Изучение элеметного состава полыни горькой естественного фитоценоза Воронежской области

Автор: Дьякова Н.А.

Журнал: Ульяновский медико-биологический журнал @medbio-ulsu

Статья в выпуске: 3, 2022 года.

Бесплатный доступ

Исследования элементного состава дикорастущего сырья являются актуальными и значимыми в силу высокой эффективности и биологической доступности содержащихся в растениях металлоорганических форм. Имеющиеся сведения о содержании элементов в лекарственном растительном сырье Воронежской области показали, что исследования проводятся в основном по нескольким элементам, что не позволяет определить полный химический состав растений и описать специфику накопления в них всего комплекса минеральных веществ. Цель исследования - изучение особенностей накопления макро- и микроэлементов в полыни горькой естественного фитоценоза Воронежской области. Материалы и методы. Заготовку сырья осуществляли в период цветения растения в Воронежском биосферном заповеднике. Микроэлементный состав образцов изучали масс-спектроскопически на приборе ELAN-DRC. Результаты. Выявлено, что содержание микроэлементного комплекса составляет 4,4 %, определено 59 элементов. Макроэлементы составляют 96,03 % всего элементного состава травы полыни горькой. Основу макроэлементов составляет калий (более 25 мг/г), а также кальций (более 10 мг/г). Эссенциальные микроэлементы составляют 3,49 % общего минерального комплекса травы полыни горькой. Среди них наибольшее содержание отмечено для кремния (более 1,2 мг/г) и железа (более 0,1 мг/г). Содержание нормируемых тяжелых металлов и мышьяка в траве полыни горькой соответствует требованиям нормативной документации. На долю свинца, ртути, кадмия и мышьяка приходится 0,0017 % общего минерального комплекса сырья. Доля токсичных и малоизученных элементов в общем минеральном комплексе травы полыни горькой составляет 0,48 %. Наибольшее содержание отмечено для алюминия (135,6 мкг/г), рубидия (27,66 мкг/г), стронция (24,95 мкг/г), бария (11,98 мкг/г), титана (9,52 мкг/г). Показана высокая способность травы полыни горькой к накоплению из почвы фосфора, калия, меди, цинка, кадмия и молибдена, а также к аккумуляции кальция, магния, никеля, мышьяка, рубидия, олова и стронция.

Еще

Полынь горькая, микроэлементы, макроэлементы, лекарственное растительное сырье, коэффициенты накопления, воронежская область

Короткий адрес: https://sciup.org/14125353

IDR: 14125353 | DOI: 10.34014/2227-1848-2022-3-156-165

Текст научной статьи Изучение элеметного состава полыни горькой естественного фитоценоза Воронежской области

Введение. В настоящее время актуальным является изучение биологической активности различных веществ органической природы и веществ минерального происхождения, оказывающих влияние на жизненно важные процессы в организме. Описано участие макро- и микроэлементов в потенцировании фармакологического действия лекарственных растительных препаратов и стимуляции биосинтеза вторичных метаболитов в растительном орга-

низме [1–3]. Содержащиеся в растениях микроэлементы образуют с биологически активными веществами комплексы органической природы, которые эффективнее усваиваются в организме человека, чем препараты на основе неорганических соединений. При изучении элементного состава лекарственного растительного сырья (ЛРС) особый интерес представляют те виды, которые используются для производства комплексных фитопрепаратов [4–6].

Известно, что лекарственные растения содержат не только эссенциальные элементы, но и различные соединения антропогенного происхождения, среди которых наиболее распространенными являются тяжелые металлы [7–9].

Анализ литературных данных показал, что элементный комплекс лекарственных растений Центрального Черноземья изучен мало [10–12]. Сведения о содержании элементов в ЛРС региона касаются лишь нескольких элементов, что не позволяет определить полный химический состав растений и описать специфику накопления в них, как отдельно существующей геосфере, различных элементов [13–17].

Полынь горькая (Artemisia absinthium L.) – многолетнее, повсеместно встречающееся травянистое, издревле используемое в медицине растение с выраженным желчегонным и противовоспалительным эффектом, рефлекторно уси ливающее секрецию желудочного сока, способствующее повышению аппетита. Широкое фармацевтическое и медицинское применение данного сырья обусловлено не только высоким содержанием органических биологически активных веществ, основу которых составляют флавоноиды, эфирное масло, дубильные вещества, каротин, органические кислоты, горькие гликозиды, витамины, но и богатым макро- и микроэлементным комплексом [14, 18].

Цель исследования. Изучение особенностей накопления макро- и микроэлементов в траве полыни горькой естественного фитоценоза Воронежской области.

Материалы и методы. Заготовку ЛРС осуществляли по фармакопейным правилам

[19] в экологически чистом месте – Воронежском государственном заповеднике имени В.М. Пескова (Рамонский район Воронежской области) в естественной заросли в период цветения растения (в июле 2020 г.). Траву полыни горькой срезали ножницами, сушили теневым способом. Также отбирали пробы почв с места произрастания объекта исследования. Образцы для анализа подвергали разложению смесью азотной и плавиковой кислот с использованием систем микроволновой пробоподго-товки. Растворенную пробу количественно переносили в пробирку объемом 15 мл, троекратно встряхивая вкладыш с крышкой с 1 мл деионизованной воды и перенося каждый смыв в пробирку, доводили объем до 10 мл деионизованной водой, закрывали и перемешивали. Автоматическим дозатором со сменным наконечником отбирали аликвотную часть 1 мл и доводили до 10 мл 0,5 % азотной кислотой, закрывали защитной лабораторной пленкой. Элементный состав ЛРС определяли методом масс-спектроскопии с индуктивно связанной плазмой на приборе ELAN-DRC (Perkin Elmer Life And Analytical Sciences, США) в соответствии с МУК 4.1.1483-03 «Определение содержания химических элементов в диагностируемых биосубстратах, препаратах и биологически активных добавках методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной аргоновой плазмой». Для оценки особенностей накопления элементов из почв рассчитывали коэффициенты накопления [11, 12].

Результаты. Результаты, полученные при изучении элементного состава исследуемых образцов, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Table 1

Результаты исследования образцов лекарственного растительного сырья и почв

Results of the sample study of medicinal plant raw material and soils

Элемент Element

Содержание в ЛРС, мкг/г Element concentration in medicinal plant raw material, μg/g

Доля элемента в общей сумме минерального комплекса, % Element concentration in total mineral complex, %

Содержание в почве, мкг/г Element concentration in soil, μg/g

Коэффициент накопления элемента в ЛРС Element accumulation ratio in medicinal plant raw material

Макроэлементы Macro elements

Кaлий

Potassium

25932,7

58,97

10500

2,47

Элемент Element	Содержание в ЛРС, мкг/г Element concentration in medicinal plant raw material, μg/g	Доля элемента в общей сумме минерального комплекса, % Element concentration in total mineral complex, %	Содержание в почве, мкг/г Element concentration in soil, μg/g	Коэффициент накопления элемента в ЛРС Element accumulation ratio in medicinal plant raw material
Кaльций Calcium	10008,7	22,76	19660	0,51
Нaтрий Sodium	40,6	0,09	3300	0,01
Мaгний Magnesium	1982,9	4,51	4400	0,45
Фoсфoр Phosphorus	4267,3	9,70	730	5,85
Всего Total	42232,2	96,03	38590	-
Эссенциальные микроэлементы Essential trace elements
Ванадий Vanadium	0,25	0,00057	78	<0,01
Железо Iron	185	0,42066	19100	0,01
Кобальт Cobalt	0,2	0,00045	3,3	0,06
Кремний Silicon	1262,4	2,87048	347000	<0,01
Литий Lithium	0,074	0,00017	8,5	0,01
Никель Nickel	1,09	0,00248	2,3	0,47
Марганец Manganese	45,67	0,10385	370	0,12
Медь Copper	12,54	0,02851	3,1	4,05
Молибден Molybdenum	0,925	0,00210	0,87	1,06
Селен Selenium	0,041	0,00009	8,5	<0,01
Хром Chrome	0,59	0,00134	4,2	0,14
Цинк Zinc	25,27	0,05746	12	2,11
Всего Total	1534,05	3,49	366590,77	-
Нормируемые токсичные микроэлементы Normalized toxic trace elements
Кадмий Cadmium	0,025	0,00006	0,023	1,09

Элемент Element	Содержание в ЛРС, мкг/г Element concentration in medicinal plant raw material, μg/g	Доля элемента в общей сумме минерального комплекса, % Element concentration in total mineral complex, %	Содержание в почве, мкг/г Element concentration in soil, μg/g	Коэффициент накопления элемента в ЛРС Element accumulation ratio in medicinal plant raw material
Мышьяк Arsenic	0,364	0,00083	0,9	0,40
Ртуть Mercury	0,0045	0,000010	0,05	0,09
Свинец Lead	0,35	0,000796	4,0	0,09
Всего Total	0,74	0,00169	4,97
Другие малоизученные и токсичные элементы Other understudied and toxic elements
Алюминий Aluminum	135,6	0,308331	31100	<0,01
Барий Barium	11,98	0,027240	290	0,04
Бериллий Beryllium	0,001	0,000002	2,0	<0,01
Вольфрам Tungsten	0,15	0,000341	0,78	0,19
Висмут Bismuth	0,004	0,000009	0,11	0,04
Гадолиний Gadolinium	0,012	0,000027	3,0	<0,01
Галлий Gallium	0,065	0,000148	8,8	0,01
Гафний Hafnium	0,006	0,000014	1,6	<0,01
Германий Germanium	0,003	0,000007	1,1	<0,01
Гольмий Holmium	0,002	0,000005	0,36	0,01
Диспрозий Dysprosium	0,01	0,000023	2,0	0,01
Европий Europium	0,003	0,000007	0,65	<0,01
Золото Gold	0,0055	0,000013	0,06	0,09
Иттербий Ytterbium	0,005	0,000011	1,1	<0,01
Иттрий Yttrium	0,054	0,000123	9,9	0,01
Лантан Lanthanum	0,07	0,000159	18	<0,01

Элемент Element	Содержание в ЛРС, мкг/г Element concentration in medicinal plant raw material, μg/g	Доля элемента в общей сумме минерального комплекса, % Element concentration in total mineral complex, %	Содержание в почве, мкг/г Element concentration in soil, μg/g	Коэффициент накопления элемента в ЛРС Element accumulation ratio in medicinal plant raw material
Лютеций Lutetium	0,001	0,000002	0,16	0,01
Неодим Neodymium	0,061	0,000139	15,0	<0,01
Ниобий Niobium	0,024	0,000055	6,7	<0,01
Олово Tin	0,46	0,001046	1,2	0,38
Празеодим Praseodymium	0,016	0,000036	4,1	<0,01
Рубидий Rubidium	27,66	0,062894	63	0,44
Самарий Samarium	0,011	0,000025	3,2	<0,01
Серебро Silver	0,014	0,000032	0,19	0,07
Скандий Scandium	0,54	0,001228	50,0	0,01
Стронций Strontium	24,95	0,056732	73,0	0,34
Сурьма Antimony	0,061	0,000139	0,41	0,15
Таллий Thallium	0,0016	0,000004	0,23	0,01
Тантал Tantalum	0,002	0,000005	0,5	<0,01
Теллур Tellurium	0,004	0,000009	0,1	0,04
Тербий Terbium	0,002	0,000005	0,44	<0,01
Титан Titan	9,52	0,021647	2400,0	<0,01
Торий Thorium	0,021	0,000048	5,4	<0,01
Тулий Thulium	0,001	0,000002	0,16	0,01
Уран Uranium	0,016	0,000036	1,2	0,01
Цезий Caesium	0,04	0,000091	2,3	0,02
Церий Cerium	0,15	0,000341	38	<0,01

Элемент Element	Содержание в ЛРС, мкг/г Element concentration in medicinal plant raw material, μg/g	Доля элемента в общей сумме минерального комплекса, % Element concentration in total mineral complex, %	Содержание в почве, мкг/г Element concentration in soil, μg/g	Коэффициент накопления элемента в ЛРС Element accumulation ratio in medicinal plant raw material
Цирконий Zirconium	0,257	0,000584	78	<0,01
Эрбий Erbium	0,005	0,000011	1,2	<0,01
Всего Total	211,79	0,48	34183,95	-

Остальные элементы аккумулируются в изучаемом ЛРС неактивно (коэффициенты накопления не более 0,2).

Заключение. Результаты исследования показали богатый макро- и микроэлементный состав травы полыни горькой, заготовленной в Воронежской области. Выявлено, что содержание нормируемых токсичных тяжелых металлов и мышьяка не превышает предельно допустимых концентраций, установленных для оценки качества ЛРС. Отмечено относительно высокое содержание, наряду с макроэлементами, кремния, железа, алюминия. По-

казана высокая способность травы полыни горькой к накоплению из почвы фосфора, калия, меди, цинка, кадмия и молибдена, а также кальция, магния, никеля, мышьяка, рубидия, олова и стронция. Полученные данные представляют интерес и могут служить основой для проведения дальнейших исследований с целью использования их результатов в медицинской и фармацевтической практике при создании лекарственных препаратов и биологически активных добавок для коррекции физиологических норм содержания элементов в организме человека.

Список литературы Изучение элеметного состава полыни горькой естественного фитоценоза Воронежской области

Austenfeld F.A. Zur Phytotoxizital von Nickel und Kobaltsalzen in Hydrokultur bei Phaseolum vulgaris L. Z. Pflanzenernahr. und Bodenkunde. 1979; 142 (6): 769-777.
Sharma D.S., Chatterjee C., Sharma C.P. Chromium accumulation and its effects on wheat (Triticum aestivum L. cv. HD 2204) metabolism. Plant. Sci. 1995; 2: 145-151.
Buszewski B., Jastrzebska A., Kowalkowski T. Monitoring of Selected Heavy Metals Uptake by Plants and Soils in the Area of Torun. Poland Polish Journal of Environmental Studies. 2000; 6: 511-515.
Cataldo D.A., WildungR.Е. Soil and plant factors influencing the accumulation of heavy metals by plants. Environ Health Perspect. 1978; 27: 149-159.
Castanheiro A., De Wael K., Samson R. Urban green as indicator of metal pollution. 15th Castle Meeting New trends on Paleo, Rock and Environmental Magnetism. Dinant; 2016: 15-17.
Castanheiro A., Samson R., DeWael K. Magnetic- and particle-based techniques to investigate metal deposition on urban green. Science of the Total Environment. 2016; 571: 594-602.
Семенова И.Н., Сингизова Г.Ш., Зулкаранаев А.Б., Ильбулова Г.Ш. Влияние меди и свинца на рост и развитие растений на примере Anethum graveolens L. Современные проблемы науки и образования. 2015; 3. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=19568 (дата обращения: 10.11.2019).
Немерешина О.Н., Гусев Н.Ф., Петрова Г.В., Шайхутдинова А.А. Некоторые аспекты адаптации Polygonum aviculare L. к загрязнению почвы тяжелыми металлами. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012; 1 (33): 230-234.
Зайцева М.В., Кравченко А.Л., Стекольников Ю.А., Сотников В.А. Тяжелые металлы в системе почва-растение в условиях загрязнения. Ученые записки Орловского государственного университета. Сер. Естественные, технические и медицинские науки. 2013; 3: 190-192.
Дьякова Н.А. Эффективность и радиационная безопасность лекарственного растительного сырья подорожника большого, собранного в Центральном Черноземье. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2018; 3 (24): 140-143.
Дьякова Н.А., Сливкин А.И., Гапонов С.П. Оценка эффективности и безопасности лекарственного растительного сырья подорожника большого, собранного в Центральном Черноземье. Вестник ВГУ. Сер. Химия, биология, фармация. 2018; 1: 124-131.
Дьякова Н.А., Самылина И.А., Сливкин А.И., Гапонов С.П., Кукуева Л.Л., Мындра А.А., Шушунова Т.Г. Оценка экологического состояния образцов верхних слоев почв и корней одуванчика лекарственного, отобранных на территории Воронежской области. Вестник ВГУ. Сер. Химия, биология, фармация. 2016; 2: 119-126.
Дьякова Н.А., Сливкин А.И., Гапонов С.П. Сравнение особенностей накопления основных токсических элементов цветками липы сердцевидной и пижмы обыкновенной. Вестник ВГУ. Сер. Химия, биология, фармация. 2017; 1: 148-154.
Дьякова Н.А. Накопление тяжелых металлов и мышьяка травой полыни горькой. Известия Саратовского университета. Сер. Химия. Биология. Экология. 2020; 4: 445-453.
Dyakova N., Gaponov S., Slivkin Al., Chupandina El. Accumulation of artificial and natural radionuclides in medicinal plant materialin the Central Black Soil Region of Russia. Advances in Biological Sciences Research. 2019; 7: 94-96.
Тринеева О.В., Сливкин А.И. Исследование микроэлементного состава листьев крапивы двудомной. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Сер. Медицина. Фармация. 2015; 22 (219): 169-174.
Сливкин А.И., Тринеева О.В. Исследования элементного состава лекарственного растительного сырья методом масс-спектрометрии (на примере листьев крапивы двудомной и плодов облепихи крушиновидной). Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Химия. Биология. Фармация. 2016; 1: 152-156.
Куркин В.А. Фармакогнозия. Самара: Офорт; 2004. 1180.
Государственная фармакопея Российской Федерации. Издание XIV. Т. 2. Москва: ФЭМБ; 2018. 1423.
Великанова Н.А., Гапонов С.П., Сливкин А.И. Экооценка лекарственного растительного сырья в урбоусловиях г. Воронежа. LAMBERT Academic Publishing; 2013.

Еще

Статья научная