Контроль микроэлементного состава растительного и животного сырья
Аннотация
В статье представлены данные определения содержания эссенциальных микроэлементов (МЭ), включая и элемент германия, в некоторых растениях и полуфабрикате фитохитодеза серии 02 современными методами. Достоверно показано, что германия содержится существенно больше в тысячелистнике обыкновенном и корнях одуванчика различного происхождения, чем в женьшене, чесноке, грибах и алоэ. Обнаружено, что в фитохитодезе серии 02 содержатся все без исключения эссенциальные микроэлементы в сбалансированном количестве. Делается заключение о том, что применение фитохитодезов может рассматриваться не только как фитотерапевтическое средство воздействия на разные патогенетические механизмы, но и как метод устранения дисбаланса МЭ в организме человека. Предлагается проводить обязательный контроль микроэлементного состава растительного и животного сырья.
_
О содержании микроэлементов (МЭ) в растениях, включая и лекарственные, известно давно. Однако слабо изучен вопрос об экстрагируемости МЭ в различных средах, прежде всего в воде, и их роли в жизнедеятельности организма человека. Если об эссенциальных и условно эссенциальных МЭ имеется достаточно полная информация, то сведения о других МЭ постоянно пополняются, а участие их в биологических системах необъятно многообразно [1]. Иммунофармакологические вопросы микроэлементологии связаны с представлением участия МЭ в механизмах иммунного ответа и функционирования иммунной системы. Одним из основополагающих вопросов этой науки является доставка МЭ в относительно узком диапазоне концентраций, в котором обеспечивается эффективность действия без проявления токсичности [1]. Следовательно, важными становятся не только концентрационные аспекты, но и состояние МЭ, структура их солей, хелатов и комплексов.
Известно, что гаиболее приемлемыми для организма человека являются природные формы МЭ, образующиеся в лекарственных растениях в процессе их роста. В древние времена процесс зарождения методов фитотерапии, установления лечебного действия и составления сборов неосознанно был связан не только с действием органических составляющих лекарственных растений, но и с действием МЭ и с устранением в организме человека их дисбаланса [1].
Разработка технологии получения пищевого хитозана включала обязательный контроль содержания тяжелых металлов. Особенно важно это было для хитина из панцирей краба, характеризующегося завышенным наличием кадмия, ртути и свинца. Проблема успешно была решена с применением деминерализованной воды в 1995 – 1998 гг во ВНИТИ БП РАСХН. В этот период предложена и совершенствована технология получения хитодеза [2] и фитохитодезов [3]. Естественно возник вопрос о контроле содержания МЭ в фитопрепаратах на основе хитозана полифракционного состава в водорастворимой форме и водных экстрактов сборов лекарственных растений. Однако, в литературе отсутствовали корректные и воспроизводимые данные о содержании МЭ в лекартсвенных растениях и, тем более, в их сборах.
В 2003 г втомно-эмиссионным и масс-спектральным методами в аналитическом сертификационном испытательном центре ФГУ ИПТМ РАН (г. Черноголовка) проведено исследование содержнания МЭ в пищевом хитозане, хитодезе и полуфабрикатах фитохитодезов серий 01, 02, 03 и 04. Как и следовало ожидать, обнаружена существенная зависимость качественного и количественного содержания МЭ от состава фитосборов, причем, чем больше компонентов в сборе, тем больше качественное и количественное разнообразие МЭ. Такие же тенденции характерны и для таблетированных форм фитохитодезов (испытания в 2009 и 2012 гг).
Недостатком указанного метода является отсутствие возможности корректного определения содержания в растительном сырье элемента германия, выполняющего особую иммунофармакологическую роль в биологических системах и по существу являющегося эссенциальным [1]. Известно, что герматраны способны подавлять пролиферацию опухолевых клеток, некоторые комплексы соединений германия обладают антимутагенным свойством [1, стр. 220]. Концентраторами этого элемента являются грибы, хлорелла, чеснок, женьшень, алоэ [1, стр. 386],
Особенно актуальным стал вопрос определения германия в тысячелистнике [4], водный экстракт которого (ПСК – полисахаридный комплекс) наряду с женьшенем и софорой японской обладает иммуномоделирующей активностью [5].
Содержание элемента германия в растительном сырье и фитохитодезе серии 02 определяли в ООО «Микронутриенты» методом масс-спектроскопии с индуктивно связанной аргоновой плазмой на квадрупольном масс-спектрометре Nexion 300D (Perkin Elmer, США). Стандартная навеска для растительных образцов – 50 мг, берется по три фрагмента каждого образца, выдается среднее значение. В качестве калибровочных стандартов используются стандартные растворы производства Perkin Elmer. Результаты испытаний представлены в таблице 1.
Таблица 1. Содержание германия в растительном сырье и полуфабрикате фитохитодеза серии 02.
| №/п | Растение, происхождение, cостояние |
Содержание германия, мкг/г |
| 1 | Корень женьшеня, аптечный, влажность 10 – 14 % Травы Алтая, ООО «ЛЕТО» 2013. |
0,007 ± 0,0014 |
| 2 | Чеснок в натуральном виде, без дефектов, Калужская обл. 2013. |
0,002 ± 0,0005 |
| 3 | Белые грибы, сушенные, влажность < 12 % Калужская обл., 2012. |
0,01 ± 0,002 |
| 4 | Алоэ комнатное, наиуральное Московская обл. 2014. |
0,005 ± 0,0009 |
| 5 | Семена овса молочной спелости, влажность < 14 %. Московская обл. 2013. |
0,03 ±0,004 |
| 6 | Тысячелистник обыкновенный, влажность 12 – 14 %. Московская обл. 2013. |
0,06 ± 0,009 |
| 7 | Корень одуванчика, аптечный, влажность < 14 % Краснодарский край, г. Анапа (ООО «Фитофарм»). 2013. |
0,18 ± 0,022 |
| 8 | Фитохитодез серии 02, полуфабрикат, Черноголовка. 2014. |
0,03 ± 0,004 |
Из таблицы видно, что элемент германий концентрируется не в женьшене, чесноке, грибах и алоэ [1], а в корне одуванчика и тысячелистнике. Существенно, что в повторном опыте на воспроизводимость испытания аптечного корня одуванчика из Краснодарского края (г. Анапа, ООО «Фитофарм») было определено содержание германия в пределах 0,203 – 0,257 мкг/г. Испытания корней одуванчика из Московской, Владимирской, Калужской областей, Алтайского края (г. Барнаул), Уфимского р-на (село Русский Юрмаш) и Башкортостана обнаружили, что во всех образцах содержание германия колеблется в пределах 0,01 – 0,05 мкг/г, что также превышает (в 1,4 – 7,1 раз) значение содержания германия в женьшене.
Отметим, что содержание ртути (таблица 2) в образцах находится в пределах 0,001 – 0,006 мкг/г, что в 5 – 30 раз меньше ПДК (0,03 мкг/г для отрубей пшеничных СанПиН 42-123-4089-97). В 2000 г в окрестностях химического комбината г Стерлитамак на расстоянии 2 – 3 км в зерновых и тысячелистнике [4] было определено содержание ртути, равное 8, 67 мкг/г, что превышает ПДК в ~ 250 раз. Эти сведения наглядно убеждают в необходимости постоянного контроля содержания в растительном сырье МЭ, включая и токсичные. Содержание кадмия и свинца в испытанных образцах существенно меньше их ПДК (по пектину СанПиН 42-123-4089-97).
Содержание железа в исследованных образцах колеблется в пределах 100 – 900 мкг/г (таблицы 2 и 3), но в образце тысячелистника из окрестностей Стерлитамака (таблица 2) и в корнях одуванчика из Краснодарского края (таблица 3) фиксируется содержание 1600 мкг/г, причем, повторная проверка показывает 1960 мкг/г, что достоверно подтверждает существенно завышенное его содержание. Важно, что и содержание германия в этом образце также завышено и равно 0,18, а при повторном определении – 0,23 мкг/г (таблица 3, измерение 28.03.20014). Повышенное содержание Fe и Ge в корнях одуванчика может быть обусловлено наличием германийсодержащих минералов в предгорных и горных районах Краснодарского края, например, германита – одного из немногих, содержащих эти два элемента – Cu2(Cu,Fe,Ge,Zn)2(SAs)4. В этом минерале (в земной коре по сравнению с другими германийсодержащими минералами имеется наибольшее его количество – 6 – 10 %) содержится 13,57 мас % германия и 10,44 мас % железа.
Замечено, что отношение элементов Fe/Ge во всех исследованных растительных образцах находится в пределах (4÷8)×103, причем, чем больше железа, тем больше и германия. Возможно, это объясняется образованием сложных комплексных соединений на их основе.
Из таблицы 3 видно, что в полуфабрикате – фитохитодезе серии 02 содержатся все без исключения эссенциальные МЭ в сбалансированном количестве. Например, по сравнению с тысячелистником – одним из пяти компонентов сбора лекарственных растений для получения этого фитохитодеза, железа содержится в 4-е раза меньше, марганца – в 5, а меди в 4 раза меньше. В то же время хрома содержится в 8 раз, селена – в 4-е раза больше.
Таблица 2. Содержание некоторых элементов (мкг/г) в тысячелистнике обыкновенном различного территориального и временного происхождения.
| №/п | Элемент | Калужс. – Моск. 2012 г |
Красноярский ГТ-ЭИ 2002 г |
Стерлитамак 2000 г |
В книге [6] 1997 г |
| 1 | Zn | 28 – 19 | 34,8 | 101 | 0,68 |
| 2 | Pb | 14 – 16 | 0,1 | 4,7 | - |
| 3 | Mg | 1740 – 2160 | 1160 | - | 2600 |
| 4 | Na | 13 – 14 | 800 | - | - |
| 5 | Fe | 95 – 89 | 82 | 1609 | 200 |
| 6 | Cu | 9,6 – 6,2 | 1553 | - | 0,74 |
| 7 | K | 21950 – 19157 | 16180 | - | 35900 |
| 8 | Ca | 7880 – 7150 | 6060 | - | 11800 |
| 9 | Cd | 0,26 – 0,19 | 0,1 | - | - |
| 10 | Ni | 2,6 – 0,9 | 10,7 | - | 0,2 |
| 11 | Se | < 0,05 | - | - | 6,25 |
| 12 | Hg | < 0,006 | Следы | 8,67 | - |
В полном соответствии с представленными результатами испытаний находятся данные ЗАО РАЦ МЕХАНОБР ИНЖИНИРИНГ АНАЛИТ (№ РОСС RU.0001.21ЭСП ДО 30.06.2015), протоколы № 14 от 12.02.2014 и № 6п-14 от 15.03.2014. В сушенной траве тысячелистника, измельченной до частиц ≤ 0,25 мм, атомно-эмиссионным методом с индуктивно связанной плазмой определено содержание германия в количестве 0,00012 мас %, или 1,2 мкг/г. В измельченных сушенных грибах, алоэ, овсе, женьшене и чесноке германия содержится меньше предела обнаружения, равном 0,00005 мас % или 0,5 мкг/г. Метод масс-спектроскопии чувствительнее, примерно, в 500 раз.
Результаты проведенных испытаний полуфабриката – фитохитодеза серии 02 могут свидетельствовать о хорошей экстрагируемости МЭ из соответствующего фитосбора. Отметим, что в 4-е раза большее содержание германия и в 7 раз селена по сравнению с женьшенем может обусловливать эффективное иммуномоделирующее и антиоксидантное действие.
Таблица 3. Содержание эссенциальных [1, стр 18] элементов и германия в корнях одуванчика (Краснодарский край), тысячелистнике (окрестности Черноголовки) и полуфабрикате фитохитодеза серии 02 в мкг/г.
| N/п | Элемент | Корни одуванчика | Тысячелистник | Полуфабрикат ФХД серии 02 |
|
| 14.03.2014 | 28.03.2014 | ||||
| 1 | Fe | 1600 | 1960 | 876 | 121 |
| 2 | I | 0,85 | 0,47 | 0.24 | 0,87 |
| 3 | Cu | 8,04 | 8,4 | 10,4 | 2,67 |
| 4 | Zn | 25,25 | 49,87 | 27,5 | 15,6 |
| 5 | Co | 0,64 | 0,99 | 0,14 | 0,27 |
| 6 | Cr | 1,73 | 2,77 | 0,51 | 4,24 |
| 7 | Mo | 0,3 | 0,43 | 037 | 0,36 |
| 8 | Se | 0,05 | 0,03 | 0,009 | 0,04 |
| 9 | Mn | 88,62 | 99,66 | 139 | 26,8 |
| 10 | Ge | 0,18 | 0,23 | 0,06 | 0,03 |
Известно, что в природе встречается пять изотопов германия: 70Ge (20,55 %), 72Ge (27,37 %), 73Ge (7,67 %), 74Ge (36,74 %), 76Ge (7,67 %). Нечётный изотоп характеризуется магнитными свойствами и может существенно влиять на биохимические процессы [7]. Изотоп 76Ge испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 1,58×1021 лет – это вид радиоактивного распада атомного ядра, сопровождающийся увеличением заряда ядра на две единицы и излучением двух электронов. В связи с этим положительное влияние германия на биологические процессы может быть обусловлено не только действием органогерматранов сложной структуры, но и действием специфических по свойствам его изотопов.
В заключение отметим, что профилактика и лечение фитохитодезами может рассматриваться не только как фитотерапевтическое средство, но и как эффективный метод устранения дисбаланса МЭ в организме человека. Данные статьи приводят к выводу о необходимости обязательной проверки микроэлементного состава сырья как растительного, так и животного происхождения.
Список литература
- Кудрин А.В., Скальный А.В., Жаворонков А.А., Скальная М.Г., Громова О.А. Иммунофармакология микроэлементов. Изд-во КМК. Москва. 2000.
- Комаров Б.А., Албулов А.И. Способ получения водорастворимых форм хитозана. Патент РФ № 2215749 от 14.06.2001.
- Комаров Б.А. Албулов А.И., Трескунов К.А., Погорельская Л.В., Червинец В.М. Способ получения фитохитодезов. Патент РФ № 2204402 от 14.06.2001.
- Комаров Б.А. Что известно о тысячелистнике? Материалы 8-ой юбилейной международной научно-практической конференции «Фитотерапия. Инновационные технологии 21 века». 18 0 19 января 2014. Г. Черноголовка. С. 75.
- Чалый Г.А., Сурнина Н.Т., Яцюк В.Я., Сошникова О.В. «Средство, обладающее иммуномоделирующей активностью». Патент РФ № 2234939 от 28.10.2002. Патентообладатель: Курский Гос. Мед. Университет.
- Гончарова Т.А. Энциклопедия лекарственных растений. Лечение травами. Книга в двух томах. М: Изд. Дом МСП. 1997. С1 560, С2 528.
- Бучаченко А.Л. Магнитозависимые молекулярные и химические процессы в биохимии, генетике и медицине. Усп. Хим. 83: 1 (2014). 1 – 12.
Б.А. Комаров, Л.В. Погорельская, М.А. Фролова, А.И. Албулов, К.А. Трескунов, О.К. Широкова, Ю.А. Комаров.
Институт проблем химической физики РАН
ГОУ ДПО Российская медицинская академия последипломного образования
Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт биологической промышленности