XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Качественное определение свойств рябины обыкновенной
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Рябина обыкновенная (лат. Sórbus aucupária) дерево, вид рода Рябина семейства Розовые (Rosaceae)[14]. Широко распространённое плодовое дерево, заметное своими яркими плодами, остающимися на ветвях растения до глубокой осени и даже иногда на всю зиму. Часто высушенные плоды рябины обыкновенной используют в народной медицине из-за большого количества полезных веществ и нетрудности заготовки плодов. Благодаря высокому содержанию витаминов оказывает общеукрепляющее действие на организм; обладает также диуретическими, гипотензивными, и желчегонными свойствами. В фармакологии выпускается в виде лекарственного растительного сырья.
Актуальность нашей работы заключается в том, что сырье этого уникального растения очень легко самостоятельно заготовить и применять в домашних условиях как биологически активное вещество.
Цель нашей работы: качественное определение свойств рябины обыкновенной
Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:
Изучить теоретическую литературу по теме исследования.
Собрать и подготовить сырье для исследований - рябину обыкновенную.
Рассчитать содержание органических кислот в сырье.
Гипотеза – если приготовить качественное сырье, то его можно использовать как биологически активную добавку.
Объект исследования - рябина обыкновенная.
Предмет исследования - качественные показатели собранного сырья рябины обыкновенной.
Я, Галиева Аделина, являюсь автором данной научно-исследовательской работы, полностью была участником проекта «Аптекари будущего» и проводила все исследования.
Глава 1. Обзор литературы
1.1 Распространение и экология
Ареал произрастания рябины обыкновенной почти вся Европа, Кавказ, Передняя Азия; доходит до Крайнего Севера, а в горах поднимается до самой границы растительности, где становится уже кустарником. Интродуцирована повсюду в мире в зоне умеренного климата. В России распространена в лесной и лесостепной зоне европейской части, на Северном Кавказе, на Урале. Растёт отдельными экземплярами, не образуя сплошных зарослей, в подлеске или втором ярусе хвойных, смешанных, изредка лиственных лесов, на лесных полянах и опушках, между кустарниками. Тенелюбивое и зимостойкое растение [14].
1.2 Хозяйственное значение и применение
Богаты плоды рябины витамином С (до 160 мг%) и каротином (до 56 мг%). Плоды содержат сахар (до 5 %), яблочную, лимонную, винную и янтарную кислоты (2,5 %), дубильные (0,5 %) и пектиновые (0,5 %) вещества, сорбит и сорбозу, аминокислоты, эфирные масла, соли калия, кальция, магния, натрия, а также каротиноиды (до 20 мг %), аскорбиновую кислоту (до 200 мг %), флавоноиды, тритерпеновые соединения, горькие вещества, сорбиновую кислоту [14].
Плоды служат кормом для птиц, побеги для скота. Сырыми зрелыми плодами можно откармливать домашний скот и домашнюю птицу. Кора рябины может применяться в качестве дубильного сырья.
Плоды так же обладают пищевым применением: из-за горечи в свежем виде практически не употребляют в пищу, чаще после морозов, когда они теряют горечь. Их используют главным образом для переработки. Они прекрасное сырьё для ликёро-водочной и кондитерской промышленности, производства безалкогольных напитков. При консервировании из них готовят желе, конфеты, повидло, мармелад, варенье, пастилу. Плоды сушат, и из них производят порошки и муку.
Плоды используют в медицине в качестве поливитаминного средства и каротиносодержащего сырья [14].
В качестве лекарственного сырья используют плод рябины (лат. Fructus Sorbi), который заготавливают зрелым в августе — октябре до заморозков, сушат в сушилках при 60—80 °С или в хорошо проветриваемых помещениях, расстилая тонким слоем на ткани или бумаге[14].
Рябина среднепродуктивный весенний медонос, даёт пчёлам нектар и пыльцу; нектаропродуктивность до 30—40 кг с гектара насаждений. Мёд из рябины красноват и крупнозернист, с сильным ароматом.
Рябина широко применяется в декоративном садоводстве и озеленении и повсеместно разводится. Декоративна в течение всего года, особенно во время цветения и в осенней окраске. Имеет множество садовых форм, в том числе плакучую, узкопирамидальную, жёлтоплодную, с перисто-лопастными листочками и др [14].
1.3. Полезные свойства
Рябина обладает фармакологическими свойствами: противовоспалительным, кровоостанавливающим, капилляроукрепляющим, витаминным, вяжущим, легким слабительным, потогонным, мочегонным действием, понижает кровяное давление, повышает свертываемость крови [15].
В народной медициной ягоды рекомендуются при пониженной кислотности желудка, заболеваниях сердца и печени, при простуде, как противоцинготное средство.
Ее горьковатый вкус улучшает пищеварение и аппетит, легкая кислинка освежает и способствует перевариванию пищи, а небольшой вяжущий оттенок улучшает цвет кожи и способствует заживлению ранок. Используют как кровоостанавливающее, желчегонное, мочегонное, потогонное, слабительное средство, ревматических болях, для повышения защитных свойств организма. Чаще всего используют её ягоды, но применяют и цветы, почки, листву, кору. Рябина очень полезна при гипертонии. Ее сок принимают при дизентерии.
Плоды рябины, используют собранные до первых заморозков. Но именно после промораживания они становятся менее терпкими, по-настоящему вкусными, по-настоящему съедобными. Ценность плодов повышается благодаря значительному содержанию провитамина А [14].
Препараты из плодов рябины обладают противомикробным, кровоостанавливающим, ранозаживляющим, мочегонным, слабительным и противогрибковым действием.
Снижают содержание холестерина в крови, повышают устойчивость сосудов к неблагоприятным воздействиям, уменьшают содержание жиров в печени, нормализуют обмен веществ, губительно действуют на простейших, умеренно повышают кислотность желудочного сока, оказывают положительное влияние при малокровии и истощении организма.
Недозрелые ягоды рябины, обладающие выраженным вяжущим действием, применяют как противодиарейное средство.
Плоды рябины снижают содержание липидов в печени и холестерина в крови, полезны при малокровии, физическом истощении и при любых заболеваниях, так как содержащиеся в них витамины повышают сопротивляемость организма и стимулируют его защитные свойства, усиливают способность к перевариванию желудочного сока и улучшают пищеварение. Плоды рябины используют при малокровии, заболеваниях почек и печени, при сахарном диабете, при нарушениях желудочно-кишечного тракта, при геморрое [15].
Сок рябины стимулирует кровообращение, снижает уровень холестерина в крови, укрепляет капилляры. Он полезен гипертоникам, страдающим заболеваниями сердца и сосудов.
Важный химический компонент плодов рябины пектины, которые очень полезны для нашего кишечника, способные к желеобразованию в присутствии сахаров и органических кислот. Пектины препятствуют избыточному брожению углеводов, вследствие чего подавляется газообразование в кишечнике. Желеобразующие свойства пектина способствуют связыванию эндогенных и экзогенных токсинов, тяжелых металлов и выведению избытка углеводов [14].
Сорбит понижает содержание жира в печени и холестерина в крови. Аналогично действуют порошок и паста из плодов рябины. В механизм желчегонного действия последовательно включается раздражение сорбитом слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки, высвобождению холецистокинина, последний вызывает сокращение желчного пузыря и одновременно расслабляет сфинктер печеночно-поджелудочной ампулы. Желчегонное действие рябины обусловлено не только сорбитом, но и другими веществами (амигдалин, органические кислоты) [14].
Глава 2. Методы исследования
2.1. Внешние признаки. Цельное сырье.
Мы, учащиеся 64 школы, в рамках проекта «Аптекари будущего» собрали 200 грамм плодов рябины обыкновенной, место сбора плодов - лес на улице Ласьвинская между остановками Победа и Лесная, дата сбора 24 сентября 2021г.
Внешние признаки: плоды яблокобразные без плодоножки, округлые или овально-округлые; с блестящей, реже матовой, сильно морщинистой поверхностью, на верхушке с остающейся чашечкой из пяти малозаметных смыкающихся зубчиков. В мякоти плода находятся от 2 до 7 слегка серповидно-изогнутых, продолговатых с острыми концами, гладких семян красновато-коричневого цвета.
Цвет плодов от красновато- или желтовато-оранжевого до коричневато-красного, иногда с беловатым налетом. Запах слабый, характерный. Вкус водного извлечения кисловато-горький [14].
Мы разложили собранные плоды на ровной поверхности тонким слоем и дали «вылежаться» сутки.
Через сутки плоды рябины выложили на противень и поместили в духовку. Сушили при температуре 50-60 градусов. Хорошо высушенные плоды не должны слипаться в комки и не должны пачкать руки. (фото 1).
Фото 1. Высушенное сырье рябины обыкновенной
После того как плоды были высушены, мы отправили их в Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермская государственная фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации для проведения количественного определения.
2.2 Количественное определение сырья
Количественное определение сырья было проведено 30 сентября 2021г в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Пермская государственная фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Количественное определение сырья - это содержание биологически активных веществ, обусловливающих фармакологическое действие лекарственного растительного сырья, определяют методом, указанным в фармакопейной статье (Приложение 2).
Количественное определение было проведено по методу нейтрализации, которое используется для определения количества кислот, щелочей и солей.
Аналитическую пробу сырья измельчают до размера частиц, проходящих сквозь сито с размером отверстий 1 мм.
Около 5г (точная навеска) измельченного сырья помещают в колбу вместимостью 250 мл, прибавляют 200 мл воды очищенной, тщательно перемешивают и выдерживают на кипящей водной бане в течение 2ч. Затем извлечение охлаждают до комнатной температуры, фильтруют в мерную колбу вместимостью 250 мл, доводят объем содержимого колбы водой до метки и тщательно перемешивают
10 мл полученного раствора перенесли в колбу вместимостью 250 мл, прибавили 200 мл свежепрокипяченой воды, 1 мл фенолфталеина раствора спиртового 1% , 10 капель метиленового синего раствора спиртового 0,1% и титровали 0,1 М раствором натрия гидроксида. (фото 2) (Приложение 1). В результате мы получили: навеска сырья - 4,9596 г, объем Na(OH) - 0,75 мл, влажность сырья - 18%
Фото 2. Титрование раствора в ПГФА.
2.3 Качественное определение сырья
Качественное определение сырья мы провели 19 октября 2021г в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Пермская государственная фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
В качественном сырье сумма органических кислот в пересчете на яблочную кислоту должно быть не менее 3,2%. Чтобы определить качественное ли наше сырье, полученные результаты количественного определения (навеска сырья - 4,9596 г, объем Na(OH) - 0,75 мл, влажность сырья - 18%) мы подставили в формулу, где:
V- объем 0,1 М раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрование в мл;
0,0067 - количество яблочной кислоты, соответствующее 1 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия;
а - навеска сырья в г;
W- влажность сырья в %
|
Х= |
V*0,0067*250*100*100 |
|
A*10*(100-W) |
Получаем, что в нашем сырье сумма органических кислот в пересчете на яблочную кислоту = 3,0889% следовательно сырье некачественное, так как сумма органических кислот в пересчете на яблочную кислоту должно быть не менее 3,2%. Такое сырье не может быть использовано в качестве лекарственного растительного сырья.
Рекомендации для качественного сырья:
Собирать в сезон август — октябрь до заморозков, сушить в сушилках при 60—80 °С или в хорошо проветриваемых помещениях, расстилая тонким слоем на ткани или бумаге.
Собранные плоды выложить на ровной поверхности тонким слоем и дать «вылежаться» сутки.
Через сутки плоды рябины сушить при температуре 50-60 градусов, выложив на противень и поместив в духовку, или в хорошо проветриваемых помещениях, расстилая тонким слоем на ткани или бумаге.
Хорошо высушенные плоды не должны слипаться в комки и не должны пачкать руки.
Заключение
Плоды рябины обладают большим количеством полезных веществ и свойств. Сырье этого уникального растения очень легко самостоятельно заготовить и применять дома.
Мы собрали и высушили плоды рябины обыкновенной. Провели в ПГФА количественный и качественный анализ сырья. Качественные показатели составили ниже нормы. В соответствии с требованиями общей фармакопейной статьи, такое сырье не может быть использовано в качестве лекарственного растительного сырья. Это указывает на то, что мы нарушили рекомендации для получения качественного сырья: наше сырье не досушено.
Таким образом, наша гипотеза подтвердилась.
Выражаем огромную благодарность за возможность проведения исследований Курбатовой Алевтине Анатольевне, кандидат фармацевтических наук, доцент ПГФА и школе за организацию проекта.
Список использованных источников и литературы
Барабанов Евгений Иванович, Зайчикова Светлана Геннадьевна Ботаника: учебник. 2-е издание исправленное и дополненное. Москва: издательство ГЭОТАР-Медиа, 2020 г. 592 с.
Никитина Ольга Николаевна, Шевырева Наталья Александровна Деревья и кустарники парков средней полосы России: атлас-определитель. Москва: Фитон XXI, 2019г. 352 с.
[Электронный ресурс] https://proza.ru/2010/10/19/1577 (дата обращения 15.10.2021г).
[Электронный ресурс] https://ru.wikipedia.org/wiki/Рябина_обыкновенная (дата обращения 25.10.2021г).
[Электронный ресурс] https://edaplus.info/produce/rowan.html (дата обращения 11.11.2021г).
[Электронный ресурс] https://akulovka.com/blog/polza-ryabini/ (дата обращения 19.11.2021г).
[Электронный ресурс] https://foodandhealth.ru/yagody/ryabina/ (дата обращения 27.11.2021г).
[Электронный ресурс] https://lektrava.ru/encyclopedia/ryabina-obyknovennaya/ (дата обращения 04.12.2021г).
[Электронный ресурс] https://profil.mos.ru/med/proekty/fitokhimicheskij-analiz-izucheniya-vozmozhnostej-kompleksnoj-pererabotki-syrya-ryabiny-obyknovennoj-sorbus-aucuparia-fructus.html (дата обращения 02.01.2022г).
[Электронный ресурс] https://www.sechenov.ru/upload/medialibrary/a3d/dissertatsiya-logvinovoy-e.e..pdf (дата обращения 09.01.2022г).
[Электронный ресурс] https://ru.wikipedia.org/wiki/Рябина_обыкновенная (дата обращения 09.01.2022г).
[Электронный ресурс] https://oblepiha.com/lekarstvennye_rasteniya/706-ryabina-obyknovennaya.html (дата обращения 16.01.2022г).
Приложение 1
Фото 4. Количественный анализ в ПГФА, кафедра аналитической химии.
Фото 5. Индикаторы для титрования - фенолфталеин раствор спиртовой 1%, метиленовый синий раствор спиртовой 0,1%
Приложение 2
Рябины плоды ФС
Sorbi aucupariae fructus Взамен ГФ XI ст. 39, Изменений N 1-4
Собранные в период полного созревания и высушенные плоды дикорастущего и культивируемого дерева (реже кустарника) рябины обыкновенной – Sorbus aucuparia L., сем. розоцветных - Rosaceae.
ПОДЛИННОСТЬ
Внешние признаки.Цельное сырье.Плоды яблокообразные без плодоножки, 2 – 5 гнездные, округлые или овально-округлые; с блестящей, реже матовой, сильно морщинистой поверхностью, в поперечнике до 9 мм, сильно морщинистые, на верхушке с остающейся чашечкой из пяти малозаметных смыкающимися зубчиков. В мякоти плода находятся от 2 до 7 слегка серповидно-изогнутых, продолговатых с острыми концами, гладких семян красновато-коричневого цвета.
Цвет плодов от красновато - или желтовато-оранжевого до коричневато-красного. Запах слабый, характерный. Вкус водного извлечения кисловато-горький.
При рассмотрении под лупой (10´) на поперечном срезе плода видно 2-5 семенных гнезд. Стенки гнезд хрящевые, твердые, сросшиеся с мякотью. Внутри каждого гнезда находятся 1-2 семени с твердой семенной кожурой красновато-коричневого цвета и семенным ядром белого цвета. Мякоть плода рыхлая, мясистая, сверху покрыта кожицей.
Микроскопические признаки. Цельное сырье. При рассмотрении «давленого» микропрепарата плода должны быть видны фрагменты эпидермиса, состоящего из округло-многоугольных клеток с толстыми пористыми, реже с четковидноутолщенными стенками и хромопластами оранжево-желтого цвета в виде капель; фрагменты эпидермиса по краю остатков чашелистиков с устьицами аномоцитного типа и многоклеточными булавовидными или сосочковидными выростами, а также с одноклеточными длинными, тонкостенными, слегка извилистыми волосками. Мякоть плода состоит из тонкостенных паренхимных клеток различной формы с многочисленными хромопластами оранжево-желтого цвета. В ней встречаются одиночные или группы каменистых клеток, друзы оксалата кальция. В составе проводящих пучков встречаются спиральные сосуды, как правило, в сопровождении укороченных или удлиненных склереид, и, редко, призматических кристаллов оксалата кальция.
Определение основных групп биологически активных веществ
Тонкослойная хроматография
Приготовление растворов
Раствор стандартного образца (СО) судана красного G. Около 2,5 мг СО судана красного G растворяют в 10 мл спирта 96 %. Срок годности раствора 6 мес при хранении в прохладном, защищённом от света месте.
Около 1,0 г измельченных плодов помещают в колбу вместимостью 100 мл, прибавляют 5 мл спирта 96 % и нагревают с обратным холодильником на кипящей водяной бане в течение 5 мин. После охлаждения содержимое колбы фильтруют через бумажный фильтр (испытуемый раствор).
На линию старта хроматографической пластинки со слоем силикагеля на алюминиевой или пластиковой подложке размером 10 × 10 см наносят 2 мкл (0,002 мл) испытуемого раствора и 2 мкл (0,002 мл) раствора СО судана красного G. Пластинку с нанесенными пробами сушат на воздухе и помещают в камеру, предварительно насыщенную в течение не менее 40 мин, смесью растворителей: толуол – этилацетат – гексан - муравьиная кислота безводная (60:40:40:1) и хроматографируют восходящим способом. Когда фронт растворителей пройдет около 80 – 90 % длины пластинки от линии старта, ее вынимают из камеры, сушат до удаления следов растворителей. Затем пластинку опрыскивают анисового раствора альдегидом и выдерживают при температуре (100 – 105) °С в течение 2-3- мин и просматривают при дневном свете.
На хроматограмме раствора СО судана красного G должна обнаруживаться зона адсорбции розового, розово-красного или красного цвета.
На хроматограмме испытуемого раствора должны обнаруживаться не менее 4 зон адсорбции сине-фиолетового или фиолетового цвета выше зоны адсорбции СО судана красного G; зона адсорбции синего цвета ниже зоны адсорбции СО судана красного G; допускается обнаружение других зон адсорбции (вещества липофильного характера).
Около 1,0 г измельченных плодов помещают в колбу вместимостью 50 мл, прибавляют 30 мл спирта 70 % и нагревают на водяной бане при температуре 50 °С в течение 15 мин. Извлечение охлаждают до комнатной температуры и фильтруют через бумажный фильтр, упаривают на кипящей водяной бане до 1 мл. К полученному извлечению прибавляют 1 мл спирта 96 %, 0,1 г магния порошка и 1 мл хлористоводородной кислоты концентрированной; должно наблюдаться постепенное образование окрашивания розово-красного цвета (флавоноиды).
ИСПЫТАНИЯ
Влажность. Цельное сырье – не более 18 %.
Зола общая. Цельное сырье – не более 5 %.
Зола, нерастворимая в хлористоводородной кислоте. Цельное сырье – не более 2 %.
Посторонние примеси
Недозрелых плодов (светло-желтых, желтых). Цельное сырье – не более 2 %.
Почерневших и подгоревших плодов. Цельное сырье – не более 3 %.
Плодов с плодоножками. Цельное сырье – не более 3 %.
Других частей растения (плодоножек, веточек, листьев). Цельное сырье – не более 0,5 %.
Органическая примесь Цельное сырье – не более 0,5 %.
Минеральная примесь. Цельное сырье – не более 0,2 %.
Тяжелые металлы. В соответствии с требованиями ОФС «Определение содержания тяжелых металлов и мышьяка в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах».
Радионуклиды. В соответствии с требованиями ОФС «Определение содержания радионуклидов в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах».
Остаточные количества пестицидов. В соответствии с требованиями ОФС «Определение содержания остаточных пестицидов в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах».
Микробиологическая чистота. В соответствии с требованиями ОФС «Микробиологическая чистота».
Количественное определение. Цельное сырье. Сумма органических кислот в пересчете на яблочную кислоту – не менее 3,2 %.
Аналитическую пробу сырья измельчают до размера частиц, проходящих сквозь сито с размером отверстий 1 мм. Около 5 г (точная навеска) измельченного сырья помещают в колбу вместимостью 100 мл, прибавляют 200 мл воды очищенной, тщательно перемешивают и выдерживают на кипящей водяной бане в течение 2 ч. Затем извлечение охлаждают до комнатной температуры, фильтруют в мерную колбу вместимостью 250 мл, доводят объем содержимого колбы водой до метки и тщательно перемешивают.
1,0 мл полученного раствора переносят в колбу вместимостью 50 мл, прибавляют 20 мл свежепрокипяченой воды, 1 мл фенолфталеина раствора спиртового 1 %, 2 мл метиленового синего раствора спиртового 0,1 % и титруют 0,1 М раствором натрия гидроксида до лилово-синего окрашивания в пене.
Содержание суммы свободных органических кислот в пересчете на яблочную кислоту в абсолютно сухом сырье в процентах (Х) вычисляют по формуле:
где: V – объем 0,1 М раствора натрия гидроксида, пошедшего на тирование, в мл;
0,0067 – количество яблочной кислоты, соответствующее 1 мл 0,1 М раствора натрия гидроксида;
а – навеска сырья, г;
W – влажность сырья, %.
Упаковка, маркировка и транспортирование. В соответствии с требованиями ОФС «Упаковка, маркировка и транспортирование лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов».
Хранение. В соответствии с требованиями ОФС «Хранение лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов».