الزيوت الطيارة في النباتات Volatile oils

(Ethereal or essential oils)

الزيوت الطيارة تتبخر عند تعرضها للهواء على درجات الحرارة العادية كما أنها تتطاير مع بخار الماء.

أماكن وجود الزيوت الطيارة في أنسجة النبات:

الزيوت الطيارة هي المواد ذات الرائحة التي توجد في أجزاء النبات المختلفة وهي توجد في الأنسجة الآتية: -

١- تركيبات إفرازية متخصصة: الشعيرات الغدية، كما في حالة نباتات العائلة الشفوية مثل النعناع والعائلة المركبة مثل البابونج.

٢- خلايا زيتيه: وهي خلايا بارنشيمية معدلة تحتوي على الزيوت الطيارة كما في حالة نباتات العائلة Piperaceae (مثل الفلفل الأسود) والعائلة Zingiberaceae مثل ريزومات لجنزبيل.

٣- أو قنوات إفرازية كما في نباتات العائلة Umbellifereae (مثل الشمر).

٤- أو ممرات زيتية كما في حالة العائلة Pinaceae مثل نبات الصنوبر أو Rutaceae معل الموالح.

منشأ الزيت العطري في النبات:

وتتكون الزيوت الطيارة في النبات من:

١- البروتوبلازم مباشرة.

٢- عن طريق تحليل الطبقة الإفرازية في جدر الخلايا.

٣- عن طريق التحلل المائي لبعض الجليكوسيدات، فمثلا يتحلل جليوكسيد الأميجدالين الذي يوجد في اللوز المر مكونا الزيت الطيار للوز المر الذي يتكون من البنزالدهيد.

أماكن وجود الزيوت العطرية في أجزاء النبات المختلفة:

١- نبات الصنوبر قد توجد في جميع أنسجة النبات.

٢- في نبات الورد يوجد الزيت العطري في بتلات الأزهار.

٣- في الدراصينى والقرفة يوجد في القلف والأوراق.

٤- في ثمار العائلة الخيمية يوجد في غلاف الثمرة.

٥- في النعناع يوجد في الشعيرات الغدية الموجودة على الساق والأوراق.

٦- في نبات البرتقال نجد نوعاً من الزيت في بتلات الأزهار ونوع آخر في قشرة الثمرة.

فوائد الزيوت العطرية للنبات:

قد تعمل الزيوت العطرية كطارد للحشرات أو الحيوانات وبذلك قد تبعدها عن الفتك بأوراق أو أزهار النبات أو قد تعمل على اجتذاب الحشرات وبذلك تساعد عملية التلقيح الخلطي بين النباتات.

فوائد واستعمال الزيوت العطرية:

تعتبر الزيوت العطرية من المواد الهامة اقتصاديا نظراً لتعدد الأغراض التي تستعمل من أجلها.

١- قد تستعمل الزيوت العطرية كمواد علاجية فمثلا يستعمل بعضها كمواد طاردة للأرياح ومدرة للبول أو مطهرة خفيفة أو طاردة للديدان.

٢- كتوابل تضاف إلى الأطعمة لتكتسب طعماً مقبولاً مشهياً.

٣- مكسبات للطعم والرائحة تضاف إلى الحلوى والمشروبات الغازية وغير الغازية وإلى الأدوية ومستحضرات التجميل والسجائر.

٤- العطور وتكون هذه صناعة رائجة.

٥- تدخل في صناعة الصابون والمبيدات الحشرية المنزلية لإكسابها رائحة عطرة.

٦- مما لاشك فيه أن وجود الزيوت العطرية كإحدى المكونات في التوابل وغيرها من النباتات من العوامل التي تقلل أو تمنع البكتريا.

طرق تحضير الزيوت العطرية

أولا: الاستخلاص بالتقطير:

وهذه الطريقة هي أوسع طرق تحضير الزيوت العطرية انتشاراً وأرخصها تكلفة ويمكن إجراء عملية الاستخلاص بالتقطير على الوجه التالي:

أ- بالغلي في الماء.

ب- أو استعمال البخار في وجود الماء.

ج- أو استعمال بخار الماء المباشر.

أ- طريقة التقطير بالغلي مع الماء:

وتستعمل هذه الطريقة في حالة النباتات العطرية المجففة والتي لا تتأثر بالغليان فمثلا يحضر بهذه الطريقة زيت التربنتينا الطيار من الزيت الراتنجي الذي ينتج من نبات الصنوبر. ومن عيوبها احتراق بعض الأجزاء النباتية الملاصقة لقاع وجدران الأنبيق المعرضة للنار مباشرة، وينتج عن ذلك وجود رائحة مواد محترقة غير مقبولة في الزيت الناتج، أو المياه العطرية.

ب- التقطير بالبخار في وجود الماء:

وتستعمل هذه الطريقة في حالة النباتات الطبية المجففة أو الطازجة التي قد تتأثر بالغليان المباشر مع الماء فمثلا في بعض العقاقير مثل القرفة أو القرنفل يسحق العقار ويغطى بطبقة من الماء ويمر بخار الماء في المزيج المنقوع بحيث يولد البخار في غلاية خارجية.

ج- التقطير باستعمال البخار المباشر:

وتستعمل هذه الطريقة في النباتات العطرية الطازجة كالنعناع البلدي او الفلفي مثلا، حيث يحش المحصول وينقل طازجاً إلى جهاز التقطير. وبدلا من نقع النبات في الماء كما في الطريقة السابقة يوضع النبات في سلة من السلك أو في صينية مثقبة في داخل الجهاز. حيث يحتوي النبات طبيعياً على نسبة عالية من الرطوبة.

وتتميز هذه الطرق الحديثة في التعطير بانه لا يحدث فيها احتراق للأجزاء النباتية أو تحلل للمكونات النباتية كما يحدث في الطرق القديمة.

ووجود الرطوبة الكافية أو الماء عامل مهم جداً لإتمام عملية التقطير، حيث يقوم الماء بحمل الزيت الطيار من داخل النسيج النباتي إلى السطح خلال تخلله وانتشاره بالنسيج، ثم يقوم البخار بعد ذلك بحمله عن طريق عملية التقطير.

ويكثف ناتج التقطير الذي يتكون من الزيت والماء ويجمع في آنية استقبال (قنينة فلورنتين). وفي هذه القنينة يحجز الزيت الطيار في الطبقة العليا بينما يعود ناتج التقطير المائي المشبع بالزيت الذي يكون الطبقة السفلى بطريقة أتوماتيكية إلى الغلاية لإنتاج البخار مرة أخرى ولاستعادة جزء الزيت الذائب من الماء.

وفي حالة الزيوت الأثقل من الماء يسحب الزيت من الفتحة السفلية من قنينة فلورنتين ويمر ناتج التقطير المائي من الفتحة العلوية.

وفي بعض الأحيان تؤخذ الطبقة المائية السفلى وتستعمل او تباع تحت اسم المياه العطرية وماء الزهور كما في حالة ماء الغلية وزهر النارنج (في حالة الزيوت الأخف من الماء).

ويجب مراعاة النقاط الآتية عند تحضير الزيوت الطيارة بطريقة التقطير:

١- يجب أن تجرش أو تقطع أو تسحق أجزاء النبات الصلبة المجففة مثل القشور أو البذور أو الجذور، وذلك لتسهيل عملية استخلاص الزيت ووصول الماء والبخار إلى الأنسجة الداخلية وتجري عملية التقطير مباشرة، بينما توضع الزهور الطازجة دون أي معاملة سابقة.

٢- من المعروف أن الزيت الطيار يتكون من عدد من المكونات كل منها يحصل عليه بالتقطير على سرعات مخلفة ولذا يجب مراعاة إجراء عملية التقطير كاملة حتى لا يحدث تجزئة لمكونات الزيت الطيار، ولا تحصل على زيت مطابق لحالته في النبات.

٣- يجب عدم استعمال أجهزة التقطير الحديدية وخاصة في حالة تقطير الزيوت الطيارة الغنية في مركباتها الأكسجينية. وينصح أن يكون الجهاز من الحديد الغير قابل للصدأ أو من النحاس المبطن بالقصدير.

٤- يلاحظ أن درجة الحرارة العالية عن اللازم في وجود الماء لا تؤثر فقط على مكونات الزيت بل قد تؤثر كذلك على المكونات الأخرى بالنبات، فمثلا يتكون أمينات طيارة ونواتج تكسير بعض المركبات الكربوهيدراتية كالفورفورال Furfural.

كما يحدث تحلل الأسترات وفقد الماء من الكحولات الثلاثية، فيتكون منها الأيدروكربونات، ويؤدي هذا إلى تغير رائحة الزيت المفصول واختلافه عن رائحة الزيت الموجود في النبات الطازج.

ثانيا: الاستخلاص بالضغط أو الوخز:

١- الوخز بدبابيس مدببة.

٢- تعريض الغدد لضغط ميكانيكي.

٣- بشر للطبقة السطحية من قشرة الثمرة الغنية بالغدد الزيتية ثم يوضع ناتج البشر في أكياس من القماش ويضغط في مكبس للحصول على الزيت وتستعمل في الطرق لاستخلاص زيت الموالح كإحدى الصناعات المنزلية.

أما في حالة استخلاص زيوت ثمار الموالح على مستوى صناعي آلي فتوضع الثمار في إناء أسطواني بسطحه الداخلي نتوءات مدببة، وتدور هذه الأسطوانة حول نفسها، فتطرد ثمار الموالح "كالبرتقال أو الليمون مثلا" بواسطة الطرد المركزي إلى الجدار الداخلي للأسطوانة، حيث يجمع الزيت مختلطاً بنسبة من الماء الناتج من الخلايا ويطفو الزيت العطري فوق سطح الماء ويفصل.

ثالثا: الاستخلاص بالمذيبات العضوية:

وتستخدم هذه الطريقة كذلك في تحضير الزيوت العطرية التي تتحلل بواسطة البخار، أو تلك التي توجد في أجزاء النبات بكميات ضئيلة جداً، وبذلك فهي تستعمل مثلا في تحضير الزيوت العطرية من زهور البنفسج. والمذيبات العضوية التي تستخدم في هذا الغرض نوعين: -

أ- مذيبات ذات درجة غليان منخفضة مثل الهكسان والبنزين والأثير البترولي.

ب- مذيبات غير طيارة أو شحوم مثل دهن البقر ودهن الخنزير والزيوت الثابتة مثل زيت الزيتون وغيره.

الاستخلاص بالشحوم

١- الاستخلاص بالشحوم على البارد:

وتستعمل هذه الطريقة لاستخلاص الزيت العطري من أغلب انواع الأزهار كالبنفسج ولكنها تكون أكثر مناسبة للنبات التي تتكون الزيوت العطرية بأزهارها على هيئة جليكوسيدات ثم تتحلل تحت الظروف الملائمة بواسطة إنزيمات خاصة إلى زيوت طيارة حيث تترك الأزهار طول مدة حياتها الطبيعية على الشحم (لعدة أيام) وبذلك يكون ناتج الزيت العطري أكبر من طريقة المذيبات العضوية حيث تموت الزهرة بمجرد غمرها في المذيب ولا يستخلص بطريقة المذيبات الطيارة الا الكمية من الزيت العطري التي تتكون خلال الساعات القليلة من ابتداء تفتح الزهرة حتى غمرها في المذيب.

ويستعمل في هذه الطريقة عدة زيوت وشحوم نباتية وحيوانية.

٢- الاستخلاص بالشحوم على الساخن:

وقد تستخدم هذه الطريقة للأزهار التي تتكون فيها الزيوت داخل الخلية النباتية كالفتنة حيث يساعد التسخين على انفجار الخلايا واستخلاص الزيت العطري، وفي هذه الطريقة قد تستعمل الشحوم المستعملة في الطريقة السابقة وتغمر الأزهار في مخلوط الشحم الساخن على درجة 60-70م. وتقلب لمدة تختلف حسب نوع الأزهار وحسب نوع الشحوم المستعملة ثم ترفع الأزهار وتستبدل بأزهار جديدة وتكرر العملية إلى أن يشبع مخلوط الشحم بالزيت العطري.

رابعاً: تحل بعض الجليكوسيدات بواسطة مفعول الإنزيمات ثم تحضير الزيت الناتج من التحلل بالتقطير بالبخار:

تتبع هذه الطريقة فمثلا في تحضير زيت اللوز المر الطيار من جليكوسيد الأميجدالين Amygdalin الذي يوجد ببذور اللوز المر، كما تتبع في تحضير زيت الخردل الطيار من جليكوسيد Sinigrin الذي يوجد في بذور الخردل الأسود.

كيمياء الزيوت الطيارة Volatile oils

تتكون الزيوت الطيارة عموما من مزيج من الأيدروكربونات Hydrocarbons والمركبات الأكسيجينية Oxygenated compounds المشتقة من هذه الأيدروكربونات وبعض الزيوت تتكون أساساً من الأيدروكربونات ولا يوجد فيها إلا كميات محدودة من المركبات الأوكسيجينية كما في حالة زيت التربنتينا، ويتكون البعض الآخر أساسا من مركبات أكسيجينية كما في حالة زيت القرنفل.

ويحتوي الزيت الواحد عادة على أكثر من مركب واحد يتبع مجموعات كيماوية مختلفة كما يلي: -

أولا: الأيدروكربونات:

وتسمى التربينات والسيسكوتربينات ويوجد في التربينات عشرة ذرات كربون أما السيسكوتربين فيوجد به 15 ذرة كربون.

أ- وقد تكون التربينات أليفاتيه على هيئة سلسلة مفتوحة كما في حالة الميرسين الذي يوجد في الزيت الطيار لحشبشة الدينار أو الأوسمين في الزيت الطيار لنبات الريحان ومن أمثلة السيسكوتربينات الأليفاتيه الفارنسين الذي يوجد في زيت السترونيلا.

ب- وقد تكون ذات حلقة واحدة كما في الليمونين الذي يوجد في زيت الموالح وزيوت اخرى كثيرة ومن أمثلة السيسكوتربينات أحادية الحلقة الزنجبيرين الذي يوجد في زيت الجنزبيل الطيار.

ج- وقد تكون ذات حلقتين كما في الفابينين الذي يوجد في زيت التربنتيتا وزيوت اخرى.

ومن امثلة السيسكوتربينات ثنائي الحلقة الكادينين الذي يوجد في زيت حشيشة الليمون الطيار وزيت الكاد.

ثانيا: المشتقات الاوكسجينية للتربينات:

١- الكحولات: ونتقسم إلى: -

ا- الكحولات الأليفاتيم (حلقة مفتوحة): ومن أمثلتها الجيرانيول الذي يوجد في زيت الورد والستروتيللول الذي يوجد في زيت العطر واللينالول الذي يوجد في زيت الكسبرة.

ب- الكحولات أحادية الحلقة مثل المنتول الذي يوجد في زيت النعناع.

ج- الكحولات ثنائية الحلقة مثل اليورنيول الذي يوجد في زيت حصالبان.

د- ومن أمثلة الكحولات السيسكوتيرينية السنتالول الذي يوجد في زيت خشب الصندل.

٢- الاسترات: مثل اللينالول الذي يوجد في زيت اللاونده وخلات المنتول الذي يوجد في زيت النعناع الفلفلي.

٣- الألدهيدات: مثل السترونيلال الذي يوجد في الكافور الليموني والسترال الذي يوجد في زيت حشيشة الليمون والدهيد السيناميك الذي يوجد في زيت القرفة.

٤- الكيتونات: مثل الكارفون الذي يوجد في زيت الكراوية وزيت الشبت وزيت النعناع البلدي والكافور الذي يوجد في زيت الريحان.

٥- الفينولات: مثل الثيمول الذي يوجد في زيت الزعتر وزيت ثمار النخوة الهندي واليوجينول الذي يوجد في زيت القرنفل وزيت القرفة.

٦-إلإثيرخات: ومن أمثلتها الأنيثول الذي يوجد في زيت الأنيسون والشمر والأثير الفينولي الذي يسمى ميرستسين ويوجد في الزيت الطيار في جوزة الطيب.

٧- الأكسيدات: مثل السنيول الذي يوجد في زيت اليوكالبتوس.

٨- فوق الاكسيدات: مثل الأسكاريدول الذي يوجد في زيت الزربيج (أو المنتنه).

٩- زيوت عطرية تنتج من تحلل جليكوسيدات معينة: مثل زيت اللوز المر (البنزالدهيد) الناتج من تحلل جليكوسيد الأميجدالين الموجود في بذرة اللوز المر بواسطة الإنزيم الأملسين.