Изучение элементного состава надземных органов володушки козелецелистной (Bupleurum scorzonerifolium Willd), произрастающей в Прибайкалье

Минеральные вещества играют важную роль в жизнедеятельности любого организма. Они входят в состав ряда ферментов, принимают участие в окислительно-восстановительных и антиоксидантных реакциях, необходимы для нормального гемопоэза, большое значение имеют для метаболизма белков, углеводов, холестерина, фосфоросодержащих соединений, костной ткани [2]. Нормальный уровень элементов необходим для полноценного функционирования нервной, эндокринной, репродуктивной и иммунной систем. При дисбалансе в организме человека минеральных соединений могут возникнуть различные патологии [3].

В растениях обнаружено свыше 80 химических элементов, их классифицируют на макро-и микроэлементы. Такое деление осуществляют по принципу количественного содержания элемента в тканях организма [1].

Основным источником элементов в организме человека являются пищевые и лекарственные растения. Исследование элементного состава сырьевой части растений является востребованным, так как известно, что макро- и микроэлементы, входящие в состав растения, оказывают немаловажное влияние на проявление биологической активности суммарных извлечений, получаемых из них. Представляет интерес володушка козелецелистная ( Bupleurum scorzonerifolium Willd .) семейства зонтичных ( Apiaceae ) как источник эссенциальных элементов. Это многолетнее травянистое растение 20-60 см высотой, стебли прямостоячие, одиночные или несколько. Прикорневые листья и нижние стеблевые линейно-ланцетовидные длиной 3-15 см, шириной 2-6 мм, суженные к обоим концам. Цветки мелкие, с желтым венчиком, собраны в соцветия зонтики, образующие рыхлое метельчатое соцветие. Плоды – стручки размером 2-2,5 мм продолговато-яйцевидные, с тупыми короткими ребрами [5].

Володушка козелецелистная распространена на Алтае, в Туве, Центральной Сибири, на Дальнем Востоке. Встречается в луговых степях, суходольных лугах, в разнотравных лесах, по вырубкам и опушкам, по южным каменистым склонам.

В народной медицине володушка козелецелистная используется как противовоспалительное средство при заболеваниях печени. Наружно настой володушки козелецелистной травы применяют при заболеваниях глаз, зудящих и гнойничковых заболеваниях кожи [6].

Володушка козелецелистная содержит комплекс биологически активных веществ, таких как флавоноиды, дубильные вещества, фенолкарбоновые кислоты, сапонины, кумарины. В химическом составе володушки козелецелистной, произрастающей в Прибайкалье, содержатся флавоноиды – кверцетин, кемпферол, гиперозид, рутин [4].

Цель исследования

Провести изучение элементного состава надземных органов володушки козелецелист-ной, произрастающей в Прибайкалье.

Материал и методы исследования

Образцы сырья для анализа заготавливали в период цветения растения на территории Усть-Ордынского Бурятского округа в Иркутской области в 2015 г., сырье сушили воздушнотеневым способом. Определение элементного состава проводили масс-спектрометрическим методом.

Для анализа образцы готовили методом мокрого озоления с азотной кислотой и перекисью водорода. В предварительно взвешенные одноразовые полипропиленовые пробирки с закручивающейся крышкой (Axygen, 15 мл) отвешивали 50 мг воздушно-сухих образцов растительного материала, добавляли 1 мл 72%-ной HNO 3 , дважды очищенной с помощью суббой-линнговой системы перегонки кислот (Savillex DST-1000 sub-boiling distillation system, Япония). Пробирки помещали в ультразвуковую термостатируемую (70-90 °С) ванну (BANDELIN SONOREX RK 100, BANDELIN Electronic, Германия, г. Берлин) на 30 мин. Затем в пробирки добавили по 0,4 мл 30%-ной H 2 O 2 (ОСЧ 8-4, ЗАО «Реактив», Россия, С.-Петербург) и помещали в ультразвуковую ванну при тех же условиях (70-90 °С, 30 мин). После разложения объем пробирок доводили до 15 мл дистиллированной водой и помещали в ультразвуковую ванну при тех же условиях (70-90 °С, 30 мин). Пробирки оставляли на 12 ч при комнатной температуре, а затем взвешивали. Расчетное содержание HNO 3 в растворах составило ~ 2%, а коэффициент разбавления ~ 300.

Полученные растворы разложения растительных образцов переносили в 2 мл центрифужные полипропиленовые пробирки Axygen MCT-200-C (Axigen Scientific, Union City, California, США) и центрифугировали на центрифуге Mini Spin (Eppendorf AG 22331 Hambuurg, Германия) 10 мин при скорости вращения ротора 13 400 об./мин. Супернатанты в 40

количестве 1,8 мл весовым методом переносили в другие центрифужные пробирки и добавляли 40 мкл рабочего раствора индия (In = 477, 65 ppb, приготовлен из стандартного раствора In = 989 ppm, Fluka Analytical, Sigma-Aldrich, Швейцария) в качестве внутреннего стандарта. Концентрация In (~ 10 ppb). Аналогичным образом готовили холостую пробу.

Все необходимые операции взвешивания проводились на аналитических весах Mettler Toledo AG104 (погрешность взвешивания ± 0,0003 г).

Все этапы пробоподготовки, численные характеристики которых необходимы для последующих расчетов (массы растворов, разбавление, приготовление рабочих растворов и пр.), выполнялись весовым методом на аналитических весах Mettler Toledo AG104.

Анализируемые растворы измеряли на квадрупольном ICP-MS масс-спектрометре Agilent 7500 ce. Система ввода проб: концентрический кварцевый распылитель (400 мкл/мин, режим подачи растворов - самораспыление), кварцевая распылительная камера Скотта, кварцевая горелка с системой ShieldTorch.

Для калибровки масс-спектрометра использовали смешанный стандарт, приготовленный из многоэлементных стандартных растворов фирмы HIGH-PURITY STANDARDS (Charleston, USA) ICP-MS-68A-A (Al, As, B, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cs, Cu, Dy, Er, Eu, Fe, Ga, Gd, Ho, In, K, La, Li, Lu, Mg, Mn, Na, Nd, Ni, P, Pb, Pr, Rb, Re, Sc,Se, Sm, Sr, Tb, Th, Tl, Tm, U, V, Y, Yb, Zn – 9,88 ppb) и ICP-MS-68A-B (Ag, Ge, Hf, Mo, Nb, Sb, Si, Sn, Ta, Te, Ti, W, Zr – 9,91 ppb), а также стандартный образец байкальской бутылированной воды (Na, Mg, Si, S, Cl, K, Ca, Suturin et al., 2003). Анализ проб проводился в 5 повторностях [7].

Проводилась статистическая обработка данных с расчетом относительной ошибки определения (RSD, %).

Результаты исследований и их обсуждение

Из данных, приведенных в таблице, следует, что в надземных органах володушки козе-лецелистной обнаружено 72 макро-, микро- и ультрамикроэлемента.

Таблица

Содержание макро-, микро- и ультрамикроэлементов в надземных органах володушки козелецелистной

Элемент	Предел обнаружения, мкг/кг	Содержание, мкг/кг	Элемент	Предел обнаружения, мкг/кг	Содержание, мкг/кг
Макроэлементы
Натрий (Na)	300,00	36000,00	Сера (S)	600000,00	2500000,00
Магний (Mg)	400,00	3100000,00	Хлор (Cl)	6000,00	1840000,00
Алюминий (Al)	200,00	49000,00	Калий (K)	400,00	>8100000,00
Кремний (Si)	8000,00	190000,00	Кальций (Ca)	6000,00	9700000,00
Фосфор (P)	40000,00	2800000,00
Микро- и ультрамикроэлементы
Литий (Li)	0,60	150,00	Йод (I)	30,00	182,00
Бериллий (Be)	0,40	3,30	Цезий (Cs)	0,05	6,80
Бор (B)	50,00	24000,00	Барий (Ba)	10,00	34000,00
Скандий (Sc)	5,00	290,00	Лантан (La)	0,20	96,00
Титан (Ti)	20,00	1580,00	Церий (Ce)	0,10	165,00
Ванадий (V)	2,00	133,00	Празеодим (Pr)	0,04	21,00
Хром (Cr)	30,00	240,00	Неодим (Nd)	0,30	76,00
Марганец (Mn)	8,00	73000,00	Самарий (Sm)	0,10	14,00
Железо (Fe)	1000,00	103000,00	Европий (Eu)	0,06	5,90
Кобальт (Co)	2,00	370,00	Гадолиний (Gd)	0,06	27,00
Никель (Ni)	8,00	4200,00	Тербий (Tb)	0,02	2,10
Медь (Cu)	100,00	5900,00	Диспрозий (Dy)	0,07	10,00
Цинк (Zn)	100,00	21000,00	Гольмий (Ho)	0,05	1,60
Галлий (Ga)	0,20	38,00	Эрбий (Er)	0,08	4,50
Германий (Ge)	0,50	2,70	Тулий (Tm)	0,03	0,56
Мышьяк (As)	0,90	32,00	Иттербий (Yb)	0,06	3,10

Продолжение таблицы

Селен (Se)	20,00	70,00	Лютеций (Lu)	0,03	0,50
Бром (Br)	200,00	4500,00	Гафний (Hf)	0,09	4,20
Рубидий (Rb)	0,40	6300,00	Тантал (Ta)	0,07	1,00
Стронций (Sr)	30,00	44000,00	Вольфрам (W)	0,40	5,90
Иттрий (Y)	0,06	53,00	Рений (Re)	0,07	0,12
Цирконий (Zr)	0,30	91,00	Осмий (Os)	0,09	˂0,09
Ниобий (Nb)	0,04	3,40	Иридий (Ir)	0,06	0,08
Молибден (Mo)	1,00	450,00	Платина (Pt)	0,20	˂0,20
Рутений (Ru)	0,20	˂0,20	Золото (Au)	0,10	1,40
Родий (Rh)	0,05	3,10	Ртуть (Hg)	1,00	4,40
Палладий (Pd)	0,50	3,70	Таллий (Tl)	0,05	2,00
Серебро (Ag)	0,40	3,50	Свинец (Pb)	5,00	183,00
Кадмий (Cd)	0,30	8,00	Висмут (Bi)	0,08	36,00
Олово (Sn)	0,50	15,00	Торий (Th)	0,09	11,50
Сурьма (Sb)	3,00	6,60	Уран (U)	0,20	2,40
Теллур (Te)	2,00	˂2,00

По мере убывания концентраций макроэлементы в надземных органах володушки козе-лецелистной можно расположить в следующий ряд: K > Ca > Mg > P > S > Cl > Si >Al >Na.

Микро- и ультрамикоэлементы по количественному содержанию и по мере убывания концентраций можно расположить следующим образом:

– содержание микроэлементов более 100000 мкг/кг: Fe;

– содержание микроэлементов от 10000 до 100000 мкг/кг: Mn > Sr > Ba > B > Zn;

– содержание микроэлементов от 1000 до 10000 мкг/кг: Rb > Cu > Br > Ni > Ti;

– содержание микроэлементов от 100 до 500 мкг/кг: Mo > Co > Sc > Cr > Pb > I > Ce > Li > V;

– содержание микроэлементов от 100 до 1 мкг/кг: ˃ La ˃ Zr ˃ Nd ˃ Se ˃ Y ˃ Bi ˃ Ga ˃ As ˃ Gd ˃ Pr ˃ Sn ˃ Sm ˃ Th ˃ Dy ˃ Cd ˃ Cs ˃ Sb ˃ Eu ˃ W ˃ Er ˃ Hg ˃ Hf ˃ Pd ˃ Ag ˃ Nb ˃ Be ˃ Rh ˃ Yb ˃ Ge ˃ U ˃ Tb ˃ Tl ˃ Ho ˃ Au ˃ Ta.

По содержанию токсичных элементов исследуемые образцы сырья володушки козелеце-листной соответствуют ПДК, указанным в ГФ XIII: свинца - не более 6,0 мг/кг (найдено 0,183 мг/кг), мышьяка - не более 0,5 мг/кг (найдено 0,032 мг/кг), кадмия - не более 1,0 мг/кг (найдено 0,0003 мг/кг), ртути - не более 0,1 мг/кг (найдено 0,0044 мг/кг).

Володушка козелецелистная содержит важные для функционирования организма макроэлементы. Кальций является основной составляющей костной ткани, участвует в процессе свертывания крови, играет важную роль в регуляции процессов роста и деятельности клеток всех видов тканей, укрепляет защитные силы организма и повышает его устойчивость к внешним неблагоприятным факторам, в том числе и к инфекциям. Магний участвует в ферментативных процессах, нормализует возбудимость нервной системы, обладает спазмолитическим и сосудорасширяющими свойствами и, кроме того, способностью стимулировать перистальтику кишечника и повышать выделение желчи. Медь влияет на рост и развитие организма, участвует в тканевом дыхании и кроветворении, в деятельности ферментов и витаминов. Потребность в меди возникает при воспалительных процессах, анемии, лейкозе, циррозе печени, инфекционных заболеваниях. Селен принимает участие в обмене серосодержащих аминокислот и защищает клетки от свободных радикалов [2, 3].

Выводы

В надземных органах володушки козелецелистной содержатся важнейшие макро- и микроэлементы, которые необходимы для нормального функционирования организма. Надземные органы володушки козелецелистной могут использоваться в качестве перспективного источника естественного минерального комплекса.