Исследование микроэлементного состава сырья Stevia rebaudiana bertoni

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование микроэлементного состава сырья Stevia rebaudiana bertoni

Актуальное значение приобретает установление содержания в лекарственных растениях ряда химических элементов. Это обусловлено не только важной биологической ролью многих не заменимых микроэлементов, но и экологическими факторами.

Известно, что микроэлементы могут быть активаторами или ингибиторами процессов роста, развития и регуляции продуктивности растений. Минеральные компоненты растения подчеркивают его терапевтическую значимость и позволяют использовать конкретный вид для создания лекарственных средств [7].

Во всем мире внимание ученых и производителей лекарств смещается от синтетических к природным компонентам. Интерес к стевии возник в связи с возрастающей потребностью человечества в сахарозаменителях растительного происхождения [13].

Минеральные вещества, как компонент метаболизма растений, дополняют и усиливают лечебное воздействие на организм. Баланс макро- и микроэлементов в лекарственных растениях формируется вследствие функционирования сложных многофазных механизмов концентрирования и аккумуляции этих веществ, на которые влияют различные факторы, в том числе видовая специфичность растения. Для подавляющего большинства элементов установлена их биологическая роль [11].

Физиологическая роль микроэлементов в растениях является частью решения общей проблемы минерального питания организмов и нормального протекания процессов обмена, а также синтеза биологически активных веществ (БАВ). Микроэлементы способствуют продуцированию в растениях биологически активных веществ: витаминов, флавоноидов, танидов и многих других фармакологически активных соединений [10].

Целый ряд химических элементов относится к тяжёлым металлам. Изучение механизмов влияния тяжёлых металлов, на растения, произрастающих в зоне влияния промышленных предприятий.

Известны исследования о содержании химических элементов в тканях стевии. Однако в них представлены неполные сведения, а именно не учтён коэффициент транслокации - важный для роста и развития растений.

Цель работы - провести сравнительный анализ содержания микроэлементов в почве и растительном сырье стевии, выращенной в различных экологических условиях. Задача исследования - определить наличие микроэлементов в почве и растениях, рассчитав при этом коэффициент транслокации.

Объект и методы исследования.

Для исследования были собраны вегетативные органы растения и корни стевии и образцы почвы мест её произрастания в разных районах Удмуртии.

Стевия представляет собой травянистый многолетник с ежегодно отмирающими и вновь отрастающими стеблями. Подземная часть в виде толстого мясистого корневища. Надземные стебли тонкие, опушенные, довольно сильно ветвящиеся в верхней части, высотой до 150 см. На верхушках стеблей метельчатые соцветия с мелкими, собранными в небольшие щитки, цветками. Листья узкие, удлиненные, в верхней части слегка городчатые, в нижней цельнокрайние, перекрестно - супротивные с коротким черешком. Обе стороны листьев слегка опушены [2,4,6].

Как отмечала Дзюба О.О. (1998), первые исследования химического состава стевии были проведены немецкими учеными P. Rasenack и K. Dieterich в 1908-1909 гг. Они и выделили сладкие гликозиды из листьев. Эти соединения перспективны для использования их в качестве сахарозаменителей для больных с нарушениями углеводного обмена [4].

По данным Ляховкина А.Г. (1999) и Трухачева В.И. и др. (2012) листья богаты содержанием микро и макроэлементами[8,14].

Определение содержания микроэлементов в надземных, подземных органах и почве проводили атомно-абсорбционным методом [9]. Особо важную роль при изучении химической изменчивости растений играет состав почвы. Для приготовления вытяжек использовали образцы почв г. Ижевск дерново-подзолистой, супесчаного гранулометрического состава и серой лесной среднесуглинистой почвы д. Ныргында Каракулинского района.

При исследовании почв и растений в первую очередь представляли интерес такие элементы, как марганец, цинк, хром и медь, принимающие участие в процессах метаболизма в растениях и животном организме.

Марганец поступает в растение в виде ионов Mn²⁺. Среднее содержание марганца в растениях 0,001%. Он необходим для нормального протекания фотосинтеза.

Железо поступает в растение в виде Fe³⁺. Входит в состав растения в количестве 0,08%. Железо необходимо для образования хлорофилла.

Цинк поступает в растение в виде ионов Zn²⁺. Среднее содержание цинка в растениях 0,002%. Цинк входит в состав активных центров ряда ферментов (в частности, ферментов синтеза полифенолов), играет важную роль при образовании фитогормона ауксина.

Медь поступает в растение в виде иона Сu²⁺ или Сu⁺. Среднее содержание меди в растениях 0,0002%. Содержание меди в пластоцианине составляет 0,57%. Медь, подобно железу и марганцу, обладает способностью к обратимому окислению и восстановлению: Сu²⁺ + е Сu⁺.

Следует помнить, что функции микроэлементов в организме растений и животных разнообразны. Высокие концентрации тяжёлых металлов негативно воздействуют на метаболизм. Высшие растения могут содержать повышенные концентрации химических элементов без каких-либо внешних признаков, что создаёт опасность при их потреблении. По значению концентраций химических элементов в растениях можно судить о состоянии окружающей среды в регионе [3].

Элементный анализ растительного сырья, собранного на территории г. Ижевска и д. Ныргында, позволил выявить некоторые особенности накопления тяжёлых металлов в надземной части стевии.

Результаты исследования и их обсуждение

По результатам исследования микроэлементов в листьях, стеблях, корнях и почве различных экологических зон установлено, что растения стевии, выращиваемые на различных участках, различаются по уровню содержания изучаемых химических элементов (табл. 1).

Таблица 1 - Содержание микроэлементов в надземных и подземных органах стевии, почве среднего Предуралья, мг/кг

В листьях стевии, собранных из разных экологических зон, содержание элементов не превышает установленных ПДК.

В почвенных образцах г. Ижевска, по сравнению с условно экологически чистым районом д. Каракулино содержание элементов выше, к тому же наблюдалось превышение ПДК по цинку в 1,56 и 1,36 раза, а по меди в 3,2 раза.

С увеличением концентрации элемента в почве его концентрация в растении возрастает до некоторого предела. Высокое содержание Mn, отмечено в листьях стевии, не зависимо от способа размножения и места выращивания. При семенном способе размножения в листьях стевии, в изучаемых местах выращивания содержание Fe высокое. Корневые системы часто содержат больше Zn, чем надземные части, в особенности, если растение выросло на почве, богатой Zn. При оптимальном содержании Zn в почве, этот элемент может перемещаться из корней и накапливаться в верхних частях растений [5].

Концентрация Zn, в корнях стевии была несколько ниже, чем в листьях, то есть корни не обладали барьерной функцией в отношении этого элемента. Такое распределение Zn в стевии, по-видимому, связано с недостатком его подвижных форм в изучаемых почвах.

Характер накопления тяжелых металлов в надземной части растений стевии показывает неодинаковый уровень накопления эссенциальных элементов.

Ряды накопления микроэлементов (по степени снижения содержания) в надземных и подземных органах стевии представлены в таблице 2.

Результаты исследований надземной части и корней стевии не зависит от места выращивания позволили распределить исследуемые элементы в ряд по убыванию следующим образом: Fe>Mn>Zn>Cu.

Для выявления аккумуляции исследуемого металла в стевии нами использован коэффициент транслокации.

Корни играют роль барьера между корнями и надземными органами, предотвращая поступление большого количества элементов в надземные части. Подтверждением этого служат результаты расчета коэффициента транслокации.

Таблица 2 - Ряды накопления микроэлементов в надземных и подземных органах стевии и коэффициент транслокации

* - коэффициент транслокации больше 1 (биоаккумуляция элемента); ** - коэффициент транслокации меньше 1 (физиологический барьер, препятствующий поступлению элемента в ткани растения)

В изучаемых нами элементах (Mn, Fe, Zn, Cu) выявлен выраженный физиологический барьер, препятствующий их поступлению к ассимилирующим и генеративным органам растений в условиях г. Ижевска при семенном способе выращивания.

Для оценки интенсивности поглощения химических элементов растениями стевии из почвы были рассчитаны коэффициенты накопления (табл. 3).

Согласно шкалы И.А. Авессаломова (1987), к элементам сильного накопления (10>Кн>1) можно отнести Zn в листьях стевии при вегетативном способе выращивания в г. Ижевске. В остальных изучаемых вариантах этот коэффициент, как в надземных, так и в подземных органах слабого накопления или среднего захвата (1>Кн>0,1).

Таблица 3 - Коэффициенты накопления микроэлементов в надземных и подземных органах стевии

Чтобы оценить данные по концентрации тяжелых металлов сравнивали со значениями ПДК нормируемых элементов, разработанных для чая и лекарственных растений: Cu (10 мг/кг) и Zn (50 мг/кг) [14]. Обнаружено, что содержание этих элементов в листьях стевии из изучаемых районов было значительно ниже их ПДК.

Выводы

Растения стевии способны к регуляции потока тяжелых металлов, что позволяет им, с одной стороны, активно противостоять избыточному поступлению токсичных элементов и с другой стороны - избирательно кумулировать эссенциальные элементы.

стевия сырье эссенциальный токсичный

Литература

1. Авессаламов И.А. Геохимические показатели при изучении ландшавтов: Учебно методическое пособие/ И.А. Авессаламов. - М.: Изд-во Московского Университета, 1987. - 108 с.

2. Алексеев В.П. Медовая трава Каа - хэ // Бюллетень всесоюзного научно - исследовательского института чая и субтропических культур: Вып. 1. - Махарадзе, 1956. С. 168-169.

3. Виноградов А.П. Основные закономерности в распределении микроэлементов между растениями и средой // Микроэлементы в жизни растений и животных. М: Наука, 1985. С. 7-20.

4. Дзюба О.О. Stevia Rebaudiana (Bertoni) Hemsley - новый для России ис-точник натурального сахарозаменителя // Растительные ресурсы: Т. 34, вып. 2. - Спб.: Наука, 1998. С. 86-91.

5. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях /А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас. - М.: Мир, 1989. - 439 с.

6. Корниенко А.В., Жужжалова Т.П., Знаменская В.В., Булавин Н.И. пер-спективный заменитель сахара // Сахарная свекла. 1993. Вып. 1. - С. 35-36.

7. Листов С.А. О содержании тяжелых металлов в лекарственном растительном сырье / С.А. Листов, Н.В. Петров, А.П. Арзамасцев // Фармация. - 1992. № 2. - с. 19-25.

8. Ляховкин А.Г., Николаев А.П., Учитель В.Б. Стевия - медовая трава. - Спб.: Весь, 1999. - 67 с.

9. Методические указания, РД 52.18.191-89, Москва, Государственный комитет по гидрометеорологии СССР, 1990. - 32 с.

10. Ноздрюхина А.Р., Гринкевич Н.И. Нарушение микроэлементного обмена и пути его коррекции. М.: Изд-во «Наука»,1980. С. 74.

11. Пецуха В.С. Изучение элементного состава крапивы коноплевой / В.С. Пецуха, Е.П. Чебыкин, Г.М. Федосеева // Сибирский медицинский журнал. - 2008. -№6. - С. 88-90.

12. СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. М., 2001. 180 с.

13. Суханова М.А. Качественный и количественный состав дитерпеновых гликозидов линий Stevia Rebaudiana Bertoni при различных условиях выра-щивания // Ботанические исследования на Камчатке: Материалы I и II сессий камчатского отделения Русского ботанического общества. - Петропавловск - Камчатский, 2004. - С. 153-156.

14. Трухачев В. И., Стародубцева Г. П., Безгина Ю. А., Любая С. И., Веселова М. В. Перспективы выращивания стевии и производство продукции на ее основе // Вестник АПК Ставрополья. 2012. Вып. 1(5). С. 22-25.

References

1. Avessalamov I.A. Geohimicheskie pokazateli pri izuchenii landshavtov: Uchebno metodicheskoe posobie/ I.A. Avessalamov. - M.: Izd-vo Moskovskogo Universiteta, 1987. - 108 s.

2. Alekseev V.P. Medovaja trava Kaa - hje // Bjulleten' vsesojuznogo nauchno - issledovatel'skogo instituta chaja i subtropicheskih kul'tur: Vyp. 1. - Maharadze, 1956. S. 168-169.

3. Vinogradov A.P. Osnovnye zakonomernosti v raspredelenii mikrojelementov mezhdu rastenijami i sredoj // Mikrojelementy v zhizni rastenij i zhivotnyh. M: Nauka, 1985. S. 7-20.

4. Dzjuba O.O. Stevia Rebaudiana (Bertoni) Hemsley - novyj dlja Rossii is-tochnik natural'nogo saharozamenitelja // Rastitel'nye resursy: T. 34, vyp. 2. - Spb.: Nauka, 1998. S. 86-91.

5. Kabata-Pendias, A. Mikrojelementy v pochvah i rastenijah /A. Kabata-Pendias, H. Pendias. - M.: Mir, 1989. - 439 s.

6. Kornienko A.V., Zhuzhzhalova T.P., Znamenskaja V.V., Bulavin N.I. per-spektivnyj zamenitel' sahara // Saharnaja svekla. 1993. Vyp. 1. - S. 35-36.

7. Listov S.A. O soderzhanii tjazhelyh metallov v lekarstvennom rastitel'nom syr'e / S.A. Listov, N.V. Petrov, A.P. Arzamascev // Farmacija. - 1992. № 2. - s. 19-25.

8. Ljahovkin A.G., Nikolaev A.P., Uchitel' V.B. Stevija - medovaja trava. - Spb.: Ves', 1999. - 67 s.

9. Metodicheskie ukazanija, RD 52.18.191-89, Moskva, Gosudarstvennyj komitet po gidrometeorologii SSSR, 1990. - 32 s.

10. Nozdrjuhina A.R., Grinkevich N.I. Narushenie mikrojelementnogo obmena i puti ego korrekcii. M.: Izd-vo «Nauka»,1980. S. 74.

11. Pecuha V.S. Izuchenie jelementnogo sostava krapivy konoplevoj / V.S. Pecuha, E.P. Chebykin, G.M. Fedoseeva // Sibirskij medicinskij zhurnal. - 2008. -№6. - S. 88-90.

12. SanPiN 2.3.2.1078-01. Gigienicheskie trebovanija bezopasnosti i pishhevoj cennosti pishhevyh produktov. M., 2001. 180 s.

13. Suhanova M.A. Kachestvennyj i kolichestvennyj sostav diterpenovyh glikozidov linij Stevia Rebaudiana Bertoni pri razlichnyh uslovijah vyra-shhivanija // Botanicheskie issledovanija na Kamchatke: Materialy I i II sessij kamchatskogo otdelenija Russkogo botanicheskogo obshhestva. - Petropavlovsk - Kamchatskij, 2004. - S. 153-156.

14. Truhachev V. I., Starodubceva G. P., Bezgina Ju. A., Ljubaja S. I., Veselova M. V. Perspektivy vyrashhivanija stevii i proizvodstvo produkcii na ee osnove // Vestnik APK Stavropol'ja. 2012. Vyp. 1(5). S. 22-25.

Размещено на Allbest.ru