ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА РАСТЕНИЯ Capsicum annuum L.

АННОТАЦИЯ

В данной статье проведён анализ лечебных свойств растения Capsicum annuum L. (перец), его традиционного применения в народной медицине, а также фармакологического значения в современной медицине на основе научных источников. В ходе исследования определён химический состав плодов растения, в частности, содержание макроэлементов (K, Ca, Mg, Na) и микроэлементов (Fe, Zn, Cu, Mn, Se), а также оценено их биологическое и физиологическое значение. Элементный состав был установлен методом индуктивно связанной плазменной масс-спектрометрии (ICP–MS). Полученные результаты подтвердили пищевую, биологически активную и лечебную ценность растения Capsicum annuum L. Установлено, что данное растение является перспективным сырьём для производства функциональных пищевых продуктов, биологически активных добавок и фитотерапевтических препаратов. Кроме того, богатый элементный состав Capsicum annuum L. способствует усилению его антиоксидантных, иммуномодулирующих и противовоспалительных свойств.

ABSTRACT

This article analyzes the medicinal properties of the Capsicum annuum L. (pepper) plant, its traditional use in folk medicine, and its pharmacological significance in modern medical practice based on scientific sources. The study determined the chemical composition of the plant’s fruits, particularly the content of macroelements (K, Ca, Mg, Na) and microelements (Fe, Zn, Cu, Mn, Se), and evaluated their biological and physiological importance. The elemental composition was determined using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP–MS). The obtained results scientifically confirmed the nutritional, biologically active, and medicinal value of Capsicum annuum L. The findings indicate that this plant represents a promising raw material for the production of functional foods, biologically active supplements, and phytotherapeutic preparations. Moreover, the rich elemental composition of Capsicum annuum L. contributes to the enhancement of its antioxidant, immunomodulatory, and anti-inflammatory properties.

Ключевые слова: Capsicum annuum L.; биоорганика; химический состав; макроэлементы; микроэлементы; ICP-MS; биологически активные вещества; антиоксидантная активность; иммуномодулирующие свойства; противовоспалительные свойства; фитотерапия.

Keywords: Capsicum annuum L.; bioorganic; chemical composition; macroelements; microelements; ICP-MS; biologically active substances; antioxidant activity; immunomodulatory properties; anti-inflammatory properties; phytotherapy.

Введение. Некоторые виды рода Capsicum ценятся в пищевой промышленности как важная приправа, а в народной медицине — за свои целебные свойства. На сегодняшний день во всем мире многие сорта, созданные на основе видов этого рода, считаются важными пряными растениями. Эти лекарственные и пряные растения произошли из тропического региона Центральной Америки. Среди них острый красный перец, полученный на основе вида Capsicum annuum, содержит витамины C, A, E, B5, B6, макро- и микроэлементы, такие как калий, магний, железо, кальций, фосфор, марганец, а также ряд каротиноидов.

В настоящее время одной из важнейших проблем, влияющих на здоровье человека в глобальном масштабе, является дефицит микроэлементов. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), более двух миллиардов человек в мире сталкиваются с проблемами, касающимися состояния здоровья, связанными с дефицитом железа (Fe), цинка (Zn), селена (Se) и других важных микроэлементов [6]. Нехватка веществ подобного рода приводит к ослаблению иммунной системы, анемии, сердечно-сосудистым заболеваниям, усилению метаболических нарушений [1]. Поэтому изучение количества природных макро- и микроэлементов в пищевых продуктах является одним из приоритетных направлений, проводимых в настоящее время исследований.

В этом отношении особого внимания заслуживает растение Capsicum annuum L. (перец). Это обусловлено тем, что данное растение не только имеет пищевое значение, но и известно как целебный источник, богатый биологически активными и фармакологическими веществами. Плоды перца содержат такие элементы, как калий (K), кальций (Ca), магний (Mg), железо (Fe), цинк (Zn), медь (Cu), марганец (Mn), селен (Se), которые играют важную физиологическую роль в обмене веществ, окислительно-восстановительных процессах, гемопоэзе, функционировании нервной и сердечно-сосудистой систем. Поэтому определение элементного состава, оценка количественных соотношений и анализ взаимосвязи растения Capsicum annuum L. с экологическими условиями в настоящее время имеет научное и практическое значение. Такие исследования способствуют более глубокому изучению биохимического профиля растения и подбору перспективных сортов для производства функциональных продуктов питания.

Химический состав плодов Capsicum annuum L. чрезвычайно сложен и отличается богатством биоорганически активных веществ. Основным биологически активным компонентом красного острого перца является капсаицин (C₁₈H₂₇NO₃), который отвечает за острый вкус и фармакологическое действие растения. Капсаицин воздействует на рецепторы TRPV1 в нервных узлах, обладая анальгетическими (обезболивающими), противовоспалительными и метаболически активирующими свойствами. Наряду с капсаицином присутствуют такие алкалоиды, как дигидрокапсаицин, нордигидрокапсаицин, капсикол, которые составляют 80–90 % от общего содержания капсаиноидов [3].

Плоды Capsicum annuum L. также содержат каротиноидные пигменты (β-каротин, капсантин, капсорубин, зеаксантин), которые придают растению ярко-красный или темно-оранжевый цвет и обладают сильными антиоксидантными свойствами. β-Каротин участвует в образовании витамина А в организме, поддерживая зрение и иммунную систему [5].

Минеральный состав красного острого перца также богат и включает в себя макроэлементы (K, Ca, Mg, Na) и микроэлементы (Fe, Zn, Cu, Se, Mn), играющие важную роль во внутриклеточном балансе, ферментативных реакциях, синтезе гемоглобина и функционировании иммунной системы. В научных исследованиях элементный состав определяли методом ICP-MS (масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой), который отличается высокой точностью и чувствительностью [4].

Кроме того, в растении содержатся органические кислоты (янтарная, щавелевая, яблочная, лимонная), эфирные масла, флавоноиды (кверцетин, лютеолин), сапонины и полифенолы. Эти биоорганические соединения снижают окислительный стресс в организме, улучшают капиллярное кровообращение, активируют метаболические процессы и оказывают антибактериальное действие [7].

Таким образом, химический состав Capsicum annuum L. определяет пищевую и лечебную ценность растения, повышая его потенциал применения в качестве перспективного сырья в фитотерапии, производстве биоактивных добавок и функциональной пищевой промышленности.

Рисунок 1. Морфологическое строение Capsicum annuum L.

Высота может варьироваться от 40 см до 2 м в зависимости от сорта. Листья гладкие, простые, цельные, без опушения и ровные. Цветки обычно располагаются по одному на цветоносе. Цветки белые, а семена светло-жёлтые (соломенного цвета) [3].

Химический состав перца богат витаминами, особенно витамином С (аскорбиновой кислотой), содержание которого составляет 99,34 мг на 100 г свежих плодов. Следует отметить, что химический состав перца может варьироваться в зависимости от сорта и степени зрелости. Растение перца богато различными макро- и микроэлементами, важными для здоровья человека. Его химический состав может меняться в зависимости от сорта, условий выращивания и степени зрелости плодов. В его составе встречаются такие макроэлементы, как K, P, Mg, Ca, а также микроэлементы Na, Zn, Cu, Mn. Установлено, что основные макроэлементы в перце содержатся в следующих количествах на 100 г свежих плодов: 980 мг K, 68,33 мг P, 60 мг Mg, 30,88 мг Ca и 34,14 мг Na. Среди микроэлементов обнаружены Zn (5,87 мг на 100 г плодов), Cu (5,25 мг на 100 г) и Mn (3,07 мг на 100 г плодов) [5].

Материалы и методы исследования. Для исследования в августе были собраны образцы полностью созревших плодов растения Capsicum annuum L., выращенного на территории Ферганской области. Собранные плоды сначала очищали от загрязнений проточной водой, затем дважды промывали дистиллированной водой. Очищенные образцы разделяли на относительно небольшие кусочки и высушивали в сушильном шкафу при температуре 60°С до полного удаления влаги. Высушенные экземпляры измельчали в лабораторной мельнице Stegler LM-250 (28 000 об/мин) и просеивали для получения однородного гранулометрического состава. Подготовленный для анализа порошок взвешивали на аналитических весах с точностью до 0,100 г.

Содержание макро- и микроэлементов в образцах порошка, приготовленного из генеративных органов (плодов) растений, определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS). Для этого навески образцов массой 0,0500–0,500 г помещали в тефлоновые сосуды и добавляли необходимое количество концентрированной азотной кислоты (HNO3) и пероксида водорода (H2O2). Сосуды помещали в автоклав и обрабатывали образцы в программируемой системе микроволновой минерализации марки Berghof MWS-3+ до полного разложения.

Полученные растворы переносили в мерные колбы объемом 50 или 100 мл и доводили до метки 0,5%-ным раствором азотной кислоты. Приготовленные растворы анализировали на ICP-MS спектрометре и проводили количественный анализ элементов. Каждое измерение повторяли трижды и рассчитывали средние значения.

Результаты и обсуждение. Количественное исследование макро- и микроэлементов, содержащихся в лекарственных растениях, является важным этапом в определении концентраций элементов, необходимых для живых организмов, в таких растениях. В связи с этим на сегодняшний день большое научное и практическое значение имеет не только изучение биологически активных веществ, входящих в состав лекарственных растений, но и исследование химических элементов, подверженных влиянию экологических факторов окружающей среды [6].

Элементный состав изученных плодов Capsicum annuum свидетельствует об их высокой биологической ценности. Плоды содержат макро-, микро- и ультрамикроэлементы, которые участвуют во многих метаболических процессах, необходимых для организма человека.

Таблица 1.

Содержание макроэлементов в плодах растения Capsicum annuum, мг/кг

Согласно результатам химического анализа, содержание калия (K) в плодах перца является наивысшим и составляет 25 000 мг/кг. Калий играет важную роль в регуляции осмотического давления внутри клетки, передаче нервных импульсов и активности ферментов. Анализ показал, что содержание кальция (Ca) составляет 4800 мг/кг, а магния (Mg) — 3400 мг/кг. Известно, что кальций является важным элементом в формировании костной ткани, ферментативных процессах в организме и энергетическом обмене. Также было установлено, что количество фосфора (P) в образцах составляет 2600 мг/кг, а натрия (Na) — 940 мг/кг.

Таблица 2.

Содержание микроэлементов в плодах Capsicum annuum, мг/кг

Анализ минерального состава изученных плодов Capsicum annuum (перца) показывает, что количество микроэлементов, содержащихся в плодах, в порядке убывания составляет следующую последовательность: Al > Fe > Sr > Mn > B > Zn > Rb > Cu > Mo > Cs. Этот порядок свидетельствует о богатстве плодов металлическими и неметаллическими элементами, а также подчеркивает биологическую и функциональную значимость этих микроэлементов для перца (таблица 2). В частности, было отмечено, что содержание железа (Fe) составляет 710 мг/кг. Этот элемент играет важную роль в синтезе гемоглобина, транспорте кислорода и окислительно-восстановительных процессах в организме человека. Установлено, что алюминий (Al) в концентрации 820 мг/кг и марганец (Mn) в концентрации 28 мг/кг участвуют в качестве кофакторов, активирующих ферментативные реакции в организме растений и человека. Кроме того, наличие таких элементов, как цинк (Zn), медь (Cu) и бор (B), играет важную роль в делении клеток, усилении активности иммунной системы и формировании антиоксидантных защитных механизмов. Состав этих микроэлементов позволяет рассматривать плоды перца как биологически активный источник пищи и перспективное сырье для производства пищевых продуктов и диетических добавок.

Таблица 3.

Содержание микроэлементов в плодах Capsicum annuum, мг/кг

При анализе минерального состава плодов Capsicum annuum было обнаружено наличие ультрамикроэлементов (таблица 3). Несмотря на то, что количество этих элементов зарегистрировано в очень низких концентрациях (в диапазоне мг/кг), их биологическая активность может быть значительно выше. Например, обнаружение лития (Li) в количестве 4,00 мг/кг указывает на его значение как микроэлемента с нейрорегуляторными свойствами. Наличие селена (Se) на уровне <0,50 мг/кг подтверждает его участие в функционировании системы антиоксидантной защиты (глутатионпероксидазы и других селенопротеинов) и биосинтезе гормонов щитовидной железы.

Также в результатах анализа было отмечено присутствие в следовых количествах редких элементов, таких как цирконий (Zr), иттрий (Y), гадолиний (Gd), торий (Th). Наличие этих элементов в плодах указывает на высокую чувствительность растения к геохимическим условиям, то есть на его непосредственную связь с минеральным составом почвы и экологическими факторами. Этот комплексный набор ультраследовых элементов повышает общую биологическую ценность плодов, позволяя рассматривать их как перспективное природное сырье для функциональных продуктов питания, диетических добавок и фармацевтических препаратов.

При сравнении результатов проведенного анализа с данными Meghvansi и др. (2020) и USDA (2022) установлено, что в плодах Capsicum annuum содержание калия (K), магния (Mg) и кальция (Ca) имеет близкие значения. Это еще раз подтверждает высокую глобальную питательную ценность этого растения.

Заключение. Проведенные исследования показали, что плоды Capsicum annuum L. имеют большое значение с точки зрения биоорганического состава. Химико-аналитические анализы подтвердили наличие в них таких макроэлементов, как калий (К), магний (Mg), кальций (Ca), железо (Fe), а также биологически активных микроэлементов, таких как цинк (Zn), медь (Cu), марганец (Mn), селен (Se). Эти элементы играют важную биоорганическую роль в ферментативных реакциях, окислительно-восстановительных процессах, поддержании стабильности клеточных мембран и формировании активных центров белков и коферментов.

Существующие минеральные и ультрамикроэлементы обеспечивают непрерывное протекание основных метаболических процессов, таких как биокатализ, антиоксидантная защита, синтез гема, синтез АТФ и ионный обмен. В частности, Fe — в составе цитохромов и гемопротеинов, Mg — в комплексе с АТФ в энергетическом обмене, Zn — в составе металлоферментов в качестве каталитического центра, Se - в активности глутатионпероксидазы.

Поэтому минеральный состав плодов Capsicum annuum L. имеет высокую ценность не только с пищевой, но и с биоорганической точки зрения, и его можно рассматривать как перспективное сырье для приготовления биологически активных добавок, функциональных пищевых продуктов и природных антиоксидантных комплексов. Полученные авторами статьи  результаты согласуются с международными данными и еще раз подтверждают научную обоснованность широкого применения Capsicum annuum L. в биоорганической химии, фармацевтике, диетологии и клиническом питании.

Список литературы:

1. Erol Ümit H., Arpaci B.B. Macro and Micro Element Contents of Pepper Species at Maturation Periods // ISPEC Journal of Agricultural Sciences. —2023. — Vol. 7(3). — Pp. 508–516.
2. Food and Agriculture Organization (FAO). Food and Agriculture Organization of the United States. — 2019. Retrived from:  https://www.fao.org/family-farming/detail/en/c/1245425/ (accessed date: 05.09.2025)
3. Jayan L.S., Rajan S.S., Mujahid S.M. et al. Capsaicin: an in-depth review of its chemical properties, health benefits, and challenges in food applications // Food Production, Processing and Nutrition. — 2025. — Vol. 7. — P. 47.
4. Meghvansi R., Varma A., Prasad R. Sustainable Agriculture Reviews 42: The Role of Potassium in Plant Nutrition and Stress Tolerance. — Springer Nature, 2020.
5. Seong G.-U., Yun D.-Y., Shin D.-H., Cho J.-S., Lee G., Choi J. H., Park, K.-J., Ku K.-H., Lim J.-H. Comparative 1H NMR-Based Metabolomics of Traditional Landrace and Disease-Resistant Chili Peppers (Capsicum annuum L.) // Foods. — 2024. — Vol. 13(13). — P. 1966.
6. Sepulveda M., Costa J., Cayún Y., Gallardo V., Barría E., Rigotto Caruso G., von Zeska Kress M.R., Cornejo P., Santos C. Chemical composition and antifungal activity of Capsicum pepper aqueous extracts against plant pathogens and food spoilage fungi // Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. — 2024. — Vol. 14. — 1451287.
7. United States Department of Agriculture (USDA). (2022). Nutrient Database for Standard Reference Release 28: Capsicum annuum (Peppers) Nutrient Profile. USDA National Nutrient Database. Retrived from:  https://fdc.nal.usda.gov  (accessed date: 05.09.2025).
8. Vidak M., Lazarevic B., Petek M., Gunjaca J., Satovic Z., Budor I.,  Carovic-Stanko K. Multispectral Assessment of Sweet Pepper (Capsicum annuum L.) Fruit Quality Affected by Calcite Nanoparticles // Biomolecules. — 2021. — Vol. 11. — P. 832.