СОСТАВ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ НАДЗЕМНОЙ ЧАСТИ РАСТЕНИЯ Phlomoides brachystegia

АННОТАЦИЯ

В статье впервые представлены данные о составе и содержании 35 микро- и макроэлементов в надземной части растения Phlomoides brachystegia, определённые методом нейтронно-активационного анализа (НАТ). Среди выявленных элементов выделяются макроэлементы – калий, кальций, магний, железо, натрий, а также микроэлементы – медь, цинк, марганец, кобальт и другие. Обнаруженные элементы оказывают положительное влияние на процессы роста и биологическую активность растения. Результаты исследования позволяют рассматривать Phlomoides brachystegia как целебное растение. Полученные научные данные способствуют повышению экологической и агрономической ценности данного вида.

ABSTRACT

This article presents for the first time the composition and content of 35 micro- and macroelements in the above-ground part of the plant Phlomoides brachystegia, determined by neutron activation analysis (NAA). Among the identified elements, macroelements such as potassium, calcium, magnesium, iron, and sodium, as well as microelements such as copper, zinc, manganese, cobalt, and others, were highlighted. These elements positively affect the plant’s growth processes and biological activity. The results allow Phlomoides brachystegia to be characterized as a medicinal plant. The study provides new scientific data aimed at enhancing the ecological and agronomic value of this plant.

Ключевые слова: Phlomoides brachystegia, лечебные свойства, состав макро- и микроэлементов, нейтронно-активационный анализ, лекарственные растения, флора Узбекистана.

Keywords: Phlomoides brachystegia, healing properties, macro- and microelement composition, neutron activation analysis, medicinal plants, Uzbekistan flora.

ВВЕДЕНИЕ

Микроэлементы являются неотъемлемой частью или активаторами ферментов, гормонов, витаминов и других биологически активных соединений. Они участвуют в синтезе нуклеиновых кислот, обеспечивают связь между процессами синтеза белков и передачей генетической информации. Недостаток или избыток микроэлементов приводит к нарушению важных функций организма [1]. Многие виды растений используются в медицине не только благодаря содержанию основных биологически активных веществ, но и за счет их элементного состава. Было установлено, что минеральные вещества в растениях обладают иммуномодулирующей активностью. Для нормального функционирования иммунных механизмов необходим определённый уровень таких элементов, как цинк, селен, литий, медь, марганец, железо и кобальт [1].

Растение Phlomoides brachystegia широко распространено в странах Центральной Азии и занимает важное место среди лекарственных растений благодаря богатому содержанию биологически активных веществ [7; 10]. Этот вид относится к роду Phlomoides Moench, представители которого оказывают положительное влияние на состояние растений и животных организмов. Растения играют важную роль в экосистемах, регулируя микробную активность в надземных частях и корнях, а также укрепляя взаимодействие между почвой и растениями. Химический состав растений, особенно содержание микро- и макроэлементов, имеет существенное значение для их роста и лечебных свойств. Микроэлементы регулируют множество биохимических процессов и необходимы для нормального функционирования организма.

Рисунок 1. Phlomoides brachystegia

(Фотографии сделаны автором в мае-июне 2024 года в предгорьях горы Кемчик, район Поп)

Phlomoides brachystegia не только характеризуется богатым химическим составом, но и с древних времён широко применяется в народной медицине. Местные жители используют настои этого растения для:

• облегчения симптомов простуды и кашля;
• поддержания нормального уровня артериального давления;
• укрепления общего иммунитета.

Кроме того, настои Phlomoides brachystegia стимулируют сердечную деятельность, служат источником энергии при общей слабости, а также применяются для снятия головной боли и успокоения нервной системы. Эти свойства растения, в сочетании с научно подтверждённым элементным составом и биологически активными веществами, ещё больше свидетельствуют о его потенциале как эффективного лекарственного средства. Медицинское применение растения, особенно его минерального состава, является основой для его эффективного использования. В связи с этим определение и анализ состава микроэлементов в надземной части Phlomoides brachystegia имеет большое значение для подтверждения и расширения его лечебного потенциала.

Целью настоящего исследования является количественное определение макро- и микроэлементов в надземной части растения методом нейтронно-активационного анализа (НАТ).

Экспериментальная часть. Растение Phlomoides brachystegia было собрано в конце мая – начале июня 2024 года на склонах горы Кемчик в районе Поп Наманганской области. Собранное исходное сырьё было высушено в тени при естественной температуре, после чего доведено до безвоздушного состояния и измельчено до размера частиц 1–2 мм для дальнейшего анализа. Определение состава микро- и макроэлементов проводилось методом нейтронно-активационного анализа (НАТ). Данный метод основан на регистрации гамма-излучения радиоактивных изотопов, которые образуются в пробах при облучении их потоком нейтронов. В результате взаимодействия нейтронов с атомными ядрами в образце происходит их активация, после чего по спектру гамма-излучения можно определить качественный и количественный состав элементов. Источник нейтронного излучения – ядерный реактор ВВЭР-СМ типа, расположенный в Институте ядерной физики Республики Узбекистан (ИЯФ). Исследования проводились в научной лаборатории «Экология и биотехнология» ИЯФ с использованием современного аналитического оборудования и программного обеспечения для обработки спектральных данных.

Выбор метода НАТ обусловлен его высокой чувствительностью, точностью и возможностью одновременного определения множества элементов в сложных природных объектах без разрушения структуры образца.

Подготовка образцов для анализа. Образцы растения Phlomoides brachystegia были высушены при температуре, не превышающей 60°C, чтобы сохранить химическую стабильность и предотвратить разложение термолабильных компонентов. Для достижения однородности образцы измельчали в керамической ступке до мелкой фракции. Для проведения нейтронно-активационного анализа из полученного порошка отбирали пробы массой 40–50 мг для быстрой диагностики короткоживущих радионуклидов и 90–100 мг для определения среднего и долгоживущих радионуклидов. Пробы упаковывали в специальные пластиковые пакеты, обеспечивающие герметичность и защиту от загрязнений. Обработанные образцы подвергались облучению потоком нейтронов в ядерном реакторе ВВЭР-СМ Института ядерной физики Республики Узбекистан. Поток нейтронов составлял 5×10¹³ нейтронов/см²/с, что обеспечивало необходимую активацию элементов. Для оптимального определения различных радионуклидов использовались специализированные режимы облучения и последующего охлаждения:

1. Короткоживущие радионуклиды: время облучения (T_изл) – 15 секунд, время охлаждения (T_ох) – 10 минут;
2. Среднеживущие радионуклиды: T_изл – 15 часов, T_ох – 10 дней, с периодами полураспада от нескольких дней до нескольких недель;
3. Долгоживущие радионуклиды: T_изл – 15 часов, T_ох – 30 дней, с периодами полураспада от нескольких недель до нескольких месяцев.

Выбор режимов облучения и охлаждения обеспечивал максимально точное и достоверное количественное определение состава микро- и макроэлементов в исследуемых образцах.

Результаты и обсуждение

В таблице 1 приведены результаты количественного анализа состава элементов в надземной части растения Phlomoides brachystegia, выполненного методом нейтронно-активационного анализа в июне 2024 года.

Таблица 1.

 Состав элементов Phlomoides brachystegia (мкг/г)

Анализ полученных данных показал, что в надземной части растения Phlomoides brachystegia присутствуют как макроэлементы, так и микроэлементы.

Макроэлементы:

Калий (K) – 14600 мкг/г, кальций (Ca) – 11900 мкг/г, магний (Mg) – 2800 мкг/г, хлор (Cl) – 1050 мкг/г, железо (Fe) – 211,4 мкг/г, натрий (Na) – 101,2 мкг/г.

Микроэлементы:

Серебро (Ag) – 0,014 мкг/г, мышьяк (As) – 0,41 мкг/г, золото (Au) – 0,0056 мкг/г, барий (Ba) – 52,1 мкг/г, бром (Br) – 4,5 мкг/г, кадмий (Cd) – <0,01 мкг/г, кобальт (Co) – 0,48 мкг/г, хром (Cr) – 0,36 мкг/г, медь (Cu) – 9,2 мкг/г, марганец (Mn) – 64,7 мкг/г, молибден (Mo) – 2,07 мкг/г, никель (Ni) – 2,3 мкг/г, рубидий (Rb) – 6,4 мкг/г, селен (Se) – 1,21 мкг/г, стронций (Sr) – 10,7 мкг/г, цинк (Zn) –19,8 мкг/г, уран (U) – 0,10 мкг/г, иттрий (Y) – 0,3 мкг/г, и другие редкие элементы.

Макроэлементы, такие как калий, кальций, магний, хлор, железо и натрий, играют ключевую роль в жизнедеятельности растения, обеспечивая регуляцию осмотического давления, поддержание структурной целостности клеток и участие в метаболических процессах. Например, калий способствует поддержанию водного баланса и активности ферментов, кальций участвует в укреплении клеточных стенок и сигнальных механизмах. Микроэлементы, включая медь, марганец, селен, кобальт и другие, важны для катализирования биохимических реакций, фотосинтеза, защитных функций и адаптации растения к стрессовым условиям среды. Например, медь участвует в окислительно-восстановительных процессах, марганец необходим для фотосинтетической активности, а селен оказывает антиоксидантное действие.

Таким образом, обнаруженный сбалансированный комплекс макро- и микроэлементов свидетельствует о богатом химическом составе Phlomoides brachystegia, что подтверждает его значимость как лечебного растения с потенциалом для использования в фармакологии и фитотерапии. Полученные данные могут служить основой для дальнейших исследований биоактивных свойств и биохимического профиля данного вида.

Phlomoides brachystegia представляет собой уникальный представитель флоры с богатым биохимическим составом, что делает его ценным источником макро- и микроэлементов. В составе растения выявлены такие ключевые элементы, как калий, кальций, магний, фосфор, а также цинк, медь, марганец и железо – вещества, играющие важную роль в поддержании нормальной физиологической активности организмов. Особое значение имеет тот факт, что Phlomoides brachystegia практически не содержит токсичных тяжелых металлов, таких как золото, сурьма, кадмий и другие потенциально опасные вещества. Концентрации свинца и ртути, как правило, представляющих угрозу для здоровья человека и окружающей среды, в растении обнаружены в крайне низких количествах. Это подтверждает экологическую безопасность данного вида и расширяет возможности его применения.

Растение Phlomoides brachystegia характеризуется высоким содержанием макро- и микроэлементов, что делает его ценным источником питательных веществ и биологически активных соединений. В его составе присутствуют калий, кальций, магний, фосфор, а также микроэлементы – цинк, медь, марганец и железо, играющие важную роль в поддержании физиологических процессов организма. Особое значение имеет отсутствие токсичных тяжёлых металлов, таких как свинец, кадмий и золото, что подтверждает экологическую безопасность растения и его потенциальную пользу для здоровья человека. Это открывает перспективы использования Phlomoides brachystegia в пищевой промышленности, медицине и фармацевтике. Кроме того, благодаря присутствию биологически активных веществ, растение может служить основой для создания натуральных препаратов, пищевых добавок и косметических средств. Экологическая чистота и химический состав делают Phlomoides brachystegia перспективным объектом для применения в устойчивом сельском хозяйстве и разработке экологически чистых технологий.

Список литературы:

1. Абдуллаев Ш.В., Маматкулова С.А., Назаров О.М. Компонентный состав экстрактов Raphanus sativus L., произрастающего в Узбекистане // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журнал. – 2019. – №8 (62). [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/7674 (дата обращения: 23.05.2025).
2. Зайцева Т.В., Лебедев Ю.П. Современные методы исследования микроэлементов в растениях // Химия и биология. – 2020. – №12. – С. 99–107.
3. Иванов В.И., Петрова Н.С. Методы нейтронно-активационного анализа в изучении биологических объектов // Журнал радиоанализа. – 2017. – Т. 23. – № 5. – С. 72–80.
4. Игамбердиева П.К., Данилова Е.А., Осинская Н.С. Исследование содержания химических элементов в лекарственных растениях Южной Ферганы и перспективы их применения при лечении заболеваний // Микроэлементы в медицине. – 2016. – Т. 17. – №3. – С. 48–53.
5. Нурматов С.Б., Рахимов Д.Т. Влияние макро- и микроэлементов на рост и развитие лекарственных растений // Вестник сельскохозяйственной науки. – 2021. – №3. – С. 45–52.
6. Попов А.И. Макро- и микроэлементы чаги, заготовленной в Кемеровской области и Республике Тыва // Фармация на современном этапе – проблемы и достижения: сб. науч. тр. – М., 2000. – Т. 31. – №4. – С. 251–253.
7. Растительные ресурсы СССР: цветковые растения, их химический состав и использование; семейство Asteraceae (Compositae). – СПб.: Наука, 1993. – С. 332–335.
8. Смирнов А.В., Кузнецова М.Ю. Биохимический состав и экологическая роль лекарственных растений Средней Азии. – Ташкент: Фан, 2018. – 142 с.
9. Хайдарова Д.Р., Бобокулов Х.М., Абдуллаев Ш.В., Мамаджанова М.Ю. Компонентный состав Scutellaria comosa, произрастающего в Узбекистане // Научный вестник НамГУ. – 2019. – №6. – С. 107–113.
10. Холматов Х.Х., Ахмедов Ў.А. Фармакогнозия: учеб. – Ташкент: НМБ им. Ибн Сино, 1995.