Влияние окультуривания дерново-подзолистой почвы на формирование химического состава эфирного масла Mentha piperita L.

Полная исследовательская публикация ____________ Морозов А.И., Дмитриева В.Л. и Дмитриев Л.Б.

Размещено на http://www.allbest.ru/

126 ______________ http://butlerov.com/ ____________ ©--Butlerov Communications. 2012. Vol.29. No.3. P.125-131.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние окультуривания дерново-подзолистой почвы на формирование химического состава эфирного масла Mentha piperita L.

Мята перечная (Mentha piperita L.) среди эфиромасличных культур является широко известной неприхотливой и удобной для исследования культурой, наиболее востребованной в медицине, фармацевтической, пищевой промышленности и среди населения как декоративное и профилактическое растение, особенно учитывая неприхотливость возделывания в разных почвенно-климатических зонах.

В процессе многолетнего культивирования была проведена большая селекционная работа по выведению высокоментольных сортов мяты перечной. Однако, для получения максимальной урожайности культур в сочетании с высоким содержанием биологически активных веществ в биомассе, служащей промышленным сырьем, необходимо в период формирования урожая создать оптимальные условия для активного роста и накопления биомассы.

Одним из таких факторов является уровень содержания минеральных и органических элементов питания в почве. Применение минеральных и органических удобрений, а также известкование повышает урожайность культивируемых растений, не исключая лекарственные виды.

Учитывая обедненность элементами минерального питания и повышенную кислотность дерново-подзолистых почв Московской области, был поставлен эксперимент по выяснению влияния факторов окультуривания почв на изменение соотношения терпеноидов в составе эфирного масла некоторых сортов Mentha piperita L.

В публикуемом материале мы рассматриваем влияние факторов окультуривания почвы исключительно на состав эфирного масла.

Исследования проводились в полевом опыте лаборатории агротехники и агрохимии на участке интродукции Ботанического сада Всероссийского института лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР). В постановке опыта использован коллекционный и селекционный материал ВИЛАР Mentha piperita L. Сортов Москвичка, Медичка, Лекарственная, Янтарная, Кубанская 6, Згадка. Объектами исследований служили образцы эфирного масла высокоментольных и низкоментольных сортов M.piperita L.

На участках обедненных элементами минерального питания в условиях многолетнего культи-вирования была применена схема стандартного внесения органических и минеральных удобрений и известкование.

Органические удобрения в виде торфопойменного грунта (ТПГ) были внесены из расчета 250 т/га, а шрот, как продукт переработки семян расторопши пятнистой на масло и фитопрепараты - 67.5 т/га и заделаны под дисковые бороны.

Известь в виде доломитизированного известняка была внесена из расчета 5 т/га так же с заделкой под дисковые бороны. Минеральные удобрения внесены в день посадки мяты локально на дно посадочной борозды в виде специального минерального удобрения «Универсал 2», сбаланси-рованного микроэлементами, в дозе: N_51.4P_34.3K₆₀Mg_8.6S_34.3B_0.43Mn_0.85Mo_0.04Fe_0.85Zn_0.43 кг/га, рассчитанной по калию (K₂O), содержащемуся в удобрении в максимальном количестве.

Эфирное масло выделяли гидродистиляцией по методу Гинсберг. Состав и строение компонентов эфирного масла устанавливали на аппаратно-программном комплексе ГЖХ-МС «Clarus 600 C» в Учебно-научном центре коллективного пользования «Сервисной лаборатории комплексного анализа химических соединений» кафедры физической и органической химии РГАУ-МСХА им. К.А. Тими-рязева.

Условия хроматографического анализа смотрите в работе [1, 2].Строение компонентов эфирного масла определяли по данным масс-спектрометрического детектора с обработкой масс-спектров всех соединений поисковой системой «NIST/ERA/NIH, ver. 2-2005», а окончательные результаты сверялись по созданной ранее библиотеке индексов удерживания соединений терпенового ряда.

Содержание компонентов эфирного масла рассчитывалось по данным пламенно-ионизационного детектора. Относительная ошибка выборочной средней (Sx%) выходных сигналов прибора менее 2% в диапазоне измерений концентраций компонентов анализируемых образцов - от 90 до 0.001%.

В эфирном масле M.piperita L. Обнаружено и установлено строение более ста химиических соединений терпеноидного типа с концентрацией от 80-0.001%. Статистическая обработка данных показала, что при трехкратной повторности, в интервале концентраций от 80-10% стандартное отклонение лежит в пределах 0.05-0.07%, а в концентрациях 1-0.001% в интервале 0.001-0.0005.

Соотношение компонентов в эфирном масле варьирует в связи с сортоспецифичностью этой культуры. Следует отметить, что все идентифицированные компоненты, даже с концентрацией в масле в пределах 0.0005-0.0002% присутствуют в образцах масла всех вариантов опыта. Это указывает на генетическую стабильность состава эфирного масла и на не случайность нахождения в растениях микроколичеств данных терпеноидов.

Однако, влияние видоизменения почвенного питания растений на количественные соотношения как макро-, так и микрокомпонентов эфирного масла в низкоментольных сортах M.piperita L. проявилось неодинаково [3]. Во всех вариантах наблюдалось некоторое сниже-ние содержания l-ментола: например, у сорта Янтарная - на 0.7% в варианте NPK и на 3.6% в варианте с известкованием (табл. 1).

У сорта Кубанская в варианте с известкованием содержание l-ментола понизилось на 0.6%, а в вариантах с внесением шрота и полного минерального удобрения, известкования и шрота на 3.8% (табл. 2). Внесение полного минерального удобрения и известкование снизили активность ферментов ацетазной группы, что повлекло понижение содержания изомеров и производных l-ментола (изоментилацетат, ментилацетат, неоментилацетат, изоментол, нео-ментол).

Содержание ментона и изоментона - понижающих парфюмерную оценку эфирного масла - повысилось в отдельных вариантах до 5%. Так как ментон и его изомеры являются пред-шественниками биосинтеза l-ментола, их увеличение, вероятно, указывает на то, что улуч-шение почвенного питания растений низкоментольных сортов M.piperita L. удлиняет прохождение фенологических фаз, растения продолжают накапливать зеленую массу не переходя в фазу созревания. Генетический потенциал накопления ментола в эфирном масле не успевает полностью реализоваться. На это также указывает увеличение содержания в масле одного из ключевых соединений в цепи биосинтеза терпеноидов - d-лимонена [4].

Косвенным подтверждением этого вывода могут быть наши работы по выявлению влияния на состав эфирного масла различных сортов мяты предуборочной обработки растений ретардантами [4-6].

минеральный эфирный масло органический

Табл. 1. Состав эфирного масла мяты сорта Янтарная

Рассмотрим влияние окультуривания почвы на соотношение компонентов в эфирном масле M.piperita L. высокоментольных сортов.

В табл. 3-6 представлены сравнительные данные по основным соединениям эфирного масла M.piperita L. высокоментольных сортов, отражающие характер биосинтеза компонен-тов эфирного масла под влиянием различных типов удобрений.

Практически во всех вариантах по сортам наблюдается суммарное увеличение основ-ного компонента l-ментола и его изомеров и производных, при этом количество ментона понижается.

Внесение органики сказывается неоднозначно, так, на фоне применения ТПГ на сорте Медичка (табл. 4) наблюдается небольшое снижение содержания l-ментола (на 1%) за счет увеличения его предшественника в цепи биосинтеза - ментона, что, вероятно, как и в случае с низкоментольными сортами, связано с некоторым затягиванием переходов фаз развития рас-тений этого сорта, обычно наблюдаемым при внесении в почву «доступной» органики.

В случае других сортов это влияние оказалось менее значительным, а содержание ментола в масле растений сорта Згадка повысилось почти на 3% (табл. 6).

Табл. 2. Состав ЭМ мяты сорта Кубанская 6 (влияние различных типов удобрений [%])

Табл. 3. Состав ЭМ мяты сорта Лекарственная

Табл. 4. Состав ЭМ мяты сорта Медичка (влияние различных типов удобрений),%

Внесение в почву шрота семян расторопши в основном оказало положительное влияние на терпеноидный состав эфирного масла высокоментольных сортов мяты. Только в случае сорта Згадка содержание l-ментола снизилось на 2.5% в результате внесения недостаточно разложившегося органического материала (шрота), который оказал ингибирующее влияние на развитие растений, что привело к замедлению ферментативного перехода ментона в ментол.

Наиболее заметные изменения в количественном соотношении компонентов эфирного масла на сортах Лекарственная и Медичка (табл. 3-4) вызвало сочетание применения полного минерального удобрения, известкования и органического удобрения в виде шрота: содержа-ние l-ментола увеличилось на 11.3% и на 4% соответственно; в варианте полного минерального удобрения на сортах Медичка и Москвичка (на 5% и на 7%) (табл. 4-5). Лучшим вари-антом для сорта Згадка оказалось известкование - увеличение l-ментола на 5%. Такие результаты, между прочими факторами, объясняются сортоспецифичностью растений M.piperita L.

Табл. 5. Состав ЭМ мяты сорта Москвичка,%

Табл. 6. Состав ЭМ мяты сорта Згадка

Сравнительные результаты показали, что окультуривание почвы с внесением минеральных удобрений положительно сказывается на качестве эфирного масла высокоментольных сортов M.piperita L.

Выводы

1. Окультуривание дерново-подзолистых почв путём внесения органических удобрений в виде торфопойменного грунта и шрота от переработки семян расторопши в сочетании с минеральными удобрениями оказывает положительное влияние на урожай и выход эфирного масла различных сортов M.piperita L.

2. Проявляется сортоспецифичность различных типов мяты. В случае низкоментольных сортов мяты наблюдается удлинение прохождения фенологических фаз. Для высоко-ментольных сортов внесение минеральных удобрений положительно сказывается на качественном составе масла.

Литература

минеральный эфирный масло органический

[1] Дмитриев Л.Б., Дмитриева В.Л., Орлова Ю.В., Кириченко Е.Б. Хромато-масс спектрометрическое определение состава эфирного масла Artemisia lerhiana. Доклады ТСХА. 281. 2009. С.110-112.

[2] S.L. Belopukhov, L.B. Dmitriev, V.L. Dmitrieva, I.I. Dmitrevskaja, S.A. Кocharov. Influence of biostimulators on structure of fat acids of linen oil. IZVESTIA of Timiryazev-academy, Special Issue. 2010. P.171-175.

[3] Дмитриева В.Л., Дмитриев Л.Б., Морозов А.И., Конон Н.Т. Окультуривание дерново-подзолистых почв как метод влияния на соотношение компонентов эфирного масла низкоментольных сортов Mentha piperita L. Доклады ТСХА. Ч.1. М.: Изд-во РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. 2011. Вып.283. С.370-375.

[4] Дмитриева В.Л., Маланкина Е.Л., Дмитриев Л.Б., Шаин С.С. Изменение характера биосинтеза компонентов эфирного масла в онтогенезе монарды лимонной (Monarda citriodora Cerv.). Труды IV Межд. симп. (Пущино) "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования". М.: изд-во РУДН. 2001. Т.III. С.111-113.

[5] Дмитриева В.Л., Маланкина Е.Л., Дмитриев Л.Б., Шаин С.С. Сравнительная характеристика эфирного масла Origanum vulgare L. в зависимости от факторов среды и внешнего воздействия. М-лы V Международного симп. "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования". Пущино. 2003. Т.1. С.181-182.

[6] Дмитриева В.Л., Шаин С.С., Курапов П.Б., Маланкина Е.Л., Дмитриев Л.Б., Скоробогатова И.В. Регуляция продукции эфирного масла и гормональный баланс в онтогенезе мяты перечной (Mentha piperita L.) и змееголовника молдавского (Dracocephalum moldavica L.). М-лы Всероссийской научно-производственной конф."Интродукция нетрадиционных и редких с/х растений". Пенза. 1998. С.123-126.

Размещено на Allbest.ru