СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ, МАКРО–МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В НАДЗЕМНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ОРГАНАХ АCORUS CАLAMUS ПРОИЗРАСТАЮЩЕГО В УЗБЕКИСТАНЕ

АННОТАЦИЯ

Проведены исследования содержания тяжелых металлов, макро–микроэлементов в корневище и надземной части аира болотного, произрастающего на территории Республики Узбекистан. Установлено, что в органах аира болотного доминирующим и тяжелыми металлами являются Cu и Zn, а из макро–микроэлементов Fe, K, Ca. Выявлено содержание 10 макро- и микроэлементов в составе корневищ и надземных частей аира болотного. Установлено, что исследованные органы аира болотного отличаются по элементному составу.

ABSTRACT

Conducted research of the content of heavy metals, macro-microelements in the rhizome, and air-part of the marsh calamus growing in Uzbekistan. It has been established that Cu and Zn are the dominant and heavy metals in the organs of the calamus marsh, and of the macro-microelements Fe, K, Ca. The content of 10 macro-and microelements in the composition of rhizomes and air-parts of the calamus was revealed. It was found that the studied organs of the calamus marsh differ in elemental composition.

Ключевые слова: аир болотный, тяжёлые металлы, макро- и микроэлементы, оптика эмиссионная спектрометрия.

Keywords: аcorus cаlamus, heavy metals, macro- and microelements, optics emission spectrometry.

Введение

Аcorus cаlamus (Аир обыкновенный, Аир болотный, Аир тростниковый, Ирный корень) — вид прибрежных, водных и болотных многолетних трав из монотипного семейства Аирные (Acoraceae), типовой вид рода Аир. Произрастает в Юго-Восточной Азии, Европе, Северной Америке, на территории Узбекистана встречается в Самаркандской области и нижней досягаемости Амударьи. В лечебных целях используют корневище аира, который собирают ранней весной и поздней осенью, листья – в июне – июле [1,2]. Препараты из корневищ аира широко применяют для лечения хронических гастритов, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, особенно при сниженной кислотности желудочного сока, при диспепсических расстройствах, дискинезии желчевыводящих путей, хроническом холецистите, ахилии, метеоризме, диарее различного происхождения и при других нарушениях пищеварения. Эфирное масло снимает приступы кишечной колики[3]. В медицине используются корневища аира болотного в виде отвара в качестве ароматической горечи, повышающей аппетит и улучшающей пищеварение [4,5]. Показана возможность повышения эффективности химиотерапии полисахаридами аира болотного при внутрижелудочном и внутрибрюшинном введении, показана возможность коррекции гематологической токсичности, гепатотоксичности, защита слизистой желудочно-кишечного тракта при их включении в схемы цитостатической терапии перевиваемых опухолей животных [6-8].

Химический состав в корнях обнаружены углеводы (сахароза, глюкоза), крахмал, тритерпены, стероофенолы (в гидролизате флороглюцин, пирогаллол, пирокатехин, резорцин), фенолкарбоновые кислоты и их производные (в гидролизате галловая, элаговая). Дубильные вещества 7-44,8%, катехины. Трава содержит углеводы (сахароза, глюкоза, фруктоза, рафиноза), дубильные вещества 19,75%, флавоноиды. В листьях найдены витамин С, дубильные вещества 12,4%, флавоноиды (в гидролизате кверцетин, кемпферол), хиноны, в цеветках- витамин С [5, 9,10].

Немаловажную роль в лекарственных свойствах растений играет минеральный комплекс. В организме человека, имеется 15 эссенциальных элементов, такие как железо, йод, медь, цинк, кобальт, хром, молибден, никель, ванадий, селен, марганец, мышьяк, фтор, кремний, литий. Минеральные компоненты растения подчёркивают его терапевтическую значимость и позволяют использовать данный вид в дальнейшем для комплексного создания лекарственных средств [11]. Минеральные вещества и микроэлементы участвуют в построении тканей организма и в биохимических процессах в организме. К микроэлементам относят минеральные вещества, которые содержатся в организме в малых количествах. Многие из них участвуют в энергетическом обмене, который при физической нагрузке увеличивается в 20-100 раз [12]. Недостаток в микроэлементах приводит к снижению работоспособности, сопротивляемости организма инфекциям, увеличения продолжительности восстановительного периода. Концентрация этих микроэлементов в крови при повышенной физической активности понижается, т.к. они выступают в качестве коферментов в антиоксидативном процессе, вызванном фактом кислородного голодания [13,14]. Такие элементы, как Fe, Co, Cu, Zn, Mn, Мо, входят в состав коферментов и во многом определяют ход обменных процессов организма. Мg участвует в работе ЦНС. Связи с этим определения минеральный комплекс растения определяет его фармакологический эффективность.

Вместе с тем некоторые элементы являются токсичными (Rb, Sc, La, As, Sb, Cr и др.), попадая в организм, они могут включаться в состав коферментов по принципу замещения и блокировать те или иные биохимические процессы. Тяжелые металлы (Pb, Cd, Au и др.) способны кумулироваться в тканях организма (костная ткань, зубы, волосы) при этом нарушается структура и функции последних [15]. Обнаружение тяжелых и токсических элементов актуально с экологической точки зрения при решении вопросов по заготовке лекарственного растительного сырья и использования его в медицинской практике.

Методом нейтронно-активационного анализа было установлено содержание 3-х макро- и 25 микроэлементов в 6 образцах аира болотного, собранных в различных областях Сибири и в Казахстане. Установлено, что исследованные образцы отличаются по элементному составу [16].

Микроэлементный состав аира болотного Узбекской флоры не приводится.

Целью данной работы является исследование макро- и микроэлементного состава корневища и надземной части (н/ч) аира болотного, произрастающего на территории Республики Узбекистан.

Экспериментальная часть

Для исследования были взяты корневища и н/ч аира болотного, собранные осенью (сентябрь (н/ч), ноябрь (корневища)) 2020 года в Самаркандской областях.

Количественный анализ состава тяжёлых металлов и макро-микроэлементов был изучен методом оптика эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмы (ИСП ОЭС).

0,0500-0,5000 г точная навеска исследуемого сырья для влажного озоления помещают на тефлоновые автоклавы DAP - 60+. Затем в образцы заливают 5мл азотной кислоты (х/ч) и 3 мл перекиси водорода, (х/ч). Разложение проводят на приборе микроволнового разложения. После разложения содержимое в автоклавах количественно переносят в мерные колбы 100 мл и доводят объем до метки 2% азотной кислотой.  Определение элементного состава проводят на приборе ОЭС с ИСП Optima-2400 DV (Perkin Elmer США) или аналогичном приборе используя мульти - элементный стандарт (для ОЭС) и стандарт - Нg (для ОЭС).

Условия анализа: мощность генератора (для плазмы) 1300-1500W, поток аргона (плазма) -12 л/мин, небулайзер -0,8 л/мин, перистальтический насос – 1,2 мл/мин, обзор – аксиальный.

Обсуждение результатов

Результаты исследований и сравнение по определению содержания тяжелых металлов в корневищах и н/ч аира болотного приведены в табл. 1.

Таблица 1

Некоторые тяжелые металлы в составе корневищ и надземных частей Аcorus cаlamus

Сравнивая данные приведенные в табл. 1 с литературными данными, что большее содержание тяжелых металлов в составе аир болотного приходится на долю цинка, его содержание в корневищах 0,077366 мг/% и н/ч 0,015491мг/%, а с самое  минимальное содержание меди в корньях 0,013185 мг/% и н/ч 0,00824 мг/%. Количественное содержание мышьяка в карневищах 0,001327 мг/% и н/ч 0,000208мг/%, а по литературным данным его содержание составляет 0,00391 мг/%. Содержание свинца в корньях 0,001878 мг/% и надземных 0,000384 мг/%. Наибольшее содержание тяжелых металлов приходится на долю Cu - 0,013185 мг/кг и в семи раз меньше Pb - 0,001878 мг/кг.

Исследование показало, что в корневищах и н/ч аира болотного содержание тяжелых металлов (ртуть, мышьяк, кадмий, свинец) не превышает допустимой нормы приведенной в I части ГФ XII “Лекарственное растительное сырье ” в разделе 24.2 (ОФС.1.5.3.0009.15) “Тяжелые металлы” в корневищах и н/ч аира болотного и распределение тяжелых металлов неравномерно (рис. 1).

Рисунок 1. Распределения тяжелых металлов в органах аира болотного

Анализ на наличие макро- и микроэлементов показал, что содержание калия достигает в корневищах 14,100877 мг/кг, н/ч 32,507796 мг/кг, а кальция в корневищах 19,719947 мг/кг и н/ч 14,705531 мг/кг. Содержание микроэлементов относительно низкое и колеблется от 2,0 до 0,02 мг/%. Вероятно, что такое расхождение в количестве макро- и микроэлементов связано с климатическими условиями (табл. 2).

Таблица 2

Некоторые макро- и микроэлементы в составе корневищ и н/ч аира болотного

Исследование показали, что корневища аира болотного самую большую часть из микроэлементов составляет железо, его содержание достигает около 95%. Содержание кальция в корневище аира болотного достигается 50% от общего содержания макроэлементов (рис.2).

Рисунок 2. Содержание макро- и микроэлементов корней аира болотного

Микроэлементный состав н/ч аира болотного по содержанию железа идентично к корневищам. Содержание калия в н/ч аира болотного достигает 66%, а кальция до 30% от общего содержания макроэлементов (рис.4).

Рисунок 4. Содержание макро- и микроэлементов н/ч аира болотного

Содержание макро- и микроэлементов в корневищах и н/ч аира болотного составляют более 10 элементов. Разброс величин содержания основных макро- и микроэлементов Mg, Na, Mn, Ba, и Li в исследуемых образцах невелик.

Выводы

1. В образцах корневищ и н/ч аира болотного, собранных из Самаркандской области Республики Узбекистана, обнаружено 10 макро- и микроэлементы в составе корневищ и н/ч аира болотного.

2. Исследованные органы аира болотного отличаются по количественному содержанию макро- и микроэлементов, в том числе по содержанию ионов тяжелых металлов.

3. Корневища и надземная часть аира болотного имеют незначительные различия в элементном составе Содержание макро- и микроэлементов в аире болотном в зависимости от места сбора (% от массы абс. сухого сырья)

4. Содержания макро- и микроэлементов Mg, Na, Mn, Ba, и Li в исследуемых образцах различается очень мало.

5. В органах аира болотного доминирующим и тяжелыми металлами являются Cu и Zn, а из макро–микроэлементов Fe, K, Ca.

Список литературы:

1. Флора Узбекистана / Институт ботаники Академии наук Узбекской ССР // Ташкент 1942. том 1. - С.376.
2. Лисицына Л. И., Папченков В. Г., Артеменко В. И. Флора водоемов волжского бассейна. Определитель сосудистых растений. Москва: Товарищество научных изданий КМК, 2009. 219с.
3. Гурьев А.М. Фармакогностическое исследование аира болотного и перспективы создания на его основе новых лекарственных средств. Дис. канд. фарм. наук. – Томск.: 2004. – 132 с.
4. Растительные ресурсы России и сопредельных государств. Цветковые растения, их химический состав, использование; Семейства Butomaceae-Typhaceae. СПб., 1994. С. 144–147.
5. Машковский М.Д. Лекарственные средства. Изд. 13-е. Харьков, 1997. Т. 1. 314 с.
6. Сафонова Е.А., Гурьев А.М., Разина Т.Г., Зуева Е.П., Ефимова Л.А., Лопатина К.А. Повышение эффективности химиотерапии с помощью фармакологически активных фракций, выделенных из полисахаридного комплекса аира болотного (Acorus calamus L.) // Российский биотерапевтический журнал. 2012. Т. 11, № 4. С. 55–58.
7. Сафонова Е.А., Лопатина К.А., Ветошкина Т.В., Разина Т.Г., Зуева Е.П., Гурьев А.М. Коррекция гепатотоксичности циклофосфана водорастворимыми полисахаридами мать-и-мачехи обыкновенной и аира болотного // Бюллетень сибирской медицины. 2011. № 1. С. 70–75.
8. Сафонова Е.А., Лопатина К.А., Разина Т.Г., Федорова Е.П., Пахомова А.В., Вычужанина А.В., Зуева Е.П., Ефимова Л.А. Коррекция токсического эффекта паклитаксела на систему крови и эпителий тонкой кишки водорастворимыми полисахаридами мать-и-мачехи обыкновенной, аира болотного и эхинацеи пурпурной // Российский биотерапевтический журнал. 2010. Т. 2, № 9. С. 19–23.
9. Махлаюк В.П. Лекарственные растения в народной медицине// М.: «Нива России», 1992. С. 18-67.
10. Гурьев А.М., Погодин И.С. Исследование химического состава корневищ Acorus calamus L. // Сборник статей по материалам четвертого конгресса молодых ученых и специалистов «Науки о человеке». Томск, 2003.С. 197.
11. Тринеева О.В., Сливкин А.И. Исследование микроэлементного состава листьев крапивы двудомной Серия Медицина. Фармация 2015. №22 (219). Выпуск 32. стр.169-170.
12. Громова О.А. Намазова Л.С. Витамины и минералы в современной клинической практике. – Москва: Союз педиатров Росси, 2003. –56с.
13. Ходос М.Я., Казаков Я.Е., Видревич М.Б. Брайнина Х.З. Окислительный стресс и его роль в патогенезе // Вестник уральской медицинской академической науки. -2017. -№4. –С.381-398.
14. Чанчаева Е.А., Айзман Р.И., Герасев А.Д. Современное представление об антиоксидантной системе  организма // Экология человека. -2013. -№7. –С. 50-58.
15. Слесарев В.И. Химия: Основы химии живого: Учебник для вузов. СПб., 2000. 786 с.
16. Гурьев А.М., Юсубов М.С., Калинкина Г.И., Цыбукова Т.Н. Элементный состав аира болотного (acorus calamus l.) // Химия растительного сырья. 2003. –№2. –С. 45–48.