Lehrstuhl fur Pbarmakognosie ,der Universitat Hamburg und Institut fur Pharmazeutiscbe Biologie der Universitat Wiirzburg

OBER ATHERISCHE OLE DER APIACEAE (UMBELLIFERAE)

I. Das Wurzelol von Pastinaca sativa

O n the'essential oils from the Apiaceae (Umbelliferae) I. T h e oil of roots from Pastinaca sativa

Abstract The essential oil from fresh roots o f Pastinaca sativa L., which were collected at several places in W.Germany, was qualitatively and quantitatively determined by GLC and spetroscopic methods. Terpinolene and Myristicine were identified as main components (together 80 to 88%) beside minor amounts of other monoand sesquiterpene hydrocarbons. The composition of the essential oils from different places didn't show any qualitative and relatively small quantitative differences. Zusammenfassung Das atherische 01 frischer Wurzeln von Pastinaca sativa L. mehrerer Standorte in der BRD wurde mittels GC in Verbindung mit spektroskopischen Methoden qualitativ und qtzantitativ untersucht. Als Hauptkornponenten wurden Terpinolen und Myristicin mit zusammen 80438% identifiziert. Daneben konnten geringe Mengen verschiedener Mono- und Sesquiterpen-Kohlenwasserstoffe nachgewiesen werden. Die Olzusammensetzung von Wildpflanzen verschiedener Standorte wies keine qualitativen und verhaltnisma/3ig geringe quantitative Unterschiede auf. Pastinaca sativa L., eine in Mitteleuropa weit verbreitete zweijahrige Pflanze aus der Familie der Apiaceae (Umbelliferae),wurde fruher in der Volksmedizin verwandt, wobei sowohl die Fruchte als auch die Wurzel in verschiedenen Zubereitungen zur Anwendung kamen (SEEL,1952). Im HAB I1 ist die Wurzel der Kulturvarietat von Pastinaca sativa aufgenommen. Diese wurde wegen ihres karottenahnlichen Geruchs und der fleischig verdickten Wurzel neben Daucus carota auch als Futter- und Gemiisepflanze venvendet und wird deswegen noch heute vereinzelt angebaut.

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Von K.-H. KUBECZKAund E. STAHL

Kubeczka und Stahl

Planta medica Vol. 27 1975

Wahrend uber das atherische 01 der Fruchte bereits genauere Untersuchungen et al. 1969), ist iiber vorliegen (POHLOUDEK-FABINI und LUTHARD,1960; HARBORNE die fliichtigen Inhaltsstoffe der Wurzel nur wenig bekannt. AuBer den Angaben von physikalischen Konstanten (van URK,1919) einem geringen Estergehalt (BEYRICH und POHLOUDEK-FABINI, 1961) und Hinweisen uber das Vorkommen von Methanol und Athanol im Destillationswasser (NYBERG,1922) ist Iediglich Myristicin als Bestandteil des atherischen Wurzelols beschrieben (LICHTENSTEIN und CASIDA, 1963). Uns erschien daher eine genauere Untersuchung des atherischen 01s dieser Pflanze angebracht, zumal das darin enthaltene Myristicin sowohl als naturliches Insektizid als auch wegen seiner toxischen, insbesondere aber wegen seiner psychoet al. tropen Eigenschaften aktuelles Interesse erlangt hat (SHULCIN,1966; OSWALD 1974). Zur Untersuchung kam frisches Pflanzenmaterial, das von Juni bis August 1973 an verschiedenen Wildstandorten der Bundesrepublik gesammelt worden war. Das durch Wasserdampfdestillation in vorgelegtem n-Pentan gewonnene atherische 0 1 wurde unmittelbar danach gaschromatographisch untersucht oder bis zur Analyse unter Nr in Ampullen bei -18" gelagert. Die beste gaschromatographische Trennung des Gesamtols wurden mit Carbowax 20 M als stationarer Phase erzielt. Wie Abb. 1 zeigt, enthalt das atherische Wurzelijl von Pastinaca sativa zwei Komponenten (Peak 15 und 31), d'ie zusammen mehr als 80% des gesamten 01s bilden, wahrend die meisten der ubrigen

Abb. 1: ~ a s c h r o m a t o ~ r a m m des itherischen Wurzeliils von Pastinaca sativa L. (gepackte 4mTrennsaule 1/8", 10%Carbowax 20 M, 80-200' programmiert So/min) Peak-Bezeichnungen vgl. Tab. I

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Komponenten nur in verhaltnismagig geringen Anteilen vertreten sind. Zu ihrer Identifizierung muBte daher eine Vortrennung des Oles durchgefuhrt werden, die eine selektive Anreicherung der Spurenkomponenten gestattet. Das Gesamtol wurde daher zunachst mittels modifizierter Adsorptionssaulenchromatographie (KUBECZKA, 1973) in fiinf Fraktionen unterschiedlicher Polaritat zerlegt, wodurch neben einer Probenvereinfachung bereits gewisse Hinweise auf die Verbindungsklasse der einzelnen Komponenten erhalten wurden. Durch praparative Gaschromatographie der einzelnen SC-Fraktionen konnten anschliegend die Hauptkomponenten in reiner Form erhalten und IR-spektroskopisch untersucht werden. Die iibrigen Komponenten, die in verschiedenen Fraktionen nun in hoherer Konzentration vorlagen, wurden darauf in einer GC-MS-Kopplung weiter untersucht. Dabei konnten die in Tab. I aufgefiihrten Substanzen identifiziert werden. Es fallt auf, daB neben Myristicin Terpenkohlenwasserstoffe im PastinakWurzelol vorherrschen, wobei der Anteil der Sesquiterpene nur sehr gering ist. Hauptkomponente w a r in allen von uns untersuchten Wurzelolen Terpinolen. Im Laufe der Untersuchungen zeigte sich allerdings, daB bestimmte Komponenten bei der Lagerung des 01s zunehmen, was auf Artefaktbildungen z. B. durch Autoxidation hinwies. Derartige Zerseaungen sind von einer Reihe Terpenkohlenwasserstoffen u. a. auch von Terpinolen bekannt (KLEINet al. 1965; KLEINund ROJAHN,1972). Entsprechend eigene Experimente bestatigten diese Verrnutung, wobei die mit einem :; versehenen Komponenten in Abb. 1 eindeutig als Autoxidationsprodukte des Terpinolens, der Hauptkomponente des Pastinak-Wurzelols, erkannt wurden. Sie mussen daher von stoffwechselphysiologischen Oberlegungen ausgeschlossen werden. Das genuine Pastinak-Wurzelol besteht somit ausschlieBlich aus Terpenkohlenwasserstoffen und dern Phenylpropanderivat Myristicin. Dadurch unterscheidet es sich grundsaalich von der Olzusammensetzung der ubrigen Pflanzenteile, insbesondere von der der Friichte, in denen nichtterpenoide aliphatische Ester dominieren. Ein Vergleich des atherischen 01s zweijahriger Wurzeln von Pastinaca sativa verschiedener Standorte in der BRD (Tab. 11) ergab keine signifikanten Unterschiede in der qualitativen Zusammensetzung. Auch in quantitativer Hinsicht zeigten die Wurzelole z. T. eine recht gute Obereinstimmung. Merkliche Schwankungen ver-. zeichnete jedoch der Gehalt an p-Pinen, der von 2% bis iiber 8% variiert. Die ubrigen Monoterpenkohlenwasserstoffe wiesen relativ konstante Werte auf, mit Ausnahme der Hauptkomponente Terpinolen. Diese kommt in den meisten Olen mit 55% bis 70% vor. Abweichend hiervon hat die Kulturvarietat (I) und das Wildvorkommen bei Liibeck (H) einen deutlich verringerten Terpinolengehalt (40,3 bzw. 45,7%). Diese beiden Wurzelole zeichnen sich durch ihren hohen Myristicingehalt von etwa 40% aus gegeniiber den iibrigen Olen mit 17 bis 28% Myristicin. Inwieweit dieser hohe Phenylpropangehalt des Wurzelols der Kulturvarietat (I) fiir diese charakterisrisch ist, wie es analog HARBORNE und Mitarbeiter (1969)

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Wurzelol von Pastinaca sativa

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Kubeczka und Stahl

Planca medica Vol. 27 1975

Tabelle I Zusammensetzung des atherischen Wurzelols von Pastinaca satiua L. (gepackte 4m-Trennsaule 1/8", 10% Carbowax 20M) Substanz a-Thujen Camphen 0-Pinen Sabinen My rcen ' a-Phellandren a-Terpinen Limonen 0-Phellandren cis-p-Ocimen trans-p-Ocimen y-Terpinen p-Cymen Terpinolen cis-allo-Ocimen Kohlenw. C,,H1, Kohlenw. C,,H,, a, p-Dimethylstyren O-verb. C,,H,,O trans-0-Farnesen Kohlenw. C,,H,, O-Verb. C,,H,,O O-Verb. Cl,Hl,O 6-Bisabolen Kohlenw. C,,H,, O-Verb. Kohlenw. C,,H,, O-Verb. O-Verb. C,,H,,O My risticin

I-Wert (a)

SC (b) I I I

I I I I I I I

I I I

I I I I I IV I

G C IR (c) (d) f

+ + + + + f

+ + + + if

+ . + + + +

+ +

I V V

I I 111 I

v

V 11111

+

Massenspektrum: m/e (el

(z)

93 (loo), 91 (45), 92 (38), 77 (36), 79 (19), 136 ( 9) 93 (loo), 41 (52), 69 (42), 79 (27), 91 (26), 77 (25) 41 (TOO), 93 (loo), 121 (loo), 68 (loo),

93 (88), 69 (70). 91 (32), 77 (31), 93 (87), 136 (42), 93 (7.1), 67 (70),

91 (19), 79 (16), 77 (15) 92 (X),136 (17), 94 ( 8) 91 (39), 77 ( 3 3 , 79 (27) 79 (32), 94 (30), 121 (25)

93 (loo), 91 (42), 92 (38), 79 ( 3 9 , 77 (31), 105 (16) 93 (loo), 80 (46), 92 (31), 91 (28), 79 (2.5). 121 (19) 93 (loo), 91 (42), 77 (32), 136 (31), 121 (28), 43 (22) 119 (loo), 91 (30), 134 (28), 41 (19), 93 (16), 117 (15) 93 (loo), 121 (85), 136 (72), 91 (49), 79 (44), 77 (34) 121 (loo), 136 (58), 93 (S8), 91 (44), 79 (42), 105 (41) 91 (loo), 119 (SO), 134 (66), 93 (58), 41 (55), 105 (39) 91 (loo), 134 (85), 119 (52), 41 (34), 93 (30), 105 (26) 132 (loo), 117 (98), 91 (56), 115 (48), 92 (25), 65 (22) 79 (loo), 110 (62), 95 (31), 77 (29), 93 (26), 91 (24) 41 (loo), 69 (97), 93 (81), 55 (42), 133 (40), 81 (34) 119 (loo), 121 (95), 93 (81), 41 (62), 189 (58), 79 (55) 59 (loo), 93 (61), -43 (58), 121 (45), 136 (37), 81 (36) 43 (loo), 91 (71), 119 (70), 137 (46), 134 (45), 109 (38) 41 (loo), 69 (90), 93 (87), 67 (30), 94 (26), 79 (26) 93 (loo), 41 (98), 107 (93), 135 (73), 43 (66), 119 (54) 41 (loo), 69 (90), 93 (78), 91 (49), 55 (46), 161 (41) 43 (loo), 119 (72), 91 (69), 134 (43), 137 (40), 109 (35) 91 (26), 161 (21), 119 (21), 131 (20)

+ + 192 (loo), 165 (28),

(a) Bedingungen der I-Wertbestimmung: gepadcte 4m-Stahlsaule, 10% Carbowax 20 M. - Peak 1-20 (SO0 C); 21-30 (150° C); 31 (200° c); (b) Fraktion, in der die Komponente bei der SC-Vortrennung auftritt. (c) Ubereinstimmung der Retentionszeiten auf den analytischen Trennsaulen 1-3 mit den Werten authentischer Substanzen. (d) Uberein~timmun~ der IR-Spektren mit Angaben der Literatur. (e) Relative Intensitaten der sechs starksten Fragmente bezogen auf den Basispeak.

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PeakNr.

Wurzelijl von Pastinaca sativa

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fur die Fruchtole der Kulturform von Pastinaca sativa L. postuliert haben, kann aus den wenigen Daten nicht entschieden werden und mug breiter angelegten Untersuchungen vorbehalten bleiben. Das bei Lubeck gesammelte Wildpflanzenmaterial mit quantitativ ahnlich zusammengesetztem Wurzelol IaRt sich u. U. auf eine verwilderte Kulturform zuriickfiihren. Eine Klarung dieser Frage wird durch weitere Untersuchungen, insbesondere des atherischen 01s der oberirdischen Organe der entsprechenden Pflanzen angestrebt.

Peak-Nr. 1 4 6 7 9 11 12 13 15 31

Substanz a-Thujen @Pinen Myrcen a-Phellandren Limonen cis-@-Ocimen trans-p-Ocimen y-Terpinen Terpinolen Myristicin

Surnrne der Monoterpen-Kohlenwasserst. Surnme der Sesquiterpen-Kohlenwasserst. restl. Komp.

Herkunfl des Pflanzenmaterials* C D . E F G

A

B

H

1

0,4 2,7 0,8 0,4 2,6 3,O

0,7 8,3 1,1 0,4 2,6 2,l

0,6 3,2 0,7 0,4 3,O 1,2

0,6 4,s 0,9 0,4 3,l 1,l

0,s 6,O 0,9 0,4 59 1,3

0,7 2,4 1,2 0,s 3,2 1,4

0,6 4,8 1,O 0,4 3,O 1,0

0,s 5,l 0,8 0,3 2,2 0,7

0,s 8,6 0,7 0,4 1,7 3,7

0,s

0,6

0,7

0,7

0,7

0,6

0,7

0,7

1,3

64,O 23,6

57,9 22,3

61,7 26,l

56,8 28,2

61,4 25,2

65,6 17,2

69,O 18,s

45,7 40,l

40,3 39,s

74,8

7S,4

72.4

68,4

74,s

76,O

80,9

56,s

S7,4

0,s

0,8

0,6

0,3

0,2

0,3

0.5

0,9

1,s

1,l

1,s

0,9

3,l

0,l

6,s

.0,1

5,0

1,6

" Die Herkunfte A bis H sind Wildvorkommen aus der Unlgebung von A = Saarbrucken, B = Karlsruhe, C = Wurzburg, D = Lunebiirg, E, F, G = Hamburg, H = Lubeck. I = im Botanischen Garten der Universitat Hamburg gezogene Pflanzen aus Friichten einer Kulturform der Fa. Sperling u. Co., Luneburg.

Experimenteller Teil Gewinnung des atherischen 0 1 s Das atherische 0 1 wurde aus den frischen, grob zerkleinerten Wurzeln der in Tabelle I1 aufgefuhrten Pflanzenherkiinfte durch Kreislauf-Wasserdampfdestillation (SPRECHER, 1963) in 1 ml vorgelegtem n-Pentan gewonnen. Saulencbromatographie Zur Vortrennung des atherischen Ols wurde dieses durch modifizierte Trockensaulenchromato-

'

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T a b e l l e I1 Prozentuale Zusammensetzung des atherischen 01s zweijahriger Wurzeln von Pastinaca sativa L.. verschiedener Standorte. (Angaben in unkorrigierten Peak-Flachenprozenten)

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Kubeczka und Stahl

Planta medica Vol. 27 1975

graphie (KUBECZKA, 1973) an desaktiviertem Kieselgel mit n-Pentan und Benzol in 5 Fraktionen zerlegt. Unter diesen Bedingungen werden Kohlenwasserstoffe quantitativ in der ersten Fraktion erhalten; die ubrigen Komponenten erscheinen mit zunehmender Polaritat in den folgenden Fraktionen. Gascl7rornatographie Doppelsaulengerat der Firma VARIAN (Darmstadt), Model1 1840 mit Matrix-Temperaturprogrammer und Flammenionisationsdetektoren. Fur praparative GC stand.ein Gerat der Firma BODENSEEWERK PERKLIN ELMER, Modell F 21 zur Verfugung. Die Arbeitsbedingungen gehen aus Tabelle I11 hervor.

T a b e l l e I11

Saule

Lange innein rn rer @ in mm

analyt. S. 1

4

2

anlyt. S. 2

4

2

analyt. S. 3 prap. S. 4

1,5

2

4

10

Tragermaterial

mesh

stationare Phase

Kieselgur 100-110 Carbowax 20 M Merck alkali w./aw. Kieselgur 80-100 B,B-OxidiMerck alkali propionitril w./aw. Varaport30 80-100 Siliconaw./HMDS gummi SE 30 Kieselgur 40- 60 Carbowax Merck alkali 20 M w./aw.

% Tragergas N,: ml/ min

Saulen- TempeTempe- raturproratur gramm O C/min

10

15

80-200

3

5

15

60

isotherm

3

15

80-2.50

2

20

150

1'00-200

2

GC-MS-Kopplung Die massenspektrometrischen Untersuchungen wurden rnit einer GC-MS-Kopplung der Firma VARIAN MAT (Bremen) durchgefiihrtl. Der Gaschromatograph, ein Modell 1740-1 speziell mit einer gepackten 2m Carbowax 20 M-Glassaule (lo%), war uber einen zweistufigen Separator nach BIEMANN-WATSON mit dern MS verbunden. Separatortemperatur und Temperatur der Kopplungsteile 250° C. Das Massenspektrometer, ein C H 7 hatte eine Quellenternperatur von 17S0 C und eine Ionisierungsenergie von 70 eV. AuBerdem stand .das Datensystem Spectra System 100 MS der Firma VARIAN MAT (Bremen) zur Verfiigungz.

Fur die Mijglichkeit zur Aufnahme der Massenspektren sowie der Benutzung des Datensystems danken wir der Firma VARIAN MAT (Bremen), insbesondere Herrn Dr. D. H. HUNNEMAN. Mit einer Sachbeihilfe der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

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GC-Trennsaulen und Analysenbedingungen

Wurzelol von Pastinaca sativa

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Literatur

Anschriften: Prof. Dr. K.-H. Kubeczka, 0-8700 Wiirzburg, Mittlerer Dallenbergweg 64 E. Stahl, 0-2000Hamburg 13, Bundesstr. 43

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