CC BY
97
АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ И АТОМНО-ЭМИССИОННЫЙ МЕТОДЫ АНАЛИЗА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ — ЖИМОЛОСТИ ИЛИЙСКОЙ И ЖИМОЛОСТИ АЛТАЙСКОЙ, СЕМЕЙСТВА
GAPRIFOLIACEAE
Саякова Галия Мырзагалиевна канд. мед. наук, доцент Казахский национальный медицинский университет им.
С.Д. Асфендиярова, Республика Казахстан, г. Алматы
E-mail: avicenna. kz@bk. ru Дроздова Ирина Валерьевна канд. биол. Наук, старший научный сотрудник Ботанического сада им.
В.Л. Комарова, РФ, г. Санкт-Петербург E-mail: Alyssum 7@gmail. com
ATOMIC ABSORPTION AND ATOMIC-EMISSION METHODS OF ANALYSIS OF PLANT MATERIALS — HONEYSUCKLE AND HONEYSUCKLE ILI ALTAIC, FAMILY GAPRIFOLIACEAE
Sayakova Ghalia Myrzagalievna
сand. honey. Science, Associate Professor Kazakh national medical university. after
S.d. Asfendiyarov, Republic of Kazakhstan, Almaty,
Irina Valeryevna Drozdova сand. b.n. star. researcher, senior researcher, Бot. garden.. V.l. Komarova, Russia,
St. Petersburg
АННОТАЦИЯ
Нами проведен анализ по определению содержания тяжелых металлов в растениях: жимолость илийская и жимолость алтайская. Использованы атомно-абсорбционный и атомно-эмиссионный методы. В результате экспериментальных работ обнаружены тяжелые металлы (Zn, К, Mg, Mn, Fe и т. д.) имеющие определенное фармакологическое действие. Самые опасные для организма человека элементы (As, F, Hg) не обнаружены, что свидетельствует о качественном растительном сырье, пригодного для медицинского применения.
ABSTRACT
We conducted an analysis to determine the content of heavy metals in plants: Honeysuckle Iliyskaya and honeysuckle Altai. Used atomic absorption and аtomic-emission methods. As a result of experimental works found heavy metals (Zn, k, Mg, Mn, Fe, etc) with some drugs. The most dangerous for human body elements (As, F
Hg) were found, indicating the quality of vegetable raw materials, suitable for medical applications.
Ключевые слова: тяжелые металлы; растительное сырье; жимолость илийская и жимолость алтайская; атомно-абсорбционный; атомно-эмиссионный метод.
Keywords: heavy metals; vegetable prices; honeysuckle of iliyskaya and honeysuckle is Altaian; atomic absorption; atomic-emission method.
В последнее время для лечения различных заболеваний в Республике Казахстан широкое применение в медицине нашли препараты из природного лекарственного растительного сырья. Объектами нашего исследования были отечественные лекарственные растения — жимолость илийская и жимолость алтайская, семейства Gaprifoliaceae, необходимые для разработки новых лекарственных форм. Эти растения давно известны в народной медицине, жимолость алтайская с XVII века, жимолость илийская с 1958 года. В основном изучены плоды различных сортов, мало изучены листья, цветки и стебли. И используемые растения жимолости, даже плоды, в качестве лекарственного растительного сырья до сих пор не стандартизованы, поэтому официально на всех медицинских рынках нет готовых лекарственных форм. В основном вышеуказанное сырье используют в странах ближнего и дальнего зарубежья в ограниченных количествах в виде «Бадов» или как домашнее средство: варят варенье, желе, сиропы, муссы, пекут пироги и т. д. Про жимолость часто говорят, но большая часть населения мало знакома и до конца не информирована о многих уникальных свойствах сырья. Поэтому, давно назрела необходимость по выращиванию этого чудодейственного (ранозаживляющего, противовоспалительного, антидиабетического и т. д. действия) лекарственного растительного сырья в крупных масштабов в форме плантаций и разработки из него различных лекарственных форм (сиропов, аэрозолей и т. д.) для широкого внедрения в медицинскую практику. Тем более, отечественное сырье
пригодное для использования нашим населением, решает одновременно и другую важную проблему по замещению импорта. Результаты нашего анализа показали, что наше сырье содержит флавоноиды, полисахариды, витамины и т. д. [14 с. 104—107] и [15 с. 107—110]. Поэтому, целью нашего дальнейшего изучения, было проведение диагностики микро- и макроэлементного состава в надземной части лекарственного растительного сырья (цветках, листьях, стеблях) — жимолости илийской и жимолости алтайской на базе методов атомно-абсорбционной (ААС) и атомно-эмиссионной спектроскопии в режиме пламенной и электротермической атомизации.
Минеральное питание растений — жимолости илийской и жимолости алтайской, семейства GaprifoHaceae, необходима для нормального функционирования протоплазмы клеток; для структурной организации и активности живых клеток, в первую очередь благодаря участию химических элементов в реализации энергии; для регуляции процессов обмена. Для этого, мы изучили и проработали материалы по определению тяжелых металлов в намеченных нами объектах. В основном ранее изданные работы некоторыми авторами, были посвящены содержанию микроэлементов в некоторых плодах жимолости, однако не наших видов.
Известно, что необходимые для роста и репродукции высших растений, элементы состоят из двух больших групп: макро и микроэлементов. К первой группе относятся С, Н, О, N Р, S, К, Mg, Ca, С1 и в ряде случаев вторая включает Fe, Mn, Си, Mo, Zn, B, а также, возможно Со и V. Причем у большинства растений около 95% сухого вещества составляют С, Н, О, N 4 % — P, К, Ca, Mg, S, С1, №, Si, А! Всего 1 % приходится на микроэлементы, в числе которых есть, как необходимые, так и просто «полезные».
Основная функция многих микроэлементов связана с участием их в каталитических процессах в качестве активаторов различных ферментных реакций. Особенно велико значение микроэлементов в этих случаях, а также К, Mg, Са. Последние три элемента в большой степени определяют структурную организацию протоплазмы и ее пограничных мембран. Со структурой клетки в
основном связана и роль азота, серы и фосфора. Азот входит в состав молекул белка и нуклеиновых кислот; серу содержат аминокислоты, витамины; фосфор участвует в построении нуклеиновых кислот, нуклеотидов, фосфолипидов; кроме того, он незаменим в промежуточном обмене — реакциях гликолиза, аэробной фазы дыхания, восстановления углерода при фотосинтезе, а также в утилизации, переносе и реализации энергии обмена. Их содержание в организме определяется в тысячных долях процента. Можно о каждом отдельном элементе давать информацию, но следует отметить главное, что нормальная жизнедеятельность организма в определенных количествах без минеральных солей не возможна. Вместе с тем, необходимо помнить о содержании вредных элементов (кадмий, свинец) для организма человека, которые обладают кумулятивными свойствами. Так например, свинец оказывает разрушительную силу на костные суставы организма, осаждаются в печени и почках. У детей вызывает умственную отсталость, хроническое заболевание мозга. Но и в то же время, минимальное количество свинца используют в медицине для защиты пациента от рентгеновского излучения.
Для определения содержания тяжелых металлов были использованы атомно-абсорбционный (ААС) и атомно-эмиссионный (АЭС) методы. Используемый ААС метод — основан на свойстве атомов химических элементов, образующихся при распылении растворов используемых веществ в «холодном» пламени (ацетилен-воздух, пропан-воздух), абсорбировать свет определенной длины волны. Для этого монохроматический свет с длиной волны, соответствующей центру линии поглощения, пропускали через поглощающий слой паров. Наибольшее поглощение наблюдалось для линий, соответствующих поглощательным переходам с нижнего невозбужденного уровня (резонансные линии).
Источником света в ААС-анализе служит специфический фоновый облучатель, который представлен блоком электронных ламп, изготовленных с применением соответствующего металла. Излучение этих ламп давали достаточно узкие резонансные линии определяемого элемента. Для получения
поглощающего слоя атомов использовали, так же, как и в эмиссионном пламенно-фотометрическом анализе пламя. В качестве поглощающей ячейкой применялась щелевая горелка. Интенсивность излучения газоразрядных ламп низкого давления после прохождения света через пламя горючего газа и абсорбции его атомами исследуемого элемента регистрировалась фотоэлектрически. Величина поглощения измерялась в единицах оптической плотности, которая служила мерой концентрации определяемого элемента. Необходимая для измерения линия, излучаемая в спектре источника, выделялась с помощью спектрального прибора (монохроматора), который помещался между источником пламени и фотоумножителем. Следует отметить, что спектрофотометры для атомно-абсорбционного анализа обычно состоят из тех же основных блоков, что и приборы для абсорбционных измерений в молекулярной спектроскопии: источника света, спектрального прибора и регистрирующего устройства. В ААС-анализе использовали источники с линейчатым спектром; ими могут быть лампы с полыми катодами. На практике наиболее распространены газоразрядные запаянные лампы с неохлаждаемыми полыми катодами; их обычно заполняют инертными газами (аргоном, гелием, неоном). Наибольшую интенсивность резонансных линий Co, Cu, Fe, Mo обеспечивает неон, Са-аргон. В основном на практике используют призменные монохроматоры для видимой области (УМ-2), монохроматоры от спектрофотометров с кварцевой призмой и др. В качестве приемника в большинстве регистрирующихся схем был использован электронный фотоумножитель, сигнал с которого регистрировался непосредственно гальванометром. Применяемый нами прибор ААС состоит из стандартных блоков: источника света, горелки, распылителя, монохроматора, фотоумножителя, милливольтметра, П-образного фильтра, источника питания фотоумножителя, стабилизатора и подключенного к прибору ААС компьютера в запрограммированной системе в «Excel» программе.
Схема и прибор атомно-абсорбционный представлены на рис. 1 и 2.
&
Рисунок 1. Схема атомно-абсорбционного спектрофотометра: 1 — высоковольтный стабилизатор; 2 — лампа с полым катодом; 3 — горелка; 4 — монохроматор; 5 — фотоэлектронный умножитель; 6 — усилитель; 7 —регистратор; 8 — распылитель; 9 — анализируемая проба
Сбор растительного материала проводили в 2010—1013 гг. в последней декаде июня и во второй половине августа. Для определения городского «условно фонового» загрязнения пробы отбирали в парках Ботанических садов.
Для проведения ААС метода вначале проводили подготовительную работу: обрабатывали кварцевые чашки, тщательно промывали их водой очищенной, высушивали, взвешивали вначале пустую тару, потом с сырьем. Надземные части лекарственного растительного сырья (цветки, листья, стебли): жимолости илийской и жимолости алтайской в отдельности, высушивали в термостате при температуре 70° С. Затем измельчали, навеску сухого материала (при 2 повторности) озоляли в муфельной печи при температуре 450° С, золу растворяли при нагревании в 6 мл 2М НО и доводили объем полученного раствора до 25 мл. В положенных случаях, в зависимости от металла делали разведения и обязательно учитывали при количественных расчетах. Проанализировано 2 вида растений (цветки, листья, стебли) — по 12 образцов. 13 образцы были контрольные, содержание тяжелых металлов определяли
Рисунок 2. Атомно-абсорбционные приборы
атомно-абсорбционным методом на приборах «Квант АФА» и «ОО$». Ошибка определения не превышала 3 %.
Таблица 1.
Результаты анализа содержания тяжелых металлов в сырье жимолости илийской и жимолости алтайской, проведенные методами ААС и АЭС ^
Элементы Длина волны (Ь) Органы растения
цветки листья стебли
1 2 1 2 1 2
нм
К 766,4 { 404,4 404,7 1,41 2,68 1,10 2,71 1,21 1,28
М8 285,2 0,24 0,28 0,45 0,80 0,23 0,31
Ре 248,3 180,41 330,56 53,70 144,85 121,03 56,29
213,9 19,76 29,73 25,88 45,74 37,93 34,22
Мп 279,5 30,73 47,44 48,21 100,65 38,08 39,44
Си 324,8 5,96 8,63 4,77 5,31 4,88 5,99
РЬ 283,3 — — — — 0,001 0,001
са 288,8 - - 0,36 0,21 0,39 0,39
М 232,0 0,92 1,92 — — — —
А8, Р, Н£ - н/о
Примечание: К, Mg - %; микроэлементы — мг/кг. 1 — жимолость илийская, 2 — жимолость алтайская
Выводы: Результаты анализа показали, что изучаемые нами объекты содержат кладезь макро- и микроэлементов. При сверке с данными СанПиНа, выявленные количества тяжелых металлов, не превышают предельно-допустимых норм. Содержание калия, магния, цинка, марганца и железа в изучаемом сырье оказывают определенное фармакологическое действие, которое надо использовать с лечебной целью в медицине. При этом следует особое внимание обращать на используемую почву, своевременную обработку сырья удобрениями во избежание содержания даже следов — кадмия и свинца. По мере созревания плодов, будут продолжаться начатые научные исследования этого растения. Используемые ААС и АЭС — современные методы обладают высокой чувствительностью, универсальностью, простотой в работе. Эти анализы практически позволяют полностью избежать спектральных
и химических помех. Поэтому повышается точность определения, упрощается подготовка испытуемых растворов и ход анализа.
Особую благодарность выражаем Алексеевой-Поповой Н.В,
заведующей лаборатории экологии растительных сообществ Ботанического сада им. В.Л. Комарова г. Санкт-Петербурга за содействие в проведении научных исследований по жимолости.
Список литературы:
1. Боярских И.Г Результаты эколого-географического испытания сортобразцов Lonicera caerulea // Сиб. Вестник сельскохозяйственной науки, — 2006, — № 5. — С. 32—38.
2. Боярских И.Г. Особенности морфоструктуры куста жимолости синей в связи с продуктивностью // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, — 2007, — № 12. — С. 66—73.
3. Боярских И.Г., Кукушкина Т.А. Влияние геологической активности на увеличение полиморфизма ценных для интродукции признаков жимолости синей // Вестник Алтайского государственного аграрного университета, — 2009, — № 12(62). — С. 28—33.
4. Боярских И.Г., Куликова А.И. Жизнеспособность пыльцы и мейоз при микроспорогенезе у Lonicera caerulea L .s.l. в условиях лесостепи Приобья // Вестник Алтайского государственного аграрного университета, — 2011, — № 1(75). — С. 39—44.
5. Боярских И.Г., Юшкова Ю.В., Черняк Е.И., Морозов С.В. Содержание биологически активных фенольных соединений в плодах Lonicera caerulea L. Различного происхождения в условиях лесостепи Приобья // Вестник Алтайского государственного аграрного университета, — 2011а, — № 3(77). — С. 39—46.
6. Боярских И.Г., Васильев В.Г., Кукушкина Т.А. Изменение метаболизма Lonicera caerulea L. В тектонически активной зоне Горного Алтая (Северо-
Чуйский хр.) // Растительный мир Азиатской России. — 2011б, — № 2. — С. 114—119.
7. Клепцова И.А., Волкотруб Л.П., Караваев Н.Р. Особенности техногенного загрязнения лекарственных растений.// Фармация, — 2001 — № 5. — с. 28.
8. Обухов А.И., Плеханова О.И. Атомно-абсорбционный анализ в почвенно-биологических исследованиях. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1991. — 183 с.
9. Погиба С.П. Жимолость.//Книга, Библиотека лекарственных растений М., издательство «Агропромиздат», 1987 г. — с. 110.
10. Петров Н.В. Определение микроэлементов и примесей тяжелых металлов в лекарственных средствах // Фармация. — 2003 — № 5. — с. 30—33.
11. Плахова Л.В. Атомно-абсорбционный анализ как основа доказательной медицины для задач оптимизации фармацевтической помощи. //Журнал «Фармация», — № 6, — 2013., — с. 54—56.
12. Пупышев А.А. Атомно-абсорбционные спектрометры высокого разрешения с непрерывным источником спектра//Аналитика и контроль: научно-прикладной журнал по аналитической химии и аналитическому контролю. «Уральский государственный технический университет». — 2008. — № 3—4, — том 12.
13. Пупышев А.А. Атомно-абсорбционный спектральный анализ. Москва: Техносфера, 2009 — 784 с., ISBN 978-5-94836-231-1
14. Саякова Г.М. Качественное обнаружение и количественное определение флавоноидов в жимолости илийской и жимолости алтайской.// Сборник научных трудов научно-методической конференции «11 Гаммермановские чтения», 3—6 февраля 2014, СПб., 2014 г — с. 104—107.
15. Саякова Г.М. Количественный анализ флавоноидов в надземной части жимолости илийской и жимолости алтайской.// Сборник научных трудов научно-методической конференции «11 Гаммермановские чтения», 3-6 февраля 2014, СПб., 2014 г — с. 107—110.
16. Boyarskikch I.G., Shitov A.V. Intraspecific Variability of Plants: The Impact of Active Local Faults // Man and the Geosfhere / New York: Nova Science Publishers, Inc. 2010. — P. 145—167.
17. Welz B., Becker-Ross H, Heitmann U, Florek S. High-resolution continuum source AAS. The better way to do atomic absorption spectrometry. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, 2005. — 295 p.
18. Welz B. Borges D.L.G., Lepri F.G., Vale M.G.R., Heitmann U. High-resolution continuum source electrothermal atomic absorption spectrometry An analytical and diagnostic tool for trace analysis // Spectrochim. Acta. Part B. — 2007. — V. 62. — P. 873—883.
19. Welz B. High-resolution continuum source AAS: the better way to perform atomic absorption spectrometry // Anal. Bioanal. Chem. — 2005. — V. 381. — P. 69—71.
20. Welz B. Background absorption and background correction - the Achilles heel of AAS. Analytik Jena AG, 2007. P. 7. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.fkv.com/lenee2/analyticjena2/ppes_aj/Backgroung_Welz.pdf
