IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА НАКОПЛЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ЛЕКАРСТВЕННОМ РАСТЕНИИ – ПОДОРОЖНИК БОЛЬШОЙ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Цели: определение при самостоятельной практической работе содержание экотоксикантов в листьях подорожника большого ,заготовленного в различных местах произрастания .
Задачи:
1) Изучение сведений литературы о местах произрастания подорожника большого, описания внешних и микродиагностических признаков, содержания ценных биологически активных веществ, использования в медицине
2)Изучение литературы о накоплении экотоксикантов в растениях
3)Изучение литературы о методах определения минеральных веществ в растениях
4)Сбор листьев подорожника в различных местах произрастания и определение минеральных веществ в нем
5)Обработка результатовСегодня при изучении экотоксикантов большое внимание уделяется особенностям их кинетики, метаболизма, биотрансформации, кумуляции и концентрации; движению по пищевым цепочкам; переносу и переходам из одной среды в другую; возможностям превращений во вторичные загрязнители; их влиянию на различные организмы, входящие в экосистемы.
Экотоксиканты – это экологически опасные факторы химической природы, которые способны долгое время сохраняться, мигрировать и накапливаться в ее биотических и абиотических компонентах. В концентрациях, превышающих естественный природный уровень, экотоксиканты оказывают токсическое воздействие, как на окружающую среду, так и на здоровье человека.
К экотоксикантам, имеющим приоритетное значение по степени опасности для окружающей среды и здоровья человека, из неорганических относятся тяжелые металлы, а из органических – нефть и нефтепродукты, полихлорированные и полициклические ароматические углеводороды. Особую опасность для человека представляют собой стойкие экотоксиканты диоксины, которые приводят к развитию диоксиновой патологии. Основными источниками поступления экотоксикантов в окружающую среду являются: предприятия химической , металлургической., нефтедобывающей и др. промышленных отраслей, недостаточно использующие методы безотходной технологии и средства очистки газообразных отходов и сточных вод от вредных примесей; автомобильный, воздушный, морской и др. виды транспорта, работающие на жидком, твердом и газообразном топливе; применение в сельском хозяйстве химических средств борьбы (пестицидов) с вредителями растений, сорняками, химических удобрений; теплоэлектроцентрали и др. крупные энергетические установки, выбрасывающие в атмосферу окись углерода, двуокись серы, окислы азота, тяжелые смолистые продукты.
Отдельные растения обладают способностью накапливать значительное количество чрезвычайно опасных экотоксикантов-тяжелых металлов. К их числу относятся клевер, полынь, вьюнок, подорожник, а также листья тополя и ивы, в которых содержание ряда тяжелых металлов может быть выше нормы,если растения собраны вдоль автомобильных дорог,вблизи промышленных предприятий.
Объектом нашего исследования было выбрано растение подорожник большой, потому что он обладает рядом следующих свойств. Он чаще всего встречается вдоль тропинок, на обочинах дорог, во дворах, вблизи селений, на вытоптанных лужайках. Растение это удивительно стойкое, выносливое. Его топчут и люди и животные, а порой — автомобильные и тракторные колеса, но оно терпит, все переносит и продолжает жить. В настоящее время подорожник большой довольно хорошо изучен, введен в культуру и широко применяется в медицине. Наружно отвар подорожника используется как заживляющее средство при ранах, язвах, а также для полосканий при болезнях полости рта, горла. Нашей фармацевтической промышленностью выпускаются такие препараты,как «Плантаглюцид» и «Сок подорожника»(представляет собой смесь сока из свежих листьев и травы подорожника большого). Плантаглюцид выпускается в гранулах для лечения язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки с нормальной и пониженной кислотностью (в период обострения), гипоцидных гастритов, а также для профилактики их обострений. Курс лечения составляет 3—4 недели. Плантаглюцид повышает свободную и общую кислотность желудочного сока, оказывает защитное действие на слизистую оболочку желудка, снимает спазмы. Но подорожник также может накапливать экотоксиканты, которые снижают накопление лекарственных веществ в растении. Экстракт подорожника большого входит в состав комбинированных лекарственных средств ( «Виватон», «Клиофит», «Алтайский»; сиропы «Гербион», «Эвкабал», «Стоптуссин-Фито» и др.).
В будущем я планирую стать провизором и конечно же мне будет необходимо заготавливать качественное лекарственное сырье без экотоксикантов.
Подорожник большой - PlantagomajorL. Сем. Подорожниковые - Plantaginaceae
2.1Ботаническая характеристика. Многолетнее травянистое растение с коротким корневищем и многочисленными мочковатыми корнями. Листья собраны в прикорневую розетку, черешковые. Черешки равны длине пластинки листа или длиннее ее. Листья эллиптические, сочные, голые, цельнокрайные или слабозубчатые, с 3-7 параллельными жилками, которые при разрыве тянутся длинными нитями. Цветоносы (цветочные стрелки) прямостоячие, при основании восходящие, высотой до 50 см, на верхушке заканчиваются длинным цилиндрическим соцветием – простым колосом. Цветки четырехчленные, невзрачные, буроватые, мелкие, сидят в пазухах пленчатых прицветников. Плод - эллиптическая коробочка с мелкими темно-коричневыми блестящими семенами (до 16) (рис. 1.). Цветет с мая до августа, плоды созревают с июня до ноября.
2.2 Распространение. Повсеместно, кроме Крайнего Севера и пустынной зоны. Рудеральное и сорное растение. Сплошных зарослей не образует и не произрастает на больших площадях. В связи с трудоемкостью сбора сырья растение введено в культуру. Культивируется в основном на Украине. Свежие листья заготавливают только с плантаций. Ресурсы растения уменьшаются в связи с распашкой залежных земель.
Местообитание. Около дорог, вблизи жилья, на лугах, на полях и огородах, по лесным опушкам и берегам водоемов.
2.3 Заготовка. Сырье заготавливают в период цветения, в мае – августе, по мере отрастания листьев, до начала их пожелтения или покраснения. Рекомендуется проводить сбор листьев после дождя, но лишь после того, как они обсохнут. Листья срывают или срезают ножом, серпом, ножницами. На густых зарослях скашивают весь травостой, а затем вручную выбирают листья.
2.4 Охранные мероприятия. При правильной заготовке нельзя выдергивать растения и срезать полностью розетку. Это обеспечивает возможность использовать одни и те же массивы в течение 3-4 лет. При сборе сырья следует оставлять несколько растений на каждый 1 м2 заросли для обсеменения.
Стандартизация. ГФ ХI, вып. 2, ст. 20 и Изменение № 1.
Внешние признаки. Цельное сырье. Цельные или частично измельченные листья, скрученные, широкояйцевидные или широкоэллиптические, цельнокрайные или слегка зубчатые, с 3-9 продольными дугообразными жилками, суженные в широкий черешок различной длины. В месте обрыва черешка видны длинные остатки темных нитевидных жилок. Длина листьев с черешком до 24 см, ширина 3-11 см. Цвет зеленый или буровато-зеленый. Запах слабый. Вкус слабо-горьковатый.
2.5 Микроскопия.При рассмотрении листа с поверхности видны клетки верхнего эпидермиса - многоугольные с прямыми стенками, нижнего - слабоизвилистые. Кутикула местами образует складки. Устьица имеются на обеих сторонах листа, преимущественно на нижней, округлые, окружены 3-4 клетками эпидермиса (аномоцитный тип). Волоски простые и головчатые. Простые волоски с расширенным основанием, многоклеточные, гладкие. Головчатые волоски двух типов: на одноклеточной ножке судлиненной двуклеточной головкой, реже встречаются головчатые волоски на многоклеточной ножке с шарообразной или овальной одноклеточной головкой. В местах прикрепления волосков клетки эпидермиса образуют розетку (рис. 4). При микроскопическом исследовании порошка, кроме того, наблюдаются фрагменты хлорофиллоносных клеток мезофилла и обрывки проводящих пучков, в которых видны спиральные сосуды и механические волокна.
2.6 Лекарственные средства.
Подорожника большого листья, сырье измельченное. Отхаркивающее средство.
В составе сборов (сбор грудной № 2; сбор отхаркивающий; «Гепафит», сбор желчегонный, гепатопротекторный; «Мирфазин», сбор гипогликемический, гиполипидемический).
Подорожника настойка (настойка (1:5) на 70 % этиловом спирте). Антацидное, противовоспалительное средство; стимулирует регенеративные процессы; отхаркивающее средство.
Плантаглюцид, гранулы (сухой экстракт, содержит сумму полисахаридов). Спазмолитическое, противовоспалительное средство.
Экстракт входит в состав комбинированных лекарственных средств (эликсиры «Виватон», «Клиофит», «Алтайский»; сиропы «Гербион», «Эвкабал», «Стоптуссин-Фито» и др.).
Применение. Сок из свежих листьев подорожника, настой и препарат «Плантаглюцид» эффективны при хронических гастритах с пониженной секрецией, энтеритах и колитах, при язвенной болезни. Препараты из листьев растения применяют в качестве отхаркивающего средства при заболевании верхних дыхательных путей
Числовые показатели. Цельное сырье. Полисахаридов не менее 12 %,золы общей не более 20%(определяют гравиметрически); влажность не более 14 %; золы нерастворимой в 10 % растворе кислоты хлористоводородной, не более 6 %; побуревших и почерневших листьев не более 5 %; цветочных стрелок не более 1 %; частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 1 мм, не более 5 %; органической примеси не более 1 %; минеральной примеси не более 1 %.
3.Методика исследований
3.1 Подготовка к исследованию:
Сырье подорожника большого заготавливали в сентябре – октябре.Для этого собирали листья подорожника на участке дорог: район 9 автостанции, трасса Пятигорск-Нальчик.
3.2 Проведение исследований:
1.Определение подлинности заготовленного сырья. Для этого приготовили микропрепараты.Сырье просветлили путем кипячения в течение 3 минут в 3% растворе гидроксида натрия.Затем промывали кусочек в проточной воде.Сырье помещали в глицериновую воду на предметный столик и рассматривали под микроскопом, определяя микродиагностические признаки
Рис. 4. Микроскопия листа подорожника большого:
А – эпидермис нижней стороны; Б – эпидермис верхней стороны: 1 – простой волосок; 2 – место прикрепления волоска; 3 – головчатый волосок; 4 – складчатость кутикулы.
Растительное сырье бывает загрязнено посторонними минеральными примесями. Нормирование уровня их содержания является условием получения качественного сырья. С этой целью определяется содержание общей золы. Общая зола – это остаток несгораемых неорганических веществ, оставшийся после сжигания и прокаливания сырья. Этот остаток состоит из минеральных веществ, свойственных растению и посторонних минеральных примесей.
Определение золы общей
Около 5г измельченных листьев проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 2мм, помещали в предварительно прокаленный до постоянной массы фарфоровый тигель, равномерно распределяли по дну тигля. Навеску сырья в тигле осторожно обугливали над слабым пламенем газовой горелки. После полного обугливания сырья тигель переносили в муфельную печь для полного прокаливания остатка. Прокаливание вели при красном калении (550-650 С) до постоянной массы. По окончании прокаливания, несколько остывшие, но еще горячие тигли, помещали в эксикатор, охлаждали и взвешивали. Прокаливание повторяли до постоянной массы. Содержание общей золы (Х%) в пересчете на абсолютно сухое сырье вычисляли по формуле:
Х%= m1x100x100
m2x(100-W) ,где
m1-масса золы, г;
m2-масса навески сырья, г;
w-потеря в массе при высушивании сырья, %.
Числовые показатели.(ГФ-XI т.2,стр.265-нормативный документ на лекарственное растительное сырьё)
Цельное сырье. Полисахаридов не менее 12%;влажность не более 14%;золы общей не более 20%;золы нерастворимой в 10%растворе хлористоводородной кислоты,не более 6%;листьев побуревших и почерневших не более 5%;цветочных стрелок не более1%;частиц,проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром-1мм,не более 5%;органической примеси не более 1%;минеральной примеси не более1%.
Минеральные вещества находятся преимущественно в клеточном соке в растворенной или кристаллической форме. Эссенциальные микроэлементы влияют на деятельность всех систем организма. Ученые давно обратили внимание, что многие болезни связаны с недостаточностью поступления и содержания в организме определенных макро и микроэлементов. Из 92-х химических элементов, встречающихся в природе, 81 обнаружен в организме человека, а 12 являются структурными, так как они составляют 99% элементного состава организма. Определение макро- и микроэлементов проводили методом полного испарения на приборе ДФС-8-1 с использованием стандартных образцов. Анализировали листья подорожника большого в пяти повторностях. Для анализа пробы листья подорожника большого высушивали, измельчали,сжигали, озоляли в муфельной печи при температуре 5500 С при доступе воздуха в течении двух часов. Золу охлаждали в эксикаторе, взвешивали и анализировали. Содержание определяли на спектрограммах с погрешностью не более 2% в пересчете на золу.
3.3 Результаты исследований
Результаты исследования представлены в таблице:
а)Определение влажности листьев подорожника большого(%)
Таблица1 «Содержание уровня влажности в листьях(%)»
|
№ образца |
Масса бюкса в г. |
До высушивания |
После высушивания |
Влажность в % |
||
|
Масса бюкса с сырьем,г |
Масса сырья в г |
Масса бюкса с сырьем в г |
Масса сырья в г |
|||
|
1 |
50,05905 |
51,11590 |
1.056685 |
51.00630 |
0,94725 |
10,37 |
|
2 |
52,09535 |
53,10405 |
1,00870 |
52,99995 |
0,90460 |
10,32 |
|
3 |
48,31960 |
49,45205 |
1,3245 |
49,33905 |
1,01945 |
9,98 |
|
4 |
49,08415 |
50,16585 |
1,08170 |
50,055575 |
0,97160 |
10,18 |
Содержание влаги в листьях подорожника большого находитя в интервале 9,98-10,37%,что соответствует требованиям ГФ-XI.
Образцы сырья №1 и №2-листьев подорожника большого,собранные в 10 м от автомобильной дороги р-на 9 станции и автодороги Пятигорск-Нальчик
Образцы сырья №3 и №4-листьев подорожника большого, собранные в 50 м от автомобильной дороги в р-не 9 автостанции и автодороги Пятигорск-Нальчик.
б)Определение общей золы в листьях подорожника большого.Результаты представлены в таблице 2
Таблица2 Содержание общей золы в листьях подорожника большого
|
№ |
Масса тигля,г. |
Масса тигля с сырьем,г |
Масса сырья,г. |
Масса тигля с золой,в г. |
Масса золы,г. |
Влажность % |
Содержание общей золы в % |
|
1. |
49,0845 |
54,09230 |
5,00815 |
49,9363 |
0,85215 |
10,21 |
18,95 |
|
2. |
50,05905 |
55,07265 |
5,01360 |
50,91485 |
0,85580 |
10,21 |
19,01 |
Содержание общей золы в образцах листьев подорожника большого находится в интервале 18,95-19,01%что соответствует требованиям ГФ-XI.
Образцы сырья №1-листья,собранные вдоль автомобильной дороги района 9 станции
Образцы сырья №2-листья,собранные в районе автомобильной дороги Пятигорск-Нальчик
в)Определение содержания тяжелых металлов в лекарственном сырье
Таблица3 Результаты спектрального анализа микро-и макроэлементов,содержащихся в сырье листьев подорожника большого(образцы №1,2,3,4 )
|
Микро- и макроэлементы |
Образцы сырья, n x 10-4 % |
|||
|
№1 |
№2 |
№3 |
№4 |
|
|
Никель |
20 |
10 |
10 |
10 |
|
Кобальт |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
Ванадий |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
Молибден |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
Медь |
60 |
60 |
50 |
60 |
|
Свинец |
20 |
15 |
10 |
10 |
|
Цинк |
300 |
30 |
30 |
30 |
|
Мышьяк |
100 |
100 |
400 |
100 |
|
Сурьма |
30 |
30 |
30 |
100 |
|
Олово |
15 |
3 |
3 |
20 |
|
Фосфор |
10000 |
10000 |
10000 |
10000 |
|
Калий |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
Висмут |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
Германий |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
Серебро |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
Титан |
40 |
40 |
40 |
40 |
|
Марганец |
200 |
200 |
50 |
80 |
|
Хром |
80 |
50 |
10 |
10 |
|
вольфрам |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
Бериллий |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
Барий |
1000 |
300 |
100 |
500 |
|
Литий |
30 |
30 |
30 |
30 |
|
Кадмий |
20 |
10 |
10 |
10 |
|
Стронций |
300 |
200 |
100 |
200 |
|
Цирконий |
30 |
30 |
30 |
30 |
|
Скандий |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
Лантан |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
Гафний |
30 |
30 |
30 |
30 |
|
Ниобий |
30 |
30 |
30 |
30 |
|
Тантал |
30 |
30 |
30 |
30 |
|
Иттрий |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
Иттербий |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
Масса золы,г. |
122 |
138 |
162 |
0,97 |
|
Масса сырья,г. |
1,01 |
1,00 |
1,00 |
5,08 |
Таблица 4
«Результаты анализа микро- и макроэлементов ,содержащихся в сырье в мг/кг»
|
№пп |
Ni |
Co |
v |
Mo |
Cu |
Zn |
As |
Ag |
Mn |
Cr |
Cd |
К Перес чета |
|||||||
|
1 |
2,44 |
0,36 |
1,02 |
0,31 |
8,1 |
3,07 |
36,6 |
0,1 |
1,5 |
1220 |
0,013 |
24,4 |
9,76 |
0,52 |
0,122 |
||||
|
2 |
1,38 |
0,31 |
1,0 |
0,3 |
7,32 |
1,2 |
4,14 |
0,1 |
1,2 |
1220 |
0,01 |
23,5 |
6,9 |
0,2 |
0,138 |
||||
|
3 |
1,0 |
0,3 |
0,9 |
0,29 |
6,9 |
0,73 |
4,05 |
0,1 |
1,0 |
1220 |
0,01 |
8,1 |
1,2 |
0,2 |
0,162 |
||||
|
4 |
1,45 |
0,17 |
0,8 |
0,58 |
11,64 |
1,9 |
6,3 |
0,1 |
1,5 |
970 |
0,01 |
19,5 |
2,0 |
0,1 |
0,194 |
||||
№1 и №2-листья подорожника большого,собранные в 10 м от автомобильной дороги р-на 9 станции и автодороги Пятигорск-Нальчик
№3 и №4-листья подорожника большого,собранные в 50 м от автомобильной дороги р-на 9 станции и автодороги Пятигорск-Нальчик.
4. Заключение
Результаты экспериментальных исследований, представленные в таблице 4 свидетельствуют о наличии тяжелых металлов в лекарственном растительном сырье-листьях подорожника большого. Однако полученные данные не позволяют сделать вывод о возможности использования этого лекарственного средства,т.к. в существующем нормативном документе отсутствуют нормы их содержания.В литературе приводятся данные о нормах содержания тяжелых металлов в пищевых продуктах.
Нормы содержания тяжелых металлов в пищевых продуктах по САН ПИН 43/123-4889-86 от 31.03.86г приведены в таблице 5
Таблица 5 Предельно-допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах
|
№ |
Наименование продуктов |
мг/кг |
Cd |
Hg |
As |
Cu |
Zn |
|
1 |
Сушеные фрукты |
0,4 |
0,03 |
0,02 |
0,2 |
5,0 |
10,0 |
|
2 |
Настои(мг/л) |
0,3 |
0,03 |
0,005 |
0,1 |
3,0 |
10,0 |
|
3 |
грибы |
0,5 |
0,1 |
----- |
0,5 |
10,0 |
20,0 |
|
4 |
цикорий |
5,0 |
0,2 |
------ |
5,0 |
---- |
----- |
Сравнительная характеристика экспериментальных данных с данными в таблице 5 - нормам ПДК по пищевым продуктам, САНПИН 43/123-4889-86
показало,что в листьях подорожника, произрастающих в
-10м от дороги р-на 9 станции содержание свинца превышает норму в 10 раз,меди-в 2,1,цинка-в 7,содержание кадмия в норме-50м от дороги р-на 9 станции содержание свинца, кадмия, меди, цинка в норме.
Следовательно, растения, произрастающие вблизи дорог непригодны для сбора в качестве лекарственного сырья. Они содержат большое количество тяжелых металлов и вследствие чего могут нанести вред здоровью человека.
Библиографический список
1)Муравьева Д.А. Фармакогнозия:учебник для студентов фармацевтических вузов-4-е изд.перераб.и доп.-М.:Медицина, 2002
2)Правила сборки и сушки лекарственных растений; Медицина 1985-327с.
3)Ресурсоведение лекарственных растений: Муравьева Д.А. Попова О.И. Кусова Р.Д Вдовенко-Мартынова Н.Н. Акопов А.А. – Владикавказ : Издательство СОГУ, 2008 – 220с.
4) Долгова А.А. Руководство к практическим занятиям по фармакогнозии-М.:Медицина,1977
5)Государственные стандарты. Лекарственное растительное сырье.-М:Изд-во стандартов,1980.
Приложения
Подорожник большой
Район 9 автостанции, подготовка к сбору подорожника
Изучение анатомо-морфологического строения подорожника большого
Рассматривание срезов листа подорожника в микроскоп
Сухие листья подорожника
взвешивание фарфорового тигля перед прокаливанием
Получение консультации у преподавателя фармацевтической академии
Подготовка золы к исследованию