Определение методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой содержания тяжелых металлов, мышьяка и алюминия в лекарственном растительном сырье «Тыквы семена» и нативных продуктах на его основе

Семена тыквы относятся к нативным продуктам. Их характерная особенность заключается в том, что они могут потребляться напрямую, без предварительной экстракции исходного сырья. Количество элементных токсикантов в исходном лекарственном сырье полностью соответствует таковому в нативном продукте. В связи с этим изучение особенностей накопления элементных токсикантов семенами тыквы является актуальным.

Цель работы — определение содержания тяжелых металлов, As и Al в лекарственном растительном сырье и нативных продуктах «Семена тыквы» и оценка степени накопления этих элементов в зависимости от места произрастания.

Материалы и методы: в качестве объектов исследования использовали нативные продукты «Семена тыквы» отечественных производителей, а также семена тыквы, собранные в местах с различной антропогенной нагрузкой. Пробоподготовку проводили методом микроволнового разложения, анализ содержания элементов — методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой.

Результаты: экспериментально установлено содержание эссенциальных, условно эссенциальных, потенциально токсичных и токсичных элементов в семенах тыквы. Проведен сравнительный анализ элементного состава семян тыквы и семян, зерен и бобов различных масличных, зерновых и зернобобовых сельскохозяйственных культур.

Выводы: содержание нормируемых элементных токсикантов (As, Cd, Hg, Pb) в  исследованных образцах лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов «Тыквы семена» не превышает норм, установленных отечественной фармакопеей. Ненормируемые токсичные элементы либо не присутствуют в семенах тыквы (Tl), либо присутствуют в незначительных количествах (Al). Содержание ряда эссенциальных элементов (Zn, Fe, Mn, Cu, Mo, Cr) в семенах тыквы выше, чем в семенах многих масличных культур. Место произрастания тыквы не оказывает существенного влияния на содержание исследованных элементов в семенах тыквы. В условиях сильного загрязнения окружающей среды семена тыквы способны накапливать аномально высокие количества Cd, Co и Ni.

1. Кузьмина НЕ, Щукин ВМ, Северинова ЕЮ, Яшкир ВА, Меркулов ВА. Изменение подходов к нормированию содержания тяжелых металлов в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах (обзор). Химико-фармацевтический журнал. 2015;49(7):52–6. https://doi.org/10.30906/0023-1134-2015-49-7-52-56 https://doi.org/10.1007/s11094-015-1312-y

2. Щукин ВМ, Ерина АА, Лисман ЕС, Ваганова ОА. Проблемы нормирования мышьяка в бурых водорослях и лекарственных препаратах на их основе. Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. 2019;9(3):167–72. https://doi.org/10.30895/1991-2919-2019-9-3-167-172

3. Dorić M, Vidaković S, Kraljić K, Škevin D, Drakula S, Ćurić D. Application of cryogenic grinding pretreatment to enhance extractability of bioactive molecules from pumpkin seed cake. J Food Process Eng. 2019;42(8):e13300. https://doi.org/10.1111/jfpe.13300

4. Salehi B, Capanoglu E, Adrar N, Catalkaya G, Shaheen, S, Jaffer M, et al. Cucurbits plants: a key emphasis to its pharmacological potential. Molecules. 2019;24(10):1854. https://doi.org/10.3390/molecules24101854

5. Lim TK. Edible medicinal and non-medicinal plants. Netherlands: Springer Science+Business Media; 2012. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1764-0_40

6. Спасов АА, Иежица ИН, Гурова НА, Ивахненко ИВ. Биологически активные пищевые добавки в гастроэнтерологии: современное состояние проблемы. Новые лекарства и новости фармакотерапии. 2002;13(1):27–40.

7. Vahlensieck W, Theurer C, Pfitzer E. Patz B, Banik N, Engelmann U. Effects of pumpkin seed in men with lower urinary tract symptoms due to benign prostatic hyperplasia in the one-year, randomized, placebocontrolled GRANU study. Urol Int. 2015;94(3):286– 95. https://doi.org/10.1159/000362903

8. Schulz V, Hänsel R, Blumenthal M, Tyler VE. Rational phytotherapy: a reference guide for physicians and pharmacists. Springer Science & Business Media; 2004.

9. Пегова РА, Воробьева ОА, Кольчик ОВ, Большакова АЕ, Жильцова ОЕ, Мельникова НБ. Растительные масла. Состав и перспективы использования масла семян тыквы Cucurbita pepo в терапии (обзор). Медицинский альманах. 2014;(2):127–34.

10. Wahid S, Alqahtani A, Khan RA. Analgesic and anti-inflammatory effects and safety profile of Cucurbita maxima and Cucumis sativus seeds. Saudi J Biol Sci. 2021;28(8):4334–41. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2021.04.020

11. Dotto JM, Chacha JS. The potential of pumpkin seeds as a functional food ingredient: a review. Sci Afr. 2020;10:e00575. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2020.e00575

12. Минтель МВ, Землянова МА, Жданова-Заплесвичко ИГ. Некоторые аспекты совместного действия алюминия и фтора на организм человека (обзор литературы). Экология человека. 2018;(9):12–7.

13. Щукин ВМ, Жигилей ЕС, Ерина АА, Швецова ЮН, Кузьмина НЕ, Лутцева АИ. Валидация методики определения ртути, свинца, кадмия и мышьяка в лекарственном растительном сырье и лекарственных средствах на его основе методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Химико-фармацевтический журнал. 2020;54(9):57–64. https://doi.org/10.30906/0023-1134-2020-54-9-57-64

14. Saad SS, Elmabsout AA, Alshukri A, El-Mani S, Al Mesmary E, Alkuwafi I, et al. Approximate composition analysis and nutritive values of different varieties of edible seeds. Asian J Med Sci. 2021;12(6):101–8. https://doi.org/10.3126/ajms.v12i6.33792

15. Gasser U, Klier B, Kühn AV, Steinhoff B. Current findings on the heavy metal content in herbal drugs. Pharmeur Sci Notes. 2009;(1):37–50. PMID: 19275871

16. Torki Z, Mehrasebi MR, Nazari F, Kamali K, Hosseini MJ. Concentration and exposure assessments of cadmium and lead in pumpkin, sunflower, watermelon, and jabooni seeds collected in Iran. Fruits. 2018;73(4):236–42. https://doi.org/10.17660/th2018/73.4.5

17. Danilcenko H, Gajewski M, Jariene E, Paulauskas V, Mažeika R. Effect of compost on the accumulation of heavy metals in fruit of oilseed pumpkin (Cucurbita pepo L. var. Styriaca). J Elem. 2016;21(1):21–31. https://doi.org/10.5601/jelem.2015.20.2.905

18. Chung KH, Shin KO, Hwang HJ, Choi KS. Chemical composition of nuts and seeds sold in Korea. Nutr Res Pract. 2013;7(2):82–8. https://doi.org/10.4162/nrp.2013.7.2.82

19. Mahabir V, Verma V. Application of atomic absorption spectroscopy in food sciences (A study on Cucurbita maxima). APCBEE Procedia. 2012;2:135–40. https://doi.org/10.1016/j.apcbee.2012.06.025

20. Kafaoğlu B, Fisher A, Hill S, Kara D. Chemometric evaluation of trace metal concentrations in some nuts and seeds. Food Addit Contam Part A. 2014;31(9):1529– 38. https://doi.org/10.1080/19440049.2014.947331

21. Glew RH, Glew RS, Chuang LT, Huang YS, Millson M, Constans D, Vanderjagt DJ. Amino acid, mineral and fatty acid content of pumpkin seeds (Cucurbita spp) and Cyperus esculentus nuts in the Republic of Niger. Plant Foods Hum Nutr. 2006;61(2):49–54. https://doi.org/10.1007/s11130-006-0010-z

22. Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants. 4th ed. Boca Raton: CRC press; 2011.

23. Серов СН, Асхадуллин ДФ. Содержание микроэлементов и тяжелых металлов в семенах масличных культур. Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2010;204:251–4.

24. Gedicks A. Resource rebels: native challenges to mining and oil corporations. Cambridge MA: South End Press; 2001.

25. Nankishore A. Heavy metal levels in leafy vegetables from selected markets in Guyana. Int J Agric Technol. 2014;10(3):651–63.

26. Furini A, ed. Plants and heavy metals. Dordrecht: Springer Science & Business Media; 2012. https://doi.org/10.1007/978-94-007-4441-7

27. Rezig L, Chouaibi M, Meddeb W, Msaada K, Hamdi S. Chemical composition and bioactive compounds of Cucurbitaceae seeds: potential sources for new trends of plant oils. Process Saf Environ. 2019;127:73– 81. https://doi.org/10.1016/j.psep.2019.05.005

28. Seymen M, Uslu N, Türkmen Ö, Al Juhaimi F, Özcan MM. Chemical compositions and mineral contents of some hull-less pumpkin seed and oils. J Am Oil Chem Soc. 2016;93(8):1095–9. https://doi.org/10.1007/s11746-016-2850-5

29. Amoo IA, Eleyinmi AF, Ilelaboye NO, Akoja SS. Characterisation of oil extracted from gourd (Cucurbita maxima) seed. J Food Agric Environ. 2004;2(2):38–9.

30. Alfawaz MA. Chemical composition and oil characteristics of pumpkin (Cucurbita maxima) seed kernels. Food Sci Agric Res. 2004;(129):5–18.

31. Mansour EH, Dworschák E, Lugasi A, Barna É, Gergely A. Nutritive value of pumpkin (Cucurbita Pepo Kakai 35) seed products. J Sci Food Agric. 1993;61(1):73–8. https://doi.org/10.1002/jsfa.2740610112

32. Васильева АГ, Круглова ИА. Химический состав и потенциальная биологическая ценность семян тыквы различных сортов. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2007;(5– 6):30–3.

33. Шевякова ЛВ, Бессонов ВВ. Микроэлементный состав семян тыквы. Вопросы питания. 2018;87(5):126–7.

34. Elinge CM, Muhammad A, Atiku FA, Itodo AU, Peni IJ, Sanni OM, et al. Proximate, mineral and anti-nutrient composition of pumpkin (Cucurbita pepo L.) seeds extract. Int J Plant Res. 2012;2(5):146–50. https://doi.org/10.5923/j.plant.20120205.02

35. Muchemi GN, Wanjau RN, Murungi IJ, Njue WM. Assessment of essential trace elements in selected food grains, herbal spices and seeds commonly used in Kenya. Afr J Food Sci. 2015;9(8):441–7. https://doi.org/10.5897/AJFS2015.1333

36. Amin MZ, Islam T, Uddin MR, Uddin MJ, Rahman MM, Satter MA. Comparative study on nutrient contents in the different parts of indigenous and hybrid varieties of pumpkin (Cucurbita maxima Linn.). Heliyon. 2019;5(9):e02462. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02462

37. Урубков СА, Хованская СС, Дремина НВ, Смирнов СО. Анализ химического состава и пищевой ценности зернового сырья для производства продуктов детского питания. Пищевая промышленность. 2018;(8):16–21.

38. Hu J, Zhou L. Assessment of microelements in six varieties of sesame seeds using ICP-MS. IOP Conf Ser Earth Environ Sci. 2019;330(4):042063.

39. Pandey S, Majumder E, Dasgupta T. Genotypic variation of microelements concentration in sesame (Sesamum indicum L.) mini core collection. Agricultural Research. 2017;6(2):114–21. https://doi.org/10.1007/s40003-017-0252-z

40. Василовский АМ, Волошин ЕИ, Скударнов СЕ. Миграция и транслокация микроэлементов в системе «Почва — подземные воды — зерновые и овощи» в сельскохозяйственных районах Красноярского края. Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2010;(8):64–7.

41. McKevith B. Nutritional aspects of oilseeds. Nutr Bull. 2005;30(1):13–26. https://doi.org/10.1111/j.1467-3010.2005.00472.x

42. Кондратенко ЕП, Константинова ОБ, Соболева ОМ, Ижмулкина ЕА, Вербицкая НВ. Оценка уровня накопления макро- и микроэлементов зерном озимых культур, выращенных на юго-востоке Западной Сибири. Достижения науки и техники АПК. 2015;29(6):18–20.

43. Ovca A, van Elteren JT, Falnoga I, Šelih VS. Speciation of zinc in pumpkin seeds (Cucurbita pepo) and degradation of its species in the human digestive tract. Food Chem. 2011;128(4):839–46. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.03.102

44. Захарова АС, Кузьмина СС, Егорова ЕЮ, Козубаева ЛА. Формирование пищевой ценности булочных изделий с мукой из семян масличных культур. Ползуновский вестник. 2020:(4):3–9. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2020.04.001