Химический состав сельскохозяйственных культур, выращенных в различных экологических зонах Дагестана

УДК 631-95

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР, ВЫРАЩЕННЫХ В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗОНАХ ДАГЕСТАНА

© 2009 Гиреев Г.И., Салихов Ш.К., Луганова С.Г.

Прикаспийский институт биологических ресурсов

Изучен количественный химический состав основных сельскохозяйственных культур Республики Дагестан. Определена концентрация макро- и микроэлементов в возделываемых культурах, зарегистрировано различие их накопления растениями в различных экологических условиях.

The quantitative chemical composition of the major agricultural crops of Daghestan Republic has been studied. The concentration of macro- and microelements in crops has been determined, the differentiation of their accumulation by plants in different environmental conditions has been registered.

Ключевые слова: химический состав, концентрация, растения, экологическая зона.

Keywords: chemical composition, concentration, plants, ecological zone.

Результаты исследований последних лет показывают существенные нарушения в структуре питания населения России [2, 4, 5, 9, 15].

К основным нарушениям пищевого статуса населения России, наряду с другими микронутриентами, относят недостаточность целого ряда макро- и микроэлементов (кальций, железо, йод, фтор, селен, цинк) [15].

В настоящее время у большей части населения выявляются симптомы недостаточной адаптации, или так называемой мальадаптации: снижение неспецифической резистентности к неблагоприятным факторам

окружающей среды физической, химической и биологической природы, иммунодефициты и др. Основной причиной мальадаптации является недостаточная обеспеченность

организма прежде всего

микронутриентами [12, 15]. К

микронутриентам относят целый ряд пищевых веществ, особое место в котором занимают витамины и минералы.

Минеральные вещества условно подразделяют на макроэлементы (кальций, железо, цинк и др.) и микроэлементы (молибден, магний,

марганец и др.), хотя в литературе они обобщены понятием «микроэлементы». Их биологическая роль в организме чрезвычайно важна и в первую очередь определяется жизненной

необходимостью для нормального функционирования органов и тканей, так как микроэлементы наравне с витаминами участвуют в

метаболических процессах путем активирования ферментов, гормонов, витаминов и ряда белков.

Установлено, что большинство ферментов для проявления своей активности нуждаются в присутствии микроэлементов, в противном случае они вообще неактивны. Микроэлементы могут непосредственно входить в молекулу фермента, быть коферментом, активировать биологическую реакцию, могут служить акцепторами или донорами электронов [6].

Среди множества макро- и микроэлементов основное внимание уделяется кальцию, железу, кобальту, йоду и селену. Кальций - основной минерал костной ткани, его роль в организме многофункциональна: это не только формирование костей, дентина, но и участие в сокращении мышц, активация ряда ферментов, поддержание гомеостаза

клетки, противовоспалительное и

антистрессовое действие, уменьшение проницаемости стенок сосудов.

Недостаточное содержание в

рационах железа сопровождается развитием железодефицитной анемии, в первую очередь у беременных женщин и детей. Эпидемиологические

исследования показывают, что железодефицитные состояния являются одними из самых распространенных форм алиментарно-зависимых

состояний.

Относительно новая проблема -неадекватная обеспеченность населения селеном связана с возможной ролью этого микроэлемента в профилактике канцерогенеза. Проведенные в последние годы исследования показали, что более 80% обследованного населения России имеет сниженную концентрацию селена в сыворотке крови

[7].

Недостаточная обеспеченность

селеном приводит к снижению антиоксидантной защиты (что очень важно учитывать при профилактике и лечении заболеваний, в патогенезе которых ведущее место относится к активации процессов перекисного окисления липидов), неспецифической резистентности организма к воздействию отрицательных факторов окружающей среды [16-17, 20], что обеспечивает специфическое воздействие щитовидной железы на периферические ткани организма. Во многом это объясняет факт наличия йоддефицитных заболеваний щитовидной железы при нормальной обеспеченности организма йодом. Во всяком случае, в экспериментах было показано, что при дефиците йода имеет место экспрессия и селензависимых дейодиназ, и тканевых

глутатионпероксидаз, что приписывается активизации процессов

свободнорадикального окисления [21].

Физиологически активной формой кобальта является витамин В12, дефицит в организме кобальта есть не что иное, как недостаток В12, кроме этого он активирует ряд ферментов, которые участвуют в обмене жирных кислот, способствует регуляции синтеза катехоламинов, находится в синергизме с кальцием и магнием, необходим для синтеза тироксина. Другая проблема -дефицит йода. По некоторым данным, в мире более 1,5 млрд человек проживает в зоне риска развития йододефицитных заболеваний, при этом 655 млн человек

больны зобом, а 11,2 млн - страдают кретинизмом [3, 19].

Немаловажное значение имеют и другие макро- и микроэлементы,

участвующие в важнейших

биохимических процессах в организме человека [13, 18].

В связи с этим, целью нашего исследования явилось изучение концентрации макро- и микроэлементов в сельскохозяйственных культурах, выращенных в различных экологических зонах Дагестана, поскольку химический состав пищевых продуктов, по данным многочисленных исследований, влияет на элементный состав организма

человека и его физиологическое состояние.

Материалы и методы

Для анализа использован урожай основных сельскохозяйственных

культур, употребляемых в качестве пищевых продуктов населением (пшеница, рожь, ячмень, кукуруза,

горох, фасоль, картофель, зеленый лук, морковь, огурцы, свекла, томаты, тыква) различных районов Дагестана.

Определение микроэлементов в пробах проводилось химическими методами, с последующим количественным

определением на

фотоэлектрокалориметре ФЭК-2М [8, 10]. Результаты исследований были статистически обработаны в программе Microsoft Ехсеї 2003.

Результаты исследований

Как видно из результатов исследования (табл. 1, 2, 3), содержание макро- и микроэлементов в сельскохозяйственных культурах

различных экологических зон Дагестана отличается.

Так, например, содержание

минеральных элементов в пшенице, выращенной в высокогорном

Цунтинском районе, составило: меди -8,0±0,2; марганца - 22,2±0,2; цинка -12,4±0,4; молибдена - 0,24+0,002;

кобальта - 0,19+0,02; железа - 26,0+0,02; йода - 21,4+2,2; селена - 7,8+0,7; серы -16,0+1,6; кальция - 3,7+0,3; фосфора -0,3+0,03. В горной экологической зоне (Гунибский район) содержание химических элементов в пшенице соответственно составило: меди -

8,2+0,2; марганца - 22,4+2,34; цинка -12,6+0,8; молибдена - 0,3+0,01; кобальта

- 0,2+0,01; железа - 28,0+1,2; йода -20,4+1,2; селена - 9,6+0,2; серы - 35+1,6; кальция - 1,12+0,2; фосфора -

0,07+0,002. В Кизлярском районе: меди -

7,6±0,02; марганца - 21,2+2,6; цинка -13,4+0,2; молибдена - 0,36+0,04;

кобальта - 0,18+0,02; железа - 25,1+1,4; йода - 28,4+1,2; селена - 8,4+0,6; серы -22+1,5; кальция - 2,3+0,9; фосфора -

0,1+0,01.

Результаты исследований (табл. 1, 2, 3) указывают также на различие накопления химических элементов другими сельскохозяйственными культурами -рожью, ячменем, кукурузой, горохом, фасолью, картофелем, зеленым луком, морковью, огурцами, свеклой, томатами, тыквой.

Содержание химических элементов в среднем в 13 изученных пищевых продуктах составило по районам:

в Цунтинском: меди - 3,6; марганца -12,51; цинка - 8,8; молибдена - 0,23; кобальта - 0,046; железа - 18,37; йода -21,34; селена - 4,23; серы - 18,85; кальция - 3,19; фосфора - 1,27.

в Гунибском: меди - 3,66; марганца -11,75; цинка - 9,08; молибдена - 0,24; кобальта - 0,045; железа - 13,36; йода -21,11; селена - 5,99; серы - 13; кальция -1,15; фосфора - 0,27.

в Кизлярском: меди - 3,13; марганца

- 9,98; цинка - 9,3; молибдена - 0,29; кобальта - 0,049; железа - 24,89; йода -25,71; селена - 5,33; серы - 26,23; кальция - 2,09; фосфора - 0,77.

Таблица 1

Содержание микроэлементов в пищевых продуктах высокогорного Дагестана

Пищевой продукт Медь Марганец Цинк Молибден Кобальт Железо Йод Селен Сера Кальций Фосфор

Пшеница 8,0±0,2 22,2±2,2 12,4±0,4 0,24±0,1 0,19±0,2 26,0±2,0 21,4±2,2 7,8±0,7 16±1,6 3,7±0,3 0,3±0,3

Рожь 3,7±0,3 19,6±2,4 11,4±0,2 0,42±0,1 0,05±0,2 28,0±3,2 32,2±2,8 5,9±0,5 26±2,0 2,3±0,2 0,4±0,4

Ячмень 11,0±2,4 45,6±4,2 12,2±0,7 0,44±0,1 0,10±0,4 25,0±6,9 26,4±2,4 6,3±0,6 19±1,4 2,9±0,2 0,3±0,3

Кукуруза 3,44±0,3 16,2±2,8 8,4±0,2 0,21 ±0,9 0,02±0,4 12,2±2,0 20,1 ±3,6 4,0±0,4 18±1,5 3,4±0,3 0,3±0,3

Горох 6,72±0,6 10,0±2,2 22,1 ±2,2 0,44±0,3 0,08±0,2 5,2±1,0 9,2±0,8 3,0±0,3 16±1,3 3,1 ±0,8 0,3±0,3

Фасоль 5,0±0,2 10,8±2,1 15,8±1,4 0,52±0,3 0,06±0,3 14,1 ±2,9 23,4±3,2 3,6±0,3 15±1,2 3,0±0,3 0,2±0,2

Картофель 2,52±0,2 2,1 ±0,6 3,4±0,2 0,10±0,2 0,01 ±0,2 77,2±1,8 34,1 ±6,5 5,0±0,5 17±1,3 3,4±0,5 1,3±0,1

Лук зелен. 1, 12±0,3 1,72±0,4 11,4±0,4 0,12±0,2 0,02±0,2 6,4±1,2 28,1 ±6,2 4,3±0,4 22±2,0 2,9±0,2 1,4±0,1

Морковь 1,0±0,3 22,4±0,3 2,26±0,4 0,16±0,2 0,02±0,2 5,8±0,6 33,1 ±6,2 5,8±0,5 20±2,0 3,4±0,3 2,0±0,2

Огурцы 0,6±0,3 0,76±0,4 1,74±0,6 0,09±0,2 0,01 ±0,8 8,0±1,4 11,8±2,6 2,1 ±0,2 21 ±2,0 2,9±0,2 2,4±0,2

Свекла 0,8±0,3 7,0±0,9 8,4±0,6 0,16±0,2 0,02±0,4 9,1±1,2 - 3,0±0,3 17±1,9 3,8±0,3 2,2±0,2

Томаты 1, 12±0,3 2,56±0,2 2,84±0,9 0,08±0,4 0,01±0,3 10,4±2,0 15,1 ±4,8 1,2±0,1 18±1,6 3,6±0,3 2,8±0,2

Тыква 1,78±0,6 1,72±0,3 2,1 ±0,9 0,01 ±0,2 0,01 ±0,2 11,4±2,2 16,2±2,2 3,0±0,3 20±2,0 3,0±0,3 2,6±0,2

Таблица 2

Содержание микроэлементов в пищевых продуктах горного Дагестана

Пищевой продукт Медь Марганец Цинк Молибден Кобальт Железо Йод Селен Сера Кальций Фосфор

Пшеница 8,2±0,2 22,4±2,3 12,6±0,8 0,30±0,01 0,20±0,01 28,0±1,2 20,4±1,2 9,6±0,2 35,0±1,6 1,12±0,20 0,07±0,02

Рожь 3,8±0,1 27,1 ±2,4 11,6±0,9 0,42±0,01 0,05±0,04 29,2±2,8 30,2±1,3 7,4±0,2 40,0±2,4 0,94±0,01 0,09±0,01

Ячмень 11,2±0,3 46,2±3,1 12,4±0,6 0,46±0,02 0,04±0,02 26,4±0,9 24,8±1,0 9,1 ±0,3 38,0±2,8 0,89±0,10 0,08±0,02

Кукуруза 2,5±0,2 16,3±1,8 8,6±0,5 0,20±0,01 0,02±0,01 15,2±0,8 18,2±0,8 3,4±0,4 26,0±1,8 1,14±0,20 0,05±0,01

Горох 6,8±0,1 10,2±1,1 22,3±1,2 0,40±0,02 0,08±0,02 6,4±1,4 8,7±0,4 4,2±0,1 32,0±3,2 0,98±0,02 0,06±0,02

Фасоль 5,2±0,3 11,6±1,2 16,4±0,4 0,60±0,02 0,06±0,04 15,4±1,8 22,3±0,6 5,6±0,3 28,0±2,4 0,90±0,01 0,04±0,01

Картофель 2,6±0,1 2,2±0,6 3,6±0,2 0,16±0,03 0,01±0,01 8,6±1,4 32,4±4,2 7,4±0,2 33,0±2,8 1,10±0,01 0,40±0,02

Лук зелен. 1,8±0,02 1,8±0,4 12,6±0,6 0,11±0,01 0,02±0,02 7,6±0,2 26,1 ±2,4 6,8±0,1 42,0±4,1 0,68±0,02 0,30±0,02

Морковь 1,1 ±0,04 2,5±0,4 2,4±0,4 0,16±0,02 0,02±0,02 6,2±0,2 32,4±2,2 6,2±0,2 44,0±4,4 1,21 ±0,02 0,50±0,03

Огурцы 0,62±0,00 0,80±0,04 1,8±0,5 0,07±0,02 0,01 ±0,09 8,2±0,3 10,6±1,6 4,8±0,3 34,0±3,2 0,80±0,09 0,50±0,01

Свекла 0,82±0,10 7,2±0,2 8,6±0,4 0,14±0,01 0,03±0,01 10,2±1,5 - 3,2±0,4 28,0±3,1 1,10±0,04 0,50±0,02

Томаты 1,2±0,02 2,6±0,4 3,0±0,2 0,06±0,02 0,03±0,01 0,24±0,00 13,2±1,2 3,8±0,1 28,0±2,1 1,02±0,50 0,40±0,05

Тыква 1,8±0,0 1,80±0,04 2,2±0,2 0,02±0,02 0,02±0,04 12,1 ±9,2 14,1±1,1 6,4±0,2 36,0±2,1 0,86±0,02 0,50±0,04

Таблица 3

Содержание микроэлементов в пищевых продуктах равнинного Дагестана

Пищевой продукт Медь Марганец Цинк Молибден Кобальт Железо Йод Селен Сера Кальций Фосфор

Пшеница 7,60±0,02 21,2±2,6 13,4±0,2 0,36±0,04 0,18±0,02 25,1 ±1,4 28,4±1,2 8,4±0,6 22,0±1,5 2,30±0,90 0,10±0,01

Рожь 2,80±0,06 18,6±0,4 12,2±0,1 0,66±0,02 0,04±0,06 24,0±1,2 38,0±2,1 6,2±0,4 38,0±1,6 1,89±0,80 0,20±0,02

Ячмень 10,10±0,02 40,4±2,8 13,1±1,3 0,52±0,02 0,05±0,05 23,1 ±0,9 30,0±2,0 7,8±0,5 26,0±1,5 1,76±0,60 0,11±0,01

Кукуруза 2,40±0,04 14,6±2,4 9,1 ±0,2 0,28±0,02 0,08±0,02 11,0±1,6 26,0±1,8 5,0±0,3 14,0±1,4 2,01 ±0,90 0,13±0,01

Горох 5,20±0,06 9,2±1,2 22,4±2,4 0,52±0,03 0,07±0,02 4,8±0,2 10,0±2,8 3,6±0,2 29,0±1,5 1,79±0,60 0,12±0,07

Фасоль 4,20±0,02 8,6±2,3 16,4±1,3 0,66±0,03 0,05±0,03 13,8±0,8 25,0±3,3 4,2±0,3 19,0±1,4 1,70±0,80 0,11±0,01

Картофель 2,20±0,03 1,9±0,9 3,8±0,2 0,14±0,04 0,01±0,01 68,0±10,6 36,0±4,4 6,0±0,4 23,0±1,4 2,09±0,90 0,80±0,06

Лук зелен. 1,20±0,04 1,6±0,4 11,8±1,3 0,16±0,01 0,02±0,02 62,0±8,2 32,1 ±6,5 6,2±0,3 30,0±1,6 1,90±0,80 0,90±0,08

Морковь 1,00±0,04 2,1 ±0,2 2,6±0,2 0,14±0,01 0,01 ±0,04 54,0±9,1 36,0±1,6 7,0±0,5 31,0±1,6 2,40±0,90 1,20±0,01

Огурцы 0,52±0,02 0,62±0,30 1,86±0,40 0,02±0,02 0,01±0,01 7,2±2,2 12,4±2,8 3,3±0,2 29,0±1,5 1,90±0,80 1,80±0,01

Свекла 0,72±0,04 6,8±0,2 9,2±0,2 0,20±0,02 0,02±0,02 8,6±2,4 - 4,2±0,3 26,0±1,5 2,80±0,90 1,50±0,01

Томаты 1,10±0,02 2,46±0,30 2,82±0,20 0,10±0,01 0,06±0,02 8,8±2,5 16,2±2,9 2,4±0,1 26,0±1,5 2,76±0,90 1,60±0,03

Тыква 1,60±0,06 1,6±0,1 2,2±0,2 0,03±0,01 0,04±0,03 13,2±3,6 18,4±3,8 5,0±0,3 28,0±1,5 1,90±0,80 1,50±0,04

Примечание: йода, селена - мкг %; фосфора, кальция - г/кг; остальные - мг/кг сырого вещества, п - 5

Заключение

Уровень поступления макро- и микроэлементов в организм зависит от их содержания в пищевых продуктах и воде. Постоянное снижение или повышение концентрации определенных минеральных веществ в суточном рационе человека, как правило, связано с недостатком или излишком их в окружающей среде района проживания. Формирующийся при этом в организме людей дефицит или избыток определенных микроэлементов приводит к развитию эндемических геохимических заболеваний [1, 14].

В связи с этим знание действительного содержания минеральных веществ в основных продуктах питания населения определенной территории имеет важное

научное и практическое значение для решения проблем сельского хозяйства и медицины: объектом исследования

должно стать внесение удобрений; составление норм рационов кормления животных; назначение медицинских препаратов (в частности, при назначении витаминных комплексов необходимо корректировать его нормы со сложившимся пищевым статусом пациента, имеющего определенный качественный и химический состав);

геохимических зон с минеральных веществ,

патологические реакции человека.

количественным определение дисбалансом вызывающим животных и

Примечания

1. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека. М. : Медицина, 1991. 496 с. 2. Акопян А.С., Харченко В.И., Мишиев В.Г. Состояние здоровья и смертность детей и взрослых репродуктивного возраста в современной России. М., 1999. 3.

Анциферов М.Б. Йоддефицитные заболевания в России и их профилактика // Medical market. 1999. №32(2). С. 10-12. 4. Батурин А.К.Разработка системы оценки и характеристика структуры питания и пищевого статуса населения России. Дис... д-ра мед. наук. M., 1998. 5. Бондарев Г.И., Виссарионова В.Я. Вопросы питания. 1991. №1. С. 18-23. 6. Витамины и микроэлементы в клинической

фармакологии / Ред. В. А. Тутельян, В. Г. Кукес, В. П. Фисенко. М. : Палея-М, 2001. 248 с. 7. Голубкина Н.А. Исследование роли лекарственных растений в формировании селенового статуса населения. Дис... д-ра с.-хоз. наук. M., 1999. 8. Ковальский В.В. Методы определения

микроэлементов в почвах, растительности, животных организмах. М. : Изд-во ВИЖ, 1962. 9.

Покровский В.И., Беляев Е.Н., Тутельян В.А. Вестн. РАМН, 1995. №12. С. 9-13. 10. Ринкис Г.Я.

Ускоренный метод определения микроэлементов в почвах и растительности // Биологическая наука

- сельскому и лесному хозяйству. Рига : Изд-во АН ЛССР, 1962. Т.4. С. 13-14. 11. Тутельян В.А., Княжев В.А., Хотимченко С.А., Голубкина Н.А. и др. Селен в организме человека. М. : Из-во РАМН, 2002. 12. Спиричев В.Б. Сколько витаминов человеку надо. М., 2000. 185 с. 13. Сусликов В.Л. Геохимическая экология болезней. Т.2. Атомовиты. М. : Гелиос АРВ, 2000. 668 с. 14. Тутельян В.А. Гигиеническая наука и практика на рубеже XX-XXI вв. М., 2001. 15. Тутельян В.А., Спиричев В.Б., Суханов Б.П., Кудашева В.А. Микронутриенты в питании здорового и больного человека. М. : Колос, 2002. 423 с. 16. Arthur J.R. Selenium in Biology and Medicine. July. 20-23. 1992. 17. Flohe L. Selenium in peroxide metabolism // Med Klin. 1997. 92, Supp. 3. P. 5-7. 18. Hamilton E.I. An overview: the chemical elements, nutrition, disease and the health of man. Research needed on mineral content of human tissue // Fed. Proc. 1981. Vol.40. №8. P. 2126-2130. 19. Van der Haar // Преодоление последствий дефицита йода: зарубежный опыт. М., 1999. Р. 7-20. 20. Wilke B. C., Vidailhet M., Richard M. J. et al. Trace elements balance in treated phenyiketonuria children. Consequences of selenium deficiency on lipid peroxidation // Arch.Latinoam.Nutr. 1993. 43. №2. P. 119-122. 21. Zagrodzki P, Nicol F, McCoy MA et al. Res Vet Sci 1998; 64 (3): 209-11.

Статья поступила в редакцию 13.02.2009 г.