Содержание некоторых макро- и микроэлементов в плодовых телах съедобных грибов из различных районов Восточного Забайкалья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание некоторых макро- и микроэлементов в плодовых телах съедобных грибов из различных районов Восточного Забайкалья

Е.А. Бондаревич¹, Н.Н. Коцюржинская²

¹к.б.н., доцент кафедры химии и биохимии ФГБОУ ВО «Читинской государственной медицинской академии», Чита, e-mail: bondarevich84@mail.ru

²к.б.н., доцент, зав. кафедрой химии и биохимии ФГБОУ ВО «Читинской государственной медицинской академии», Чита, e-mail: nata_nik_k@mail.ru

Аннотация. В работе представлены данные о концентрации макроэлементов и некоторых микроэлементов в грибах Восточного Забайкалья. Выявлено значительное накопление калия и магния, особенно в сравнении с натрием и кальцием. Аномально высокие концентрации отмечались для алюминия, особенно в условиях техногенного воздействия. По биоадсорбции микроэлементов наибольшие значения отмечались для рубидия. Суммарное содержание изученных элементов максимальные значения имело для степного вида Agaricus bisporus и видов, собранных в лесах у города Читы.

Ключевые слова: Макроэлементы, микроэлементы, грибы, биоадсорбция, Восточное Забайкалье

Abstract. The paper presents data on the concentration of macroelements and some microelements in the fungi of the Eastern Transbaikalia. A significant accumulation of potassium and magnesium has been revealed, especially in comparison with sodium and calcium. Abnormally high concentrations were noted for aluminum, especially under technogenic conditions. By bioadsorption of trace elements, the highest values were observed for rubidium. The total content of the elements studied was maximum for the steppe species Agaricus bisporus and species collected in the forests near the city of Chita.

Key words: Macronutrients, micronutrients, mushrooms, bioadsorption, Eastern Transbaikalia

Введение

Съедобные грибы, произрастающие в различных природных зонах Восточного Забайкалья, являются популярным объектом сбора в летне-осенний период. Химический состав и вкусовые качества грибной продукции в значительной мере зависят от природно-климатических условий района сбора, почвенных факторов, симбиотических взаимосвязей в растительных сообществах. Известно [1, 2], что грибы наряду с питательными веществами, макроэлементами и эссенциальными микроэлементами, интенсивно накапливают и ксенобиотики, в частности тяжелые металлы. По этой причине грибы считаются хорошими индикаторами антропогенной нагрузки.

Целью работы было определение рентгенофлуоресцентным анализом уровня биоадсорбции макро- и некоторых микроэлементов в плодовых телах съедобных грибов.

Материалы и методы. Объектами исследования служили плодовые тела 7 видов съедобных грибов: Leccinum scabrum (Bull.) Gray (Подберёзовик обыкновенный), Lactarius deliciosus (L.) Gray (Рыжик настоящий), род Russula Pers (род Сыроежка), Suillus luteus (L.) Roussel (Маслёнок обыкновенный), Agaricus bisporus (J.E. Lange) Imbach (Шампиньон двуспоровый), Suillus grevillei (Klotzsch) Singer (Маслёнок лиственничный), Leccinum versipelle (Fr. & Hцk) Snell (Подосиновик жёлто-бурый). Определение видов проводили по материалам [3], номенклатура и грибов принята и сверена по Index Fungorum [4]. Отбор образцов проводили согласно общепринятой методике [5]. Плодовые тела грибов были собраны в окрестностях города Читы: пункт 1 - дачный кооператив «Забайкалец»; пункт 2 - спортивный комплекс «Орбита»; пункт 3 - урочище «Молоковка» (лес у автодороги) и пункт 4 (лесной массив). В Читинском районе: пункт 5 - окрестности посёлка Новая и пункт 6 - окрестности поселка Дровяная, и в Краснокаменском районе, пункт 7 - северный берег оз. Умыкий. Сбор грибов проводили в августе и сентябре 2010 года.

Количественное определение содержания химических элементов (в 2-х кратной аналитической повторности) выполнено методом рентгенофлуоресцентного анализа на спектрометре S4 Pioneer (Bruker AXS, Germany) на базе лаборатории рентгеновских методов анализа Института геохимии СО РАН (г. Иркутск). Полученные данные были подвергнуты математико-статистической обработке с помощью статистического пакета Microsoft Excel 2010 и PAST 3.0 [6].

Результаты и их обсуждение

Изучение количественного содержания макро- и микроэлементов в съедобных грибах выявил следующие особенности. По содержанию ионов щелочных металлов у всех видов грибов отмечалось высокое содержание калия (табл. 1). При этом максимальное накопление этого элемента отмечалось у A. bisporus, собранного в степи, в условиях засоления почв у бессточного озера Умыкий (пункт 5). Минимальные концентрации калия были зафиксированы у L. deliciosus (пункт 6), произраставшего в сосново-лиственничном лесу, в условиях сильного увлажнения почвы (табл. 1). У остальных видов содержание калия было около 15-20 тыс. мг/кг сухой массы, среднее содержание для всех проб составило 26700±3841,45 мг/кг.

Таблица 1.

Содержание ионов металлов (макроэлементов) в плодовых телах съедобных дикорастущих грибов Восточного Забайкалья, мг/кг воздушно-сухой массы

Содержание ионов натрия оказалось существенно меньшим, чем ионов калия и характеризовалось отличиями в концентрации на 1-2 порядка (рис. 1). Так максимальные количества этого элемента были выявлены для Russula (пункт 1) и L. deliciosus (пункт 2), а минимум для L. deliciosus (пункт 6). В целом вид L. deliciosus характеризовался низкими значениями содержания натрия для большинства проб (табл. 1). Среднее содержания ионов натрия во всех пробах составило 299,08±92,88 мг/кг сухой массы.

Рис. 1. Абсолютное соотношение содержания концентраций ионов щелочных и щелочноземельных металлов, выраженных в логарифмированной форме.

Содержание калия в большинстве проб превышало содержание натрия на два порядка (в 100-200 раз), максимальные отличия были зафиксированы для L. deliciosus в окрестностях минерального источника «Молоковка» (пункты 3 и 4) и составляли 275,74 и 384,41 раза соответственно. Также очень высокие отличия в содержании ионов данных щелочных металлов было зарегистрировано для L. scabrum (пункт 1) (рис. 1). В среднем ионов калия было в 158,26 раза больше, чем натрия.

Содержание ионов магния и кальция имело схожие тенденции с предыдущими элементами. Концентрация магния во всех пробах превышала содержание кальция, однако эти отличия были не столь существенными (рис. 1). Наиболее интенсивно биоабсорбция магния наблюдалась у Russula (пункт 1), несколько меньшие значения отмечались для A. bisporus (пункт 5). Минимальное количество магния фиксировалось для B. versipellis (пункт 6) (табл. 1). Среднее содержание магния в плодовых телах грибов составило 1072,5±114,01 мг/кг.

По концентрации ионов кальция максимум выявлен для Russula (пункт 1), а минимум B. versipellis (пункт 6). Среднее содержание этого элемента составляло 431,41±90,46 мг/кг сухой массы. Характер накопления кальция, выявленный в ходе исследования, согласуется с данными других авторов [7, 8], согласно которым шляпочные грибы содержат значительно меньшие количества этого макроэлемента, в сравнении с растениями.

По соотношению содержания ионов магния к кальцию наибольшие значения зафиксированы для B. versipellis (пункт 6) и L. scabrum (пункт 7) (рис. 1), а наименьшие для L. deliciosus (пункт 2). В среднем магния было в 3,68 раз больше, чем кальция.

Абсолютное соотношение концентраций ионов калия к магнию и кальцию выявило отличие их биоабсорбции, при этом содержание калия на 1-2 порядка превышало уровни накопления щелочноземельных металлов (рис. 1). Максимальные отличия в паре K/Mg были зафиксированы для A. bisporus (пункт 5) и L. deliciosus (пункт 4). Среднее соотношение ионов 24,89. Сравнение абсолютных концентраций калия и кальция выявило наиболее интенсивную биоабсорбцию для A. bisporus (пункт 5) и несколько меньшую для S. grevillei (пункт 6) (рис. 1). Среднее соотношение 66,54.

Чрезвычайно интересным оказалось высокое содержание у грибов ионов алюминия, которые для большинства живых организмов не является эссенциальным. Концентрация этого металла превышала содержание ионов натрия более чем в половине проб (табл. 1). Максимальные значения отмечались у Russula (пункт 1) и L. deliciosus (пункт 4), при этом они было более чем в 14 раз больше среднего содержания в других пробах (275,75±47,94 мг/кг). Минимальное содержание алюминия было зафиксировано у B. versipellis (пункт 6) (табл. 1). Среднее содержание этого элемента в грибах (с учетом аномальной площадки) составляло 911,425±430,59 мг/кг сухой массы. Факт высокого уровня накопления алюминия интересен с позиции последующего поступления этого токсиканта со съедобными грибами в организм человека. Некоторыми авторами [9, 10] отмечается высокая взаимосвязь поступления ионов этого элемента и вероятностью развития нейродегенеративных патологий (например, болезни Альцгеймера) и остеопороза. Это связано со способностью алюминия конкурировать с кальцием и магнием, а также приводить к нарушению обмена и некоторых микроэлементов (цинка, селена, марганца) [9]. Безопасным считается поступление 5-10 мг/сут. алюминия, который выводится почками [9].

По уровню биоадсорбции микроэлементов s-металлов грибы из различных районов Забайкалья имели следующие особенности. Для всех проб отмечено активное накопление рубидия (табл. 2). Максимум накопления этого микроэлемента выявлен для L. scabrum (пункт 1), минимум для A. bisporus(пункт 5) (табл. 2). Среднее содержание рубидия, с учетом пункта 1 с аномальным содержанием микроэлемента, составляло 81,04±32,39 мкг/кг сухой массы, без него - 51,0±13,28 мкг/кг.

Таблица 2.

Содержание ионов s-металлов (микроэлементов) в плодовых телах съедобных дикорастущих грибов Восточного Забайкалья, мкг/кг воздушно-сухой массы

Стронций и барий содержались в грибах в заметно меньших количествах (табл. 2). Их максимальное накопление отмечалось для L. deliciosus (пункт 2), а минимальные значения для B. versipellis (пункт 6) и L. scabrum (пункт 7). Среднее содержание ионов стронция - 8,40±3,19 мкг/кг, бария - 12,08±3,67 мкг/кг.

Таблица 3.

Содержание некоторых неметаллов в плодовых телах съедобных дикорастущих грибов Восточного Забайкалья

По содержанию соединений и ионов неметаллов выявлены следующие особенности. Кремний имел максимальные значения биоадсорбции у L. deliciosus (пункт 2) и Russula (пункт 1), однако в большинстве проб содержание этого элемента оказалось значительно меньшим (табл. 3). Минимальное содержание кремния отмечалось у B. versipellis (пункт 6). Среднее содержание этого микроэлемента (с учетом аномального содержания в пунктах 1 и 2) - 2572,58±1272,24 мг/кг, без учета аномалий - 697,4±155,02 мг/кг.

Содержание биогенных фосфора и серы было более равномерным; максимум по содержанию фосфора отмечался для L. deliciosus (пункты 4 и 2), и A. bisporus (пункт 5) (табл. 3). Минимальное количества этого элемента было зафиксировано у L. deliciosus (пункты 6). Показатели содержания серы отмечали её наибольшие цифры для B. versipellis (пункт 6), а наименьшие для L. deliciosus (пункты 6). Среднее содержание фосфора в плодовых телах грибов составляло 5820±454,79 мг/кг, а серы 2475,41±224,55 мг/кг.

Количество хлора в большинстве проб было меньшим, чем фосфора и серы, и близким по значениям к содержанию кремния (табл. 3). Максимальные количества этого макроэлемента отмечались для A. bisporus (пункт 5), минимальные для S. luteus (пункт 2) и B. versipellis (пункт 6). Среднее содержание хлора в грибах, с учетом A. bisporus 1412,25±628,45 мг/кг, без учета аномального содержания - 816,55±219,31 мг/кг. Выявленный уровень биоадсорбции хлора оказался на нижнем пределе концентраций, отмечаемый для грибов (2380-32000 мг/кг) [8, 11].

Микроэлемент бром в большинстве проб имел низкие показатели содержания (средняя концентрация 2,95±0,89 мг/кг), с максимумом у L. deliciosus (пункты 3) и минимумом у S. luteus (пункт 2), L. deliciosus (пункты 2) и S. grevillei (пункт 7) (табл. 3). Полученные по накоплению брома данные соответствуют нижнему уровню накопления микроэлемента в шляпочных грибах [8].

Суммарное количество изученных химических элементов в грибах имело следующую тенденцию биоадсорбции в зависимости от видов и мест сбора (рис. 2). Минимальные значения суммарного накопления отмечены для наиболее экологически чистых районов - пункты 6 и 7, расположенных вдали от крупных источников загрязнения у видов L. deliciosus, B. versipellis, S. grevillei. Кроме того минимальные значения отмечались и для S. luteus (пункт 2), хотя площадка расположена в условиях высокой антропогенной нагрузки и, по-видимому, такой характер накопления отражает эколого-биологические особенности вида и его низкую аккумулирующую способность на фоне бедных по макроэлементам субстратов (рис. 2).

Рис. 2. Суммарное содержание макро- и микроэлементов в грибах (пункты сбора указаны цифрой в скобках у видового названия)

Виды грибов собранные в окрестностях города Читы характеризовались высокими значениями суммарного количества элементов. При этом для рода Russula (пункт 1) по многим показателям происходило интенсивное поступление и накопление макро- и микроэлементов (сумма количеств изученных элементов составляла 64699,02 мг/кг). Вероятно, это связано с быстрым ростом биомассы этого вида, и условиями его произрастания. Максимальные значения суммарного накопления отмечались для A. bisporus (пункт 5) - 82902,5 мг/кг, что можно объяснить особенностями местообитания вида и экологическими условиями района. Пробы собраны в окрестностях бессточного озера, в которое происходит сброс сточных вод от г. Краснокаменска. Также район исследования является бессточным и характеризуется степными ландшафтами, с выраженным дефицитом влаги в течение всего теплого периода года. Таким образом, на фоне интенсивного поступления в почву и грибы химических элементов наблюдается интенсивный процесс испарения влаги из плодовых тел и концентрирование макро- и микроэлементов.

Распределение видов грибов в ряду увеличения суммарного накопления макро- и некоторых микроэлементов характеризуется высокими значениями коэффициента аппроксимации (для линейной зависимости - 0,926, для экспоненциальной - 0,964). Данная особенность позволяет распределить уровни накопления в зависимости от географического положения мест сбора. В условиях более интенсивной техногенной нагрузки грибы активнее адсорбировали соединения, содержащие изученные химические элементы.

Зависимости накопления макро- и микроэлементов в зависимости от структуры плодового тела (губчатое или пластинчатое), отмечаемое у других авторов [1] не обнаружено.

Оценка уровня значимости с использованием непараметрического критерия Краскала-Уоллиса [6] по совокупности признаков у вида L. deliciosus, отмечаемого в нескольких пунктах, не выявило достоверных отличий. Аналогичный анализ между видами также не позволил выявить значимых отличий.

В целом уровни накопления химических элементов у исследованных видов оказались сопоставимыми с данными других авторов региона [2] и сопредельных территорий [8, 12, 13].

Библиографический список

рентгенофлуоресцентный биоадсорбция плодовый гриб

1. Гладышев В.П., Мордвинова Н.М., Колесникова Е.В. Мониторинг тяжелых металлов в грибах и грибной продукции Томской области / В.П. Гладышев, Н.М. Мордвинова, Е.В. Колесникова // Гигиена и санитария, № 2, 2001. - С. 51-53.

2. Лескова О.А., Лесков А.П. Содержание макро- и микроэлементов в дикорастущих грибах Забайкальского края / О.А. Лескова, А.П. Лесков // Ученые записки ЗабГУ, № 1, 2017. - С. 26-30.

3. Корсун О.В. Природа Забайкалья: грибы и лишайники / О.В. Корсун. - Чита: Экспресс-издательство, 2010. - 176 с.

4. Fingal Names // CABI Databases. Wallingford: CABI Bioscience [Electronic resource], 2007. Mode of access: http://www.indexfungorum.org/Names/names.asp. 15.12.2017.

5. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами / под ред. Н. Г. Зырина, С. Г. Малахова. - М.: Гидрометеоиздат, 1981. - 109 с.

6. Hammer Ш., Harpe D.A.T., Ryan P.D. PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis / Ш. Hammer, D.A.T. Harpe, P.D. Ryan // Palaeontologia Electronica, 2001. Vol. 4, № 1. - P. 9.

7. Uptake of elements by fungi in the Forsmark area / K.J. Johanson [et al.]. - TR-04-06. - Stockholm, 2006. - 86 p.

8. Отнюкова Т.Н., Жижаев А.М., Кутафьева Н.П., Дутбаева А.Т. Макромицеты как биоиндикаторы загрязнения окружающей среды территории г. Красноярска и его окрестностей / Т.Н. Отнюкова, А.М. Жижаев, Н.П. Кутафьева, А.Т.Дутбаева // Вестник КрасГАУ, № 11, 2012. - С. 101-113.

9. Панченко Л.Ф., Маев И.В., Гуревич К.Г., Клиническая биохимия микроэлементов / Л.Ф. Панченко, И.В. Маев, К.Г. Гуревич. - М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2004. - С. 100-103.

10. Барашков Г.К. Медицинская бионеорганика. Основы, аналитика, клиника / Г.К. Барашков. - М.: БИНОМ, 2011. - С 420-422.

11. Kalac P. Trace element contents in European species of wild growing edible mushrooms: A review for the period 2000-2009 / P.Kalac // Food Chemistry. - 2010. - V. 122. - P. 2-19.

12. Горбунова И.А. Тяжёлые металлы и радионуклиды в плодовых телах макромицетов в Республике Алтай / И.А. Горбунова // Сибир. экол. журн. 1999. № 3. С. 277-280.

13. Бакайтис В.И., Басалаева С.Н. Содержание макро- и микроэлементов в дикорастущих грибах Новосибирской области / В.И. Бакайтис, С.Н. Басалаева // Техника и технология пищевых производств. 2009. № 2. С. 73-76.

Размещено на Allbest.ru