Сельское хозяйство/5. Растениеводство, селекция и семеноводство

Цой Е.А.², д.х.н. Земнухова Л.А.¹, к.б.н. Жукова Н.И.²,

к. г.-м. н. Бердников Н.В.³, Зазулина В.Е.³

¹ Институт химии ДВО РАН, г. Владивосток, Россия

² Дальневосточный федеральный университет, Школа педагогики, Россия

³Институт тектоники и геофизики ДВО РАН, г. Хабаровск, Россия

Минеральный состав наземной части риса

Согласно данным мелиоративного кадастра, в Приморском крае находится 245,6 тыс. га мелиорированных земель, из которых 60,9 тыс. га занято под культуру риса (Oryza sativa) [9]. Заинтересованность в выращивании данного злака связана с тем, что рис является уникальным растением, обладающим ценными характеристиками, как самого питательного продукта, так и отходов его производства. Плодовые оболочки (шелуха или лузга) и солома риса могут использоваться для получения целлюлозы, кремний-, углерод- и фосфорсодержащих материалов. Ранее были изучены биохимические характеристики зерновки риса сортов приморской селекции [4], а также обсуждены перспективы по разработке комплексной схемы переработки отходов рисового производства [10]. Химический состав растений отражает элементный состав среды роста, однако степень проявления этой связи изменчива, зависит от многих факторов (например, от состава почвы, её кислотности и влажности), а концентрация неорганических элементов в растениях может значительно варьировать, в том числе в зависимости от сорта, фазы развития растения [5].

Цель настоящей работы - изучить элементный состав сырьевых частей риса, провести сравнительный анализ минеральных компонентов наземных частей и показать их роль в питании и метаболизме растения.

В качестве объекта исследования использовались зерно, шелуха и солома районированного сорта Рассвет, внесённого в Госреестр селекционных достижений по Дальневосточной зоне рисосеяния в 2011 году [2]. Сбор материала был осуществлён в Приморском крае в п. Тимирязевский (урожай 2010 г.). Пробы разлагали мокрым озолением и исследовали методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) на приборе ICP-MS Elan DRC II (Perkin-Elmer, США) в соответствии с [3,8].

Содержание золы, согласно [10], в рисе обычно изменяется в диапазоне (%): в зерне 1,3-2,7, в соломе 6-12, в шелухе 15-20. Количество золы в образцах исследуемого сорта риса Рассвет найдено (%): в зерне ~1,3, в соломе – 13,5, в шелухе – 17,5. Основу золы шелухи и соломы риса составляет аморфный диоксид кремния (SiO₂). Содержание Si в этих продуктах, определённое весовым методом, достигает примерно 40 %.

В таблице приведены результаты анализа элементов, входящих в состав исследуемых объектов.

Таблица

Количественное содержание макро- и микроэлементов риса, %

№ п/п	Элемент	Зерно	Шелуха	Солома
1	Na	0,117	0,736	2,431
2	Mg	11,222	2,656	8,553
3	P	31,573	7,447	8,081
4	Ca	0,590	5,617	11,172
5	Cr	0,030	0,160	0,082
6	Mn	0,409	2,711	4,155
7	Fe	0,235	4,619	1,890
8	Co	< 0,001	0,002	0,005
9	Ni	0,031	0,085	0,053
10	Cu	0,151	0,050	0,033
11	Zn	0,346	0,149	0,397
12	Sr	0,004	0,028	0,062
13	Ba	0,010	0,085	0,389
14	Pb	0,002	0,011	0,004
15	As	0,001	0,001	0,001

Всего установлено наличие 27 элементов. Такие элементы как Sn, Be, Tl, U, Hg, Th, Cs, Bi, Cd, Ag, Co, Sb, Se, количественное содержание которых составляет меньше 0,001 %, в таблицу не внесены. Следовательно, в состав золы исследованных объектов входят соединения фосфора, магния, кальция, марганца, цинка, железа и натрия (от 0,117% до 31,573%). Остальные элементы представлены в значительно меньших количествах. Следует заметить, что количественное содержание калия превысило возможности прибора и без добавочного разбавления пробы нам не удалось его определить. Кремний, серу и галогены не определяли, в связи с ограниченными условиями вышеуказанного метода для этих элементов.

На основании полученных данных, можно, составить следующие ряды накопления элементов в разных частях риса сорта Рассвет:

- для зерна - P > Mg (n ∙ 10 %) > Ca > Mn > Zn > Fe > Cu > Na (10^-1 %) > Ni > Cr > Ba (10^-2 %) > Sr > Pb > As (10^-3 %) > Se > Sb > Co > Ag (10^-4 %) > Cd > Bi > Cs > Th > Hg > U > Tl (10^-5 %) > Sn > Be (< 10^-5 %);

- для шелухи – P > Ca > Fe > Mn > Mg (n ∙ 10 %) > Na > Cr > Zn (10^-1 %) > Ba > Ni > Cu > Sr > Pb (10^-2 %) > Co > Ag > As (10^-3 %) > Se > Sb > Cd > Th > Bi > Cs > U (10^-4 %) > Tl > Be > Hg (10^-5 %) > Sn (< 10^-5 %);

- для соломы- Ca > Mg > P > Mn > Na > Fe (n ∙ 10 %) > Zn > Ba (10^-1 %) > Cr > Sr > Ni > Cu (10^-2 %) > Co > Pb > As > Sb (10^-3 %) > Se > Bi > Th > Cd > U > Cs (10^-4 %) > Hg > Tl > Be (10^-5 %) > Sn > Ag (< 10^-5 %).

В связи с наличием большого количества названных элементов зерно риса является важным источником этих элементов в питании человека [6]. Однако некоторых элементов (меди, железа, цинка, кобальта, марганца) в зерне недостаточно для удовлетворения потребности человека в минеральных веществах. Физиологическая потребность в макро- и микроэлементах носит индивидуальный характер и является величиной переменной. Она изменяется в зависимости от физиологического состояния организма, уровня физической активности и состояния здоровья. Нормы суточного потребления меди 0,25-0,30%, железа 0,15-0,30%, цинка 0,12-0,20%, кобальта 0,03-0,05%, марганца 1,10-1,20% [1]. Следует подчеркнуть, что существующие нормы адекватного потребления элементов совершенно не учитывают всасывание их в желудочно-кишечном тракте. Указанные элементы имеют огромное значение для человека, так как используются организмом как кофакторы или активаторы многих ферментов, принимающих участие в обмене углеводов, белков и липидов, синтезе холестерина, влияют на процессы кроветворения, повышают защитные силы организма [7].

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о сложности характера и направленности внутренних процессов метаболизма минеральных веществ в исследуемом растении, а также от многих внешних факторов. Полученные результаты подтверждают актуальность дальнейшего изучения оценки приморских сортов риса по биохимическим показателям.

Литература:

1. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология. - М., Медицина, 1991.— 496 с.

2. А.С. 49466. Сорт риса Рассвет / В. А. Ковалевская, И. Г. Абакумец - № 9253702; Заявлено 17.12.07; Опубл. 31.08.12.

3. ГОСТ 26929-94 Сырьё и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения токсичных элементов. – Взамен ГОСТ 26929-86. – М. : ИПК Издательство стандартов. – 9 с.

4. Жукова Н.И., Цой Е.А., Ковалевская В.А., Земнухова Л.А. – Некоторые биохимические показатели сортов риса Приморского края // Химия растительного сырья. 2012. № 1. С. 133-136.

5. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. Пер. с анг. – М.: Мир, 1989. – 439 с.

6. Кудрин А.В., Скальный А.В., Жаворонков А.А., Скальная М.Г., Громова О.А. Иммунофармакология микроэлементов. - Москва: издательство КМК, 2000. – 537 с.

7. Ленинджер А. Основы биохимии: В 3-х т. Т.1. Пер. с англ. – М.: Мир,1985. – 367 с.

8. Масс-спектральное с индуктивно-связанной плазмой определение элементов-примесей в природных водах (Отраслевая методика III категории точности): методические рекомендации. – М. : МПР РФ, 2002. – 24 с.

9. Носовский В.С., Некрас Ю.В., Табаченко А.А. О конкурентоспособности дальневосточного риса // Вопросы отраслевой и региональной экономики. Вестник ТГЭУ. 2013. № 1. - С. 3-13.

10. Сергиенко В. И, Земнухова Л. А., Егоров А.Г., Шкорина Е.Д, Василюк Н.С. Возобновляемые источники химического сырья: комплексная переработка отходов производства риса и гречихи // Российский химический журнал, 2004. №3. – С. 116 – 124.