ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ХИМИЧЕСКИЙ

ХИМИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ. 2002. №3. С. 53–56
УДК 581.133
ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ
НЕКОТОРЫХ ДИКОРАСТУЩИХ РАСТЕНИЙ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

А.А. Ефремов*, Н.В. Шаталина, Е.Н. Стрижева, Г.Г. Первышина
Красноярский государственный торгово-экономический институт,
Красноярск, ул. Л. Прушинской, 2, 660075 (Россия) e-mail: f_nps@chat.ru
Приводятся собственные экспериментальные данные по содержанию экстрактивных веществ и зольных элементов
в дикорастущем сырье – корнях кровохлебки лекарственной, тысячелистнике обыкновенном, корнях лопуха большого
и других в зависимости от экологической нагрузки на окружающую среду. Установлено, что экологическая обстановка
заметно влияет на содержание зольных элементов в растениях.
Известно, что образование и накопление в дикорастущих растениях фармакологически активных
веществ является динамическим процессом, изменяющимся в онтогенезе растения, а также зависящим от
многочисленных факторов окружающей среды. В ходе онтогенеза (индивидуального развития) растение
проходит фазы от проростка, вегетативного развития, цветения, плодоношения и до увядания.
Показано, что природно-климатические факторы оказывают определяющие влияния на химический
состав растений. Так, тепло является одним из важнейших факторов в жизни растения, так как главным
образом от тепловой и световой энергии зависят продолжительность вегетации, накопление действующих
веществ и масса самого растения. Каждое растение имеет свой предельный минимум тепла, который
позволяет ему полно и законченно завершить жизненный цикл.
Количество осадков и влажность окружающей среды также накладывают определенный отпечаток на
количество и состав действующих веществ растений. Установлено, что для ксерофитов вреден излишек
влаги, для гигрофитов, наоборот, вредны засушливые условия, мезофиты наиболее приспособлены к
колебаниям влажности.
На количество действующих веществ оказывает определенное влияние и перемена географической
долготы. В большинстве случаев растения восточных, более континентальных районов Европейского
материка, дают большие выходы, например, эфирного масла. Подмечено, что у масличных растений
количество жирных кислот и йодное число масел увеличиваются при удалении растений от берегов океана
в глубь материка. Континентальный климат оказывает влияние на содержание сапонинов в солодке –
среднеазиатский солодковый корень значительно богаче глициризиновой кислотой, чем испанская или
итальянская солодка.
Высота над уровнем моря также заметно влияет на динамику накопления действующих веществ в ряде
различных растений. Так установлено, что различные эфирно-масличные растения по-разному реагируют
на увеличение высоты над уровнем моря: у лаванды, например, наблюдается понижение, а у розы,
наоборот, повышение содержания эфирного масла на плантациях, заложенных более высоко в горах.
Оптимальная высота произрастания для промышленных видов, например, крестовника – 1600–2000 метров
над уровнем моря. Здесь они образуют заросли на огромных площадях, и в них накапливается
максимальное количество алкалоидов.
*
Автор, с которым следует вести переписку.
54
А.А. ЕФРЕМОВ, Н.В. ШАТАЛИНА, Е.Н. СТРИЖЕВА, Г.Г. ПЕРВЫШИНА
Помимо природно-климатических факторов на химический состав растений оказывают влияние
экологические факторы антропогенного характера. К ним относятся различного рода загрязнители
окружающей среды, имеющиеся в атмосфере, гидросфере и литосфере (почве) и непосредственно
попадающие в растущее растение. Реакция растительного покрова на загрязнения окружающей среды
сложна и неоднозначна. Здесь играет роль не только вид загрязнения, его концентрация в среде и время
воздействия, но и способность самих растений поглощать загрязнители, общее состояние растения,
почвенно-климатические условия, фаза вегетации и др. Известно, что газообразные загрязнители
проникают в основную ткань листа через устьица, которые днем обычно открыты, а ночью закрыты, в
связи с чем воздействие газообразных токсикантов в дневное время оказывается в 3–6 раз более сильное,
чем в ночные часы.
Проникающие в клетки растения загрязнения оказывают ингибирующее действие на процессы
фотосинтеза. Причем вполне очевидно, что подавление процессов фотосинтеза оказывается тем больше,
чем выше скорость поглощения токсиканта. Подавление фотосинтеза упрощенно можно объяснить тем,
что поглощенное листом вещество взаимодействует с хлорофиллом, превращая последний в иное
химическое соединение, не способное участвовать в синтезе органических соединений, являющихся
физиологически активными веществами. Кроме того, поглощение растением токсиканта приводит
практически всегда к деформации в структуре самих хлоропластов растения, к ухудшению транспорта
органических веществ, уменьшению парциального давления СО2 в клетках и др. Наиболее
распространенным и опасным токсикантом для растений является двуокись серы, фтор, хлор и их
соединения.
Растения способны поглощать не только газообразные и жидкие химические соединения, но и
различные аэрозоли, в том числе и аэрозоли металлов. Аэрозоли, содержащие металлы, образуются в
основном в результате промышленной деятельности, сжигания угля и нефти, химических реакций между
газообразными микроэлементами и разбрызгивания морской воды и минеральной пыли, поднимаемой
ветрами с поверхности океанов и земли. Анализ промышленных дымов, например, показывает, что они
являются значительным потенциальным источником атмосферного загрязнения мышьяком, свинцом,
марганцем, никелем, кадмием, ртутью и др. Тяжелые металлы, накапливаясь в различных частях растения,
оказывают так же, как и газообразные токсиканты, негативное действие на развитие растений и
накопление в них физиологически активных веществ. Кроме того, накопление тяжелых металлов в
растениях нежелательный процесс, так как в народной и научной медицине применяется значительное
количество трав для приготовления отваров, используемых для приема внутрь. В случае значительного
содержания какого-то тяжелого металла в том или ином растении, в процессе приготовления отвара
большая часть его может переходить в водную фазу и тем самым попадать и отравлять организм человека.
Многочисленными экспериментами показано, что в процессе приготовления отваров в водный раствор
может переходить в некоторых случаях от 50 до 90% тяжелых металлов, имеющихся в исходном
растительном сырье. Такой отвар может представлять реальную угрозу процессу жизнедеятельности
организма человека.
В связи с этим представляется актуальным и необходимым исследовать используемые дикорастущие
растения на содержание микро- и макроэлементов в качестве возможных поставщиков необходимых для
организма человека элементов, а также на содержание приоритетных тяжелых металлов, наносящих
наибольший вред организму человека.
Интересно отметить, что различные части того или иного растения могут накапливать различное
количество тяжелых металлов, что также может служить экологическим индикатором благополучия
окружающей среды.
В силу этого в данном сообщении приводятся экспериментальные данные по содержанию отдельных
физиологически активных веществ и ряду металлов в различных частях некоторых дикорастущих растений
Красноярского края, собранных в экологически благополучных районах и экологически неблагополучных
районах. В качестве экологически благополучных брали районы, удаленные от города на 90–100 км, в
качестве неблагополучных – районы, расположенные в черте города (в зоне до 20–30 км от города). В
качестве объектов исследования служили лопух большой и различные его части, корни кровохлебки
лекарственной, корни одуванчика лекарственного и трава тысячелистника обыкновенного.
В таблице 1 приведено содержание экстрактивных веществ в исследуемом сырье, собранном в обоих
районах – экологически благополучном и неблагополучном.
55
ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ …
Анализируя данные, представленные в таблице 1, можно отметить, что количество экстрактивных
веществ, извлекаемых при переходе к растворителям с возрастающей полярностью, увеличивается, а
наибольшее количество экстрактивных веществ извлекается водой. Отдельными экспериментами
показано, что вода извлекает из исследуемого растительного сырья дубильные вещества, сахара, инулин,
витамины С и РР, водорастворимые красители, аминокислоты. Обращает на себя внимание тот факт, что
содержание экстрактивных веществ, извлекаемых диэтиловым эфиром, этилацетатом, изопропанолом и
водой, в растениях из благополучного района превышает содержание экстрактивных веществ, имеющихся
в растениях, произрастающих в неблагополучных районах края. Следует отметить, однако, что эти
различия незначительны, но они превышают систематическую ошибку определения и составляют не более
5–6% от определяемой величины.
Таким образом, экологически благоприятная обстановка произрастания вышеуказанных растений
приводит к увеличению содержания в них физиологически активных веществ, извлекаемых всеми
используемыми нами растворителями.
Как уже указывалось выше, экологическая обстановка произрастания того или иного растения может
сказываться на содержании в них макро- и микроэлементов, а оно, как известно, регламентируется
СанПиНом и соответствующими ГОСТами.
Содержание общей золы в исследуемом сырье и отдельных макро- и микроэлементов приведено в
таблицах 2–4.
Таким образом, экологические условия произрастания дикорастущих растений оказывают
существенное влияние на содержание в них микроэлементов. Обнаружено, что основными токсикантами
среди микроэлементов являются медь, цинк, никель, марганец, железо, хром, свинец и кадмий, причем их
содержание в растениях, произрастающих в экологически неблагополучных районах края, может
превышать допустимые значения ПДК. Показано, что содержание меди может достигать 4 ПДК, цинка – 8,
свинца – 9, кадмия – 7 ПДК ( содержание ртути и мышьяка составляет менее 0,001 мг/кг и по этим
показателям исследуемое сырье является экологически безопасным).
Таблица 1. Содержание экстрактивных веществ в исследуемом сырье в % от абсолютно сухой навески
Экстрагент
Исследуемое сырье
Экстрактивные вещества в
растениях из
неблагополучного района
Экстравтивные вещества в
растениях из
благополучного района
Диэтиловый
эфир
Корни кровохлебки лекарственной
Корни одуванчика лекарственного
Тысячелистник обыкновенный
Корни лопуха большого
Стебли лопуха большого
Корзинки лопуха большого
3,79 ± 0,07
4,68 ± 0,06
4,60 ± 0,06
4,24 ± 0,06
6,52 ± 0,05
9,33 ± 0,03
3,99± 0,07
5,01 ± 0,07
4,63 ± 0,06
4,32 ± 0,06
6,88 ± 0,06
9,55 ± 0,05
Этилацетат
Корни кровохлебки лекарственной
Корни одуванчика лекарственного
Тысячелистник обыкновенный
Корни лопуха большого
Стебли лопуха большого
Корзинки лопуха большого
5,98 ± 0,05
5,28 ± 0,04
5,47 ± 0,05
3,50 ± 0,06
7,04 ± 0,04
10,05 ± 0,03
5,99 ± 0,07
5,65 ± 0,07
5,63 ± 0,06
4,32 ± 0,06
6,88 ± 0,06
10,55 ± 0,05
Изопропиловый
спирт
Корни кровохлебки лекарственной
Корни одуванчика лекарственного
Тысячелистник обыкновенный
Корни лопуха большого
Стебли лопуха большого
Корзинки лопуха большого
26,12 ± 0,02
11,54 ± 0,03
6,59 ± 0,02
5,65 ± 0,05
9,44 ± 0,07
12,29 ± 0,09
27,33 ± 0,07
12,01 ± 0,04
6,99 ± 0,06
6,13 ± 0,06
9,89 ± 0,07
12,44 ± 0,05
Вода
Корни кровохлебки лекарственной
Корни одуванчика лекарственного
Тысячелистник обыкновенный
Корни лопуха большого
Стебли лопуха большого
Корзинки лопуха большого
51,87 ± 0,08
57,84 ± 0,09
45,15 ± 0,08
69,17 ± 0,10
38,39 ± 0,20
24,75 ± 0,09
53,01 ± 0,08
57,22 ± 0,09
46,11 ± 0,08
68,4 ± 0,10
38,55 ± 0,06
25,56 ± 0,09
56
А.А. ЕФРЕМОВ, Н.В. ШАТАЛИНА, Е.Н. СТРИЖЕВА, Г.Г. ПЕРВЫШИНА
Таблица 2. Содержание общей золы в исследуемом сырье (в % от абсолютно сухой навески сырья)
Исследуемое сырье
Содержание золы в растениях из
неблагополучного района
Содержание золы в растениях из
благополучного р-на
7,37 ± 0,06
7,79 ± 0,09
5,16 ± 0,05
6,05 ± 0,06
6,62 ± 0,06
7,26 ± 0,06
7,68 ± 0,09
5,10 ± 0,05
5.96 ± 0,06
6,55 ± 0,06
Корни кровохлебки
Тысячелистник обыкновенный
Корни лопуха большого
Стебли лопуха большого
Корзинки лопуха большого
Таблица 3. Содержание некоторых микроэлементов в исследуемом сырье, собранном в экологически
благополучном районе
Исследуемое сырье
Cu
Zn
Корни кровохлебки
4,98
51,2
Тысячелистник обыкновенный
9,60
31,9
Корни лопуха большого
9,00
15,1
Стебли лопуха большого
6,00
19,0
Корзинки лопуха большого
15,6
34,0
* Отсутствует (содержание менее 0,001 мг/кг).
Pb
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
Содержание элементов, мг/кг
Cd
Ni
Mn
Fe
0,15
3,42
18,5
23,6
0,15
2,52
34,4
128,4
0,15
2,16
21,9
297,6
0,15
1,50
7,50
40,7
0,15
1,26
20,8
60,0
Cr
1,50
1,50
3,00
1,50
1,65
Hg
–*
–
–
–
–
As
–
–
–
–
–
Таблица 4. Содержание некоторых микроэлементов в исследуемом сырье, собранном в экологически
неблагополучном районе
Исследуемое сырье
Cu
Zn
Корни кровохлебки
4,98
51,2
Тысячелистник обыкновенный
12,5
77,5
Корни лопуха большого
13,0
35,5
Стебли лопуха большого
12,6
23,0
Корзинки лопуха большого
19,9
46,8
* Отсутствует (содержание менее 0,001 мг/кг).
Pb
3,00
4,55
4,44
4,00
3,55
Содержание элементов, мг/кг
Cd
Ni
Mn
Fe
0,15
3,42
18,5
23,6
0,20
2,76
26,6
113,9
0,22
2,33
32,0
666,1
0,18
2,76
8,16
68,7
0,17
2,61
32,4
75,5
Cr
1,50
1,98
3,88
2,18
2,04
Hg
–*
–
–
–
–
As
–
–
–
–
–
Следовательно, в качестве одного из экологического теста на состояние окружающей среды может быть
использован состав микроэлементов, имеющихся в различных частях растения, причем наиболее вредными
для организма человека являются свинец и кадмий, содержащиеся в вышеуказанных растениях.
Поступило в редакцию 27 мая 2002 г.