Кремнийсодержащие соединения в составе хвощей (Equisetum Equisetaceae)

Приведены результаты исследования химического и фазового состава золы, полученной из надземной части трех видов хвощей, произрастающих в разных районах Приморского края: лесного (Equisetum sylvaticum L.), зимующего (Equisetum hyemale L.) и полевого (Equisetum arvense L.). Показано, что условия переработки сырья оказывают влияние на содержание диоксида кремния (32–98%) в зольных остатках. Методом рентгенофазового анализа было установлено, что зольные остатки находятся в аморфном или аморфно-кристаллическом состоянии в зависимости от условий получения. В ИК-спектрах образцов золы имеются типичные для аморфного диоксида кремния полосы поглощения, отвечающие деформационным (467 см⁻¹) и валентным колебаниям (802 и 1092 см⁻¹) силоксановых связей Si-O-Si. Элементный анализ кремнийсодержащих продуктов показал, что с увеличением концентрации кислоты в процессе переработки надземной части хвощей увеличивается содержание диоксида кремния в образцах, которое также зависит и от вида растения: хвощ полевой содержит наименьшее количество SiO2 по сравнению с лесным и зимующим, но характеризуется большим содержанием соединений калия и кальция. Дана оценка сорбционных характеристик золы, полученной из надземной части хвощей: определена адсорбционная емкость образцов по отношению к йоду (5–42%) и органическим красителям – метиленовому синему (164–260 мг/г) и метиленовому оранжевому (40–241 мг/г). Полученные сведения могут быть использованы при разработке сорбентов из растительного сырья для очистки и доочистки природных и сточных вод от загрязняющих веществ различной природы.

хвощ (Equisetum), зола, аморфный кремнезем, элементный состав, сорбционные свойства

1. Коломиец Н.Э., Калинкина Г.И. Определение кремния в хвощах // Фармация. 2009. N 3. С. 13–15.

2. Конспект флоры Восточной Европы: в 4 т. / под ред. Н.Н. Цвелева. М.; СПб.: Изд-во ООО «Товарищество научных изданий КМК», 2012. Т. 1. 630 с.

3. Коломиец Н.Э., Агеева Л.Д., Абрамец Н.Ю. Элементный состав видов рода Equisetum L. // Фундаментальные исследования. 2014. N 8-6. С. 1418–1421.

4. Currie H.A., Perry C.C. Silica in Plants: Biological, Biochemical and Chemical Studies // Annals of Botany. 2007. Vol. 100. Issue 7. P. 1383–1389. DOI: 10.1093/aob/mcm247

5. Sapei L., Gierlinger N., Hartmann J., Nöske R., Strauh P., Paris O. Structural and Analytical Studies of Silica Accumulations in Equisetum hyemale // Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2007. Vol. 389. Issue 4. P. 1249–1257. DOI: 10.1007/s00216-007-1522-6/

6. Феоктистов Д.С., Гуреева И.И. Ультраструктура эпидермальной поверхности междоузлий стеблей, веточек и спор хвощей подрода Equisetum (Equisetum L., Equisetaceae) // Turczaninowia. 2016. Т. 19. N 1. C. 47–57. DOI: 10.14258/turczaninowia.19.1.6

7. Mattos B.D., Rojas O.J., Maqalhaes W.L.E. Biogenic SiO2 In Colloidal Dispersions Via Balmilling and Ultrasonication // Powder Technology. 2016. Vol. 301. P. 58–64. DOI: 10.1016/j.powtec.2016.05.052

8. Феоктистов Д.С., Гуреева И.И. Ультраструктура эпидермальной поверхности междоузлий стеблей хвощей подрода Hippochaete (Equisetum, Equisetaceae) // Turczaninowia. 2016. Т. 19. N3. С. 59–67. DOI: 10.14258/turczaninowia.19.3.2.

9. Коломиец Н.Э., Калинкина Г.И., Бондарчук Р.А. Растения рода хвощ (Equisetum L.) – перспективные источники новых лекарственных препаратов // Здоровье и образование в XXI веке. 2008. Т. 10. N 9. С. 392–393 [Электронный ресурс]. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_21772016_36163613.pdf (15.10.2018).

10. Law C., Exley C. New insight into silica deposition in horsetail (Equisetum arvense) // BMC Plant Biology. 2011. Vol. 11. https://doi.org/10.1186/1471- 2229-11-112

11. Yamanaka S., Sato K., Ito F., Komatsubara S., Ohata H., Yoshino K. Roles of Silica and Lignin in Horsetail (Equisetum hyemale), with Special Reference to Mechanical Properties // Journal of Applied Physics. 2012. Vol. 111 (044703). DOI: 10.1063/1.3688253

12. Epstein E. The anomaly of silicon in plant biology // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994. Vol. 9. P. 11–17.

13. Epstein E. Silicon: its manifold roles in plants // Annals of Applied Biology. 2009. Vol. 155. P. 155–160. DOI:10.1111/j.1744-7348.2009.00343.x

14. Guerriero G., Law C., Stokes I., Moore K.L. Rough and tough. How does silicic acid protect horsetail from fungal infection? // Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2018. Vol. 47. P. 45–52. DOI: 10.1016/j.jtemb.2018.01.015

15. Воронков М.Г., Зельчан Г.И., Лукевиц Э.Я. Кремний и жизнь. Биохимия, фармакология и токсикология соединений кремния; 2-е изд., перераб. и доп. Рига: Зинатне, 1978. 558 с.

16. Скворцов В.Э. Семейство Хвощевые – Equisetaceae Rich. ex DC. В кн.: Флора российского Дальнего Востока: дополнения и изменения к изданию «Сосудистые растения советского Дальнего Востока». Т. 1–8 (1985–1996). Владивосток: Дальнаука, 2006. С. 23–32.

17. Коломиец Н.Э., Туева И.А., Мальцева О.А., Дмитрук С.Е., Калинкина Г.И. Оценка перспективности некоторых видов лекарственного растительного сырья с точки зрения их экологической чистоты // Химия растительного сырья. 2004. N 4. С. 25–28.

18. Коломиец Н.Э., Калинкина Г.И. Сравнительное исследование химического состава видов рода хвощ флоры Сибири // Химия растительного сырья. 2010. N 1. С. 149–154.

19. Земнухова Л.А., Панасенко А.Е., Цой Е.А., Федорищева Г.А., Шапкин Н.П., Артемьянов А.П., Майоров В.Ю. Состав и строение образцов аморфного кремнезема, полученных из шелухи и соломы риса // Неорганические материалы. 2014. Т 50. N 1. С. 82–89. DOI: 10.7868/S0002337X 14010205

20. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры минералов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. 175 с.

21. 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. Т. 48. N 3. С. 116–124.