ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ТРАВЫ ТИМЬЯНА ПОЛЗУЧЕГО (Thymus serpyllum L.), ПРОИЗРАСТАЮЩЕГО В ГОРИССКОМ РЕГИОНЕ АРМЕНИИ

АННОТАЦИЯ

Для роста и размножения растениям необходимо множество макро- и микроэлементов, которые они поглощают из почвы. Однако, в связи загрязнением окружаюшей среды и вида растения они могут накапливать элементы в различных количествах. В данной работе методом оптико-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой изучен элементный состав надземной части тимьяна ползучего (Thymus serpyllum L.), произрастающегo в Горисском регионе Армении. Определено содержание 29 элементов: из которых в наибольшей степени накапливаются макроэлементы K>Ca>Mg>P>S>Na, а токсичные элементы находятся в предельно допускаемых концентрациях, что дает возможность использовать данное растение для создания лекарственных и косметических средств.

ABSTRACT

To grow and reproduce, plants need many macro and microelements, which they absorb from the soil. However, due to environmental pollution and the type of plant, they can accumulate elements in different quantities. In this work, the elemental composition of the aerial parts of creeping thyme (Thymus serpyllum L.), growing in the Goris region of Armenia, was studied using Оptical - Еmission spectroscopy with inductively coupled plasma. The composition of 29 elements was defined: macroelements K>Ca>Mg>P>S>Na accumulate to the greatest extent, and toxic elements are in maximum permissible concentrations, which makes it possible to use the plant to make medicines and cosmetics.

Ключевые слова: лекарственные растения, элементый состав, тимьян ползучий, Thymus serpyllum L., оптико-эмиссионная спектроскопия

Keywords: medical plants, elemental composition, Thymus Serpyllum, aerial part, optical emission spectroscopy

Введение

В медицинской и фармацевтической практике нашли значительное применение эфиромасличные растения. Среди них большой интерес представляют представители рода Тимьян - Thymus L. (более известный в народе как чабрец). В природе насчитывается несколько сотен видов тимьянов (Thymus L.), на территории СНГ произрастает более 180 видов. В Государственную фармакопею включены 2 вида - тимьян обыкновенный (Thymus vulgaris L.) и тимьян ползучий (Thymus serpyllum L.) [1].

Тимьян ползучий (ТП) имеет широкий ареал, включающий почти весь Евразийский континент, от тундры до степной зоны, Кавказ, Сибирь, Алтай, Бурятия и т.д. С древних времен тимьян находит разнообразное применение. Его выращивают во многих странах как пищевое растение - в качестве приправы, техническое - для получения эфирного масла и, наконец, для применения в народной медицине. Настой травы чабреца обладает выраженным спазмолитическим, бронхолитическим, противовоспалительным, противомикробным, слабым гипотензивным, мочегонным действием, применяют при легочных заболеваниях как отхаркивающее, дезинфицирующее средство [2]. Настой травы чабреца для ингаляций используют при воспалительных заболеваниях полости рта, хронических тонзиллитах и т.д. [3]. Биологическая активность препаратов тимьяна обусловлена присутствием в растительном сырье сложного комплекса активных соединений, включающего эфирное масло, тритерпеновые кислоты (урсоловая, олеаноловая), флавоноиды (лютеолин, апигенин и их производные), фенольные соединения, фенолокислоты, дубильные вещества и др. [4]. Одним из наиболее важных составляющих этого комплекса является эфирное масло, представляющее собой сложную смесь моно- и сесквитерпеновых углеводородов и их кислородсодержащих производных – спиртов, фенолов, альдегидов, кетонов, простых и сложных эфиров. Обычно главными компонентами эфирного масла различных тимьянов являются тимол и (или) карвакрол. Эти фенолы обладают несколькими видами биологической активности (антимикробной, противогрибковой, антигельминтной, антиоксидантной и т.д.), что позволяет отнести их к главным действующим соединениям эфирного масла [5].

Помимо первичных и вторичных метаболитов растения содержат практически все химические элементы Периодической системы элементов Д.И. Менделеева и отражают взаимосвязь живой и неживой природы, также участвуют в круговороте веществ на Земле [6]. На сегодняшний день более 80 элементов обнаружено в организме человека, при этом 15 из них (железо, йод, медь, цинк, кобальт, хром, молибден, никель, ванадий, селен, марганец, мышьяк, фтор, кремний, литий) это эссенциальные элементы, т.е. жизненно необходимые для человека. Биологическая роль элементов во многом определяется местом, которое они занимают в Периодической системы элементов Д.И. Менделеева, т.е зависит от строения их атомов. С возрастанием атомной массы увеличивается токсичность элементов и уменьшается их процентное содержание в организме [7].

Усвоение растениями элементов это сложный физиологический процесс, который зависит от биологических особенностей растения, природных факторов и их взаимодействия, которые недостаточно изучены.

Уровни безопасных содержаний токсичных элементов законодательно регулируются международными и национальными нормативными документами. Всемирная организация здравоохранения [8] установила предельно допустимые концентрации (ПДК) некоторых токсичных элементов в растительном сырье. Например: Cd –0.3, As – 1.0 и Pb – 10 мг/кг.

Элементный состав тимьяна ползучего мало изучен, в то время, как эта информация очень важна для использования этого растения для приготовления лекарственных средств.

В данной работе приведены результаты определения элементного состава надземной части тимьяна ползучего (ТП), произрастающего в Горисском регионе Армении, что и являлось целью настоящего исследования.

Материалы и методы

Элементный состав изучаемого образца Тимьяна ползучего ТП проводили на приборе Agilent (5110 ICP-OEC), который определяет элементный состав вещества по оптическим спектрам излучения атомов и ионов анализируемой пробы, возбуждаемым в индуктивно связанной плазме в соответствии с методическими указаниями, описанными в ''Ultra-fast ICP-OES determinations of soil and plant material using next generation sample introduction technology'' [9].

В ходе исследований было подготовлено и анализировано 2 образца надземной части ТП, из каждого образца изготовлено по три параллельные пробы.

Высушенные образцы сырья измельчали до частиц размером менее 1мм, предварительно подвергали мокрому озолению смесью азотной и плавиковой кислот в фарфоровых тиглях с использованием систем микроволновой пробоподготовки. Из пробы автоматическим дозатором со сменным наконечником отбирали аликвотную часть 1мл и доводили до 10мл 0,5%-ной азотной кислотой и анализировали на приборе «Agilent 5110» [10].

Результаты и обсуждение

Данные, полученные при исследовании содержания элементов в наземной части ТП, представлены в таблице 1. В каждой пробе определено содержание 29 элементов.

По степени полезности для организма элементы можно разбить на 4 группы: эссенциальные (жизненно важные) элементы: Ca, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Zn; условно-эссенциальные (жизненно важные, но проявляющие токсичность в определенных дозах) элементы: As, Li, Ni, V; потенциально-токсичные элементы-Ag, Sn, Sr, Ti, W, Zr; токсичные элементы-Al, Ba, Be, Bi, Cd, Pb, Sb, Hg [11].

Проведенные анализы показали, что в надземной части ТП в наибольшей степени накапливается: эссенциальные элементы - K>Ca>Mg>Na>Fe>Mn>Zn>Cu>Cr>Mo, условно-эссенциальные элементы - Ni>As>V>Li, потенциально-токсичные элементы-Sr>Ti>Ag>W>Zr, токсичные элементы - Al>Ba>Pb>Sb>Cd.

Таблица 1.

Содержание элементов в надземной части ТП (приводится в мг/кг сухого вещества)

В работе [12] авторами также было проведено исследование элементного состава травы тимьяна ползучего различных фирм производителей. Сравнивая результаты можно отметить, что в траве тимьяна ползучего в независимости от места произрастания доля микро- и макроэлементов в сырье различных производителей практически одинакова. Однако, тимьян ползучий, произрастающий в Горисском регионе Армении, накапливает в сравнительно меньшем количестве Тi, Cu, Gr, Mo, а в большем - Pb, Ag и Zn. Причем содержание Тi в сырье фирмы ООО «Здоровье» приблизительно в 60 раз больше, а Ag в 11 раз меньше по сравнению с травой тимьяна ползучего, произрастающего в Горисском регионе.

Таким образом, содержание исследованных тяжелых металлов, часть из которых является и микроэлементами, в ТП находится на уровне [8], характерном для незагрязненных регионов.

Следовательно, можно ожидать, что сырье не накапливает токсические металлы и может служить полноценным источником биогенных элементов в профилактических и лекарственных средствах.

Как видно из таблицы, ТП содержит также и редкоземельные элементы La, Sc, Y. Однако, биологическая роль этих элементов выяснена недостаточно полно.

Заключение

Впервые получены данные по элементному составу надземной части ТП, произрастающего в Горисском регионе Армении. Выявлено 29 минеральных элементов. В наибольшем количестве в траве ТП накапливаются калий и кальций, которые относятся к жизненно важным элементам. Ионы калия и кальция в живом организме играют важную роль во многих физиологических процессах: нормальном функционировании сердца, прохождении нервных импульсов, сокращении мышц, свертывания крови, строении скелета и т.д. Элементный состав растений подчеркивает терапевтическую значимость ТП, что дает возможность использовать его в дальнейшем для создания лекарственных и косметических средств.

Списиок литературы:

1. ОФС.1.2.2.2.0012 Тяжелые металлы. Государственная фармакопея Российской Федерации. XIV изд. Т.1. М. Медицинa. 2018. 1814 с.
2. Гагуева А.У., Степанова Э.Ф. Лекарственные препараты отхаркивающего действия. роль растительных источников в терапии кашля: изученность, ассортимент, востребованность // Астраханский медицинский журнал. 2018. Т. 13, № 4. С. 23–31.
3. Кароматов И.Д., Асадова Ш.И. Лекарственное растение чабрец обыкновенный // Биология и интегративная медицина. 2017. № 11. С. 168–178.
4. Шутова А.Г.,. Айрапетян С.А, Варданян Л.Р., Варданян Р.Л., Агабеков В.Е.. Суммарное соединение фенолов и флавоноидов в лекарственных растениях, произрастающих в Армении и Беларуси// Вестник Арцахского государственного университета. 2013. 1(27). С. 78 -83.
5. Garzoli S. Chemical Composition and Antimicrobial Activity of Essential Oils// Plants 2023, 12, 800. https://doi.org/10.3390/ plants12040800
6. Шапошникова И.А., Болгова И.В. Таблица Менделеева в живых организмах. Универсальное учебное пособие по биологии, химии и экологии. Бином: Москва. 2012. 248c.
7. Биогенные элементы, Комплексные соединения: учеб.-метод. пособие., Феникс: Ростов н/Д. 2009. 284 с.
8. World Health Organization. National policy on traditional medicine and regulation of herbal medicines: Report of a WHO global survey. Geneva. 2005. 156p.
9. Доровских Е.А., Ермакова В.А., Ковалева Т.Ю. Mинеральный состав сбора ноотропного действия // Сборник трудов международной научной конференции «От растения до лекарственного препарата», 2020. ФГБНУ ВИЛАР. С. 223-226.
10. Амонов М.А., Абдурахманов Б.А., Сотимов Г.Б., Халилов Р.М., Матчанов А.Д. Содержание тяжелых металлов, макро–микроэлементов в надземных и подземных органах Аcorus Cаlamus произрастающего в Узбекистане // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2022. №2(95). С.23-27. DOI - 10.32743/UniTech.2022.95.2.13058
11. Скальный А. В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. Москва, 2004. 272с.
12. Винокурова О.А.,. Сливкин А.И,  Тринеева О.В. Исследования элементного состава травы тимьяна ползучего различных фирмпроизводителей// Вестник ВГУ, серия: Химия. Биология. Фармация. 2016. 3. С.101-104