Макро- и микроэлементный состав Papaver angrenicum (nudicaule)

АННОТАЦИЯ

Впервые изучен макро- и микроэлементный состав подземных органов ангренского мака (Papaver angrenicum, сем. Papaverасеае). Определены концентрации 30 макро- и микроэлементов. Отмечено высокое содержание калия и кальций.

ABSTRACT

For the first time studied the macro- and microelement composition of the aboveground part organs of the plant (Papaver angrenicum, family - Papaverасеае). Concentrations of 30 macro- and microelements were determined. A high content of potassium and calcium.

Ключевые слова: Papaver angrenicum, макро- и микроэлементы, нейтронно-активационный анализ.

Keywords: Papaver angrenicum, macro-and microelements, neutron activation analysis.

Для разработки научных основ рационального использования биологических ресурсов все более актуальной становится проблема нормирования содержания минеральных элементов в растениях. Кроме того, актуальность ее возрастает в связи с загрязнением окружающей среды. Поэтому изучение элементных составов растений, произрастающих в экологически чистых районах, где основными источниками микроэлементов являются объекты естественного происхождения – почвы, подстилающие почву породы, поверхностные и подземные воды и т.п., является неотъемлемой частью исследовательских работ по выявлению региональных элементов-маркеров.

Ангренский мак (Papaver angrenicum) – многолетнее травянистое растение из флоры Узбекистана, относящееся к семейству Papaveraseae. Распространение в Узбекистане происходит в основном на территории села Ертош, расположенного выше реки Ангрен в Ташкентской области, и в горах Гурлаш Зоминского государственного заповедника Зоминского района Джизакской области. Кроме того, в Западном Тянь-Шане и Памиро-Алае Средней Азии, в Туркестане и на Алтайских хребтах [10].

Papaver angrenicum давно используется в этномедицине при кровянистых выделениях, болях в пищеварительном тракте; цветочная настойка полезна при заболеваниях печени. Кашицу из незрелых фруктов дают детям как успокоительное средство и транквилизатор. В тибетской медицине его применяют при плеврите, пневмонии, как моче- и потогонное средство [11]. В траве содержится до 0,5% алкалоидов, флавоноиды, помимо сапонинов, были обнаружены в траве и корнях [8]. Возможно, что лечебный эффект данного лекарственного растения зависит не только от присутствующих в нем биологически активных веществ, но и обусловлен сконцентрированными макро- и микроэлементами, сведения о количественном содержании которых в траве Papaver angrenicum практически отсутствуют.

Актуальность работы: обосновать рациональное и действенное использование растений. Разработка препаратов для использования натуральных растений, произрастающих в дикой природе.

Цель работы: изучение элементного состава надземной части растения Papaver angrenicum

Материалы и методы. Исследуемый материал (Papaver angrenicum) был собран на территории села Ертош, расположенного выше реки Ангрен в Ташкентской области в августе 2019 года в период цветения растения. Собранное растение было очищено и разделено на цветочную часть, надземный и подземный стебель.

Методика нейтронно-активационного определения концентрации химических элементов исследуемых образцов основана на регистрации спектров гамма-излучения радиоактивных изотопов, которые образуются при облучении образцов потоком замедленных нейтронов. В нашем случае в качестве источника нейтронного излучения служила уникальная ядерно-физическая установка – атомный реактор типа ВВР-СМ Института ядерной физики (ИЯФ) Академии наук РУз. Исследования по нейтронно-активационному анализу на сегодняшний день ведутся в научной лаборатории «Экология и биотехнологии» ИЯФ АН РУз [4].

Подготовка пробы для анализа. Исследуемые образцы очищают от посторонних загрязнителей. Образцы растения сначала моют водопроводной, а затем дистиллированной водой, затем смешивают для обеспечения усредненного значения по содержанию элементов. Образцы растительности сначала сушат в сушильном шкафу до постоянного веса при температуре 60 °С, затем измельчают и смешивают. Для облучения на нейтронном пучке реактора берут в среднем по 100 мг образца. Исследуемый и используемый эталонный образцы герметично упаковывают, размещают в специальную капсулу, изготовленную из алюминия, и облучают постоянным потоком нейтронов атомного реактора. При взаимодействии нейтронов с атомными ядрами исследуемого образца происходят ядерные превращения, которые зависят от индивидуального периода полураспада получаемого радиоактивного ядра. Период полураспада зависит от конкретных радиоактивных изотопов и может варьироваться от долей секунды до нескольких лет. После облучения нейтронным пучком в течение определенного времени исходя из поставленной задачи и выдержки измеряют спектр гамма-излучения от образцов. В данном методе концентрации элементов определяются относительно эталонных образцов, где известны концентрации искомых элементов. Исследуемые образцы и эталоны облучают в одинаковых условиях и одинаковое время. По интенсивности аналитических пиков элементов в эталоне и исследуемых образцах, учитывая массы эталона и исследуемого образца, по известной формуле вычисляют концентрацию искомых элементов [5].

В спектрометрический комплекс входит полупроводниковый германиевый детектор с энергетическим разрешением 2 кэВ на гамма-линии радионуклида ⁶⁰Со с энергией 1333 кэВ, многоканальный анализатор марки DSA-1000 c программным обеспечением. Компьютерная программа обеспечивает обработку сложных спектров гамма-излучения и по аналитическим пикам определяет содержание 30 элементов в исследованных объектах. Единицы измерения содержания микро- и макроэлементов – в мкг/г (микрограмм на грамм).

Pезультаты и обсуждение

В результате нейтронно-активационного анализа растения Papaver angrenicum было определено содержание 3 макроэлементов, 24 микроэлементов и 3 токсичных элементов (см. табл. 1) в образцах растений.

Таблица 1.

Содержание макро-, микро- и токсичных элементов в образцах растений, мкг/г

Выводы

Таким образом, в результате проведенной работы была определена концентрация 30 макро- и микроэлементов растения Papaver angrenicum, собранного в территории села Ертош, расположенного выше реки Ангрен в Ташкентской области.

Соотношение концентраций железа (Fe) и марганца (Mn) является отражением величины окислительно-восстановительного потенциала, и повышение его за счет возрастания уровня марганца расширяет возможности участия металлов в биохимических реакциях растений [1]. Железо и марганец тесно взаимосвязаны в метаболических процессах, и для нормального развития растения их соотношение должно быть в пределах 1,5–2,5 [3]. Соотношение этих элементов в надземной части Papaver angrenicum составляет 1–1,5, что является почти нормой. Согласно литературным данным, нормальная концентрация цинка (Zn) – 15–150 мг/кг, предположительно максимальное – 300 мг/кг воздушно-сухой массы [3]. Показано, что Papaver angrenicum испытывает дефицит  цинка, что может свидетельствовать о недостатке подвижных форм этого элемента в почве. При этом содержание меди в исследуемом растении находится в норме. Изучению распределения селена (Se) в растениях посвящены многочисленные исследования, однако его физиологическая роль все еще неизвестна. Существует мнение, что селен может вовлекаться в определенные метаболические процессы, особенно в растениях, активно его концентрирующих [2], но необходимость этого элемента для развития растений однозначно не установлена. В траве Papaver angrenicum концентрация селена составляет 0,01 мг/кг. Стронций (Sr) в растениях участвует в обмене веществ, вместе с бором способствует росту корня. В обмене веществ связан с кальцием. Высокое содержание стронция может быть связано с высокой подвижностью Sr и быстрым поглощением его растением [9]. Учитывая разнообразное применение исследуемого растения в народной медицине, мы проанализировали содержание ртути (Hg) как токсичного элемента, регламентируемого для пищевых продуктов. Установлено, что концентрация Hg надземной части Papaver angrenicum не превышает ПДК, принятые для чая [7]. Таким образом, в результате выполненной работы определены концентрации 30 макро- и микроэлементов, содержащихся в траве Papaver angrenicum, произрастающей в экологически чистом селе Ертош, расположенном выше реки Ангрен в Ташкентской области.Способность исследуемого растения к избирательной аккумуляции таких элементов, как калия, кальция, железа и стронция, необходимо принимать во внимание при использовании данного природного сырья для приготовления лекарственных препаратов в галеновых формах, поскольку в настои и отвары переходит около 50% содержащихся в растении микроэлементов [6].

Нейтронно-активационный анализ элементов этого растения был проведен сотрудниками лаборатории экологии и биотехнологии Института ядерной физики Академии наук Узбекистана, за что мы выражаем им искреннюю благодарность.

Список литературы:

1. Бойченко Е.А., Саенко Г.Н., Удельнова Т.М. Изменение соотношения металлов в эволюции растений в биосфере // Очерки современной геохимии и аналитической химии. – М., 1972. – С. 454–459.
2. Ермаков В.В., Ковальский В.В. Биологическое значение селена. – М., 1974. – 300 с.
3. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. – М. : Мир, 1989. – 439 с.
4. Кист А.А., Данилова Е.А., Осинская Н.С. Достижения лаборатории активационного анализа Института ядерной физики Академии наук Республики Узбекистан // Микроэлементы в медицине. – 2016. – № 17 (1). – С. 45–50.
5. Кузнецов Р.А. Активационный анализ. – М., 1974. – 343 с.
6. Листов С.А., Петров Н.В., Арзамасцев А.П. О содержании тяжелых металлов в лекарственном растительном сырье // Фармация. – 1990. – Т. 39. – № 2. – С. 19–25.
7. Санитарные правила и нормы 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Продовольственное сырье и пищевые продукты. – М., 2002.
8. Телятьев В.В. Полезные растения Средней Сибири. – Иркутск : Восток – Сиб. Книжный дом, 1985. – 383 с.
9. Тихомиров Ф.А., Санжарова Н.И., Смирнов Е.Г. Накопление 90Sr травянистыми растениями луга и леса // Лесоведение. – 1976. – № 5. – С. 78–84.
10. Флора Узбекистана. – Ташкент : Изд. АН Уз ССР, 1955. – С. 43.
11. Шретер А.И. Лекарственная флора cоветского Дальнего Востока. – М. : Медицина, 1975. – 328 с.