CC BY
73
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
© Коллектив авторов., 2012 УДК 582.912.16:541.43
МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНОВ ГОЛУБИКИ
А.А. Таланов, Д.С. Круглов, Н.С. Фурса
Ярославская государственная медицинская академия
Методом масс-спектрометрии определен элементный состав надземных и подземных органов голубики.
Ключевые слова: голубика, состав, макроэлементы, микроэлементы, масс-спекртрометрия, анализ.
Плоды, листья и побеги голубики (Уассшшш и%тс«иш Ь.) используют в народной медицине. Плоды влияют на память, улучшают аппетит, оказывают противоцинготное, жаропонижающие, мочегонное, желчегонное, общеукрепляющие, противовоспалительное, ранозаживляю-
щие и противоатеросклеротическое действие. Их применяют при дизентерии, колитах, гастрите, пиелите, цистите, анемии, катаре желудка. Листья показаны при анемии и для улучшения обмена веществ. Отвар побегов - гипотензивное и кардиото-ническое средство. Плоды и листья голубики способствуют понижению уровня сахара в крови и находят применение при лечении неосложненных форм сахарного диабета [1,2,4]. Особенно популярны плоды в питании. Их употребляют свежими и в переработанном виде для приготовления высокопитательных диетических блюд.
Отвар измельченных плодов применяют для компрессов, примочек, при лечении ожогов, обморожений, мокнущих экзем, лишаев; в виде полосканий при воспалении ротовой полости и гортани. Соком зрелых плодов с творогом или сметаной питают кожу лица и шеи. Отвар листьев в виде компрессов, обмываний используют при кожных заболеваниях, ожогах, потливости рук и ног, в основном как вяжущее и противовоспалительное средство [3].
В обеспечении нормального функционирования организма существенная роль принадлежит различным элементам. Их недостаток или дисбаланс способствует патогенезу и развитию клинических симптомов различной патологии. Так, к числу жизненно необходимых элементов относится натрий, всасывание которого усиливается в присутствии аминокислот и глюкозы. Он является основным катионом внеклеточной жидкости, поддерживает осмотическое давление, определяет движение воды, участвует в регуляции кислотно-основного состояния, нервномышечной возбудимости, в передаче возбуждения по нервно-мышечным волокнам. С его участием сохраняется и поддерживается постоянство биэлектрического потенциала мембран клеток. Этот элемент потенцирует действие адреналина и влияет на величину сосудистого тонуса. Симптомами дефицита натрия являются спазмы в животе, анорексия, спутанность сознания, дегидратация, депрессия, головокружение, слабость, метеоризм, галлюцинации, головная боль, нарушение вкусовой чувствительности, вялость, апатия, нарушение памяти, мышечная слабость, тошнота, рвота, нарушение координации, рецидивирующие инфекции, потеря веса. Гипонатриемия сопровождается уменьшением объема внеклеточной жидкости и спазмами, снижением артериального давления, клубочковой фильтрации [7].
Не менее важен для жизнедеятельности калий, являющийся основным внутриклеточным анионом. Между его потреблением лицами приклонного возраста и плотностью костной ткани существует прямая корреляционная связь. Как и натрий, он имеет первостепенное значение для обеспечения возбудимости мембран. Именно различия в концентрации этих ионов по разные стороны мембраны обеспечивают существование источника энергии для функционирования многих внутриклеточных ферментов, в частности катализирующих фосфолирование карбоксильных групп или фенольных анионов, реакции элиминирования. Калий участвует в синтезе белка, гликогена, АТФ, креатин-фосфата, ацетилхолина, в фосфорилирова-нии глюкозы, передаче возбуждения по нервно-мышечному волокну. От его соотношения с другими ионами зависит состояние нервно-мышечной возбудимости, сократительная способность миокарда, секреция желез пищеварительного канала. Симптомами дефицита калия являются выраженная сухость кожи, озноб, запор, депрессия, диарея, снижение рефлексов, отеки, нервозность, неукротимая жажда, приступы сердцебиения, непереносимость глюкозы, задержка роста, повышенный уровень холестерина, бессонница, понижение артериального давления, мышечная слабость, тошнота, рвота, периодические головные боли, протеинурия, задержка соли в организме. Секреция стрессовых гормонов вызывает уменьшение соотношения калий/натрий вне и внутри клеток, поэтому в условиях стресса повышается потребность организма в калии [7].
Дефицит кальция приводит к недостаточности паращитовидных желез (судороги, спазмы), повышенному его выведению из организма (остеопороз), аллергическим заболеваниям (крапивница, сенная лихорадка), повышенной проницаемости сосудов, кожным заболеваниям (зуд, экзема, псориаз), токсическим поражениям печени и почек, высокому артериальному давлению, бессоннице, тревожности [7].
После натрия, калия, кальция по удельному весу в организме следует маг-
ний, являющийся внутриклеточным катионом. Он служит кофактором для более чем 300 ферментов, участвующих в регуляции энергетического, пластического и электролитного обмена, клеточного роста, синтеза белков, в частности нормального функционирования рибосом и информационной РНК, а также в обмене фосфора, синтезе АТФ, регуляции гликолиза, построения костной ткани и др. За пределами клеток ионы магния способны блокировать ней-росинаптическую передачу, препятствуя освобождению ацетилхолина, а также нарушать продукцию клетками мозгового слоя надпочечников катехоламинов, моделируя тем самым их физиологическую реакцию на стрессовое воздействие. В связи с чем магний, тормозя развитие процессов возбуждения в ЦНС и снижая чувствительность организма к внешним раздражителям, выполняет функцию естественного антистрессового фактора. Причинами дефицита магния являются - избыток природного антагониста - кальция, алкоголизм, синдром мальабсорбции, эндокринные заболевания (сахарный диабет, гипе-ральдостеронизм, гиперфункция щитовидной железы), физическое и психическое перенапряжение, беременность, лактация. При дефиците этого элемента могут развиваться разные виды патологии, в частности сердечно-сосудистые (артериальная гипертензия, аритмии, ИБС), эндокринные (сахарный диабет), психоневрологические (тревожность, депрессия, головокружение, мигрень, расстройства памяти, судорожный синдром). Дефицит магния встречается при синдроме хронической усталости, а также он является обычным явлением при хронических стрессах [7].
При дефиците кремния снижается неспецифическая сопротивляемость болезням, в том числе новообразованиям. Его уровень уменьшается с возрастом, поэтому потребность в нем повышается. С возрастом снижается также усвояемость марганца, а потребность в нем остается прежней, что создает благоприятный фон для развития злокачественных новообразований и сердечно-сосудистых заболеваний.
При дефиците селена страдают практически все системы, в частности иммун-
ная (повышается частота простудных и воспалительных заболеваний, повышается риск новообразований), сердечно-
сосудистая (риск инфаркта миокарда, дистрофия миокарда, кардиопатия, нарушение сердечного ритма), печень (снижение де-зинтоксикационной функции, гиперхоле-стеринемия, цирроз, панкреатит), щитовидная железа, кожа (дерматит, экзема, воспалительные заболевания, возрастные пятна), волосы (выпадение, слабый рост), соединительная ткань (ревматические заболевания, артриты), глаза (глаукома, катаракта), кровь (анемия) [7].
Из изложенного следует, что любые нарушения элементного равновесия проблематичны и требуют регулирования.
Одной из возможных причин широкого использования голубики, особенно в северных районах, могут быть различные макро- и микроэлементы как незаменимые нутриенты не синтезируемые в организме, значение отдельных из которых сравнимо со значением витаминов. С одной стороны, если в сырье, используемом для получения одной дозы препарата, биогенные элементы содержатся в количествах, сопоставимых с суточной потребностью, то следует учитывать их биологическую активность, а с другой стороны, в голубике могут накапливаться токсичные элементы, в частности Сіі, Щ, РЬ, Л8, поэтому определение элементного состава позволяет получить данные, свидетельствующие как о безопасности, так и уровне экологического состояния места сбора.
Химический, в том числе элементный, состав надземных и подземных органов голубики изучен недостаточно. Сравнительная характеристика элементов различных органов не проводилась. Ранее нами проведен сравнительный анализ аминокислотного и углеводного состава надземных и подземных органов голубики. При этом установлено, что плоды занимали промежуточное положение по общему содержанию аминокислот между листьями и цветками, с одной стороны, стеблями и корнями, с другой. Больше всего заменимых кислот, в частности глютаминовой, аргинина, цистеина, орнитина и меньше всего незаменимых аминокислот, напри-
мер, валина, изолейцина, треонина, лизина, накапливалось в плодах [9]. Содержание свободных, особенно фруктозы, и связанных сахаров, в частности глюкозы и галактозы, а также общей суммы сахаров преобладало в плодах [8].
Цель исследования - проанализировать элементный состав различных органов голубики.
Материалы и методы
Надземные и подземные органы голубики собрали в окрестностях г. Костромы и провели масс - спектрометрическое определение макро-, микро- и удьтрамик-роэлементов на приборе ЕЬЛК-БКС с индуктивно связанной плазмой [5].
Результаты и их обсуждение
Результаты определений обобщены в таблице 1.
Из данных, приведенных в таблице, следует, что в корнях, стеблях, листьях, цветках и плодах голубики обнаружены 7 макро-, 56 микро- и ультрамикроэлементов.
В различных органах могут быть расположены в следующих рядах: корни -макроэлементы - К>Са>М£>Р>А1>81>Ка, микро- и ультрамикроэлементы - Мп>Ее> 7п>Ба>КЪ>Т 1>8г>В>№>Сг>Си>РЬ>8е>С о>Са>Вг>У=1>Т1>Ьа>8п>С8=7г>Оа>Мо> Б1>ТЬ>Ка>У^>Ое>Се>Ы>8Ъ>Рг>КЪ> Оа>Ш>Щ=8ш>Ву>и>Л8>Ег>УЪ>Ли>Ш >Ио>ТЪ>Бе>Тш>Та=Ьи>Еи; стебли -макроэлементы - Ca>K>Mg>P>A1>Na>Si, микро- и ультрамикроэлементы - Мп>7п> Ее> Бa>Cu>Sr>RЪ>Б>Ti>Cr>Ni> Сё>РЪ> Mo>I>Cs>V>Co>Лg = Се>7г>Бг> Sn> T1>NЪ>Бi>La>Sш>Th>Nd>Li>Ga>SЪ=У> Pr>Бe>W>Hg>Gd>Лu>Dy>U>Hf>Er>УЪ> Ta>Tш=Ho>TЪ>Se=Лs>Lu>Ge>Eu; листья - макроэлементы - Ca>K>Mg>Si> Р^а> Л1, микро- и ультрамикроэлементы - Мп> Бr>Fe>Zn>Бa>Sr>Б>RЪ>V>Ti>Cu>Лs>Se >Cr>Ni>Li>Cd>PЪ>I>Co>Zr>Ga>Ce>Лg> Mo>La>W>Бi>Sn>У>Nd>SЪ>NЪ>Hg>T1> Eu>Pr>Th>Sш>Hf>Gd>Dy>U>УЪ>Ta>Лu цветки - макроэлемента: - К>Р>Са^^Л1>№, микро- и ультрамикроэлементы - Mn>Fe>Zn>Rb> Б>Бa>Cu>Ti>Cr>Ni>Sr>Бr>PЪ>Cs=Cd>I>
Таблица 1
Содержание макро-, микро- и ультрамикроэлементов в различных органах голубики болотной
Элемент Корни Стебли Листья Цветки Плоды
1 2 3 4 5 6
Макроэлементы, мкг/г
Алюминий (Л1) 145,0000 У5,3000 У,4000 58,1000 У,2000
Калий (К) 145У,0000 1088,0000 4582,0000 12184,0000 58У5,0000
Кальций (Са) 1034,0000 1439,0000 9443,0000 223У,0000 961,0000
Кремний ^) 60,5000 55,5000 2232,0000 98,2000 6503,0000
Магний (Mg) 528,0000 623,0000 3339,0000 1520,0000 545,0000
Натрий (№) 55,8000 У1,6000 1У,0000 56,0000 13,0000
Фосфор (Р) 305,0000 495,0000 948,0000 2621,0000 1549,0000
Микро - и ультрамикроэлементы, мкг/г
Барий (Ва) 29,0000 60,2000 49,0000 1У,1000 У,5000
Бериллий (Ве) 0,0010 0,0091 - 0,0150 <0,0050
Бор (В) 3,9400 6,1900 19,1000 19,6000 6,2000
Бром (Вг) 0,4300 0,0920 128,0000 1,2400 8,9000
Ванадий (V) 0,4000 0,1800 9,8000 0,0850 0,5300
Висмут (ВІ) 0,0890 0,0У90 0,0225 0,0280 0,0008
Вольфрам (Ш) 0,0140 0,00У8 0,0250 0,0044 0,0380
Гадолиний (Оіі) 0,0150 0,0062 0,0034 0,0020 0,0005
Галлий (Оа) 0,1000 0,0300 0,0990 0,0450 0,0630
Гафний (Щ 0,0023 0,0020 0,0036 0,0020 0,0008
Германий (Ое) 0,0360 0,0002 - <0,0002 -
Гольмий (Но) 0,0021 0,0006 0,0006 0,0004 0,0001
Диспрозий (Бу) 0,0110 0,003У 0,0028 0,0013 0,0006
Европий (Еи) 0,0028 <0,0001 0,0056 0,0004 0,0006
Железо (Ее) 125,0000 У2,У000 114,0000 У2,0000 8У,0000
Золото (Ли) 0,0024 0,0044 0,0010 0,0081 0,0009
Индий (1п) - - - - 0,0003
Иттербий (УЬ) 0,0040 0,0009 0,0015 0,0003 0,0003
Иттрий (У) 0,0600 0,0240 0,0160 0,0100 0,0025
Иод (I) 0,4000 0,2900 0,2300 0,3400 0,0510
Кадмий (Сіі) 0,6100 1,6800 0,9500 0,3800 0,1180
Кобальт (Со) 0,6У00 0,1400 0,2000 0,0630 0,0190
Лантан (Ьа) 0,1900 0,0У60 0,0280 0,01У0 0,004У
Литий (ЬІ) 0,0330 0,0320 1,3200 0,0410 0,0049
Лютеций (Ьи) 0,0005 0,0003 0,0004 <0,0001 0,0001
Марганец (Мп) 313,0000 231,0000 610,0000 21 У,0000 112,0000
Медь (Си) 3,3200 У,3600 5,3200 11,5000 3,6200
Молибден (Мо) 0,0990 0,3100 0,0300 0,1500 0,0У60
Мышьяк (Л8) <0,0050 <0,0050 4,9800 <0,0050 0,2600
Неодим (№) 0,0УУ0 0,0330 0,01У0 0,0900 0,0035
Никель (№) 3,4800 1,9У00 1,У400 2,3500 0,3000
Ниобий (ЫЬ) 0,01У0 0,0810 0,0120 0,0110 0,0039
Олово (Бп) 0,1600 0,0860 0,0200 0,0380 0,0084
1 2 3 4 5 6
Празеодим (Рг) 0,0200 0,0100 0,0056 0,0310 0,0009
Ртуть (Щ) 0,0130 0,0074 0,0097 0,0002 0,0035
Рубидий (ЯЪ) 6,6500 7,0000 14,3000 28,3000 11,4000
Самарий (Бт) 0,0130 0,0620 0,0046 0,0280 0,0012
Свинец (РЪ) 0,9800 1,5600 0,5300 0,4300 0,0620
Селен (Бе) 0,7600 <0,0005 4,3300 <0,0005 0,9700
Серебро (Ag) 0,0490 0,1300 0,0380 0,0240 0,0091
Стронций (Бг) 4,4900 7,2300 19,5000 1,3200 0,9200
Сурьма (БЪ) 0,0240 0,0240 0,0160 0,0100 0,0032
Талий (Т1) 0,2000 0,0840 0,0069 0,0015 0,0008
Тантал (Та) 0,0005 0,0008 0,0012 0,0009 0,0009
Титан (ТІ) 5,7000 3,3100 6,1000 3,9500 2,4000
Теллур (Те) - - - - 0,0008
Тербий (ТЪ) 0,0019 0,0005 0,0007 0,0004 0,0002
Торий (ТИ) 0,0800 0,0450 0,0054 0,0230 0,0010
Тулий (Тт) 0,0009 0,0006 0,0005 0,0001 -
Уран (И) 0,0063 0,0034 0,0025 0,0012 0,0010
Хром (Сг) 3,3600 2,7300 3,7600 3,0200 0,9100
Цезий (Сз) 0,1300 0,2200 0,2630 0,3800 0,2900
Церий (Се) 0,0350 0,1300 0,0480 0,0410 0,0300
Цинк (7п) 64,0000 119,0000 57,1000 63,9000 24,0000
Цирконий (7г) 0,1300 0,0940 0,1300 0,1300 0,0204
Эрбий (Бг) 0,0042 0,0018 0,0009 0,0003 0,0002
Всего элементов 61 61 59 61 61
Мо>7г>Ка>У>Со>Оа>Ы>8п>РКг>8ш=Б1> Ag>Th>La>Be>NЪ>Y=Sb>Au>As>W>Gd=H £>Т1>Е)у>и>Та>8е>ТЬ=Н0>Ег=УЪ>Щ>Тт ^и; плоды - макроэлементы - Si> К>Р> Ca>Mg>Na>A1, микро- и ультрамикроэлементы - Мп>Ее>7п>КЪ>Вг>Ва>В>Си>Т> Sr>Se>Cr>V>Ni>As>Cd>Mo>Ga>Pb>I>W> Ce>Cs>Zr>Co>Ag>Sn>Бe>Li>La>Nb>Hg= Nd>Sb>Y>Sш>Th>Au=Pr=Ta>Бi=Gf=T1=Te >и>Бу=Еи^(!>1п=ТЬ>ТЪ=Ег^о^и.
По степени убывания элементы в Индий и теллур выявлены только в плодах. Из результатов исследований следует, что больше всего максимальных значений (более 40%) отдельных элементов (25) определено в корнях (Д1, В^ Gd, Ga, Ge, Но, Бу, Ей, Yb, Y, I, ^, La, Lu, Ni, Sn, Щ, Sb, Т1, ТЬ, Th, Тш, и, Ег), значительно меньше (13) в листьях (Ca, Mg, Бг, V, Hf, Li, Мп, As, Se, Sr, Ta, Ti, Cr), в стеблях - 10 (№, Бa, Cd, Мо, NЪ, Sm, Рь, Ag, Ce, Zn) в цветках - 10 (К, Р, Б^ Б, Au, Cu, Nd, Рг, ЯЪ, Cs) и меньше всего (2) в плодах ^, W). После максимальных наибольшее количество
последующих значений (17) обнаружено в стеблях (А1, Ве, ВІ, Gd, Ьу, Аи, У, Ьа, Си, Бп, Бг, БЪ, ТІ, ТИ, Тт, и, Бг), несколько меньше (15) в листьях (БІ, Ва, В, Ш, Но, Би, Бе, УЪ, Cd, Со, Ьи, Hg, ЯЪ, ТЬ, Се), в корнях - 11 (Мп, Мо, N4 №>, Рг, РЬ, Ag, ТІ, Сг, 7п, 7г), в цветках - 9 (Са, Mg, Na, I, ЬІ, Ni, Бт, Та, 7п), в плодах - 8 (К, Р, Вг, V, Аз, Бе, Та, Сз).
Самое значительное количество (37) минимальных значений (более 60%) определено в плодах (Са, №, А1, ВІ, Gd, Н, Но, Ьу, Аи, УЪ, У, I, С4, Со, Ьа, ЬІ, Мп, N4, №, NЪ, Бп, Рг, ЯЪ, РЬ, Ag, Бг, БЪ, Т1, ТІ, ТЪ, ТИ, V, Сг, Се, 7п, 7г, Бг) и значительно меньше (8) в корнях (К, С4, БІ, Вг, Си, ЯЪ, Та, Сз), в цветках - 7 (V, Ш, Ge, Бе, Ьи, Щ, Тт), в стеблях - 6 (К, БІ, Вг, Ga, Би, Бе) и всего один (Мо) в листьях, т. е. для вегетативных органов характерно более высокое накопление большинства элементов, в том числе токсичных (С4, РЪ, Щ, Аз, 7п), содержание которых в отдельных органах превышало допустимый
уровень [6]. Кадмия, свинца, цинка больше всего выявлено в стеблях, ртути - в корнях, мышьяка - в листьях (таблица).
Выводы
1. В надземных и подземных органах голубики масс - спектрометрией определено содержание 63 элементов, из них 7 макро- ^1, Ca, К, Mg, Р, №, Si), 56 микро- и ультрамикроэлементов (Бa, Бe, Б, Бг, V, Б^ W, Gd, Ga, Hf, Ge, Но, Бу, Ей, Fe, Au, 1п, Yb, Y, I, Cd, Co, La, Li, Lu, Mn, Cu, Mo, As, Nd, Ni, Sn, Рг, Hg, ЯЪ, Sш, Рь, Se, Ag, Sr, Sb, Т1, Ta, Ti, Te, ТЪ, Th, Тш, И, &, Cs, Ce, Zn, Zr, Ег), среди которых больше всего накапливалось К, Ca, Mg, Р, Mn, Fe, Zn, A1, Na, Бa, ЯЪ, Б, Sr и др. Максимум многих элементов отмечен в корнях, минимум - в плодах.
2. Установлено, что среди проанализированных органов растения наиболее экологически безопасными являлись плоды. В них меньше всего содержалось кадмия, свинца, цинка.
Литература
1. Алексейчик Н.И. Дары лесов, полей, лугов / Н.И. Алексейчик, В.А. Санько. -М.: Физкультура и спорт, 1994. - 286 с.
2. Лекарственные растения: энциклопедия /
сост.: И.Н. Путырский, В.Н. Прохоров. -Минск: Книжный дом, 2003. - 656 с.
3. Лесная фитотерапия / В.П. Тарасенко [и
др.]. - Минск: Ураджай, 1999. - 303 с.
4. Лечебные свойства пищевых растений / Т.Л. Кисилева [и др.]. - М.: Изд-во ФНКЭЦ ТМДЛ Росздрава, 2007. - 533 с.
5. МУК 4.1.1483-03. Определение содержания химич2еских элементов в диагностируемых биосубстрах, препаратах и биологически активных добавок методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. - М.: ФЦ ГСЭН МЗ РФ, 2003. - 36 с.
6. СанПин 2.3.2.1078-01. «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов от 06.11.2001 с изменениями от 31.05.2002. - М., 2002.
7. Таланов А.А. Изучение веществ первичного и вторичного обмена различных органов голубики обыкновенной: дипломная работа / А.А. Таланов. -Ярославль, 2009. - 106 с.
8. Таланов А.А. Анализ свободных и связанных углеводов в подземных и надземных органах голубики / А.А. Таланов, Н.С. Фурса // Рос. медико-биол. вестн. им. акад. И.П. Павлова. - 2010. -№ 2. - С. 130-134.
9. Таланов А.А. Сравнительная характери-
стика аминокислотного состава подземных и надземных органов голубики / А.А. Таланов, Н.А. Кузьмичева, Н.С. Фурса // Вестник фармации. -2010. - № 1 (47). - С. 9-17.
THE MASS-SPECTROMETRY STUDY OF DIFFERENT BLUEBERRY (VACCINIUM ULIGINOSUM) ORGANS ELEMENT COMPOSITION
A.A. Talanov, D.S. Kruglov, N.S. Fursa
The element composition of overground and underground Vaccinium uliginosum organs was determined by mass-spectrometry method.
Key words: Blueberries, composition, macronutrients, micronutrients, massspekrtro-metriya, analysis.
Фурса Н.С. - д-р фарм. наук, профессор; Ярославская государственная медицинская академия.
E-mail: [email protected].
