Сегодня - 04.12.2020

Ученые сравнили химический состав курильского чая из Приморского края и Республики Бурятия

29 апреля 2020
 
Специалисты Амурского филиала Ботанического сада-института ДВО РАН и Центрального сибирского ботанического сада СО РАН СБС СО РАН) совместно с коллегами из Института химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН и Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН провели сравнительный анализ элементного состава пяти видов рода Dasiphora (Курильского чая) из Приморского края и Республики Бурятия методом рентгенофлуоресцентного анализа с использованием синхротронного излучения (РФА СИ). В результате исследования с высокой точностью установлено, что в надземных органах растений и почве рядом со сбором образцов содержится не менее 21 элемента. Полученные данные помогут специалистам уточнить и выявить новые закономерности накопления элементов разными видами растения и расширить базу данных по химическому составу исследуемого рода. Элементный состав вида D. gorovoii из локального местообитания (Приморский край, Ольгинский район) был определен впервые. Результаты опубликованы в «Сибирском физическом журнале»
 
Виды рода Dasiphora (Курильский чай) интересны для исследователей из-за высокого ресурсного потенциала (целебных и декоративных свойств) растения. Род Dasiphora в Азиатской России насчитывает пять видов: D. fruticosa (К. чай кустарниковый), D. parvifolia (К. чай мелколистный), D. mandshurica (К. чай маньчжурский), D. gorovoii (К. чай Горового), D. davurica (К. чай даурский) и одну природную разновидность — D. davurica var. flava, из которых два вида произрастают в Восточной Сибири и пять видов на российском Дальнем Востоке.
 
«Курильский чай кустарниковый (D. fruticosa) широко распространен в северном полушарии. Его экологическая пластичность, целебные и декоративные свойства вызывают огромный интерес, и поэтому состав и свойства должны быть всесторонне изучены. Специалисты исследуют его биохимический состав, фармакологическое действие, онтогенез и структуру популяций вида, способы введения в культуру и использование в садово-парковом строительстве, — рассказывает ведущий научный сотрудник ЦСБС СО РАН доктор биологических наук Елена Петровна Храмова. — На данный момент недостаточно изученными остаются вопросы, касающиеся остальных видов рода Dasiphora, в частности их биохимического состава и, в том числе, элементного комплекса, в значительной степени обеспечивающего лечебный эффект растения. Цель наших исследований заключается в установлении особенностей состава и содержания химических элементов в растениях рода Dasiphora Азиатской России в связи с видовой специфичностью и эколого-географическими факторами».
 
D. fruticosa
   D. fruticosa
 
Для определения элементного состава растений используют различные методы. Например, атомно-абсорбционный анализ, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой и другие. Но именно метод РФА СИ, обладающий рядом преимуществ, считается наиболее приемлемым для задач по определению элементов в образцах достаточно редких растений из локальных местообитаний.
 
Химический состав пяти видов и одной природной разновидности Курильского чая, а также почвы из точек отбора образцов был определен методом РФА СИ на экспериментальной станции «Локальный и сканирующий рентгенофлуоресцентный элементный анализ» Центра коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» ИЯФ СО РАН.
 
«РФА с возбуждением синхротронным излучением позволяет исследовать содержание элементов с относительными концентрациями от единиц процентов до миллионных долей. Именно поэтому наша и так загруженная экспериментальная станция пользуется таким спросом, — рассказывает младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Дмитрий Сергеевич Сороколетов. — Также в отличие от других методов, предполагающих химическое и термическое воздействие на образец, РФА подразумевает лишь механическую обработку пробы (в процессе ее подготовки к анализу), что сохраняет ее и исключает потерю элементов. Для данного исследования является преимуществом и панорамность метода, благодаря чему мы получаем информацию сразу по относительно большому количеству (около 20) элементов. Стоит отметить и простоту пробоподготовки. Анализируемый материал растирается в агатовой ступке до гомогенного состояния, берется навеска до 30 мг и в специально сконструированной пресс-форме прессуется таблетка диаметром 5—10 мм. Образец в виде таблетки готов к анализу».
 
Проведения рентгеноспектрального анализа для исследуемых образцов различной природы можно разделить на несколько этапов: подготовка проб к анализу, возбуждение спектра, выделение аналитической линии, регистрация интенсивности линии, интерпретация результатов измерения интенсивности.
 
«Метод РФА основан на зависимости интенсивности рентгеновской флуоресценции от концентрации элемента в образце. При облучении образца мощным потоком СИ (в нашем случае использовалось монохроматизированное синхротронное излучение с максимальным коэффициентом линейной поляризации) возникает характеристическое флуоресцентное излучение атомов, — рассказывает научный сотрудник ИХКГ СО РАН Ольга Васильевна Чанкина. — Это излучение при помощи энергодисперсионной системы на основе полупроводникового детектора разлагается в спектр и затем выводится на экран монитора. С помощью детектора и счетной электроники измеряется интенсивность аналитических линий характеристического спектра, то есть число фотонов, испускаемых данным элементом на единицу площади в единицу времени. С помощью энергетической градуировки определяются энергии рентгеновского излучения, соответствующие пикам в зарегистрированном спектре. Идентификация элементов производится путем сравнения энергии пиков в спектре с табличными значениями энергии характеристического рентгеновского излучения элементов. Таким образом, по энергии излучения мы видим, пики каких элементов присутствуют в спектре. Дальнейшая математическая обработка спектра позволяет проводить количественный анализ элементного состава образца».
 
По словам Ольги Чанкиной, применение синхротронного излучения дает новые возможности РФА методу. Интенсивность СИ на несколько порядков превышает интенсивность излучения традиционной рентгеновской трубки, что позволяет сократить время проведения анализа, уменьшить массу образца, также повышается чувствительность метода, достигая 10-9–10-7 г/г, значительно снижается предел обнаружения, а изменение энергии возбуждения в широком диапазоне позволяет выбирать наиболее оптимальную энергию для анализа интересующих элементов.
 
В работе был определен и проанализирован элементный состав проб листьев и стеблей с 20-30 особей и почвы из каждого местообитания.
 
«В данной работе исследованы надземные органы растений пяти видов и одной природной разновидности рода Dasiphora и почва из точек отбора образцов. В результате установлено содержание не менее 21 элемента (K, Ca, Ti, Fe, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Pb), — рассказывает научный сотрудник Амурского филиала БСИ ДВО РАН Елена Андышева. — При этом каждому виду свойственны определенные концентрации тех или иных элементов, что может быть связано с различиями в составе и содержании элементов в почвах из точек отбора образцов, условиями произрастания, а также видоспецифичностью растений. Например, виды D. fruticosa, D. mandshurica и D. gorovoii характеризуются максимальным содержанием железа, марганца, титана, ванадия, кобальта в стеблях растений, а D. Gorovoii — дополнительно цинка в надземных органах. D. davurica выделяется по наибольшему содержанию мышьяка, селена и молибдена. Следует отметить, что элементный состав нового вида D. gorovoii из локального местообитания (Приморский край, Ольгинский район) при этом был определен впервые».
 
Также полученные данные позволили специалистам выделить виды D. fruticosa, D. mandshurica и D. gorovoii как источники микроэлементов, а D. Davurica — отнести к растениям-кальцефилам из-за повышенного содержания кальция. «Полученные данные в будущем будут применяться при сравнительном анализе с другими растениями, использоваться для оценки ресурсного потенциала, безопасности и стандартизации растительного сырья, а также могут быть использованы в базах данных химического состава растений», — добавила Елена Владимировна Андышева.
 
Пресс-служба ИЯФ СО РАН
 
Фото предоставлено Еленой Андышевой
 
Поделись с друзьями: 

Система Orphus