Текст книги "Дикорастущие лекарственные растения Урала"

2.3. Влияние факторов окружающей среды на химический состав лекарственных растений

Химический состав лекарственных растений в значительной степени подвержен влиянию разнообразных внутренних и внешних факторов. Он меняется в процессе онтогенеза растений, их сезонного развития и под влиянием многочисленных факторов окружающей среды (климатических, орографических, эдафических, биотических и т. д.).

БАВ неравномерно распределяются по органам и тканям растений с преимущественной локализацией в определенных органах. Например, у травянистых растений дубильные вещества накапливаются в основном в подземных органах; в растениях семейства зонтичных эфирное масло накапливается в плодах; в наперстянках сердечные гликозиды накапливаются преимущественно в листьях и т. д. Это обусловливает использование в качестве лекарственного сырья отдельных органов и частей растений.

Качественный состав БАВ может быть различным в разных органах у одного и того же растения. Например, у термопсиса ланцетного в фазе бутонизации и цветения в надземной части преимущественно накапливаются алкалоиды термопсин, пахикарпин, а в фазе плодоношения в семенах преимущественно накапливается алкалоид цитизин. Фармакологическое действие этих алкалоидов разное. Траву термопсиса ланцетного, собранную в период бутонизации и цветения, применяют как отхаркивающее средство, а зрелые семена используют для получения препарата «Цититон» (дыхательный аналептик).

На образование и накопление БАВ влияет и возраст растений. Это обязательно учитывают при культивировании растений. Например, в корнях ревеня наибольшее содержание антраценпроизводных приходится на третий-четвертый годы жизни, а в сырье синюхи содержание сапонинов соответствует требованиям НД уже на втором году жизни.

На химический состав лекарственных растений большое влияние оказывают различные факторы окружающей среды (географический, климатический, эдафический, орографический, биотический).

На накопление БАВ оказывают влияние географическая широта и долгота. В растениях южных широт накапливается больше эфирного масла и алкалоидов, в умеренной зоне – больше флавоноидов, дубильных веществ, в северных районах повышено содержание аскорбиновой кислоты, жирных масел. Количество жирных масел увеличивается при удалении от берегов океана вглубь материка. Оказывает влияние и географическая долгота. Например, содержание прохамазуленов в ромашке аптечной уменьшается с продвижением с запада на восток: на Украине в ромашке аптечной их содержится 47 мг %, в Самарской области – 27,5 мг %, а в Новосибирской области ромашка аптечная прохамазуленов не содержит.

На накопление различных групп БАВ оказывают существенное влияние количество тепловой и световой энергии, а также количество осадков. Например, повышенная температура воздуха способствует накоплению каротиноидов, а ее снижение уменьшает содержание углеводов и кардиогликозидов. Увеличение освещенности способствует накоплению витамина С, флавоноидов, эфирных масел. Повышение влажности способствует накоплению витамина С и каротиноидов, но избыток влаги действует отрицательно; уменьшение влажности способствует накоплению камедей.

Химический состав лекарственных растений зависит от механической структуры, влажности, рН почвы, ее химического состава. Так, наибольшее содержание дубильных веществ отмечено у растений, произрастающих на плотных известковых почвах, на рыхлых черноземных и песчаных почвах их содержание меньше; многие растения-эфироносы предпочитают сухие каменистые почвы; крапива лучше растет на почвах, богатых нитратами, ландыш – на почвах с листовым перегноем, полыни – на солонцеватых почвах.

На накопление БАВ влияет также орографический фактор – высота над уровнем моря, экспозиция, крутизна склонов: женьшень лучше растет и накапливает БАВ на восточных и западных склонах в кедрово-широколиственных лесах до высоты 700 м над уровнем моря; оптимальная высота для произрастания крестовника плосколистного – 1600–2000 м над уровнем моря, здесь он накапливает максимальное количество алкалоидов.

Окружающая живая природа также оказывает влияние на химический состав растений, и прежде всего сказывается влияние растительного сообщества – фитоценотический фактор. Установлено, что тип леса оказывает влияние на содержание в багульнике болотном эфирного масла и ледола в нем; биологическая активность ландыша майского, произрастающего в березняках зоны широколиственных лесов, значительно выше, чем в березняках южной тайги, а в сосняках этих лесорастительных зон биологическая активность ландыша отличается незначительно.

Таким образом, совокупность влияния внешних и внутренних факторов в значительной степени определяет химический состав лекарственных растений и его изменчивость.

Влияние антропогенных загрязнений на лекарственные растения

В настоящее время экологическая обстановка во многих регионах России остается неблагополучной. Это оказывает негативное влияние на состояние растительности, в том числе и на лекарственные растения.

Основная часть заготовок ЛРС традиционно сосредоточена в европейской части России и, более того, в ее самых населенных и промышленно освоенных регионах. Большинство эксплуатируемых зарослей дикорастущих лекарственных растений расположено в зоне активной хозяйственной деятельности человека, на доступных в транспортном отношении территориях. К ним относятся зоны, прилегающие к населенным пунктам, автомобильным и железным дорогам, сельскохозяйственным полям и фермам, промышленным предприятиям и т. д. Произрастая в этих неблагоприятных экологических условиях, растения накапливают несвойственные для них химические вещества либо вещества в несвойственных растениям концентрациях. Загрязненное лекарственное растительное сырье и фитопрепараты, полученные из такого сырья, являются одним из источников поступления ксенобиотиков в организм человека. Они вызывают серьезные нарушения работы различных органов и систем организма, меняют в организме человека фармакологическую активность лекарственных веществ.

К основным антропогенным факторам, оказывающим наиболее существенное негативное влияние на дикорастущие лекарственные растения, относятся:

– загрязнение окружающей среды промышленными предприятиями;

– загрязнение окружающей среды автомобильным и железнодорожным транспортом;

– использование в сельском и лесном хозяйстве пестицидов: средств борьбы с грызунами (родентициды), насекомыми (инсектициды), с сорняками (гербициды), болезнями растений (нематоциды, фунгициды); удобрений и других химикатов;

– загрязнение окружающей среды в результате техногенных катастроф (аварии на АЭС, разрывы магистральных трубопроводов и т. д.).

Известно около 15 тыс. веществ – загрязнителей окружающей среды (атмосферы, воды, почвы). Наиболее опасными из них являются: 1) полициклические ароматические углеводороды (бенз-αпирен); 2) тяжелые металлы (стронций (Sr), хром (Сr), алюминий (Аl), никель (Ni), кадмий (Cd), свинец (Рb), медь (Сu), цинк (Zn), марганец (Мn) и др.); 3) нитраты; 4) пестициды; 5) радионуклиды (стронций-90, цезий-137 и др.).

В существующей нормативной документации, регламентирующей качество лекарственного растительного сырья, отсутствуют нормы допустимого и безопасного содержания вредных веществ, которые могут накапливаться в растениях, тогда как для большинства пищевых растительных продуктов такие нормы (временно допустимый уровень ВДУ или предельно допустимая концентрация ПДК) разработаны.

Остановимся более подробно на роли тяжелых металлов. Они в большинстве случаев являются естественным компонентом растений и играют большую роль в их жизнедеятельности, принимая участие в основных обменных процессах (фотосинтезе, дыхании и др.). Для каждого вида растений характерно избирательное накопление химических элементов. В фитохимии цифровым выражением накопления элемента служит коэффициент биологического накопления (КБН) или поглощения (КБП), измеряемый в мкг/г сухого растительного сырья. Рассчитывается КБН как отношение содержания химического элемента в растении к содержанию его в почвах. Если КБН выше 1,0, то растение можно рассматривать как накопитель или концентратор определенного химического элемента.

Интенсивное развитие промышленности и автотранспорта приводит к накоплению металлов в почве и растениях в аномально высоких концентрациях. При применении загрязненного лекарственного растительного сырья металлы-загрязнители попадают в организм человека. При длительном их воздействии в малых дозах меняются физиологические реакции и биохимические показатели организма человека. Это снижает его сопротивляемость к различным экзогенным воздействиям. При воздействии на организм больших доз металлов-загрязнителей развиваются заболевания химической природы.

Металлы-загрязнители влияют и на сами растения. Например, свинец уменьшает содержание флавоноидов в цветках липы, сульфаты и сульфиды различных металлов снижают выделение фитонцидов.

Лекарственные растения, произрастающие в непосредственной близости от автомобильных дорог (до 5 м), накапливают и большое количество тяжелых металлов, максимальная их концентрация в растениях – на расстоянии 1 м от дороги. Зависит концентрация этих веществ в растениях и от интенсивности движения автотранспорта. В сельской местности высокое содержание бенз-α-пирена и металлов в лекарственных растениях ограничивается зоной 100 м от обочины дороги. В городе такую зону выделить невозможно из-за плотности уличной сети и огромного количества других источников загрязнения окружающей среды.

Степень загрязнения выше у растений, состоящих из крупной опушенной листовой пластинки; менее загрязненными являются кожистые листья и цветки. Удаление пылевого поверхностного загрязнения снижает содержание в растении Рb в среднем на 53,6 %, Cd – на 25,0 %. Наибольшая концентрация Cd и Рb характерна для трав и цветков, Hg – для листьев. Наибольшее накопление веществ-загрязнителей происходит в растениях с крупными и опушенными листьями, имеющих прикорневые розетки листьев, а также образующих густые заросли. Концентраторами токсических веществ являются земляника, крапива, мать-и-мачеха, пижма, подорожник, полынь, пустырник, тысячелистник.

Токсичные агенты накапливаются в растениях в значительно больших количествах при совместном воздействии. Например, содержание свинца в придорожных растениях под воздействием ионизирующего излучения увеличивается в 50 раз. Во многих районах, подвергшихся радиоактивному загрязнению, наблюдается многократное превышение ПДК по нитратам. Опасных уровней достигает также концентрация в окружающей среде различных пестицидов. Это создает реальную угрозу синергизма при воздействии на организм человека ионизирующих излучений и химических факторов загрязнения окружающей среды.

2.4. Правила заготовки и хранения лекарственного растительного сырья

Приготовлению лекарственных форм предшествует заготовка лекарственного сырья, включающая ряд последовательных этапов: сбор, сушку, хранение.

Сбор сырья

Накопление действующих веществ в растении очень тесно связано с периодом его сезонного развития (фенологическим состоянием). Выделяют, в частности, фенофазы отрастания, бутонизации, цветения, плодоношения, окончания вегетации и др. БАВ образуются в специализированных органах растений при наличии соответствующих ферментов и только на определенных фазах развития. При смене фенофаз происходит и смена ферментов, меняется качественный состав веществ и их количественное содержание. Например, в листьях толокнянки и брусники в фазе бутонизации и цветения преимущественно накапливается агликон гидрохинон, а его гликозид арбутин преимущественно образуется осенью – в фазе плодоношения и весной – до начала цветения. Сроки наступления конкретных фенофаз сильно различаются у разных видов. Для каждого вида, используемого в научной медицине, определен период максимального накопления БАВ и в соответствии с этим установлены оптимальные сроки заготовки растительного сырья.

Следует иметь в виду, что эти сроки в большой степени зависят от природно-климатических условий конкретного региона. Поэтому заготовителю необходимо иметь четкое представление о так называемом календаре сбора, указывающем календарное время заготовки и степень развития видов растений ко времени их сбора в конкретном регионе, например, на Среднем Урале (прил. 1).

Во избежание порчи сырья собирать его необходимо в сухую погоду, после того, как высохнет утренняя роса (с 9–10 час.) и до появления вечерней росы (до 18 час.). Собирают сырье лишь от здоровых, хорошо развитых, не поврежденных насекомыми или микpoopганизмами растений.

Необходимо заготавливать только экологически чистое лекарственное растительное сырье. Нельзя собирать его близ крупных промышленных предприятий, на обочинах дорог с интенсивным движением транспорта (ближе 100 м от обочины), на территориях крупных городов, вдоль загрязненных водоемов и т. п. Нельзя собирать лекарственные растения, если они резко отличаются от обычных растений размерами (гигантизм, карликовость), у них изменены форма и окраска, есть необычные наросты, пятна, другие образования, имеется слой пыли или других твердых и жидких отложений, видны признаки загрязненности почвы (минеральные удобрения, ГСМ и др.).

Периодичность сбора на одном и том же участке различная для разных видов растений; она указана в соответствующих инструкциях [Правила сбора… 1985 и др.]. В большинстве случаев подземные органы многолетних растений собирают после обсеменения растений и не чаще чем один раз в 3–7 лет, надземные части – один раз в 2–3 года. При заготовке часть растений оставляют для семенного возобновления (2–3 крупных растения на 1 м²). Недопустимо обламывать ветки деревьев и кустарников при заготовке сырья.

Для различных морфологических групп ЛРС существуют определенные правила сбора.

Почки собирают ранней весной (март-апрель), когда они набухли, но еще не тронулись в рост. Распустившиеся почки лекарственной ценности не представляют. Мелкие почки (почки березы) можно обмолачивать после срезания и сушки ветвей (при рубках ухода, на лесосеках).

Листья собирают, как правило, в течение всего периода бутонизации и цветения растения. Следует вести заготовку только вполне развитых средних и нижних зеленых листьев, не поврежденных ржавчиной, поблекших или изъеденных насекомыми. Часто удобнее скашивать или срезать всю надземную часть растений, а затем обмолачивать листья. Частные правила заготовки листьев различных видов растений могут существенно отличаться от общих. Например, листья брусники и толокнянки собирают весной и осенью: весной – до цветения, пока нет бутонов или они еще очень мелкие, зеленые (в конце апреля – начале мая), а осенью – при полном созревании ягод (в конце сентября – октябре). Если собирать листья при наличии крупных бутонов, зеленых или первых зрелых ягод или во время цветения, то при сушке они буреют.

Травы обычно собирают в начале цветения, реже – при полном цветении. У некоторых растений срезают только цветущие верхушки: у тысячелистника – длиной 15–20 см, у зверобоя – 30 см, у пустырника – 40 см, у череды – боковые цветущие веточки. У сушеницы собирают все растение вместе с корнями. При заготовке трав также следует учитывать индивидуальные особенности собираемого сырья. В частности, траву (побеги) багульника собирают осенью в период созревания плодов, когда полностью разовьются побеги текущего года (с августа по конец октября).

Цветки в большинстве случаев собирают в начале цветения; в это время они меньше осыпаются и лучше сохраняют свою окраску при последующей сушке. Иногда заготавливают не только собственно цветки (например, цветки календулы), но и целые соцветия (цветки пижмы) или отдельные части цветка (цветки василька).

Плоды и семена заготавливают по мере созревания. Обычно плоды можно собирать без плодоножки или с плодоножкой, но после сушки плодоножка обязательно удаляется. У некоторых растений (виды семейства зонтичных) созревшие плоды и семена очень быстро осыпаются, поэтому их можно собирать до полного созревания (когда они только начинают буреть, при созревании 60–70 % плодов).

Особую трудность представляет сбор сочных плодов. Заготавливать их следует утром или вечером, так как в жару они быстро портятся, и очень осторожно: даже от легкого нажима образуются темные пятна, и на этих местах быстро начинается загнивание. Нельзя собирать влажные плоды, а также мыть их в воде, так как от этого они быстро портятся.

Кору собирают только на участках, предназначенных для рубки, с молодых стволов и ветвей в период усиленного сокодвижения (в момент набухания почек). В эти сроки кора легко отделяется от древесины. На ветке делают острым ножом два поперечных полукольцевых надреза на расстоянии 20–30 см друг от друга и соединяют их двумя-тремя продольными надрезами. Образовавшиеся полосы коры отслаивают в направлении сверху вниз. Сплошные кольцевые надрезы делать нельзя – это ведет к гибели дерева или кустарника. Если кора покрыта наростами кустистых лишайников, то ее надо предварительно тщательно очистить.

Корни, корневища, луковицы, клубни, клубнелуковицы собирают обычно осенью, после плодоношения растений и отмирания надземных частей. Их можно собирать и ранней весной до начала отрастания надземных органов, но тогда период заготовки будет очень короткий (всего несколько дней). У некоторых видов подземные органы собирают в фазе цветения и плодоношения (лапчатка прямостоячая, родиола розовая). Выкопанные корневища и корни отряхивают от земли и промывают в холодной проточной воде (в плетеных корзинах). Вымытое сырье раскладывают на подстилки или чистую траву и подсушивают. Затем очищают от тонких корней, остатков стеблей, поврежденных или сгнивших частей и досушивают окончательно. При заготовке корней в оставшуюся лунку необходимо стряхнуть с побегов плоды и семена, оставить в ней кусочки корней, чтобы обеспечить возобновление зарослей.

У некоторых видов сырья удаляют пробку (солодка, аир, алтей). Толстые корни и корневища надо разрезать на поперечные или продольные части, размеры которых указаны в соответствующих нормативных документах. Заготавливать подземные органы, которые моют в воде, можно в любую погоду. Корни растений, содержащих большое количество слизистых веществ, мыть в воде нельзя, так как слизистые вещества разбухают, и при сушке сырье плесневеет. После выкапывания такие корни отряхивают от земли, снимают ножом верхнюю кожицу и подсушивают.

После сбора сырье расстилают на брезенте, ткани или чистом полу и убирают примеси, отмершие и поврежденные части растений, песок, комки земли.

Сушка

Цель этого мероприятия – обеспечение последующего длительного хранения сырья без изменения состава и содержания биологически активных веществ. Эта цель достигается путем удаления избыточной влаги.

Промежуток времени от момента сбора до начала сушки должен быть минимальным. Это объясняется тем, что биохимические процессы в свежесобранном растении и его отдельных частях не только не прекращаются, а наоборот, их интенсивность заметно возрастает, что приводит к существенному снижению содержания действующих веществ. В условиях недостатка воды ферментные системы не могут проявлять высокой активности. Одновременно ограничивается возможность деятельности микроорганизмов и грибов, что предотвращает загнивание и плесневение лекарственного растительного сырья. Собранное сырье нужно быстро (не позднее, чем через два часа) доставить к месту сушки.

В отдельных случаях сушке предшествует подвяливание собранного сырья, т. е. выдерживание сырья при обычной температуре под навесом. Иногда подвяливание способствует увеличению содержания действующих веществ или ускоряет процесс последующего обезвоживания.

Существуют два способа сушки лекарственного растительного сырья: воздушная (солнечная или теневая) и искусственная (с применением нагрева или токов высокой частоты). Воздушную сушку надземных частей растений следует проводить в тени, чтобы сохранить их естественную окраску. Наиболее удобно для этой цели использовать чердаки, можно сушить в хорошо проветриваемых помещениях или под навесами.

Почки сушат в прохладных проветриваемых помещениях, так как в теплых помещениях они раскрываются, и сырье получается некачественное. Листья, цветки и травы сушат только в тени. Листья для сушки обычно раскладывают в 2–3 слоя, а крупные (например, мать-и-мачехи) – в один слой. При этом необходимо хотя бы один раз в день переворачивать сырье. Цветки для сушки раскладывать следует настолько тонким слоем, чтобы не приходилось перемешивать; при перемешивании лепестки свертываются, часто темнеют, осыпаются, приобретают неестественный цвет. Кора по сравнению с другими частями растений содержит значительно меньше влаги; ее сушат на открытом воздухе или под навесом, при этом кора вследствие окисления содержащихся в ней дубильных веществ почти всегда становится более темной или буро-красной. Подземные органы, а также многие плоды и семена можно сушить на солнце, раскладывая сырье слоем 2–3 см и переворачивая несколько раз в день. Некоторые трудности возникают при сушке сочных плодов. В этом случае собранное сырье сначала подвяливают на воздухе в течение дня (или в сушилках при температуре 25–30 °C в течение 4–5 часов), давая возможность испариться большей части содержащейся в нем влаги, а затем высушивают при более высокой температуре, постепенно повышая ее до 65 °C. При резком повышении температуры плоды трескаются, сок вытекает, и сырье становится непригодным.

При сушке на открытом воздухе недосушенное сырье необходимо на ночь убирать в помещение или накрывать плотной тканью, предохраняя его от увлажнения.

Искусственная сушка, в отличие от воздушной, обеспечивает быстрое обезвоживание и может использоваться при любых погодных условиях и в любых районах заготовок. Различают конвективную (тепловую) и терморадиационную сушку. Радиационная сушка осуществляется с помощью инфракрасных лучей, обладающих большой проникающей способностью и позволяющих значительно сократить процесс обезвоживания. Этот метод применяют в лабораторных условиях. В эксперименте доказана эффективность использования для сушки растительного сырья специально переоборудованных печей СВЧ.

Оптимальный режим сушки приведен в инструкциях по заготовке и сушке конкретных видов лекарственного растительного сырья.

Сырье, содержащее эфирные масла, сушатмедленно, раскладывая его толстым слоем (10–15 см), при температуре не выше 30–40 °C, для предотвращения испарения летучих действующих веществ. Наоборот, сырье, содержащее гликозиды (особенно кардиогликозиды), следует сушить при температуре 50–60 °C для быстрого прекращения действия ферментов, разрушающих эти соединения. Сырье, содержащее алкалоиды, сушат при температуре около 50 °C. Сырье, содержащее аскорбиновую кислоту, предпочтительно сушить в тепловых сушилках при температуре 80–90 °C; при этом плоды быстро высыхают без значительной потери витамина С.

Сырье считается высушенным, если кора и корни при проверке на излом с треском ломаются, а не гнутся; листья и травы легко перетираются на ладони в порошок, а главные жилки листьев и стебли ломаются; сочные плоды при сжимании в руке не слипаются в комок и не пачкают руки.

Хранение ЛРС

Условия хранения должны обеспечивать сохранность сырья по внешним признакам и содержанию биологически активных веществ в течение установленного срока годности.

Значительное влияние на качество сырья при хранении оказывает его влажность. Она должна составлять от 12 до 15 %. Недопустимо закладывать на хранение сырье с повышенной влажностью, так как это способствует его самосогреванию, заплесневению и гниению. Основная масса лекарственного сырья хранится в общих помещениях. Ядовитое, сильнодействующее и эфирномасличное сырье, а также плоды и семена содержат раздельно по группам в изолированных помещениях.

На складах лекарственное растительное сырье хранят в защищенных от прямых солнечных лучей сухих, прохладных, хорошо вентилируемых помещениях при температуре воздуха 10–15 °C и относительной влажности 50 %. Повышенная влажность воздуха приводит к снижению качества сырья и уменьшению содержания в нем действующих веществ, особенно для гигроскопичных видов. В домашних условиях и в аптеках в течение непродолжительного времени допускается хранение при температуре 18–20 °C и влажности 60–70 %. Сырье может храниться в бумажных и матерчатых мешках, коробках, ящиках. Когда лечебное действие растения связано с эфирным маслом или другими летучими веществами, сырье следует хранить в стеклянных банках с притертой пробкой или в металлических емкостях с плотно закрывающейся крышкой.