[精油化學]精油的來源與植物內精油的分佈

精油從哪裡來? 精油(essential oil)與精質(essence)是一樣的嗎? 精質(essence)是指由植物中萃取具有高度氣味及療效特性的所有物質。精油是精質的一種,但精質不等於精油。精油(essential oil) 廣義的定義是包含以蒸餾、壓榨、超臨界CO2等萃取方式所得到的植物精質,狹義的定義則是過去專指以蒸餾法取得的精油。精油是植物油腺體附近的細胞經光合作用所合成,因此絕大部分植物的精油可以從葉子取得,但是有些精油是在葉子產生然後透過細胞壁進入腺體存放到花部,如玫瑰、茉莉,或整株如薰衣草,常用的精油儲存部位有腺毛茸、表皮細胞、分泌腔及分泌道、油細胞。

精油的來源

植物行光合作用後藉由酵素將養分轉為芳香分子型態的液態精油,儲存在不同部位的腺囊中。精油能調節植物的溫度,並保護植物避免病菌及昆蟲之侵害,因此,人們會利用精油的此項特質,作成香水、調味料、驅蟲液等產品。
天然物的新陳代謝分為初生和次生新陳代謝,植物多數的次生新陳代謝會利用化學途徑上各步驟的中間產物進行生合成反應,其途徑主要可分為:莽草酸途徑(shikimic acid pathway)、多烯酮途徑(polyketide pathway)、甲羥戊酸途徑 (mevalonic acid pathway )三大路徑。

植物次生新陳代謝之合成反應路徑

上圖中的乙酸是植物次生新陳代謝裡最重要的物質。乙酸經過甲羥戊酸途徑可轉成萜烯類,經過多烯酮途徑可以得到脂肪酸,經過莽草酸分支酸途徑(shikimate-chorismate pathway )可以得到黃酮類及部分芳香族化合物,莽草酸及乙酸可以得到生物鹼,另外,經過莽草酸途徑可以得到香豆素。

植物桂皮酸途徑之生合成反應途徑

上圖為植物桂皮酸途徑之生合成反應途徑,而桂皮酸途徑又稱為莽草酸途徑,是將具有C6-C3 及C6-C1 基本結構的化合物由此途徑衍化生成,例如由桂皮酸途徑生成的笨丙胺酸,經脫胺及氧化反應等過程而生成桂皮酸,再經由桂皮酸、苯甲酸生物合成各種含有C6-C3 及C6-C1 結構的天然化合物,如苯丙素類、木脂素類、香豆素類等。

植物內精油的分布

以生物化學的角度來看,精油是植物油腺體附近的細胞經光合作用所合成,因此絕大部分植物的葉子都含有精油,但是有些精油是在葉子產生然後透過細胞壁進入腺體存放到花部如玫瑰、茉莉,或整株如薰衣草。

腺毛茸( Glandular trichomes)

由腺毛所分泌,主要為臂形科植物,如羅勒、薄荷、薰衣草等,其覆蓋在植物的葉部、莖部及部分的花。

腺毛茸

表皮細胞(Epidermal cells)

這類的精油並非由腺毛( glandular hairs )所分泌,而是由植物的細胞質與細胞壁滲出,因此產量非常低,如玫瑰、茉莉花。

表皮細胞

分泌腔及分泌道 (Secretory cavities and Ducts)

分泌腔及分泌道是細胞間的空間,也就是相鄰細胞壁的分隔,如果呈現球形空間則稱作做分泌腔,主要在芸香科(Rutaceae) 跟桃金壤科(Myrtaceae)植物;呈現長而細的叫做分泌道,主要在菊科( Asteraceae )、松科(Pinaceae) 及繖形科(Umbelliferae) 。

分泌腔及分泌道

油細胞 (Oil cells; Adipocytes)

植物薄壁組織內有脂肪細胞、儲水細胞、黏液細胞及儲存、分泌精油的油細胞等許多不同的細胞,其中,儲存精油的油細胞主要是存在於木蘭科( Magnoliaceaè)、禾本科(Poaceae) 、月桂科( Lauraceae )、胡椒科( Piperaceae )以及敗醬科( Valerianaceae )的植物中。

油細胞

 

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