ECOLOGICAL AND PHYTOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF PURPLE DEADLY LEAF IN URBANIZED ENVIRONMENTS
ECOLOGICAL AND PHYTOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF PURPLE DEADLY LEAF IN URBANIZED ENVIRONMENTS
Abstract
Purple deadly (Lamium purpureum L.) is a widespread plant in the North Caucasus. It is known that the place of growth significantly affects the qualitative and quantitative content of biologically active compounds in plants. Therefore, the aim of this work was to conduct a phytochemical study of leaves and to study the content of biologically active substances depending on the place of growth. To fulfil this objective it was necessary to study the chemical composition of raw materials; to carry out quantitative determination of tannins, flavonoids and ascorbic acid in raw materials from habitats differing in the level of anthropogenic load; to study the macro- and microelemental composition of the leaves of purple loosestrife in order to establish the ecological purity of raw materials.
The object of the present study was the raw material of purple deadly harvested in July 2022 in different districts of Pyatigorsk, differing in the level of environmental pollution. Chemical and physicochemical methods of analysis were used to identify and quantify the content of biologically active substances. The practical significance of the work lies in the substantiation of the prospects of further study of leaves of purple deadly leaf for the creation of medicines based on it. The results of the study can be used for ecological monitoring of the environment.
1. Введение
Яснотка пурпурная (Lamium purpureum L.) – многолетнее травянистое растение, распространенное почти по всей Европе (за исключением Крайнего Севера), по всей территории России; встречается между кустарниками, около жилищ, заборов, дорог и на сорных местах. Растет почти на всех, а особенно на хорошо аэрируемых, известковых, суглинистых почвах с хорошим водоснабжением .
Биологическую ценность яснотки пурпурной обусловливают входящие в ее состав биологически активные соединения. В траве яснотки пурпурной содержатся полисахариды, флавоноиды, танниды, каротиноиды, витамин С, аминокислоты . В эксперименте биологически активные вещества (БАВ) сырья яснотки пурпурной проявляют противовоспалительную, антибактериальную, и антиоксидантную активность .
Накопление в растениях биологически активных веществ во многом зависит от места их произрастания , , . Несмотря на достаточные сырьевые запасы яснотки пурпурной на территории Северо-Кавказского региона, их использование в лечебных целях ограничено антропогенной трансформацией природной среды региона. Лекарственное растительное сырье, заготовленное на территориях, подвергнутых антропогенной трансформации, может быть загрязнено тяжелыми металлами и являться источником поступления токсичных веществ в организм человека. Кроме того, необходимо проанализировать влияние условий урбанизированной среды на содержание в растениях биологически активных соединений, обусловливающих их терапевтическое действие. Поскольку многие из фармакологически ценных веществ играют существенную роль в формировании экологической устойчивости растений, их концентрация может значительно изменяться в условиях антропогенной нагрузки , , , .
Целью работы явилось изучение изменения количественного состава некоторых БАВ листьев яснотки пурпурной в зависимости от степени антропогенной трансформации окружающей среды и изучение элементного состава сырья, заготовленного на территории с высоким уровнем антропогенного воздействия.
2. Методы и принципы исследования
Исследования проводили на территории г. Пятигорска. Листья яснотки пурпурной были заготовлены в июле 2022 г. Сбор сырья осуществляли в трех районах города, которые отличались степенью антропогенного воздействия: Бештаугорский заказник (экологически чистая территория), центр города (территория с умеренным уровнем антропогенного воздействия) и промышленная зона вблизи городской автотрассы с интенсивным движением (территория с высоким уровнем антропогенного воздействия). Листья яснотки пурпурной высушивали естественным путем в хорошо проветриваемых помещениях, не допуская попадания прямых солнечных лучей.
Для исследования БАВ готовили извлечения из сырья (в соотношении 1:50), используя в качестве экстрагента воду и спирт этиловый 70% , .
Идентификацию БАВ в сырье проводили по общепринятым методикам , , . Для количественного определения в сырье флавоноидов, таннидов и кислоты аскорбиновой использовали методики, рекомендованные ГФ XIV издания. Количественный анализ таннидов проводили методом перманганатометрического титрования, для анализа флавоноидов использовали дифференциальную спектрофотометрию. Содержание кислоты аскорбиновой определяли методом титрования раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия , , .
Определение элементного состава листьев яснотки пурпурной осуществляли методом полуколичественного спектрального анализа с использованием кварцевого спектрографа ДФС-8-1 (Россия) .
3. Основные результаты
Качественными реакциями в образцах листьев яснотки пурпурной подтверждено присутствие таннидов, флавоноидов и аскорбиновой кислоты (табл. 1), что доказывает их биологическую ценность.
Таблица 1 - Результаты качественного анализа извлечений
из листьев яснотки пурпурной
БАВ | Качественная реакция | Аналитический эффект | Результат |
Аскорбиновая кислота | Реакция с раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола | Исчезновение синей окраски | + |
Танниды | Реакция с раствором хлорида железа (III) | Сине-черное окрашивание | + |
Реакция с бромной водой | Желто-оранжевый осадок | + | |
Флавоноиды | Реакция Цинке | Красное окрашивание | + |
Реакция с раствором аммиака | Желтое окрашивание | + |
Результаты количественного определения содержания основных групп биологически активных веществ в листьях яснотки пурпурной, произрастающих в условиях различного уровня антропогенной нагрузки, представлены в таблицах 2-4.
Таблица 2 - Содержание флавоноидов в листьях яснотки пурпурной в пересчете на рутин
№ образца | Объект 1, % | Объект 2, % | Объект 3, % |
1 | 1,690±0,0052 | 1,861±0,0065 | 2,262±0,0053 |
2 | 1,628±0,0041 | 1,798±0,0073 | 2,235±0,0048 |
3 | 1,654±0,0072 | 1,830±0,0058 | 2,202±0,0076 |
Среднее значение | 1,657 | 1,830 | 2,233 |
Таблица 3 - Содержание таннидов в листьях яснотки пурпурной в пересчете на танин
№ образца | Объект 1, % | Объект 2, % | Объект 3, % |
1 | 5,17±0,387 | 6,34±0,305 | 7,64±0,482 |
2 | 5,43±0,263 | 6,51±0,221 | 7,87±0,318 |
3 | 5,26±0,412 | 6,74±0,323 | 7,92±0,270 |
Среднее значение | 5,29 | 6,53 | 7,81 |
Таблица 4 - Содержание аскорбиновой кислоты в листьях яснотки пурпурной
№ образца | Объект 1, % | Объект 2, % | Объект 3, % |
1 | 0,138±0,0072 | 0,126±0,0081 | 0,114±0,0075 |
2 | 0,140±0,0084 | 0,122±0,0063 | 0,105±0,0062 |
3 | 0,135±0,0080 | 0,120±0,0079 | 0,109±0,0087 |
Среднее значение | 0,138 | 0,123 | 0,109 |
Полученные данные позволяют установить значительные различия в содержании групп БАВ в листьях яснотки пурпурной в зависимости от интенсивности антропогенной трансформации места произрастания растения. В случае фенольных соединений (флавоноидов и таннидов), наблюдалось увеличение содержания данных БАВ в листьях яснотки пурпурной, произрастающей в зоне активного антропогенного воздействия. Так, минимальное количество флавоноидов было в образцах сырья растений, произрастающих в Бештаугорском заказнике (1,66%), а максимальное (2,23%) – в зоне высокой антропогенной нагрузки (табл. 2). Полученные результаты подтверждают гипотезу о благоприятном влиянии флавоноидов на стрессоустойчивость растений в условиях неблагоприятной окружающей среды . Максимальное содержание таннидов также выявлено в образцах сырья, заготовленного на территории с высоким уровнем загрязнения (7,81%) (табл. 3). Таким образом, можно предположить, что активный синтез таннидов, как и флавоноидов, является фактором адаптации растений к неблагоприятным условиям среды , , .
Что касается содержания кислоты аскорбиновой, то данные, представленные в таблице 4, свидетельствуют о противоположной тенденции: минимальное содержание витамина С (0,109%) было определено в сырье, заготовленном на территории с высоким уровнем антропогенного воздействия. Этот факт можно объяснить следующими процессами: снижением интенсивности фотосинтеза растений в условиях антропогенного воздействия и повышенным расходом кислоты аскорбиновой как антиоксиданта на нейтрализацию токсичных веществ , , .
При анализе возможности использования в лечебных целях растений, произрастающих на урбанизированной территории, в первую очередь, необходимо оценить экологическую чистоту сырья. Накопление различных элементов в растении зависит от экологического состояния почвы и от способности каждого растения поглощать из почвы и накапливать химические элементы , , . Поэтому представляло интерес изучить элементный состав листьев яснотки пурпурной, заготовленной в экологически неблагоприятной зоне. В листьях яснотки пурпурной было обнаружено 36 элементов. Основными по содержанию были фосфор (2500 мкг/кг), медь (35 мкг/кг), цинк (50 мкг/кг), марганец (200 мкг/кг), калий (20 мкг/кг).
Таблица 5 - Элементный состав листьев яснотки пурпурной
Образец сырья (объект 3) | |||
Элемент | Содержание мкг/кг | Элемент | Содержание мкг/кг |
Никель | 10 | Марганец | 200 |
Кобальт | <3 | Хром | 10 |
Ванадий | 10 | Вольфрам | <3 |
Молибден | 1 | Бериллий | <1 |
Медь | 30 | Барий | 0,3 |
Свинец | 8 | Литий | <20 |
Цинк | 30 | Кадмий | <10 |
Мышьяк | <100 | Стронций | 0,3 |
Сурьма | <30 | Цирконий | <30 |
Олово | <3 | Скандий | <3 |
Фосфор | 2500 | Лантан | <100 |
Галлий | <3 | Гафний | <30 |
Висмут | <1 | Ниобий | <30 |
Таллий | <10 | Тантал | <10 |
Германий | <3 | Иттрий | <10 |
Серебро | <0,1 | Иттербий | <3 |
Титан | <30 | Ртуть | <30 |
Калий | 20 | Индий | <3 |
Примечание: навеска сырья: 4,8962 г; зола: 0,5875 г; знак:<- меньше порога обнаружения
ГФ ХIV издания регламентирует предельно допустимое содержание тяжелых металлов и мышьяка в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах. Результаты нашего исследования свидетельствуют, что содержание свинца, кадмия, ртути и мышьяка в листьях яснотки пурпурной не превышает допустимых норм (табл. 6).
Таблица 6 - Содержание токсичных элементов в листьях яснотки пурпурной
Элемент | Содержание в сырье, мг/кг | Норматив содержания в сырье по ГФ XIV, мг/кг |
Свинец | 0,008 | ≤6 |
Кадмий | <0,01 | ≤1 |
Ртуть | <0,03 | ≤0,1 |
Мышьяк | <0,1 | ≤0,5 |
Таким образом, можно сделать вывод, что сырье яснотки пурпурной является экологически чистым, так как не накапливает содержащиеся в почве токсические элементы.
4. Заключение
В результате проведенного исследования нами установлено, что в листьях яснотки пурпурной, произрастающей в условиях с высоким уровнем антропогенного воздействия, а, следовательно, и техногенной нагрузки, выявлено повышенное содержание флавоноидов и таннидов, что свидетельствует об их значительном вкладе в антиоксидантную систему растений этого вида. В то же время отмечается снижение уровня содержания аскорбиновой кислоты, очевидно, менее эффективной в данных условиях. На основании данных, полученных при определении элементного состава, доказано, что сырье яснотки пурпурной является экологически чистым, так как не накапливает содержащиеся в почве токсичные элементы. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования в фармации яснотки пурпурной, произрастающей в условиях урбанизированной среды Северного Кавказа.