Определение содержания химических элементов в Ephedra equisetina Bunge с использованием нейтронно-активационного анализа

Determination of the content of chemical elements in Ephedra equisetina Bunge using neutron activation analysis

Ибрагимов А.А. Аббасова Д.З. Назаров О.М.

05.08.2020 376

№ 8 (74)

Цитировать:

Ибрагимов А.А., Аббасова Д.З., Назаров О.М. Определение содержания химических элементов в Ephedra equisetina Bunge с использованием нейтронно-активационного анализа // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 8 (74). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/9937 (дата обращения: 31.10.2024).

Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

Методом нейтронно-активационного анализа определен элементный состав и количественное содержание 35 макро- и микроэлементов в различных органах Ephedra equisetina Bunge произрастающего в Узбекистане.

ABSTRACT

The method of neutron activation analysis was used to determine the elemental composition and quantitative content of 35 macro- and microelements in various organs of Ephedra equisetina Bunge growing in Uzbekistan.

Ключевые слова: макро- и микроэлементы, Ephedra equisetina Bunge, нейтронно-активационный анализ.

Keywords: macro-and microelements, Ephedra equisetina Bunge, neutron activation analysis.

Эфедра хвощевая (Ephedra equisetina) относиться к роду Ephedra семейства Ephedraceae. Сильно ветвящийся кустарник до 1-1.5 м высотой. Стебли сине-зеленые или голубоватые, жесткие и твердые, короткие междоузлия, длиной 1-2 см, толщиной 1,5-2 мм, мелко бороздчатые. Листья простые, противоположные, коричневатые, в форме ножен, сросшиеся на 3/4 своей длины. Побеги членистые: прямые междоузлия 1.5 - 3 см длиной чередуются с мутовками редуцированных листьев, лишенных хлорофилла. Хлоропласты расположены в клетках коры молодых, неодревесневших стеблей. Цветет в мае, опыляется ветром. Плоды почти шаровидные, мясистые, красные[1]. Растет преимущественно в горах Центральной Азии, в Восточном Тянь-Шане до Алтая и Западных Саян. Представители этого рода содержат различные лекарственно активные алкалоиды (особенно эфедрин), и они широко используются в препаратах для лечения астмы и катара. В отличие от использования выделенного растительного сырья эфедрина, использование всего растения редко вызывает побочные эффекты. Эфедрин обладает адреналиновым действием в организме[2].

Растения для своего развития требуют различные элементқ, которые обычно называются минеральными элементами. Дефицит этих элементов влияет как на качественный, так и на количественный состав растений. C, H, O, N, P, S, B, Cl, K, Ca, Mg, Mn, Cu,Fe, Zn, Mo и Ni являются необходимыми элементами растений и участвуют во многих процессах метаболизма растений[3].Многие важные функции физиологии растений выполняются этими элементами[4]. Минеральные элементы важны для роста лекарственного растения, они оказывают непосредственное влияние на урожайность и органический состав трав, а также действуют как важные лечебные основы. С исследованием вторичных метаболитов растений рода Ephedra, также изучается минеральный состав растений. Изучен состав макро-и микроэлементов стебля растения Ephedra sinica методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Для исследований были собраны 14 образцов растения Ephedra sinica произрастающих в различных регионах Китая. Определены содержания 15 элементов, их содержание уменьшается в следующем порядке: N > K > S > Ca > Mg > P > Fe > Cl > Sr > Na > Mn > B > Zn > Cu > Mo. Самое высокое содержания имеет азот от 12523.58 мкг/г до 33304.26 мкг/г, что составляет 55.98% общего содержания элементов. Самое низкое содержания имеет молибден от 0.74 мкг/г до 1.47 мкг/г. Макроэлементы(N, P, K, Ca, Mg и S) составляют 97.05% общего содержания элементов[5].

Также был изучен минеральный состав фруктов растения Efedra foeminea Forssk. атомно-абсорбционном методом. Были определены содержание следующих макро- и микроэлементов K, Ca, Mg, P, Fe, Zn, Cu. Их содержание уменьшается следующем порядке: K > Ca > P > Mg > Fe > Zn > Cu. Самое высокое содержания имеет калий 3580.7 мкг/г, самое низкое содержания имеет мед 2.2 мкг/г[6].

Экспериментальная часть. Эфедра хвощевая (Ephedra equisetina) было собрано в Ферганском районе Ферганской области Республики Узбекистан).

Количественное определение макро-и микроэлементов в образцах мёда осуществляли с использованием инструментального нейтронно-активационного анализа (ИНАА) в аналитической лаборатории института ядерной физики Академии Наук Республики Узбекистан(ИЯФ АН РУз)

В качестве источника нейтронов использовали ядерный реактор ВВР-СМ ИЯФ АН РУз. Поток нейтронов в каналах облучения составляет 5х10¹³ нейтрон/см² сек. Временные режимы облучения t_обл и «остывания» t_охл выбирали в зависимости от группы радионуклидов:

короткоживущие радионуклиды: t_обл-15 с,t_охл-10 мин; период полураспада (Т_½) - от нескольких минут до нескольких часов;
среднеживущие: t_обл-15 ч, tохл-10 сут; Т_½-от несколько дней до несколько недель;
долгоживущие: t_обл-15 ч, t_охл-30 сут, Т_½-от нескольких недель до нескольких месяцев.

Для регистрации наведенной активности использовали детектор из германия высокой чистоты (V=120 см³) с разрешением 1,8 КэВ по гамма-линии Co-60 и гамма-спектрометр с компьютерным программным обеспечением. Обработку данных проводили по программе GENIE-2000. Максимальная погрешность активационного метода определения элементов не превышала 15%, что вполне отвечает требованиям исследований биологических образцов. Проведенные исследования позволили определить 35 химических элементов.

Обсуждение результатов.

В таблице 1 перечислены элементные содержания в образцах растений. Порядок содержания элементов для корней растения был Ca > K > Fe > Na > Sr > Zn > Mn > Ba > Br > Ni > Sb > Rb > Cr > Ce > Mo > La > Nd= As= W= Se > Co > U > Sc > Th > Cs= Au > Sm > Hf =Ta= Eu >Tb> Re= Lu= Yb= Hg. Содержание всех элементов составила 15664,26 мкг/г. Порядок содержания элементов для стебля растения был Ca > K > Sr > Fe > Na > Mn > Ba > Zn > Br > Ni > Rb > Mo > Cr > Sb > Ce > Co > Nd= As= W= Se > La > Sc > Th = Cs > U = Hf =Ta= Eu > Sm >Tb > Au > Re= Lu= Yb= Hg. Содержание всех элементов составила 31474,41 мкг/г. Порядок содержания элементов для цветков растения был K > Ca > Sr > Fe > Na > Mn > Ba > Zn > Br > Cr > Rb > Ni > Ce> Co > La > Sb > Mo > Sc > Cs > U > Nd= As= W= Se > Th > Hf > Sm >Ta= Eu >Tb > Re > Lu > Au >Yb > Hg. Содержание всех элементов составила 49653,02 мкг/г. Порядок содержания элементов для плодов растения был K >Ca > Sr >Fe > Na > Mn > Zn > Ba > Br >Rb> Cr > Ni > Sb > Mo=Nd= As= W =Se > Co > La > Sc > U= Ce =Th= Hf=Ta= Cs= Eu = Ta >Tb > Au = Sm = Re= Lu= Yb= Hg. Содержание всех элементов составила 29475.88 мкг/г. Содержание всех элементов в частях растения варьировала от 15664.26 мкг/г до 49653.02 мкг/г в среднем 31566.89 мкг/г. Самое высокое содержание в корнях и стеблях наблюдалось для Ca, значения варьировались 12200 мкг/г и 20700 мкг/г, а в цветках и плодах для К, значения варьировались 32400 мкг/г и 25500. Макроэлементы (K и Ca ) составили 96.47- 99.06% от общего числа элементов, в то время как микроэлементы (Fe, Sr, Mn, Zn, Мо, Na, Ni, Co и Sе) содержатся относительно малом количестве. Фосфор,магний и сера являются важными макроэлементами в растении. Однако в различных частях растения Ephedra equisetina Bunge эти элементы не обнаружены. Содержание стронция было самым высоким среди микроэлементов и варьировалось от 68 мкг /г до 949 мкг/кг, в среднем 406.5 мкг/г. Самое низкое содержание среди микроэлементов имеет селен и никель. Такие важные микроэлементы такие как, бор, медь, хлор, кремний не обнаружено.

Таблица 1.

Содержание макро-и микроэлементов в различных органах Ephedra equisetina Bunge, мкг/г

	Элемент	Корень	Стебель	Цветки	Плоды
1	Na	77	42	140	36
2	K	3200	10100	32400	25500
3	Mn	11,7	19	69,6	16,4
4	Sm	0,011	0,0084	0,046	<0.001
5	Re	<0.001	<0.001	0,0053	<0.001
6	Mo	0,18	0,62	0,49	<0.1
7	Lu	<0.001	<0.001	0,0048	<0.001
8	U	0,041	<0.01	0,1	<0.01
9	Yb	<0.001	<0.001	0,019	<0.001
10	Au	0,014	0,0018	0,0043	0,001
11	Nd	<0.1	<0.1	<0.1	<0.1
12	As	<0.1	<0.1	<0.1	<0.1
13	W	<0.1	<0.1	<0.1	<0.1
14	Br	1,5	4,8	36	3,9
15	Ca	12200	20700	15500	3700
16	La	0,13	0,084	0,69	0,037
17	Ce	0,27	0,21	0,89	<0.01
18	Se	<0.1	<0.1	<0.1	<0.1
19	Hg	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001
20	Tb	< 0.005	< 0.005	< 0.005	< 0.005
21	Th	0,023	0,022	0,012	<0.01
22	Cr	0,39	0,29	3,4	1,0
23	Hf	< 0.01	< 0.01	0,06	< 0.01
24	Ba	5,0	18	48	4,5
25	Sr	68	467	949	142
26	Cs	0,014	0,022	0,13	< 0.01
27	Ni	< 1.0	< 1.0	< 1.0	< 1.0
28	Sc	0,034	0,027	0,15	0,02
29	Rb	0,46	0,67	3,1	1,1
30	Zn	12	11	21	15
31	Co	0,063	0,11	0,81	0,084
32	Ta	< 0.01	< 0.01	< 0.01	< 0.01
33	Fe	88	110	479	56
34	Eu	< 0.01	< 0.01	< 0.01	< 0.01
35	Sb	0,55	0,24	0,62	0,12

Выводы: Согласно полученным результатам, растение Ephedra equisetina Bunge является источником необходимых питательных веществ, таких как K, Ca, Fe, Na и Mn. Результаты показали, что в цветах накапливается самая большая концентрация макро- и микроэлементов. В различных органах растения из токсичных элементов обнаружено только ртуть в минимальном количестве.

Список литературы:

Бобров Е.Г. Хвойник – Ephedra L. // Флора СССР. – М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1934, Т. 1. — С. 203.
Abourashed E. A., A. T. El-Alfy, I. A. Khan, Walker L. Ephedra in perspective-a current review. Phytother Res. 2003.-V.17.-P.703-712.
Ohkama-Ohtsu N., Wasaki J. Recent progress in plant nutrition research: Cross-talk between nutrients, plant physiology and soil microorganisms. Plant Cell Physiol.2010.-V. 51.-№8.-P. 1255-1264.
Wang F. Trace element research in China: Present and future. Chin. Bull. Life Sci.- 2012. -V.24.-P.713-730.
Zhe Cao, Yujie Yin, Fuying Mao, Yanqun Peng, Xinhui Zhang, Junyu Liang, Hongling Tian, Yunsheng Zhao. Influence of the rhizosphere soils on essential elements of Ephedra sinica herbaceous stems. Emir. J. Food Agric. 2018.-V.30. № 1.P. 29-38.
Ahmad K. Hegazy, Amal A. Mohamed, Sami I. Ali, Nasser M. Alghamdi, Amal M. Abdel-Rahman, Sanad Al-Sobeai. Chemical ingredients and antioxidant activities of underutilized wild fruits. Heliyon.2019. -V.5.P.1-8.