ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА РАСТЕНИЯ Phlomoides kirghisorum МЕТОДОМ НЕЙТРОННО-АКТИВАЦИОННОГО АНАЛИЗА

АННОТАЦИЯ

Растение Phlomoides kirghisorum собрано в июле на склоне горы села Поромон Янгикурганского района Наманганской области, 2021 год. Методом нейтронно-активационного анализа определен элементный состав и количественное содержание 35 макро- и микроэлементов в надземной части растений Phlomoides kirghisorum. Минеральные компоненты растения подчеркивают его терапевтическую значимость и позволяют использовать данные виды в дальнейшем для комплексного создания лекарственных средств.

ABSTRACT

The Phlomoides kirghisorum plant was collected in July on the mountainside of the village of Poromon, Yangikurgan district, Namangan region, 2021. Using the method of neutron activation analysis, the elemental composition and quantitative content of 35 macro- and microelements in the above-ground parts of Phlomoides kirghisorum plants were determined. The mineral components of the plant emphasize its therapeutic significance and make it possible to use these species in the future for the complex creation of medicines.

Ключевые слова: макро- и микроэлементы, Phlomoides kirghisorum, нейтронно-активационный анализ.

Keywords: macro- and microelements, Phlomoides kirghisorum, neutron activation analysis.

Цель нашей работы заключалась в исследовании минерального состава растений Phlomoides kirghisorum, произрастающих в Узбекистане Наманганского региона в селе Поромон у склона горы (Унгара -O’ng’or).

Введение. Исследования элементного состава растительного сырья являются актуальными и значимыми в силу высокой эффективности и биологической доступности их форм, содержащихся в растениях. К соединениям, играющим одну из важных ролей в живом организме, относятся минеральные вещества, изменение состава и соотношения которых в биологических существах приводит к нарушению обмена веществ и может приводить к развитию заболеваний [3, с. 2–8]. Недостаток микроэлементов может привести к серьёзным нарушениям здоровья. Поэтому использование экологически чистых лекарственных растений с известным содержанием микро– и макроэлементов позволит рекомендовать их для коррекции микроэлементного баланса при его нарушениях и других заболеваниях [2, с. 25–28]. Весьма перспективным в этом отношении является растение Phlomoides kirghisorum. Растения рода Phlomoides используются в народной медицине как противовоспалительные, болеутоляющие и конвертирующие средства. Отвары цветков и листьев обладают спазмолитическим и противоопухолевым действием, укрепляют капилляры [3, с. 345; 5, с. 40].

Сырье собирали до и в период цветения на склоне горы села Поромон Янгикурганского района Наманганской области. Сырье сушили в тени до воздушно-сухого состояния и измельчали до размера частиц 1–2 мм. Определение содержания элементов проводили методом нейтронно-активационного анализа. Метод определения концентрации химических элементов исследуемых образцов методом нейтронной активации основан на регистрации спектров гамма-излучения радиоактивных изотопов, образующихся при облучении образцов потоком замедленных нейтронов. В нашем случае источником нейтронного излучения была единственная ядерно-физическая установка – ядерный реактор типа ВВР-СМ Института ядерной физики Академии наук Республики Узбекистан (ЯЯФ). В настоящее время исследования по нейтронно-активационному анализу проводятся в научной лаборатории «Экологии и биотехнологии» АН ИЯФ Республики Узбекистан.

Образцы для испытаний очищаются от посторонних загрязнений. Растительные пробы сначала промывали водопроводной водой, затем дистиллированной водой, а затем перемешивали до получения среднего значения элементов. Образцы растений сначала сушили в печи при температуре 60 ⁰С до постоянной массы, затем измельчали и перемешивали.

Для облучения нейтронными пучками реактора отбирают в среднем 100 мг пробы. Исследуемый образец и использованный стандартный образец герметично заворачивают, помещают в специальную капсулу из алюминия и облучают непрерывным потоком нейтронов атомного реактора. При взаимодействии нейтронов с атомными ядрами исследуемого образца происходят ядерные превращения в зависимости от индивидуального периода полураспада образовавшегося радиоактивного ядра. Период полураспада зависит от конкретного радиоактивного изотопа и может варьироваться от секунды до нескольких лет. После облучения нейтронными пучками в течение определенного периода времени, исходя из поставленной задачи и экспозиции, с образцов измеряют спектр гамма-излучения. В этом методе концентрация элементов определяется относительно эталонных образцов, где известна концентрация искомых элементов. Исследуемые образцы и стандарты подвергаются облучению в одинаковых условиях в одно и то же время. По интенсивности аналитических пиков элементов в стандартных и исследуемых образцах с учетом массы стандартных и испытуемых образцов рассчитывают концентрацию искомых элементов по определенной формуле.

Спектрометрический комплекс включает в себя полупроводниковый германиевый детектор с энергетическим разрешением 2 КэВ в гамма-линии радионуклида 60 ⁰C с энергией 1333 КэВ и многоканальный анализатор ДСА-1000 с программным обеспечением. Компьютерная программа обеспечивает обработку сложных спектров гамма-излучения, а по аналитическим пикам рассчитывается содержание 35 элементов в исследуемых объектах. Единица измерения состава микро- и макроэлементов – мкг/г (микрограмм на грамм).

Экспериментальная часть

Подготовка проб к анализу. Растительный образец массой 100 г сушили, до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре не выше 60 °С. Пробы измельчали в фарфоровой ступке до однородной массы. Затем извлекали (брали два навески: 40–50 мг для анализа короткоживущих радионуклидов и 90–100 мг для анализа средне- и долгоживущих радионуклидов) и упакованы в специальные пластиковые пакеты.

Проведение анализа. Подготовленные образцы растений облучались в потоке нейтронов. В качестве источника нейтронов использовался ядерный реактор типа ВВР-СМ УзР ФА ЯФИ. Поток нейтронов в каналах облучения составляет 5x10¹³ нейтронов/см² сек. В зависимости от группы радионуклидов выбираются режимы Т_изл – излучения и Т_ох – времени охлаждения «охлаждение»:

• короткоживущие радионуклиды: Т_изл –15 с, Т_ох –10 мин;

период полувыведения (Т½) – от нескольких минут до нескольких часов;

• средне живущие радионуклиды: Т_изл – 15 часов, Т_ох – 10 суток; Т½ – от нескольких дней до нескольких недель;
• долгоживущие радионуклиды: Т_изл – 15 часов, Т_ох – 30 дней, Т½ – от нескольких недель до нескольких месяцев.

Для регистрации возбужденной радиоактивности использовали детектор сверхчистого германия (V = 120 см³) с энергетическим разрешением 1,8 КэВ по гамма линии изотопа Со-60 и гамма-спектрометр с компьютерным программным обеспечением. Данные обрабатывали с помощью программного обеспечения GENIE-2000. Максимальная погрешность метода нейтронно-активационного анализа, используемого при определении элементов, не превышает 14 %, что полностью соответствует требованиям исследования биологических образцов.

Проведенные исследования проверялись на правильность определения того или иного элемента, а полученные данные сравнивались с сертифицированными значениями стандартов MAGATE Algae IAEA 0393 и Lichen IAEA 336, а также со стандартным эталонным материалом NIST 1572 – CITRUS LEAVES. Статистическая и математическая обработка полученных данных проводилась с использованием компьютерных методов обработки данных (пакет Microsoft Excel и регрессия).

Результаты и обсуждение

Проведенные исследования элементного состава надземной части Phlomoides kirghisorum показали наличие 35 элементов (таблица № 1).

Из таблицы 1 видно, что растения в двух фазах накапливают большое количество калия, кальция, магния, хлора, железа, натрия, марганца, бария, цинка, стронция, рубидия, медь, молибдена, никель, церия, хрома и селена. Калий, магний, железа, натрий, марганец, барий и рубидий преобладают в период цветения. Установлена следующая закономерность увеличения содержания элементов: K>Ca>Mg>Сl>Fe>Na>Mn>Ba>Zn>Sr>Rb>Cu>Mo> Ni>Ce>Cr>Se>La>Y>As>Co>Hf>U>Th>Ta>Yb>Sm>Cs>Eu>Ag>Cd>Au>Hg.

По данным литературы, в зависимости от количества элементов его делят на следующие группы: макроэлементы (Ca, P, K, Na, S, Cl, Mg), микроэлементы (Fe, Zn, F, Sr, Mo, Cu, Br, Si, Cs, J, Mn, Al, Pb, Cd, B, Rb), ультрамикроэлементы  (Se, Co, V, Cr, As, Ni, Li, Ba, Ti, Ag,Sn, Be, Ga, Ge, Hg, Sc, Zr, Bi, Sb, U, Th, Rh) [5; 216 с].

Минеральный состав Phlomoides kirghisorum период до и в период цветений увеличивается в следующим порядке. Макроэлементы: Ca>Cl>K>Mg>Na, микроэлементы: Br>Cd>Cr>Cs>Cu>Fe>Mn>Mo>Rb>Zn, ультрамикрэлементы: Ag>As>Ba>Co>Hg>Ni>Se>U>Th.

Таблица 1.

Элементный состав Phlomoides Kirghisorum (мкг/г) Нейтронно-активационный анализ: 2021 год. Июнь

Примечания: *-эссенциальные элементы; **-условно-эссенциальный элементы.

Установлено: Phlomoides kirghisorum содержит значительные количество иттрий, кобальта, гафний, тантал, цезий, серебро, кадмий, а также содержит все незаменимые микро- и ультрамикроэлементы.

Из результатов определения элементного состава травы Phlomoides kirghisorum следует, что растение богато биологически активными макро-, микро- и ультра-микроэлементами, из которых двенадцать являются эссенциальными и три – условно эссенциальными. Данные также свидетельствуют об отсутствии токсичных элементов в сырье (свинца, олова и др.), а также, очень малых концентраций (мышьяка, ртути и стронция), что говорит о его экологической чистоте. Содержание биологически активных элементов (кальция, магния, меди, марганца, цинка, кобальта), необходимых для нормальной жизнедеятельности организма, находится в пределах допустимых концентраций.

Таким образом, в траве Phlomoides kirghisorum присутствуют все необходимые микро- и макроэлементы. Наличие различных биологически активных веществ (флавоноидов, терпеноидов, дубильных веществ, витаминов) и минеральных элементов растений Phlomoides kirghisorum позволяет говорить о том, что описываемое лекарственное растение можно использовать в качестве функциональной добавки к продуктам питания [1, с. 96–98].

Выводы

Проведен анализ и исследование элементного состава надземной части Phlomoides kirghisorum. Содержание токсичных тяжелых металлов (ртуть, мышьяк, кадмий, свинец) в исследуемом образце не превышает нормативов, рекомендованных для оценки качества лекарственный сырье.

Впервые установлены показатели качественного и количественного содержания элементного состава надземной части растений Phlomoides kirghisorum. Нейтронно-активационный анализ показал наличие 35 элементов, из которых 12 элементов относятся к жизненно необходимым и 3 к условно необходимым.

Установлено, что помимо калия, кальция, магния, хлора, железа, натрия, магния, марганца, бария, цинка, строция, брома и рубидия, которые накапливаются в растении в больших количествах в период цветения и до цветения, трава Phlomoides kirghisorum аккумулирует также значительное количество железа, кальция, натрия и марганца.

Список литературы:

1. Полежаева И. В. Растительные добавки в черный байховый чай // Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг: сб. ст.  Междунар. науч.-практ. конф. – Орел.: Орел ГТУ, 2004. – С. 96–98.
2. Полежаева И.В.  Макро- и микроэлементный состав кипрея узколистного, произрастающего на территории красноярского края // II Междунар. науч.-практ. конф. «БИОЭЛЕМЕНТЫ»: сб. ст. (23-25 января. 2007). – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2007. – С. 25–28.
3. Скальный А.В. Микроэлементозы человека: гигиеническая диагностика и коррекция // Микроэлементы в медицине. – 2000. – № 1 (1). – С. 2–8.
4. Скальный А.В. Химические элементы в физиологиии и экологии человека. – М., 2004. – 216 с.
5. Babushok V.I., Linstrom P.J.,  Zenkevich I.G. Retention Indices for Frequently Reported Compounds of Plant Essential Oils // Journal of Physical and Chemical Reference. – 2011. – Vol.  40 (1). – Pp.  2786-2789.
6. Eremostachysisochila // Флора Узбекистана. – Т. 5. – Ст. 345.