ИССЛЕДОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА РАСТЕНИЯ Cydonia oblonga Mill. МЕТОДОМ ISP-MS

АННОТАЦИЯ

Методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой исследован элементный состав растения Cydonia oblonga Mill. В результате анализов определёно качественное и количественное содержание 23 макро- и микроэлементов в трёх органах растения.

ABSTRACT

The elemental composition of the plant Cydonia oblonga Mill. was studied by inductively coupled plasma mass spectrometry. As a result of the analyzes, the qualitative and quantitative content of 23 macro- and microelements in the three organs of the plant was determined.

Ключевые слова: айва, Cydonia oblonga Mill, макроэлементы, микроэлементы, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой.

Keywords: quince, Cydonia oblonga Mill, macroelements, microelements, inductively coupled plasma mass spectrometry.

Айва обыкновенная (Cydonia oblonga Mill.) растение семейства розоцветных (Rosaceae) популярно благодаря пищевому, лекарственному и декоративному применению[1-3]. Айва – обычно небольшое растение или кустарник, иногда достигающее высотой 8 и шириной 4–5 м. Айва обыкновенная единственный представитель рода Cydonia. Плоды имеют ярко-желтую окраску, диаметром 6-12 см, иногда большего размера. Плоды имеют вяжущий вкус, характерный аромат и большое количество плосковыпуклых семян, расположенных в двух вертикальных рядах. Растение цветет весной светло-розовыми цветками диаметром 5 см Листья эллиптической формы, длиной 6–11 см, с белым опушением на поверхности. Айва обыкновенная произрастает в Иране и Турции, культивируется в Индии, Южной Африке, на Ближнем и Среднем востоке, в Европе[4,5]. В зависимости от формы плодов различают два сорта айвы (C. oblonga sub sp. Maliformis и Polyformis). Плоды первого вида имеют яблочную форму, тогда как второй вид имеет грушевидную форму. Плоды яблочной формы имеют более твердую мякоть с более вяжущим вкусом по сравнению с грушевидными. С токсикологической точки зрения айва считается безопасной, однако ее семена могут оказывать токсическое действие только при попадании в организм в больших количествах из-за присутствия нитрильных компонентов[6]. Её плоды являются источником природных фенольных соединений, обладающих антибактериальным, антиоксидантным и противоязвенным потенциалом[7-9].

Наряду с химическими компонентами, также изучается элементный состав Cydonia oblonga Mill. Минеральный состав 22 сортов Cydonia oblonga Mill., произрастаюших в Чешской Республике исследовали методом атомно-абсорбционной спектроскопии. В плодах в пересчёте на мг/100 гр сырого веса обнаружены азот (55.34-111.39), фосфор (12.85-23.11), калий (107.97-251.99), кальций(7.27- 19.07), магний (4.24-11.09) и натрий (0.82- 4.11) [10]. В свежих плодах 5 сортов Cydonia oblonga Mill., произрастающих в Португалии, содержание минералов исследовано методом оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. В кожуре плодов содержание макро- и микроэлементов, выраженные в мг/кг сырой массы, составили: N [773; 1124], P [139; 286], К [1188; 1825], Са [143; 212], Мg [105; 146], S [66; 109], Fe [2,84; 4,47], Мn [0,28; 0,59], Zn [1,59; 3,05], Cu [1,19; 1,83] и В [1,97; 4.35]. В мякоти плодов содержание макро- и микроэлементов, выраженные в мг/кг сырой массы, были следующими: N [343; 661], P [98; 170], К [1151; 1582], Са [79; 106], Мg [53; 85], S [23; 49], Fe [0,90; 1,17], Мn [0,09; 0,21], Zn [0,92; 1,85], Cu [0,73; 1,05] и В [1,41; 3.06][11]. Видовое многообразие флоры находится в прямой зависимости от состояния экосистем. Из-за своих географических и климатических особенностей флора Узбекистана сильно подвержена влиянию отрицательных экологических факторов, в том числе трансграничных, особенно в связи с хрупкостью аридных и горных экосистем и ограниченностью водных ресурсов. В виду этого изучение химического и минерального состава растений флоры Узбекистана является важнейшем направлением. В Узбекистане произрастают два вида айвы: айва обыкновенная (Cydonia oblonga Mill) и айва японская (Chaenomeles Japonica Hinde). В культурном отношении широко распространена айва обыкновенная[12]. Анализ литературы показывает что, элементный состав различных органов Cydonia oblonga Mill недостаточно изучен. В основном изучен элементный состав плодов. Поэтому изучение минерального состава вегетативных органов Cydonia oblonga Mill. произрастающей в Узбекистане, современными аналитическими методами является актуальной задачой. Целью исследования является исследование качественного и количественного минерального состава растения Cydonia oblonga Mill.,произрастающей в Ферганской области Республики Узбекистан.

Материалы и методы. Растение Cydonia oblonga Mill. было собрано в городе Фергане Ферганской области Республики Узбекистан в апреле 2022 года в период цветения. Собранное растение делили на три части: листья, цветки и молодая ветвь. Органы растения сущили при комнатной температуре в проветриваемом помещении, защищенном от прямых солнечных лучей. Сущённые органы растения размельчали (размер частиц до 1 мм). Гомогенизированные образцы взвешивали на аналических весах(100 мг). Образцы растений обработали смесью азотной кислоты и перекиси водорода(3:1) и была проведена дальнейшая минерализация[13]. Анализ минерального состава различных органов растения Cydonia oblonga Mill. проводили на масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой Perkin Elmer ISP-MS(NexION 2000).

Обсуждение результатов. Исследован элементный состав цветков, листьев и молодых ветвей растения Cydonia oblonga Mill.В трёх частей растения определено содержание 23 элементов. В цветках содержание элементов уменьшается в следующем порядке K > Mg > S > Ca > P> Na > Fe > Si > Al > B > Mn > Ti > Li > Cr > Ni > Co > Be,а в листьях Ca > K > P> Mg> Na > Al> S> Si > Fe> B > Mn > Pb > Ni > Cr > Li > Co >V > Be > Bi > U > W и в молодых ветвях K > Mg > Ca > S > Al > Si > P > Na > Fe > B > Mn > Ni > Li > Cr > Co. В цветках и молодых ветвях растения максимальное содержание имеет калий, а в листьях кальций. Максимальное количество элементов обнаружено в листьях. В листьях обнаружены 21 элементов. Наименьшее количество элементов обнаружено в цветках. В них определено содержание 15 элементов. В исследованных образцах растения обнаружены содержание следующих макроэлементов: K, Mg, S, Ca, P и Na(табл.1). В цветках растения концентрация этих макроэлементов преобладают. В листьях алюминий имеет более высокую концентрацию, чем сера. А в молодых ветвях алюминий и кремний имеют более высокие концентрации, чем фосфор и натрий. Максимальную концентрацию из обнаруженных макроэлементов имеет кальций. Содержание кальция в листьях составляет 21558.359 мг/л.

Таблица 1.

Содержание макроэлементов в различных органах Cydonia oblonga Mill., (мг/кг)

*В скобках относительная атомная масса элемента

В образцах растения обнаружены следующие микроэлементы: Al, Si, Fe, B, Mn, Ni, Cr, Li, Co,V, Be,Ti, Bi, U и W(табл.2). Наиболее богатым набором микроэлементов обладают листья растения. Среди микроэлементов наибольшую концентрацию имеют Al, Si и Fe. Цветки характеризуются высоким содержанием железа, а в листьях и молодых ветвях преобладает алюминий. Во всех изученных частьях растения среди микроэлементов вторым по содержанию является кремний. Из микроэлементов наибольшую коцентрацию имеет алюминий. В листьях концентрация алюминия составляет 1163.326 мг/л.

Таблица 2.

Содержание микроэлементов в различных органах Cydonia oblonga Mill., (мг/кг)

*В скобках относительная атомная масса элемента

В исследованных образцах растения из ядовитых элементов обнаружен только свинец в листьях растения. Концентрация свинца составляет 0.217 мг/л. В результате анализа методом ISP-MS трёх органов растения Cydonia oblonga Mill определены концентрации 23 элементов. По литературным данным в основном изучен минеральный состав плодов растения. Различными методами в плодах различных сортов Cydonia oblonga Mill. обнаружены более 10 макро- и микроэлементов[10,11]. Результаты исследований, проведённых нами, наглядно показывают, что метод ISP-MS имеет высокую чувствительность и способность определять ряд металлов и неметаллов в очень низких концентрациях.

Выводы. Исследован минеральный состав трёх частей растения Cydonia oblonga Mill методом ISP-MS. В изученных образцах растения определено содержание 23 элементов периодической системы. Обнаружены следующие макроэлементы: Na, K, Ca, Mg, P и S. Максимальным по содержанию в листьях являются кальций и калий, а в цветках и молодых ветвях преобладает калий. В образцах растения обнаружены следующие микроэлементы: Al, Si, Fe, B, Mn, Ni, Cr, Li, Co,V, Be,Ti, Bi, U и W. Максимальное количество микроэлементов обнаружено в листьях, а минимальное в цветках. Из микроэлементов преобладают Si, Al и Fe. Из ядовитых элементов в листьях растения обнаружен только свинец в низкой концентрации.

Список литературы:

1. Khoubnasabjafari,M., Jouyban,A.A review of phytochemistry and bioactivity of quince (Cydonia oblonga Mill).J.Med.Plants Res.2011.5.3577–3594.
2. Marwat,S.K., Khan,M.A., Khan,M.A., Ahmad,M., Zafar,M., Fazal-ur-Rehman., Sultana,S.Fruit plant species mentioned in the Holy Qura’n and Ahadith and their ethnomedicinal importance. Am.Eurasian J.Agric.Environ.Sci.2006.5.284–295.
3. Postman,J."Cydonia oblonga: The unappreciated quince".Arnoldia.2009.67(1):2–9.
4. Evans,W.C.,Evans,D.,Trease,G.E.Trease and Evans pharmacognosy,15th Edn. New York, NY: WB Saunders.2002.
5. Yildirim, A., Oktay, M., Bilaloglu, V.The antioxidant activity of the leaves of Cydonia vulgaris.Turk.J.Med.Sci.2001.31.23–27.
6. Huxley,A., Griffiths,M., Levy,M.(eds.).The New RHS Dictionary of Gardening. London: Grove’s Dictionaries.Paper and slipcase Edn.1999.
7. Fattouch S, Caboni P, Coroneo V, Tuberoso CI, Angioni A, Dessi S, Marzouki N, Cabras P. Antimicrobial activity of Tunisian quince (Cydonia oblonga Miller) pulp and peel polyphenolic extracts.J Agric Food Chem. 200.55(3):963-969.
8. Hamauzu Y, Irie M, Kondo M, Fujita T. Antiulcerative properties of crude polyphenols and juice of apple, and Chinese quince extracts.Food Chem. 2008.108(2):488-495.
9. Wang X, Jia W, Zhao A, Wang X. Anti-influenza agents from plants and traditional Chinese medicine.Phytother Res.2006.20(5):335-341.
10. Rop O., Balík J., Řezníček V., Juríková T., Škardová P., Salaš P., Sochor J., Mlček J., Kramářová D.Chemical characteristics of fruits of some selected quince(Cydonia oblonga Mill.) cultivars.Czech J. Food Sci.2011.29:65–73.
11. Veloso А.,Sempiterno С., De Sousa R.Mineral composition of the fruits of five quince cultivars in the Portuguese region of alcobaça.Revista de Ciências Agrárias.2020.43(2):220-230.
12. Беҳи етиштириш[Матн]:илмий нашр/«Агробанк»АТБ.-Тошкент:"Тасвир" нашриёт уйи,2021.52 б.
13. Расулова М.О., Назаров О.М., Амирова Т.Ш. Определение содержания макро-и микроэлементов в различных видах кожи методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой //Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2022. 6(96).стр.18-22.