحظهاي دست يافتهاند. اسانس و گلاب گل محمدي كاربردهاي فراواني از قديم داشته است به عنوان يك داروي گياهي براي بيماريهاي اسهال دردهاي رماتيسمي و به عنوان داروي قابض بكار ميرود. گلاب در پزشكي سنتي ايران براي درمان ضعف و دردهاي قلبي تقويت كننده اعصاب و معده كاربرد فراوان دارد. در تحقيقاتي كه در هندوستان انجام پذيرفت ابتدا اسانس گل سرخ تازه و همچنين خشك شده از دو منطقه مختلف انجام پذيرفت. سپس تركيبهاي تشكيل دهنده در گلا ب بدست آمده بوسيله حلالهاي مختلف و روش تقطير با عنوان حلال استفاده شده است. با تغيير پارامترهاي مختلف مانند زمان دما حلال و همچنين گلاب مقدار تركيبهاي 2 -فنيل اتيل الكل 8/27 درصد سيترونلول 5/72 درصد و ژرانيول 4/43 درصد گزارش شده ا ست (2005 al.,.(eikani et تحقيق ديگري در رابطه با تركيبهاي استخراج شده در فشار و دماهاي مختلف در سطح نيمه صنعتي انجام پذيرفته است ) al., Babu et 2002). در اين تحقيق اسانس حاصل از گلهاي تازه در دما و فشارهاي مختلف مقايسه شده است. نتايج نشان داده كه به طور كلي درصد الكلها (83/4 55/25) در اسانس گل سرخ با افزايش دما و فشار تقطير افزايش پيدا ميكند. مقايسه برخي خواص فيزيكي و شيميايي اسانس گل سرخ حاصل از تقطير در دما و فشارهاي متفاوت نشان ميدهد كه اسانس حاصل از تقطير مجدد گلاب بستگي به منشا آن دارد. چنانچه اسانس رز تحت فشار از گل استخراج شده باشد بازده اسانس از تقطير مجدد گلاب %0/07 ميباشد. در غير اين صورت چنانچه اسانس رز تحت فشار معمولي ) كي اتمسفر) استخراج شده باشد بازده به 0/03 درصد كاهش مييابد. علاوه بر اين تقطير مجدد گلاب در فشار معمولي و فشار بيشتر از آتمسفر نيز انجام پذيرفته است كه از كاهش مقدار كل الكل و در نتيجه افت كيفيت اسانس بدست آمده حكايت دارد. مواد و روشها پس از جمعآوري گل محمدي از مزرعه تحقيقاتي واقع در مو سسه تحقيقات جنگلها و مراتع كشور ابتدا گلبرگهاي گل محمدي دستچين شده و مقدار مشخصي آب استخراج شده و توسط دستگاههاي آناليز GC و Agarwal et al., ) مورد شناسايي قرار گرفتند GC/MS 2005). يكي از راههاي استخراج و بازيافت تركيبهاي تشكيل دهنده گلاب استفاده از روش SDE

3 377 فصلنامه تحقيقات گياهان دارويي و معطر ايران جلد 23 شماره 3 از آن به منظور بدست آوردن درصد رطوبت در آون قرار گرفت. گلاب مورد نياز از طريق تقطير گل سرخ با آب بدست آمد. بدليل اينكه بازده تقطير مجدد از گلاب بسيار پايين ميباشد (0/0-0/03 درصد) بنابراين نياز به گلاب زيادي بود كه اين عمل با تكرار گلابگيري اوليه صورت گرفت. قطعات اصلي دستگاه تقطير مجدد عبارتند از: يك بالن سه دهانه با رداژهاي و 23 4 تا بتوان علاوه بر اندازهگيري دما از دهانه ديگر بر حجم گلاب در مخزن تقطير افزود. ستون 70 سانتيمتري ويگرو دو كندانسور به صورت افقي و عمودي و دو مخزن گازشور دو جداره. جدار بيروني مخزن گازشور براي جلوگيري از هدر رفتن اسانس و وارد شدن آن به پمپ خلاء از آب و يخ پر شده بود (شكل ). تقطير در فشار اتمسفر (760 ميلي متر جيوه) گلاب جمعآور ي شده در روش استخراج گل سرخ با آب كه داراي تركيبهاي مختلف حلال در آب است به داخل بالن دو ليتري سه دهانه متصل به ستون ويگرو ريخته شد. يك دماسنج نيز براي كنترل دما در دهانه فرعي بالن قرار داده شد. از دهانه فرعي ديگر بالن در طول تقطير پس از رسيدن گلاب به يك حجم معين گلاب به داخل بالن اضافه ميشد. جهت كنترل تقطير دماسنج ديگري در بالاي ستون تقطير قرار گرفت. دو كندانسور يكي به صورت افقي و ديگري به صورت عمودي براي متراكم شدن هر چه بهتر بخارها ي بدست آمده به دستگاه وصل شدند. عمل تقطير پس از اينكه حدود ده ليتر گلاب به بالن اضافه گرديد به پايان رسيد. تقطير در خلاء در اين روش به دستگاه تقطير معمولي و به انتهاي كندانسور دوم رسيور مياني با آداپتور تيله كه مخصوص اين نوع تقطير و براي جداسازي اسانس و گلاب دوم ميباشد وصل شد. انتهاي گازشور دوم كه به عنوان تله سردكننده عمل ميكند به پمپ خلاء روغني كه يك فشارسنج عقربها ي به آن ن صب شده بود متصل گرديد. از طريق اين پمپ فشار اتمسفر كه حدود 760 ميليمتر جيوه بود به حدود 00 ميليمتر جيوه (00 (Torr تقليل مييافت. در نتيجه نقطه جوش گلاب از حدود 00 درجه به حدود 50 درجه تقليل يافت. پايين آوردن دماي جوش باعث مي شود كه هم عمل تقطير سريعتر انجام گيرد و هم از تبديل تركيبهاي حساس به دما جلوگيري به عمل آيد. به دليل بازده كم اسانس در اين روش نيز از 0 ليتر گلاب استفاده شد. طبق شكل قسمتهاي اصلي دستگاه تقطير در خلاء عبارتند از: بالن دو ليتري سه دهانه دو عدد دماسنج رداژدار دو عدد كندانسور ستون تقطير ويگرو دو جداره رسيور مياني با آداپتور بالن يك ليتري جهت جمعآوري پمپ خلاء به همراه خلاءسنج عقربهاي و شوف بالن دو ليتري. شناسايي تركيبهاي استخراج شده از گلاب براي شناسايي تركيبهاي اسانس از دستگاه گازكروماتوگراف GC و گاز كروماتوگراف متصل به طيفسنج جرمي GC/MS استفاده شد. شناسايي طيفهاي بدست آمده به كمك محاسبه شاخصهاي بازداري كه با تزريق هيدروكربنهاي نرمال (C7-C25) تحت شرايط يكسان با تزريق اسانسها صورت گرفت و با مقاديري كه

4 بررسي اثر روش تقطير بر ميزان استخراج تركيبهاي در منابع مختلف منتشر گرديده مقايسه شد. بررسي طيفهاي جرمي نيز جهت شناسايي تركيبهاي مختلف انجام گرفت و شناسايي صورت گرفته با استفاده از طيفهاي جرمي تركيبهاي استاندارد و استفاده از اطلاعات موجود در كتابخانههاي مختلف تا ييد گرديد. درصد نسبي هر كدام از تركيبهاي تشكيل دهنده اسانس استخراج شده از گلاب با توجه به سطح زير منحني آن در طيف كروماتوگرام بدست آمد 995).(Adams, مشخصات دستگاههاي مورد استفاده دستگاه GC گاز كروماتوگراف شيمادزو (Shimadzu) مدل 9A با ستون DB-5 به طول 30 متر قطر ستون 0/25 ميليمتر كه ضخامت لايه فاز ساكن 0/25 ميكرون ميباشد مورد استفاده قرار گرفت. برنامهريزي حرارتي ستون از 50 درجه سانتيگراد شروع شده و پس از 5 دقيقه توقف در همان دما بتدريج با سرعت 3 درجه در دقيقه افزايش يافته تا به دماي 250 درجه سانتيگراد رسيد. دماي محفظه تزريق 260 درجه (يعني 0 درجه از آخرين دماي ستون بالاتر) تنظيم شد. دتكتور مورد استفاده در دستگاه GC از نوع FID بوده و از هليوم با درجه خلوص بالا به عنوان گاز حامل با سرعت 32 سانتيمتر بر ثانيه استفاده شد. دستگاه GC/MS گاز كروماتوگراف واريان 3400 متصل شده به طيفسنج جرمي با ستون DB-5 به طول 30 متر قطر 0/25 ميليمتر كه لايه فاز ساكن در آن 0/25 ميكرون ميباشد مورد استفاده قرار گرفت. برنامهريزي حرارتي از 50 تا 270 درجه سانتيگراد با افزايش دماي 3 درجه در دقيقه درجه حرارت محفظه تزريق 280 درجه سانتيگراد و درجه حرارت ترانسفرلاين 290 درجه سانتيگراد با استفاده از گاز هليوم به عنوان گاز حامل با درجه خلوص بالا مورد استفاده قرار گرفت. زمان اسكن برابر با يك ثانيه انرژي يونيزاسيون 70 الكترون ولت و محدوده جرمي از بوده است. نتايج تجزيه و تحليل كروماتوگرام و طيفهاي تهيه شده در جدولهاي و 2 آورده شده است. نتيجه اين تجزيه و تحليل وجود 2 تركيب در اسانس بدست آمده از تقطير مجدد گلاب در شرايط معمولي (فشار 760 ميليمتر جيوه) را نشان ميدهد. عمدهترين تركيبهاي موجود در اين مرحله شامل سيترونلول (%59/5) ژرانيول (%3/2) و 2 - فنيل اتيل الكل (%5/6) بود. در روش استخراج اسانس گلا ب در خلاء يعني در فشار زير 760 ميليمتر جيوه كروماتوگرام و طيفهاي بدست آمده وجود 9 تركيب را نشان ميدهد كه شامل سيترون لول (%6/2) ژرانيول (%4/3) و 2 -فنيل اتيل الكل (%7/5) است (جدول 2). مقايسه بازده اسانس دو روش تقطير در فشار معمولي (اتمسفر) و خلاء نشان ميدهد كه بازده اسانس در روش تقطير در خلاء دو برابر روش تقطير معمولي است. علاوه بر اين از تغييرات عمده تركيبهاي اسانسهاي بدست آمده ميتوان به موارد زير اشاره كرد: لينالول از %3/0 به %4/0 2 -فنيل اتيل الكل از %5/6 به %7/5 سيترونلول از %59/5 به %6/2 و ژرانيول از %3/2 به %4/3 افزايش يافته است. تركيبهايي نيز وجود دارد كه با تغيير روش تقطير از معمولي به خلاء مقدارشان در اسانس كاهش يافته است از جمله اوژنول از %2/4 به %/4 متيل اوژنول از %2/8 به %2/0 نونادكان از %2/2 به %/3 كاهش يافته است.

5 379 فصلنامه تحقيقات گياهان دارويي و معطر ايران جلد 23 شماره 3 رديف جدول - تركيبهاي شناسايي شده از تقطير گلاب در فشار معمولي نام تركيب انديس بازداري درصد 3 0/3 5/6 /2 2/ 59/5 0/5 3/2 0/7 0/6 2/4 0/ /5 2/8 /2 0/ 0/ 0/2 /4 2/2 /0 linalool nonalal phenyl ethyl alcohol terpinene-4-ol α-terpineol citronellol neral geraniol geranial citronellyl acetate eugenol nery lacetate geranyl acetate methyl eugenol β-caryophyllen α-guaiene α-humulene germacrene D heptadecane nonadecane heneicosane جوش گلا ب نزديك نقطه جوش آ ب ا ست بنابراين با داشتن پمپ قويتري كه امكان بوجود آوردن خلاء حدود 7 Torr يا به عبارتي ميليمتر جيوه گلاب در دمايي بحث به طور كلي كم شدن ف شار و در نتيجه دما باعث افزايش درصد كل الكلهاي موجود در اسانس گرديده است. استفاده از خلاء يعني فشار كمتر از 760 Torr در تقطير مجدد گلاب از مزيتهاي فراواني برخوردار است با كم كردن ف شار و توليد خلاء نقطه جوش نيز پايين ميآيد (شكل 2). البته لازم به يادآوري ا ست كه پمپ خلاء استفاده شده در اين تحقيق از قدرت بالايي برخوردار نبود زيرا فشار در محيط دستگاه تقطير را از 760 Torr يا ميليمتر جيوه فقط به 00 Torr كاهش داد. در نتيجه نقطه جوش گلاب از حدود 00 درجه سانتيگراد به 50 درجه سانتيگراد كاهش يافت. با توجه به شكل 2 كه مربوط به آب ميباشد و با توجه به اينكه نقطه معادل 20 درجه سانتيگراد به جوش ميآيد. بنابراين ديگر نيازي به حرارت دادن گلاب وجود نداشت وگلاب در دماي آزمايشگاه به جوش آمده و اسانس آن بدون تغيير در تركيبهاي تشكيل دهنده و با كيفيت عالي استخراج ميشد. اسانس استخراج شده از گل محمدي يا اسانس اوليه با ا سانس ا ستخراج شده از گلا ب با توجه به تركيبهاي تشكيل دهنده در آن به نسبت معيني با يكديگر مخلوط شده و به بازار اراي ه ميشود. كيفيت اسانس اراي ه شده بستگي به روش استخراج با در نظر گرفتن كليه پارامترهاي فيزيكوشيميايي و نوع مخلوط كردن آن دارد.

6 بررسي اثر روش تقطير بر ميزان استخراج تركيبهاي در تحقيقي كه در هند انجام شده تركيب 2- فنيل اتيل الكل در روش استخراج با حلال بين 69/7 تا 8/6 درصد سيترونلول بين /8-7/2 درصد و ژرانيول 7/0- درصد گزارش شده است كه اين مقدار در روش تقطير با آب به ترتيب 30/8 درصد 5/6 در صد و 6/8 درصد گزارش گرديده است 2005) al.,.(agarwal et رديف جدول 2- تركيبهاي شناسايي شده از تقطير گلاب در خلاء نام تركيب انديس بازداري درصد 4 7/5 0/4 6/2 0/3 4/2 0/7 0/7 /4 /9 0/3 0/2 0/5 /0 /3 Linalool Phenyl ethyl alcohol terpinene-4-ol α-terpineol Citronellol Neral Geraniol Geranial citronellyl acetae Eugenol geranyl acetate methyl eugenol β-caryophyllene α-guaiene α-humulene germacrene D heptadecane nonadecane heneicosane - Agarwal, S.G., Aruna, G., Kapahi, B.K., Baleshwar, R.K., and Suri, O.P., Chemical composition of Rose water volatiles. Journal of Essential Oil Research, 7: Babu, K.G.D., Singh, B., joshi, V.P. and Singh, V., Essential oil composition of Damask rose (Rosa damascene Mill.) distilled under different pressures and temperatures, Flavour and Fragrance Journal, 7: Eikani, M.M., Golmohammad, F., Rowshanzamir, S. and Mirza, M., Recovery of water-soluble constituents of Rose oil using simultaneous distillation-extraction, Flavour and Fragrance Journal, 20: منابع مورد استفاده - قهرمان ا فلور رنگي ايران. جلد 20 انتشارات مو سسه تحقيقات جنگلها و مراتع كشور 750 صفحه. و. مظفريان 384. درختان و فرهنگ معاصر تهران 670 صفحه. درختچههاي ايران. انتشارات - Adams, R.P., 995. Identification of Essential oil Components by Gas Chromatography/Mass Spectroscopy, Allured Publishing,Carlo Stream, USA, 456 p. -

7 38 Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, Vol. 23, No. 3, 2007 The effect of distillation method on extracted compounds from rose water M. Mirza and M. Najafpour Navaei - Research Institute of Forest and Rangelands, mirza@rifr-ac.ir Abstract Rosa damascene is one of the aromatic and medicinal plants which its flowers are used for obtaining rose water by traditional and industrial methods. In addition of rose water, the flowers contain 0.02% essential oil which is called first oil or direct oil. This essential oil is very valuable but there are many water soluble compounds which are solved in rose water and therefore they should be extracted by different distillation methods. In this research two methods for distillation of rose water were used. These methods were distillation at atmospheric pressure (760 Torr) and vacuum. At both methods, all physicochemical parameters should be controlled till the best essential oil is obtained. This essential oil is called water oil or second oil. Essential oils, extracted from rose water by two methods, were evaluated for their chemical composition by GC and GC/MS. Comparative study of main components of essential oil obtained by distillation at atmospheric pressure and vacuum showed that the percentage of alcohols have increased by vacuum method. The amount of 2-phenyl ethyl alcohol has increased from 5.6% to 7.5%, followed by citronellol from 59.5% to 6.2% and geraniol from 3.2% to 4.3%. Key words: Rosa damascene Mill Vacuum distillation, rose water, rose oil.