ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ СОСТАВ И КОЭФФИЦИЕНТ ИХ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПОГЛОЩЕНИЯ В РАСТЕНИИ СЕДАНЫ (Nigella sative L.)

АННОТАЦИЯ

В статье изучено количество элементов в корнях, стеблях и семенах растения седана, выращиваемого в Ферганской области, разделенного на 3 группы. Их разделяют на макроэлементы (Na, K, Ca, Mg, S, P), микроэлементы (B, Co, Mn, Se, Zn, Si) и тяжелые металлы (Al, Ni, Pb, Ag, Cd, Hg). количество исследовали с использованием масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой ISP-MS (Nexion 2000) от Perkin Elmer. Также определены значения коэффициентов биологического поглощения элементов Na, K, Ca, Mg, S, P, Si, Co, Mn, Zn, Cr, Fe в органах растения Седана. При сравнении полученных результатов среди макроэлементов количественно было больше Mg (11054,276 мг/кг) в корневой части, K (18739,251мг/кг; 9255,274мг/кг) в стебле и семенах. Установлено, что Si из микроэлементов и Al из тяжелых металлов количественно высоки во всех органах растения. Богатство минеральных веществ в органах растения седана позволяет использовать его в народной медицине.

ABSTRACT

The article studied the amount of elements in the roots, stems and seeds of the sedan plant grown in the Fergana region, divided into 3 groups. They are divided into macroelements (Na, K, Ca, Mg, S, P), microelements (B, Co, Mn, Se, Zn, Si) and heavy metals (Al, Ni, Pb, Ag, Cd, Hg). quantity was examined using an ISP-MS inductively coupled plasma mass spectrometer (Nexion 2000) from Perkin Elmer. The values of the coefficients of biological absorption of the elements Na, K, Ca, Mg, S, P, Si, Co, Mn, Zn, Cr, Fe in the organs of the Sedan plant were also determined. When comparing the results obtained among the macroelements, there was quantitatively more Mg (11054.276 mg/kg) in the root part, K (18739.251 mg/kg; 9255.274 mg/kg) in the stem and seeds. It has been established that Si from microelements and Al from heavy metals are quantitatively high in all plant organs. The richness of minerals in the organs of the sedan plant allows it to be used in folk medicine.

Ключевые слова: семена седана, макро- и микроэлементы, тяжелые металлы, коэффициент биологического поглощения.

Keywords: sedan seeds, macro- and microelements, heavy metals, biological absorption coefficient.

Введение. Седана (Nigella sativa L.) – известное лекарственное и ароматическое растение, которое в разной литературе называют по-разному: калонджи, седан, седан, римский кориандр, семя тмина и др. [1].

Nigella L. — однолетнее травянистое по жизненной форме растение, пряная культура, принадлежащая к семейству седанов. Листья покрыты волосками. Цветет и дает семена в апреле-мае. Цветки крупные, до 4 см в диаметре, синего, голубого, розового или белого цвета [3].

Насчитывается около 25 видов Nigella L., широко распространенных в Западной Европе, Северной Африке и Западной Азии. В том числе 10-11 видов встречаются в странах ближнего зарубежья, особенно в России. Около 10 видов произрастают как сорняки и сельскохозяйственные культуры в степях Украины [4].

В мире широко используются четыре вида седана: 1) Нигелла дамасская L. (Damascena nigella) выращивается преимущественно в странах Европы. В природе он растет на Кавказе и культивируется в небольших количествах. 2) Тип N. sativa L – в настоящее время наиболее распространен в разных странах. Этот тип был выбран для эксперимента (рис. 1). 3) Nigella indica – этот вид широко выращивается в Индии, Афганистане, Пакистане. 4) Nigella grandulifera – в природе в основном произрастает в Туркменистане и западных регионах [5].

Рисунок 1. Период цветения растений Седана (Nigella sativa)

Седана, также известная как черный тмин, издавна широко используется в народной медицине. В книге доктора химических наук, профессора Ибрагимжона Асқарова «Табобат қомуси» приводятся рекомендации по использованию семян седаны для лечения различных заболеваний. В частности, указаны способы применения для облегчения болей в спине, лечения бронхиальной астмы, головных болей, изгнания гельминтов, устранения интоксикаций, снижения температуры, а также для очищения кишечника и укрепления иммунной системы [6].

Основной причиной такого широкого применения в лечении различных заболеваний является его богатый химический состав. При исследовании надземной части растения были обнаружены витамин C, кумарины и флавоноиды (гликозиды, кемпферола и кверцетина). В семенах содержится 0,46-1,4% эфирного масла, 30,8-44,2% жира, 7-8% белковых веществ, углеводы, стероиды, тритерпеновые сапонины, алкалоиды, хиноны, кумарины и другие вещества [7].

Масло седаны в основном состоит из ненасыщенных жирных кислот, таких как линолевая и олеиновая кислоты. Основным компонентом летучего эфирного масла является тимохинон (28% - 57%). Тимохинон, дитимохинон (нигеллон), тимогидрохинон и тимол являются основными активными веществами. Кроме того, в составе семян встречаются такие вещества, как пальмитиновая, глутаминовая, аскорбиновая и стеариновая кислоты, а также аминокислоты глицин, метионин, аргинин, лизин, лейцин и фитостеролы [8].

Тимохинон, содержащийся в эфирном масле, обладает высокой лекарственной активностью. Поэтому масло седаны используется при воспалительных заболеваниях, включая экспериментальный энцефаломиелит, колит, перитонит, отёки и артрит [9]. Тимохинон также обладает полезными иммуномодулирующими свойствами, благодаря которым укрепляется иммунная система организма [10]. Масло и его активный вещества персона организму упал микробам против и в клетках к опухолям против бороться функции невидимый достигает [11]. В литературе указано, что в минеральном составе семян седаны содержатся элементы, важные для здоровья человека: K (1642,54 мг/100 г), Ca (917,43 мг/100 г), Na (159,28 мг/100 г), Mg (341,81 мг/100 г), Zn (4,64 мг/100 г), P (483,23 мг/100 г), Cu (0,75 мг/100 г), Fe (58,25 мг/100 г) [12].

Литературные данные по минеральному составу седаны обобщены в таблице 1

Таблица 1.

Химические элементы в составе седаны (Nigella sativa) произрастающих в различных регионах мира [14]

Цель исследованием является изучения элементгого состава и коэффициента их биологического поглощения в органах растения cеданы выращенной в условиях Ферганской области.

Материалы и методы.

Объектом исследования было выбрано растение седана, выращенное в фермерском хозяйстве «Дилноза-Дилшода» Учкуприкского района Ферганской области. В качестве образцов были выбраны корни, стебли и семена седаны. При проведении исследовательской работы после сбора семян спелого растения седана их сушили на открытом воздухе, в месте, где нет солнечного света. После этого были подготовлены пробы для анализа из каждого органа растения.

Элементный состав образцов был исследован с использованием индуктивно связанной плазменной масс-спектрометрии на аппарате Nexion 2000 фирмы Perkin Elmer. Макро- и микроэлементы, тяжелые металлические соли и содержание редких металлов были определены относительно количества стандартного образца.

Результаты и их обсуждение. На основе полученных результатов определения элементов, анализ проводился в разрезе органов растения, с разделением элементов по группам. Согласно этим данным, состав макроэлементов был представлен в виде диаграммы, изображенной на рисунке 2.

Рисунок 2. Макроэлементы в составе седаны

Количество элементов в составе седанового растения различалось в листьях, плодах и стеблях. Например, в составе листьев было обнаружено наибольшее количество магния (11054,276 мг/кг), в составе плодов - калия (18739,251 мг/кг), а в составе стеблей - фосфора и калия (соответственно 4848,441 и 9255,274 мг/кг).

Содержание элемента Si в органах растения составляет ло 556,264 мг/кг в листьях, 408,941 мг/кг в плодах и 141,325 мг/кг в стеблях. В связи с заметными различиями в количестве обнаруженных микроэлементов, количество оставшихся микроэлементов было рассчитано отдельно (см. рисунок 3).

Рисунок 3. Индикатор содержания микроэлементов в составе седаны

Содержание элемента В было наибольшим в листьях и плодах седаны и составляло 6,648 и 5,984 мг/кг, соответственно, а в составе стеблей - наибольшее количество цинка, равное 34,258 мг/кг. Распределение микроэлементов в органах растения представлено следующим образом.

В корнях: Se _{0,009 мг/кг} < Co _{0,021 мг/кг} < Zn _{0,845 мг/кг} < Mn _{2,364 мг/кг} < B _{6,648 мг/кг} < Si _{556,264 мг/кг}

В стебле: Se _0,000 < Co _0,013 < Mn _{1,871 мг/кг} < Zn _{1,925 мг/кг} < B _{5,984 мг/кг} < Si _{408,941 мг/кг}

В семенах: Se _0,000 < Co _0,48 < Mn _{12,581 мг/кг} < B _{33,751 мг/кг} < Zn _{34,258 мг/кг} < Si _{141,325 мг/кг}

Одновременно были изучены элементы тяжелых металлов в органах растения седан. Их количественное распределение представлено мы можем увидеть на рисунке 4.

Рисунок 4. Содержание тяжелых металлов, обнаруженных в седановом растении

По предоставленной информации, содержание тяжелых металлов в седановом растении, выращенном в местных условиях, близко к следующему. Количество алюминия в листьях, плодах и стеблях седана составляло 76,184 мг/кг, 12,345 мг/кг и 16,351 мг/кг, соответственно, в то время как содержание никеля в составе стеблей значительно превышало остальные органы (1,773 мг/кг).

Различие в содержании удобряющих химических элементов в растениях отличается от состава почвы региона. Это связано с тем, что растения обладают способностью выбирать и привлекать элементы, которые им необходимы. Кроме того, наблюдается различие в составе растений, выращенных в разных регионах, что обусловлено различиями в почвенном составе и климатических условиях этих регионов.

Коэффициент биологического поглощения (КБП) описывает процент перераспределения химических элементов из почвы в растения. Он является важным показателем в анализе биогенной миграции элементов. (КБП) является единицей, характеризующей количество элементов, перераспределяемых из почвы в растения, и важным показателем, отражающим региональные геохимические особенности почвенных условий в процессе миграции элементов[15].

По данным литературы, накопление или удержание химических элементов в растениях различается в зависимости от значения коэффициента их биологического поглощения. При этом различные элементы анализируются путем разделения их на группы биоаккумуляции и биоудержания. При этом, если К_б >1, то количество элемента в растении больше, чем количество в литосфере, если К_б<1, то количество элемента в литосфере выше, чем количество в растении. При этом уровень накопления и удержания элементов может быть различным. В зависимости от количества этих веществ в органах растения учитывают, сколько химических элементов поглощается из почвы, а также насколько элементы могут проходить через различные барьеры. Согласно этому БПК макро- и микроэлементов из химических элементов, выявленных в органах растения седана, рассчитывали по формуле (табл. 2):

Таблица 2.

Индекс биологической абсорбции химических элементов в растениях седана

Таблица представляет эффективность накопления химических элементов в органах растений, разработанной на основе исследований. Элементы в строках расположены в порядке возрастания значения (КПБ).

В результате образовалась следующая последовательность элементов:

В листьях: Fe (0,0028) < Mn (0,004) < Cr (0,019) < Ca (0,034) < Co (0,073) < Na (0,0877) < Si (0,131) < K (0,428) < Zn (0,463) < Mg (0,497) < P (0,567) < S (1,101)

В стеблях: Fe (0,0018) < Mn (0,0033) < Cr (0,018) < Na (0,02) < Co (0,045) < Ca (0,05) < Si (0,096) < Mg (0,15) < P (0,669) < K (0,814) < Zn (1,05) < S (1,138)

В корнях: Na (0,007) < Fe (0,0105) < Mn (0,0227) < Si (0,033) < Ca (0,042) < Cr (0,053) < Mg (0,072) < K (0,37) < S (0,75) < Co (1,667) < P (5,295) < Zn (18,76)

Общий по органам растения: Fe (0,05) < Mn (0,01) < Cr (0,03) < Na (0,038) < Ca (0,042) < Si (0,086) < Mg (0,24) < K (0,537) < Co (0,6) < S (1) < P (2,177) < Zn (6,76)

В результате анализов было подтверждено, что семена седаны, выращенного в нашей Республике, имеют высокое содержание элементов K и P, а также значительно повышенное содержание элемента Zn. Кроме того, количество тяжелых металлов не превышает допустимых норм, что подтверждает ценность семян седана. Было также обнаружено, что семена седаны, выращенные в нашей стране, не уступают по содержанию макро- и микроэлементов растениям, выращенным в других странах.

Список литературы:

1. Aftab A.K., Mahesar S.A., Khaskheli A.R., Sherazi S.T.H., Sofia Q., Zakia.K.Gas chromatographic coupled mass spectroscopic study of fatty acids composition of Nigella sativa L. (KALONJI) oil commercially available in Pakistan // International Food Research Journal. — 2014. — № 21(4). — Р. 1533–
2. Википедия, открытая энциклопедия.
3. Шиш С.Н., Шутова А.Г., Спиридович Е.В. и др. Физиолого-биохимические особенности Nigella sativa L. при культивировании в Беларуси. Роль ботанических садов и дендрариев в сохранении, изучении и устойчивом использовании разнообразия растительного мира: материалы Междунар. науч. конф.,посвящ. 85-летию Центр. ботан. сада НАН Беларуси, Минск, 6–8 июня 2017г. Минск: Медисонт, 2017;(2):152-156
4. Определитель высших растений Беларуси. Минск.: Дизайн ПРО, 1999. С.47.
5. Прохоров В.Н. Нигелла –ценная хозяйственно-полезная культура(обзор литературы). Овощи России. 2021;(4):111-123. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2021-4-111-123
6. Asqarov.I “Tabobat qomusi” Toshkent “Mumtoz so’z”-2019 y. 778-b
7. Saydullayev.M, Bitiruv malakaviy ishi, NamDU.,Namangan -2017
8. “Chemical investigation of Nigella sativa L. seed oil”. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. 14-jild, № 2. 2015. 172–177-bet. doi:10.1016/j.jssas.2013.12.001
9. Chakrabarty.A, Emerson M.R, LeVine S.M (2003) Heme oxygenase 1 in SJL mice with experimental allergic encephalomyelitis. Mult Scler 9:372–381
10. Haq.A, Lobo P.I, Al-Tulfail.M, Rama.N.R, Al-Sedairy.S.T (1999) Immunomodulatory effect of Nigella sativa proteins fractionated by ion exchange chromatography. Int J Immunopharmacol 21:283–295
11. Topozada.H.H, Masloum.H, El-Dakhakhany.M (1965) The antibacterial properties of Nigella sativa seeds: active principle with some clinical application. J Egypt Med Assoc 48 (suppl):187–202
12. Salem.M.L (2005) Immunomodulatory and therapeutic properties of the Nigella sativa L. seed. Int Immunopharmacol 5:1749–1770
13. Adeleke.A.E.¹, Onifade,A.P.¹, Adegbite,A.A.¹, Adegbite,S.A² and Isola,O.M³ “Mineral Composition of Nigella sativa Seed Flour and Physicochemical Properties of Nigella sativa Seed Oil” Journal of ChemResearch Volume 2, No. 1, Apr. 2021., 302 – 309-b
14. Jernej Imperl¹, Mitja Kolar¹, Petranka Petrova², Maya Chochkova² “MINERAL CONTENT ESTIMATION OF BLACK CUMIN SEEDS” Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 58- 5.2023, 862
15. Азаренко Ю.А. Содержание микроэлементов в растениях на почвах лесостепных и степных ландшафтов омского прииртышья// Вестник ОмГАУ № 4 (24) 2016. -С. 65-74