Study of the elemental composition of the common oat (Avena sativa L.) fruit

Full Text

Введение

Как известно, макро- и микроэлементы являются важной составляющей минерального питания растений, животных и человека. Многие из них являются жизненно необходимыми, так как выполняют разнообразные каталитические и регуляторные функции метаболических процессов — поглощения, транспорта, окисления-восстановления, биосинтеза органических соединений, передачи генетической информации. Недостаточность сведений о содержании макро- и микроэлементов в лекарственном растительном сырье может служить серьезным препятствием на пути его рационального использования. Другим важным аспектом необходимости изучения данной группы вещества является установленный факт, что растения служат одними из лучших накопителей макро- и микроэлементов, которые оказывают несомненный терапевтический эффект при лечении различных заболеваний [1].

Кроме этого, лекарственные растения можно рассматривать как естественные источники минеральных комплексов (макро- и микроэлементов), которые находятся в них в органически связанной, то есть наиболее доступной и усвояемой, форме, а также в наборе, скомпонованном природой [2].

Ранее нами было изучено содержание токсичных тяжелых металлов — Pb и Cd в плодах овса посевного (Avena sativa L.) методом атомно-абсорбционной спектроскопии. В результате было установлено, что содержание токсичных тяжелых металлов, подлежащих первоочередному контролю, в плодах овса посевного не превышает допустимых значений [3].

Учитывая, что плоды овса посевного используются в качестве пищевого сырья, а также для получения лекарственных форм, определение макро- и микроэлементов имеет и практическое значение.

Цель работы — изучение элементного состава плодов овса посевного методом индуктивно связанной плазмы масс-спектрометрии.

Материалы и методы

Объектом исследования служили плоды овса посевного, заготовленные на территории Республики Узбекистан в 2017–2018 гг. Пробы для анализа отбирали методом квартования.

Определение элементного состава проводили методом индуктивно связанной плазмы на масс-спектрометре ИСП МС NEXION-2000 (Германия) — методом исследования вещества, основанном на определении отношения массы к заряду ионов, образующихся при ионизации представляющих интерес компонентов пробы, одном из мощнейших способов качественной идентификации веществ, допускающих также и количественное определение. В методе ИСП-МС источником возбужденных ионов служит также аргоновая плазма, но каждый химический элемент периодической системы имеет уникальный ряд стабильных изотопов, что позволяет точно идентифицировать присутствие данного элемента в пробе методом масс-спектрометрии [4].

Пробу сырья подготавливали по методике, указанной в ПНД Ф 16.1:2.3:3.11-98, «Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой» [5]. Навеску анализируемой пробы массой 0,5 г поместили во фторопластовый вкладыш микроволновой печи и добавили 10 см³ концентрированной азотной кислоты. Далее вставили фторопластовый вкладыш в автоклав в соответствии с Руководством по эксплуатации (Operation manual) микроволновой печи, соблюдая все меры предосторожности. Автоклавы поместили в микроволновую печь, установили программу разложения пробы рекомендованную фирмой изготовителем микроволновой печи и приведенной в Руководстве. Для проб применили следующий режим нагрева: подъем температуры до 210 °С в течение 25 мин, выдерживание в течение 10 мин при температуре 210 °С, охлаждение до температуры 45 °С. Охлажденный автоклав осторожно встряхивали для перемешивания содержимого и приоткрыли крышку для уравновешивания давления (качественно разложенная проба после отгона окислов азота должна представлять собой бесцветный или желтоватый прозрачный раствор, без нерастворившихся частиц на дне и на стенках фторопластового вкладыша). Затем охлажденный до комнатной температуры раствор количественно перенесли в мерную колбу вместимостью 50 или 100 см³ в зависимости от ожидаемого содержания элемента в пробе, обмыли стенки вкладыша небольшими порциями очищенной воды, довели до метки и тщательно перемешали. «Холостую пробу» готовили параллельно с партией анализируемых проб, выполняя все указанные выше операции, и она содержит те же реактивы и в тех же количествах, что и анализируемые пробы.

Для измерения массовых концентраций элементов в растворах анализируемые растворы проб при помощи перистальтического насоса подали в распылительную камеру масс-спектрометра, и в токе аргона образовавшаяся аэрозоль попадает в горелку, в которой происходит ионизация атомов. После получения данных истинное количественное содержание вещества в исследуемом образце прибор автоматически вычисляет и вводит в виде мг/кг или мкг/г с пределами ошибки — RSD в %.

Результаты и обсуждение

Результаты исследований количественного определения содержания микро- и макроэлементов в плодах овса посевного методом индуктивно связанной плазмы масс-спектрометрии представлены в таблице и на рисунке. Проведенный анализ изучения макро- и микроэлементов показал богатый элементный состав плодов овса посевного. В исследуемом сырье обнаружено 24 жизненно важных элемента, 4 из которых являются макроэлементами, 7 — микроэлементами и 16 — ультрамикроэлементами. Как видно из таблицы и рисунка, доминирующими в количественном соотношении являются калий, кальций, магний, натрий.

 

Соотношение количественного содержания доминирующих элементов в плодах овса посевного

The ratio of quantitative content of dominant elements in the fruit of oat

 

Количественное содержание микро- и макроэлементов в плодах овса посевного

The quantitative content of micro and macro elements in the fruit of oat

Элемент	Количественное содержание, мг/кг
Макроэлементы
Калий, K	2180,099
Кальций, Ca	1838,682
Магний, Mg	876,334
Натрий, Na	171,028
Микроэлементы
Алюминий, Al	114,159
Железо, Fe	83,176
Марганец, Mn	32,929
Стронций, Sr	9,774
Цинк, Zn	9,522
Медь, Cu	7,854
Ультрамикроэлементы
Барий, Ba	4,042
Никель, Ni	3,089
Хром, Cr	0,530
Литий, Li	0,140
Галлий, Ga	0,181
Висмут, Bi	0,040
Кобальт, Co	0,059
Ванадий, V	0,079
Цезий, Cs	0,013
Рубидий, Rb	0,148
Селен, Se	0,055
Уран, U	0,043
Индий, In	0,036

 

Выводы

Впервые был изучен элементный состав плодов овса посевного, культивируемого в Узбекистане, методом индуктивно связанной плазмы масс-спектрометрии. Исследуемое сырье в качестве доминирующих элементов, содержит калий, кальций, магний, натрий, присутствуют также алюминий, железо, марганец, стронций, цинк, мед, свинец. Наличие эссенциальных элементов в определенной степени способствует повышению биологической активности плодов овса посевного, в связи с комплексным действием его с основными действующими веществами.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

Dilobar Khamid kizi Nurullaeva

Tashkent Pharmaceutical Institute

Author for correspondence.
Email: aurum_dilobar.pp@mail.ru

PhD student of the Department of Pharmacognosy

Uzbekistan, Tashkent

Nodira T. Farmanova

Tashkent Pharmaceutical Institute

Email: farmanovan70@mail.ru

Associate Professor, Department of Pharmacognosy

Uzbekistan, Tashkent

References

Supplementary files