Taimede keemiline analüüs. Muldade, taimede, väetiste agrokeemiline analüüs Töötati välja esimesed taimede keemilise analüüsi meetodid
kõigi omadused taimeorganismid ja sisemised struktuurid teatud tüübid, on määratud mitmetahulise, pidevalt muutuva mõjuga keskkond. Märkimisväärne on selliste tegurite nagu kliima, pinnas, samuti ainete ja energia ringlus, mõju. Traditsiooniliselt omaduste paljastamiseks ravimid või toit, määratakse analüütiliselt eraldatavate ainete proportsioonid. Kuid need üksikud ained ei suuda katta kõiki, näiteks ravim- ja maitsetaimede sisemisi omadusi. Seetõttu ei suuda sellised taimede üksikute omaduste kirjeldused rahuldada kõiki meie vajadusi. Taimsete ravimpreparaatide omaduste, sealhulgas bioloogilise aktiivsuse ammendavaks kirjeldamiseks on vaja kõikehõlmavat ja kõikehõlmavat uuringut. Taime koostises olevate bioloogiliselt aktiivsete ainete kvaliteedi ja koguse, samuti nende kogunemiskohtade tuvastamiseks on mitmeid meetodeid.
Luminestsentsmikroskoopiline analüüs lähtudes sellest, et taimes sisalduvad bioloogiliselt aktiivsed ained annavad fluorestsentsmikroskoobis ereda värvilise kuma ning erinevaid kemikaale iseloomustavad erinevad värvid. Niisiis annavad alkaloidid kollase värvuse ja glükosiidid - oranži. Seda meetodit kasutatakse peamiselt aktiivsete ainete kogunemispiirkondade tuvastamiseks taimekudedes ning sära intensiivsus viitab nende ainete suuremale või väiksemale kontsentratsioonile. Fütokeemiline analüüs eesmärk on tuvastada easteniumi toimeainete sisalduse kvalitatiivne ja kvantitatiivne näitaja. Kvaliteedi määramiseks kasutatakse keemilisi reaktsioone. Toimeainete hulk taimes on selle hea kvaliteedi põhinäitaja, seetõttu tehakse ka nende mahuanalüüsi kasutades keemilised meetodid. Taimede uurimiseks, mis sisaldavad selliseid toimeaineid nagu alkaloidid, kumariinid,
glavoone, mis ei nõua lihtsat koondanalüüsi, vaid ka nende lahutamist komponentideks, nimetatakse kromatograafiliseks analüüsiks. Kromatograafiline analüüsimeetod esmakordselt tutvustas 1903. aastal botaanik
värvi ja sellest ajast alates on välja töötatud selle erinevad variandid, millel on iseseisev
tähenduses. See g-zeetide segu komponentideks eraldamise meetod põhineb nende füüsikaliste ja keemilised omadused. Fotomeetodil saab panoraamkromatograafia abil teha nähtavaks taime sisestruktuuri, näha taime jooni, kujundeid ja värve. Sellised vesiekstraktidest saadud pildid säilitatakse hõbenitraadi filterpaberil ja reprodutseeritakse. Edukalt arendatakse kromatogrammide tõlgendamise meetodit. Seda metoodikat toetavad andmed, mis on saadud teiste, juba tuntud ja tõestatud meetoditega.
Tsirkulatsiooni kromodiagrammide põhjal töötatakse välja panoraamkromatograafia meetod taime kvaliteedi määramiseks selles kontsentreeritud aine olemasolu järgi. toitaineid. Selle meetodi abil saadud tulemusi peaksid toetama andmed taime happesuse taseme analüüsist, selles sisalduvate ensüümide koosmõjust jne. Taimeanalüüsi kromatograafilise meetodi edasiarendamise põhiülesanne peaks olema leida taimse tooraine mõjutamise viisid nende kasvatamise, esmase töötlemise, ladustamise ja ravimvormide otsese vastuvõtmise ajal, et suurendada selles sisalduvate väärtuslike toimeainete sisaldust.
Värskendatud: 2019-07-09 22:27:53
- On kindlaks tehtud, et organismi kohanemise erinevate keskkonnamõjudega tagavad vastavad kõikumised elundite ja kudede funktsionaalses aktiivsuses, kesknärvisüsteemis.
Taimede keemiline analüüs viimased aastad pälvis tunnustuse ja laialdase kasutuse paljudes maailma riikides taimede toitumise uurimismeetodina põllul ja taimede vajaduse määramise meetodina väetistes. Selle meetodi eeliseks on täpselt määratletud seos taimeanalüüsi näitajate ja vastavate väetiste efektiivsuse vahel. Analüüsiks ei võeta tervet taime, vaid mingit kindlat osa, sagedamini lehte või lehelehte. Seda meetodit nimetatakse lehtede diagnostikaks.[ ...]
Taimedele sisenenud toitainete koguse määramiseks tehakse taimede keemiline analüüs, mille põhjal saab hinnata väetisevajadust (Neubaueri, Magnitski jt meetodid), määrata taimede toidu- ja söödaväärtuse näitajaid. tooteid (tärklise, suhkru, valkude, vitamiinide jne määramine). n) ning lahendada erinevaid taimede toitumise ja ainevahetuse küsimusi.[ ...]
Selles katses toideti taimi märgistatud lämmastikuga 24 päeva pärast idanemist. Pealiskattena kasutati ammooniumsulfaati koos N15 isotoobiga kolmekordse rikastusega annuses 0,24 g N anuma kohta. Kuna pealisväetisena kantud märgistatud ammooniumsulfaati lahjendati mullas enne külvi peale kantud tavalise ammooniumsulfaadiga ja taimede poolt täielikult ära kasutatud, oli ammooniumsulfaadi tegelik rikastus substraadis mõnevõrra väiksem, umbes 2,5. Tabelist 1, mis sisaldab saagi andmeid ja tulemusi keemiline analüüs taimedest järeldub, et kui taimed puutusid kokku märgistatud lämmastikuga 6–72 tundi, jäi taimede mass praktiliselt samale tasemele ning alles 120 tundi pärast lämmastikulisandi kasutuselevõttu suurenes see märgatavalt.[ ... ]
Seni ei ole keemiline taksonoomia suutnud taimi ühegi keemilise ühendi või ühendite rühma alusel jagada suurteks taksonoomilisteks rühmadeks. Keemiline taksonoomia tuleneb taimede keemilisest analüüsist. Seni on põhitähelepanu pööratud Euroopa taimedele ja parasvöötme taimedele, samas kui troopiliste taimede süstemaatiline uurimine on olnud ebapiisav. Viimasel kümnendil on aga järjest olulisemaks muutunud peamiselt biokeemiline süstemaatika, nimelt kahel põhjusel. Üks neist on kiirete, lihtsate ja hästi reprodutseeritavate keemilis-analüütiliste meetodite kasutamise mugavus taimede koostise uurimiseks (nende meetodite hulka kuuluvad näiteks kromatograafia ja elektroforees), teiseks orgaaniliste ühendite tuvastamise lihtsus taimedes; mõlemad tegurid aitasid kaasa taksonoomiliste probleemide lahendamisele.[ ...]
Taimede keemilise analüüsi tulemusi käsitledes juhtisime tähelepanu sellele, et nende andmete põhjal ei saa kindlaks teha mingeid mustreid säilitusvalkude sisalduse muutumises taimedes erinevatel koristusaegadel. Isotoopanalüüsi tulemused, vastupidi, näitavad nende (valkude) tugevat lämmastiku uuenemist 48 ja 96 tundi pärast märgistatud lämmastikuga pealisväetise kasutuselevõttu See sunnib tõdema, et tegelikkuses on säilitusvalgud, aga ka põhiseaduslikud valgud. Ja kui esimesel perioodil pärast koristamist säilitusvalkude lämmastiku isotoopide koostis ei muutunud, siis see ei anna alust järeldada, et need on nendel perioodidel teadaolevalt stabiilsed. eksperiment.[ ...]
Taimede samaaegsed keemilised analüüsid näitasid, et valgulise lämmastiku üldkogus nii selles kui ka teistes sarnastes katsetes nii lühikeste ajavahemike jooksul praktiliselt ei muutunud või muutus suhteliselt vähesel määral (5-10% piires). See viitab sellele, et taimedes toimub lisaks uue valgukoguse tekkele ka taimes juba sisalduva valgu pidev uuenemine. Seega on valgu molekulide eluiga taimedes suhteliselt lühike. Taimede intensiivse ainevahetuse käigus neid pidevalt hävitatakse ja taaslootakse.[ ...]
Need toitumise diagnoosimise meetodid taimede keemilise analüüsi abil põhinevad peamiste toitainete brutosisalduse määramisel lehtedes. Valitud taimeproovid kuivatatakse ja jahvatatakse. Seejärel tuhastatakse laboritingimustes taimse materjali proov, millele järgneb N, P205, KrO> CaO, MgO ja teiste toitainete üldsisalduse määramine. Paralleelproovis määratakse niiskuse hulk.[ ...]
Tabelis 10 on toodud mõlema katseseeria saagi- ja taimede keemilise analüüsi andmed.[ ...]
Kõigis neis katsetes kaasati aga analüüsi keskmised taimeproovid, nagu tehakse väetistest taimede poolt omastatava fosfori koguse tavapärasel määramisel. Ainus erinevus seisnes selles, et taimede poolt väetisest võetud fosfori kogust ei määranud mitte kontroll- ja katsetaimede fosforisisalduse erinevus, vaid väetisest taime sattunud märgistatud fosfori koguse otsene mõõtmine. . Taimede paralleelsed keemilised fosforisisalduse analüüsid nendes katsetes võimaldasid määrata, kui suure osa taime fosfori üldsisaldusest moodustas väetisfosfor (märgistatud) ja mullast võetud fosfor (märgistamata).
Juba 16. sajandi alguses. tehti kindlaks oluline tõde: raviomadusi iga taime määrab selle keemiline koostis st teatud ainete olemasolu selles, millel on teatud mõju inimkehale. Arvukate faktide analüüsi tulemusena õnnestus tuvastada paljude keemiliste ühendite rühmade teatud farmakoloogilised omadused ja terapeutilise toime spekter. aktiivsed koostisosad. Olulisemad neist on alkaloidid, südameglükosiidid, triterpeenglükosiidid (saponiinid), flavonoidid (ja teised fenoolsed ühendid), kumariinid, kinoonid, ksangoonid, seskviterpeenlaktoonid, lignaanid, aminohapped, polüsahhariidid ja mõned muud ühendid. Praegu teadaolevate 70 looduslike ühendite rühmast huvitab meid sageli vaid mõni rühm, millel on bioloogiline aktiivsus. See piirab valikut ja kiirendab seega meile vajalike looduslike kemikaalide otsimist. Näiteks, viirusevastane toime neil on ainult mõned flavonoidide, ksantoonide, alkaloidide, terpenoidide ja alkoholide rühmad; kasvajavastane- mõned alkaloidid, tsüaniidid, triterpeenketoonid, diterpenoidid, polüsahhariidid, fenoolsed ühendid jne. Polüfenoolühendeid iseloomustab hüpotensiivne, spasmolüütiline, haavandivastane, kolereetiline ja bakteritsiidne toime. Paljudel keemiliste ühendite klassidel ja üksikutel kemikaalidel on rangelt määratletud ja üsna piiratud biomeditsiinilise toime spekter. Teised, tavaliselt väga laiad klassid, nt alkaloidid, millel on väga lai ja mitmekesine toimespekter. Sellised ühendid väärivad põhjalikku meditsiinilist ja bioloogilist uuringut ning eelkõige meid huvitavates valdkondades. õnnestumisi analüütiline keemia võimaldas välja töötada lihtsad ja kiired meetodid (ekspressmeetodid) keemiliste ühendite ja üksikute kemikaalide tuvastamiseks meile vajalikes klassides (rühmades). Selle tulemusena kasutatakse masskeemiliste analüüside meetodit, mida muidu nimetatakse keemiliseks sõelumiseks (alates Ingliskeelne sõna sõelumine - sõelumine, sorteerimine läbi sõela). Sageli praktiseeritakse soovitud keemiliste ühendite otsimist, analüüsides kõiki uurimisala taimi.
Keemiline sõelumismeetod
Kõige tõhusama tulemuse annab keemiline sõelumismeetod, kombineerituna andmetega taime kasutamise kohta empiirilises meditsiinis ja võttes arvesse selle süstemaatilist asendit. Kogemused näitavad, et peaaegu kõik empiirilises meditsiinis kasutatavad taimed sisaldavad meile teadaolevaid bioloogiliselt aktiivsete ühendite klasse. Seetõttu tuleks meile vajalike ainete otsimine ennekõike sihipäraselt läbi viia taimede hulgast, mis on kuidagi avastanud oma farmakoloogilise või kemoterapeutilise toime. Ekspressmeetod saab kombineerida perspektiivsete liikide, sortide ja populatsioonide esialgse valikuga nende organoleptilise hindamise ja etnobotaaniliste andmete analüüsi tulemusena, mis näitab kaudselt meile huvipakkuvate ainete olemasolu taimes. Sarnast valikumeetodit kasutas laialdaselt ka akadeemik N. I. Vavilov erinevate materjalide lähtematerjali kvaliteedi hindamisel. kasulikud taimed seotud selektsiooni ja geeniuuringutega. Esimeste viieaastaplaanide aastatel otsiti sel viisil NSV Liidu taimestikust uusi kummikandvaid taimi.
Esimest korda suures mahus keemilise sõelumise meetod uut otsides ravimtaimed hakkas kasutama Üleliidulise Teadusliku Uurimise Keemia-Farmatseutilise Instituudi (VNIHFI) Kesk-Aasia ekspeditsioonide juht P. S. Massagetov. Enam kui 1400 taimeliigi uurimine võimaldas akadeemik A. P. Orekhovil ja tema õpilastel 19G0-ks kirjeldada umbes 100 uut alkaloidi ja korraldada NSV Liidus nende tootmist, mis on vajalikud meditsiiniliseks otstarbeks ja kahjuritõrjeks. Usbekistani NSV Teaduste Akadeemia Taimsete ainete Keemia Instituut uuris umbes 4000 taimeliiki, tuvastas 415 alkaloidi ja tegi esmakordselt kindlaks nende 206 struktuuri. VILR-i ekspeditsioonid uurisid 1498 Kaukaasia taimeliiki, 1026 Kaug-Ida taimeliiki, paljusid Kesk-Aasia, Siberi ja NSV Liidu Euroopa osa taimi. Ainult Kaug-Idast leiti 417 alkaloide kandvat taime, sealhulgas securinega poolpõõsas, mis sisaldas uut alkaloidi securinine - strühniinilaadse toime vahendit. 1967. aasta lõpuks oli kogu maailmas kirjeldatud ja kindlaks tehtud 4349 alkaloidi struktuur. Otsingu järgmine etapp on farmakoloogilise, kemoterapeutilise ja kasvajavastase toime põhjalik hindamine isoleeritud üksikud ained või neid sisaldavad valmistised. Tuleb märkida, et riigis tervikuna ja globaalselt keemilised uuringud on kaugel ees taimedes leiduvate uute keemiliste ühendite sügava meditsiinilise ja bioloogilise testimise võimalustest. Praeguseks on kindlaks tehtud 12 000 taimedest eraldatud üksikühendi struktuur, kahjuks ei ole paljud neist veel läbinud meditsiinilist ja bioloogilist uurimist. Kõikidest klassidest keemilised ühendid kõrgeim väärtus kindlasti sisaldavad alkaloide; Neist 100 soovitatakse oluliste ravimitena, näiteks atropiin, berberiin, kodeiin, kokaiin, kofeiin, morfiin, papaveriin, pilokarpiin, platifilliin, reserpiin, salsoliin, sekuriin, strühniin, kiniin, tsütisiin, efedriin jne. Enamik neist ravimitest saadakse keemilisel sõeluuringul põhinevate otsingute tulemusel. Murettekitav on aga selle meetodi ühekülgne areng, mis paljudes instituutides ja laborites on taandunud vaid alkaloide kandvate taimede otsimisele.Ei tohi unustada, et lisaks alkaloididele lisanduvad ka uued bioloogiliselt aktiivsed taimsed ained. teistele keemiliste ühendite klassidele määratakse igal aastal. Kui enne 1956. aastat oli teada vaid 2669 loodusliku ühendi struktuur taimedest, mis ei olnud alkaloididega seotud, siis järgmise 5 aasta jooksul (1957-1961) leiti taimedes veel 1754 üksikut orgaanilist ainet. Nüüd ulatub väljakujunenud struktuuriga keemiliste ainete arv 7000-ni, mis koos alkaloididega moodustab üle 12 000 taimse aine. Keemiline sõelumine aeglaselt väljumas "alkaloidide perioodist". Praegu teadaolevast 70 taimsete ainete rühmast ja klassist (Karrer et. al., 1977) teostatakse seda ainult 10 ühendiklassis, kuna puuduvad usaldusväärsed ja kiired ekspressmeetodid teiste ühendite esinemise määramiseks taimes. materjalid. Uute bioloogiliselt aktiivsete ühendite klasside keemilise sõeluuringu kaasamine on oluline reserv taimedest uute ravimite otsimise tempo ja tõhususe suurendamiseks. Väga oluline on välja töötada meetodid üksikute kemikaalide, näiteks berberiini, rutiini, askorbiinhappe, morfiini, tsütisiini jne kiireks otsimiseks. Sekundaarsed ühendid ehk nn spetsiifilise biosünteesi ained pakuvad suurimat huvi loomisel. uutest terapeutilistest ravimitest. Paljudel neist on lai bioloogiline aktiivsus. Näiteks on alkaloidid heaks kiidetud kasutamiseks meditsiinipraktikas analeptikumide, valuvaigistite, rahustite, hüpotensiivsete, rögalahtistite, kolereetiliste, spasmolüütikumide, emakaõõne, toniseerivate tsentraalsete ravimitena. närvisüsteem ja adrenaliinitaolisi ravimeid. Flavonoidid on võimelised tugevdama kapillaaride seinu, alandama soolestiku silelihaste toonust, stimuleerima sapi eritumist, suurendama maksa neutraliseerivat funktsiooni, mõned neist on spasmolüütilise, kardiotoonilise ja kasvajavastase toimega. Paljusid polüfenoolseid ühendeid kasutatakse hüpotensiivsete, spasmolüütiliste, haavanditevastaste, kolereetiliste ja antibakteriaalsete ainetena. Kasvajavastast toimet täheldati tsüaniidides (sisaldub näiteks virsiku seemnetes jne), triterpeenketoonides, diterpenoidides, polüsahhariidides, alkaloidides, fenoolsetes ja muudes ühendites. Üha rohkem ravimeid luuakse südameglükosiididest, aminohapetest, alkoholidest, kumariinidest. polüsahhariidid, aldehüüdid, seskviterpeenlaktoonid, steroidühendid. Sageli meditsiiniline rakendus leiavad ammutuntud keemilisi aineid, milles alles hiljuti õnnestus tuvastada üht või teist meditsiinilist ja bioloogilist tegevust ning töötada välja ratsionaalne meetod ravimite valmistamiseks. Keemiline sõeluuring võimaldab mitte ainult tuvastada uusi paljutõotavaid uurimisobjekte, vaid ka: - tuvastada seoseid taime süstemaatilise asukoha, keemilise koostise ja biomeditsiinilise aktiivsuse vahel;
- selgitada välja geograafilised ja keskkonnategurid, mis soodustavad või takistavad teatud toimeainete akumuleerumist taimedes;
- määrata kindlaks bioloogiliselt aktiivsete ainete tähtsus neid tootvatele taimedele;
- taimede keemiliste rasside tuvastamiseks, mis teatud toimeainete juuresolekul on üksteisest pärilikult erinevad.
Taimeorganite uurimine
Taime erinevad organid erinevad sageli mitte ainult toimeainete kvantitatiivse sisalduse, vaid ka nende koostise poolest. kvalitatiivne koostis. Näiteks alkaloidi sinomeniini leidub ainult Dauria kuuseemne ürtis ja tsütsiini leidub ainult lansolaatse termopsise viljades, mis puudub selle maismaaosades kuni õitsemise lõpuni, samas kui alternatiivsete taimede termopsises. -õieline tsütsiin sisse suurel hulgal sisalduvad õhust osades taime arengu kõikides faasides. Sellepärast on iga taime keemilisest koostisest täieliku pildi saamiseks vaja analüüsida vähemalt nelja selle organit: maa-alust (juured, risoomid, sibulad, mugulad), lehti ja varsi (ürtide, lehtede puhul). on alati toimeainerikkamad kui varred), õied (või õisikud). ), viljad ja seemned. Puitpõõsastaimedel kogunevad toimeained sageli varte (ja juurte) kooresse ning mõnikord ainult seemikutesse, mõnesse õieosasse, viljadesse ja seemnetesse.
Ka iga taimeorgani keemiline koostis erineb selle arengu eri faasides oluliselt. Mõnede ainete maksimaalne sisaldus on täheldatud tärkava faas, teised - sisse täisõitsemise faas, kolmas - ajal vilja kandma jt. Näiteks alkaloidi triakantiini leidub märkimisväärses koguses ainult kolme-torkiva jaanileiva õitsevates lehtedes, samas kui teistes arengufaasides puudub see praktiliselt kõigis selle taime organites. Seega on lihtne arvutada, et tuvastada näiteks ainult täielik nimekiri NSVL taimestiku alkaloide kandvatest taimedest, mille arv on umbes 20 000 liiki, on vaja teha vähemalt 160 000 analüüsi (20 000 liiki X 4 elundit X 2 arengufaasi), mis nõuab 1 labori umbes 8000 päeva tööd. assistent-analüütik. Ligikaudu sama palju aega tuleb kulutada flavonoidide, kumariinide, südameglükosiidide, tanniinide, polüsahhariidide, triterpeenglükosiidide ja kõigi teiste keemiliste ühendite klasside olemasolu või puudumise kindlakstegemiseks kõigis NSV Liidu taimestiku taimedes, kui analüüsid on tehtud. läbi ilma taimi ühel või teisel põhjusel eelnevalt praagimata. Lisaks võivad ühes piirkonnas taime samas arengufaasis samadel organitel olla vajalikke toimeaineid, teises piirkonnas aga mitte. Lisaks geograafilistele ja keskkonnateguritele (temperatuuri, niiskuse, insolatsiooni jne mõju) võib seda mõjutada ka spetsiaalsete keemiliste rasside olemasolu antud taimes, mis on morfoloogiliste tunnuste poolest täiesti eristamatud. Kõik see raskendab ülesannet oluliselt ja tundub, et NSV Liidu ja veelgi enam kogu maakera taimestiku esialgse keemilise hindamise väljavaated on väga kauged. Teatud mustrite tundmine võib seda tööd aga oluliselt lihtsustada. Esiteks ei ole vaja uurida kõiki elundeid kõigis arengufaasides. Piisab analüüsida iga elundit optimaalses faasis, kui see sisaldab kõige rohkem uuritavat ainet. Näiteks on varasemad uuringud kindlaks teinud, et lehed ja varred on alkaloidirikkamad tärkamisfaasis, koor - kevadise mahlavoolu ajal ja lilled - täisõitsemise faasis. Puuviljad ja seemned võivad aga küpses ja küpses olekus sisaldada erinevaid alkaloide ja erinevas koguses ning seetõttu tuleks neid võimalusel kaks korda uurida. Nende mustrite tundmine lihtsustab oluliselt taimede esialgset keemilist hindamist. Kõikide tüüpide täielik läbivaatus- meetod on tõhus, kuid siiski pimetöö! Kas on võimalik ka kõige lihtsamat keemilist analüüsi tegemata eristada taimerühmi, mis arvatavasti sisaldavad üht või teist klassi keemilisi ühendeid, nendest, mis neid aineid ilmselgelt ei sisalda? Ehk kas taimede keemilist koostist on võimalik silma järgi määrata? Nagu meie brošüüri järgmises osas arutatakse, võime üldiselt sellele küsimusele vastata jaatavalt. Brutoanalüüs tehakse kas taime teatud asendis olevatel lehtedel või kogu õhust osal või muudes indikaatororganites.
Diagnostika poolt jäme analüüs lehed - küpsed, lõpetatud kasvuga, kuid aktiivselt toimivad, nimetati "lehediagnostikaks". Selle pakkusid välja prantsuse teadlased Lagatu ja Mom ning seda toetas Lundegard. See tüüp on praegu keemiline diagnostika kasutatakse laialdaselt nii välismaal kui ka meil, eriti taimede puhul, mille juured taastavad peaaegu täielikult nitraate ja seetõttu on sellisel kujul lämmastikuga toitmist õhust osades võimatu kontrollida (õun ja muud seemne- ja luuviljad, okaspuud, parkaineterikkad, sibulakujuline jne).
Lehtede või muude taimeosade massianalüüsis kasutatakse N, P, K, Ca, Mg, S ja teiste selles sisalduvate elementide määramiseks tavalisi orgaanilise aine tuhastamise meetodeid. Sagedamini tehakse määramine kahes osas: ühes määrab lämmastiku Kjeldahl, teises ülejäänud elemendid pärast märg-, poolkuiv- või kuivtuhastamist. Märgtuhastamisel kasutatakse kas tugevat H2SO4 katalüsaatoritega või segatakse HNO3-ga või HClO4-ga või H2O2-ga. Kuivtuhastamise korral on vajalik hoolikas temperatuuri reguleerimine, kuna põletamisel temperatuuril üle 500 ° C võib tekkida P, S ja muude elementide kadu.
Prantsusmaa algatusel korraldati 1959. aastal instituutidevaheline keemilise lehtdiagnostika tehnika uurimise komitee, mis koosnes 13 Prantsuse, 5 Belgia, 1 Hollandi, 2 Hispaania, 1 Itaalia ja 1 Portugali instituudist. Nende instituutide 25 laboris viidi läbi 13 põllu- ja aiakultuuri samade lehtede proovide keemilised analüüsid N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu ja Zn üldsisalduse osas. See võimaldas komisjonil pärast andmete matemaatilist töötlemist soovitada standardsete lehtede proovide võtmise meetodeid ja anda standardmeetodid nende keemiliseks analüüsiks, et kontrollida selliste analüüside täpsust lehtede diagnostikas.
Leheproovide tuhastamine on soovitatav järgmiselt: üldlämmastiku määramiseks Kjeldahli järgi, tuhastada H2SO4-ga (sp. kaal 1,84), katalüsaatoritega K2SO4 + CuSO4 ja seleeniga. Muude elementide määramiseks kasutatakse proovi kuivtuhastamist plaatinanõudes koos muhveli järkjärgulise (2 tundi) kuumutamisega temperatuurini 450 ° C; pärast 2-tunnist muhvel jahutamist lahustatakse tuhk 2-3 ml vees + 1 ml HCl-s (sp. mass 1,19). Aurutage pliidil, kuni ilmuvad esimesed aurud. Lisage vesi, filtreerige 100 ml mõõtekolbi. Filterkook tuhastatakse temperatuuril 550 °C (maksimaalselt), lisatakse 5 ml vesinikfluoriidhapet. Kuivatage plaadil temperatuuril mitte üle 250 ° C. Pärast jahutamist lisatakse 1 ml sama HCl-i ja filtreeritakse uuesti samasse kolbi, pestes maha. soe vesi. Filtraati, mis on viidud veega 100 ml-ni, kasutatakse makro- ja mikroelementide sisalduse analüüsimiseks.
Üsna suur varieeruvus on taimeproovide tuhastamise meetodites, mis erinevad peamiselt taimeliikide – rasva- või ränirikka jms poolest, ning teatud elementide määramise ülesannetes. Piisav Täpsem kirjeldus Nende kuivtuhastamismeetodite kasutamise tehnika anti Poola teadlasele Novosilskyle. Nad annavad ka kirjeldusi erinevaid viise märgtuhastamine teatud oksüdeerivate ainete abil: H2SO4, HClO4, HNO3 või H2O2 ühes või teises kombinatsioonis, olenevalt määratavatest elementidest.
Analüüsi kiirendamiseks, kuid mitte täpsuse arvelt, otsitakse võimalusi sellise taimeproovi põletamise meetodi jaoks, mis võimaldaks ühes proovis määrata mitu elementi. V. V. Pinevitš kasutas ühes proovis N ja P määramiseks H2SO4 tuhastamist ning lisas seejärel 30% H2O2 (kontrollides P puudumise suhtes). See tuhastamise põhimõte on mõne täpsustusega leidnud laialdast rakendust paljudes Venemaa laborites.
Teise laialdaselt kasutatava proovi happetuhastamise meetodi selles mitme elemendi samaaegseks määramiseks pakkus välja K.E. Ginzburg, G.M. Shcheglova ja E.A. Wolfius ja põhineb H2SO4 (sp. mass 1,84) ja HClO4 (60%) segu kasutamisel vahekorras 10:1 ning hapete segu valmistatakse eelnevalt kogu analüüsitava materjali partii jaoks.
Kui taimedes on vaja väävlit määrata, siis kirjeldatud tuhastamismeetodid ei sobi, kuna need sisaldavad väävelhapet.
P.X. Aydinyan ja tema kaastöötajad soovitasid põletada taimeproov, et määrata selles väävlit, segada see bartoliitsoola ja puhta liivaga. V. I. Kuznetsovi meetod koos töökaaslastega on mõnevõrra revideeritud Schönigeri meetod. Meetodi põhimõte seisneb proovi kiires tuhastamises hapnikuga täidetud kolvis, millele järgneb saadud sulfaatide tiitrimine baariumkloriidi lahusega baariumnitkromaasmetalli indikaatoriga. Analüüsitulemuste suurema täpsuse ja reprodutseeritavuse tagamiseks soovitame saadud lahus lasta katioonidest vabastamiseks läbi kolonni, milles on H + vormis ioonvahetusvaiku. Sel viisil saadud sulfaadilahus tuleks keeduplaadil aurustada mahuni 7-10 ml ja pärast jahutamist tiitrida.
Novosilsky, juhtides tähelepanu suurtele väävlikadudele kuivtuhastamise ajal, annab nende analüüside jaoks retseptid tuhastavate taimede jaoks. Autor peab Buttersi ja Chenery järgi üheks lihtsamaks ja kiiremaks tuhastamismeetodiks lämmastikhappega.
Ühel või teisel viisil tuhastatud proovi iga elemendi sisalduse määramine toimub erinevate meetoditega: kolorimeetriline, kompleksomeetriline, spektrofotomeetriline, neutronite aktiveerimine, autoanalüsaatorite jne abil.
Föderaalne haridusagentuur
VORONEZI RIIKÜLIKOOL
PÕLLUMAJANDUSE KESKKONNATEGEVUSE INFO JA ANALÜÜTILINE TUGI
Õppe- ja metoodiline käsiraamat ülikoolidele
Koostanud: L.I. Brekhova L.D. Stakhurlova D.I. Shcheglov A.I. Gromovik
VORONEZH – 2009
Kinnitatud bioloogia- ja mullateaduse teaduskonna teadus-metoodilise nõukogu poolt - protokoll nr 10 04.06.2009
Retsensent bioloogiateaduste doktor, professor L.A. Yablonsky
Õppevahend koostati Voroneži Riikliku Ülikooli bioloogia- ja mullateaduskonna mullateaduse ja maakorralduse osakonnas.
Erialale: 020701 - Mullateadus
Mis tahes keemilise elemendi puudumine või liig põhjustab taimede biokeemiliste ja füsioloogiliste protsesside normaalse kulgemise häireid, mis lõppkokkuvõttes muudab põllukultuuride saagikust ja kvaliteeti. Seetõttu võimaldab taimede keemilise koostise ja toodete kvaliteedinäitajate määramine välja selgitada ebasoodsad keskkonnatingimused nii kultuur- kui ka loodusliku taimestiku kasvuks. Sellega seoses on taimse materjali keemiline analüüs keskkonnakaitsetegevuse lahutamatu osa.
Praktiline juhend keskkonnategevuse teabe ja analüütilise toe kohta aastal põllumajandus koostatud vastavalt VSU bioloogilise ja mullateaduskonna mullateaduse osakonna 4. ja 5. kursuse üliõpilastele suunatud laboritundide programmile "Biogeotsenoloogia", "Taimeanalüüs" ja "Keskkonnakaitse põllumajanduses".
TAIMEPROOVIDE VÕTMISE JA ANALÜÜSIKS ETTEVALMISTAMISE MEETOD
Taimeproovide võtmine on väga oluline hetk taimede toitumise diagnoosimisel ja mullavarude kättesaadavuse hindamisel.
Kogu uuritava põllukultuuri ala on visuaalselt jagatud mitmeks osaks sõltuvalt selle suurusest ja taimede seisundist. Kui külvis tuvastatakse selgelt kehvemate taimedega alad, siis märgitakse need alad põllukaardile, selgitatakse välja, kas taimede halb seisukord on tingitud entooliast või fütohaigusest, mulla omaduste lokaalsest halvenemisest või muust kasvust. tingimused. Kui kõik need tegurid ei selgita taimede kehva seisundi põhjuseid, siis võib oletada, et nende toitumine on häiritud. Seda kontrollivad taimediagnostika meetodid. Võtke pro-
halvimate ja kõige suuremate saitidega parimad taimed ja nende all olevat mulda ning oma analüüsidega selgitavad nad välja taimede riknemise põhjused ja nende toitumistaseme.
Kui külv ei ole taimede seisundi poolest ühtlane, siis tuleks proovide võtmisel jälgida, et proovid vastaksid antud põllulõigu taimede keskmisele seisundile. Igast valitud massiivist võetakse piki kahte diagonaali juurtega taimed. Neid kasutatakse: a) kaalutõusu ja organite moodustumise käigu – saagi tulevase struktuuri – arvestamiseks ning b) keemiliseks diagnostikaks.
Varajases faasis (kahe või kolme lehega) peaks proov sisaldama vähemalt 100 taime 1 ha kohta. Hiljem teraviljadele, linale, tatrale, hernele jt - vähemalt 25 - 30 taime 1 ha kohta. Suurtel taimedel (täiskasvanud mais, kapsas jne) võetakse alumised terved lehed vähemalt 50 taimelt. Et võtta arvesse kogunemist faaside kaupa ja eemaldamist saagi poolt, võetakse analüüsi kogu taime õhust osa.
Kell puuliikide - puuvilja-, marja-, viinamarja-, ilu- ja mets- - nende ealiste muutuste iseärasuste tõttu on viljakandmise sagedus jms proovide võtmine mõnevõrra keerulisem kui põllukultuuridelt. Seal on järgmised vanuserühmad: istikud, metsikud, poogitud kaheaastased, istikud, noored ja viljakandvad (vilja kandma hakkavad, täis- ja hääbuvad) puud. Seemikute esimesel kasvukuul võetakse proovi kogu taim, millele järgneb selle jagunemine organiteks: lehed, varred ja juured. Teisel ja järgnevatel kuudel valitakse välja täielikult moodustunud lehed, tavaliselt kaks esimest pärast noorimat, lugedes ülaosast. Kaks esimest moodustunud lehte on võetud ka kaheaastastelt metslindudelt, lugedes kasvuvõrse tipust. Poogitud kaheaastastel ja seemikutel, aga ka täiskasvanutel, võtavad nad kasvuvõrsete keskmised lehed.
Kell marjad - karusmarjad, sõstrad ja muud - valitakse 20 põõsa praeguse kasvu 3-4 lehe võrsete hulgast, nii et proovis
seal oli vähemalt 60 - 80 lehte. Täiskasvanud lehti võetakse maasikatelt samas koguses.
Üldnõue on proovivõtu-, töötlemis- ja säilitamistehnika ühtlustamine: kõikidelt taimedelt võetakse rangelt ühesugused osad vastavalt nende kihilisusele, vanusele, asukohale taimel, haiguste puudumisele jne. Samuti on oluline, kas lehed olid otseses päikesevalguses või varjus ning igal juhul tuleks valida päikesevalguse suhtes sama asetusega lehed, eelistatavalt valguse käes.
Juurestiku analüüsimisel pestakse keskmine laboriproov enne kaalumist hoolikalt vees. kraanivesi loputatakse destilleeritud vees ja kuivatatakse filterpaberiga.
Paljudest kohtadest (kott, kast, masin) võetakse sondiga laboriproov viljast või seemnest, seejärel jaotatakse see ühtlase kihina paberile ristküliku kujul, jagatakse neljaks osaks ja kahest võetakse materjal. analüüsimiseks soovitud koguse vastassuunalised osad.
Üks neist olulised punktid taimse materjali analüüsiks ettevalmistamisel on selle õige fikseerimine, kui analüüse ei ole ette nähtud värskes materjalis.
Taimse materjali keemiliseks hindamiseks toitainete üldsisalduse järgi (N, P, K, Ca, Mg, Fe jt) kuivatatakse taimeproovid õhukuiva olekusse ahjus kl.
temperatuuril 50-60 ° või õhus.
Analüüsides, mille tulemustest tehakse järeldusi elustaimede seisundi kohta, tuleks kasutada värsket materjali, kuna närbumine põhjustab aine koostise olulise muutuse või selle koguse vähenemise ja isegi selles sisalduvate ainete kadumise. sisse
elavad taimed. Näiteks tselluloosi lagunemine ei mõjuta, samas kui tärklis, valgud, orgaanilised happed ja eriti vitamiinid lagunevad pärast mitmetunnist närbumist. See sunnib katsetajat viima läbi värske materjali analüüse väga kiiresti lühike aeg mis pole alati võimalik. Seetõttu kasutatakse sageli taimse materjali fikseerimist, mille eesmärk on ebastabiilsete taimsete ainete stabiliseerimine. Ensüümide inaktiveerimine on otsustava tähtsusega. Olenevalt katse eesmärkidest kasutatakse erinevaid taimede fikseerimise meetodeid.
Parvlaevade kinnitamine. Seda tüüpi taimse materjali fikseerimist kasutatakse siis, kui puudub vajadus määrata vees lahustuvaid ühendeid (rakumahl, süsivesikud, kaalium jne). Taimse tooraine töötlemisel võib autolüüs toimuda nii tugevalt, et lõpptoote koostis erineb mõnikord oluliselt lähtematerjali koostisest.
Praktikas toimub auruga kinnitamine järgmiselt: veevanni sees riputatakse metallvõrk, vann kaetakse ülalt tiheda mittesüttiva materjaliga ja vesi kuumutatakse auru kiireks eraldumiseks. Pärast seda asetatakse vanni sees olevale võrgule värske taimne materjal. Kinnitusaeg 15 - 20 min. Seejärel kuivatage taimed
vatsya termostaadis temperatuuril 60 °.
Temperatuuri fikseerimine. Taimne materjal asetatakse jõupaberkottidesse ja mahlased puuviljad ja purustatud köögiviljad asetatakse lõdvalt emailitud või alumiiniumküvettidesse. Materjali hoitakse 10–20 minutit temperatuuril 90–95 °. See inaktiveerib enamik ensüümid. Pärast seda kuivatatakse turgori kaotanud lehevarre mass ja viljad ahjus temperatuuril 60 ° ventilatsiooniga või ilma.
Selle taimede fikseerimise meetodi kasutamisel tuleb meeles pidada, et taimse materjali pikaajaline kuivatamine pimedas
temperatuurid 80° ja üle selle põhjustavad ainete kadusid ja muutusi keemiliste transformatsioonide tõttu (teatud ainete termiline lagunemine, süsivesikute karamelliseerimine jne), samuti ammooniumisoolade ja mõnede orgaaniliste ühendite lenduvuse tõttu. Lisaks ei saa toorme taimse materjali temperatuur jõuda ümbritseva (kuivatusahju) temperatuurini enne, kui vesi on aurustunud ja kogu sisendsoojus on lakanud muutumast varjatud aurustumissoojuseks.
Mõnel juhul peetakse vastuvõetavaks ja vastuvõetavaks fikseerimismeetodiks ka taimeproovi kiiret ja õrna kuivatamist. Selle protsessi oskusliku läbiviimise korral võivad kõrvalekalded kuivaine koostises olla väikesed. Selle tulemuseks on valkude denatureerimine ja ensüümide inaktiveerimine. Tavaliselt toimub kuivatamine kuivatuskapid(termostaadid) või spetsiaalsed kuivatuskambrid. Materjal kuivab palju kiiremini ja usaldusväärsemalt, kui kuumutatud õhk liigub läbi kapi (kambri). Kuivatamiseks sobivaim temperatuur
õmblemine 50 kuni 60°.
Kuivatatud materjal säilib paremini pimedas ja külmas. Kuna paljud taimedes sisalduvad ained on võimelised iseoksüdeeruma ka kuivas olekus, on soovitatav kuivatatud materjal säilitada tihedalt suletud anumates (jahvatatud korgiga kolvid, eksikaatorid jne), mis on ülevalt materjaliga täidetud nii, et anumatesse ei jää palju õhku.
Külmutav materjal. Taimne materjal säilib väga hästi temperatuuril -20 kuni -30 °, tingimusel et külmutamine toimub piisavalt kiiresti (mitte rohkem kui 1 tund). Taimse materjali külmunud olekus säilitamise eeliseks on nii jahutamise mõju kui ka materjali dehüdratsioon, mis on tingitud vee üleminekust tahkesse olekusse. Tuleb meeles pidada, et külmutamisel
ensüümid inaktiveeritakse ainult ajutiselt ja pärast sulatamist võivad taimses materjalis toimuda ensümaatilised transformatsioonid.
Taimede töötlemine orgaaniliste lahustitega. Kvaliteedina
Kinnitusainetena võib kasutada keevat piiritust, atsetooni, eetrit jne. Taimse materjali fikseerimine selle meetodiga toimub selle laskmisega sobivasse lahustisse. Selle meetodi puhul ei toimu aga mitte ainult taimse materjali fikseerimine, vaid ka mitmete ainete ekstraheerimine. Seetõttu saab sellist fikseerimist kasutada ainult siis, kui on ette teada, et määratavaid aineid selle lahustiga ei ekstraheerita.
Pärast fikseerimist kuivatatud taimeproovid purustatakse kääridega ja seejärel veskis. Purustatud materjal sõelutakse läbi 1 mm ava läbimõõduga sõela. Samal ajal ei visata proovist midagi välja, kuna eemaldades esimesest sõelumisest osa materjalist, mis ei läinud läbi sõela, muudame sellega keskmise proovi kvaliteeti. Suured osakesed lastakse uuesti läbi veski ja sõela. Sõelale jäänud jäägid tuleb uhmris jahvatada.
Sel viisil valmistatud labori keskmisest proovist võetakse analüütiline proov. Selleks jaotatakse läikivale paberilehele õhukese ühtlase kihina jaotatud taimne materjal diagonaalselt neljaks osaks. Seejärel eemaldatakse kaks vastandlikku kolmnurka ja ülejäänud mass jaotatakse uuesti õhukese kihina kogu paberilehele. Diagonaalid tõmmatakse uuesti ja jälle eemaldatakse kaks vastandlikku kolmnurka. Seda tehakse seni, kuni analüüsitava proovi jaoks vajalik kogus ainet jääb lehele. Valitud analüütiline proov kantakse üle klaaspurk lapitud korgiga. Sellises olekus saab seda lõputult säilitada. Analüütilise proovi kaal sõltub uurimistöö mahust ja metoodikast ning jääb vahemikku 50 kuni mitusada grammi taimset materjali.
Kõik taimse materjali analüüsid tuleks läbi viia kahe paralleelselt võetud prooviga. Ainult sarnased tulemused võivad kinnitada tehtud töö õigsust.
Taimi tuleks käsitseda kuivas ja puhtas laboris, mis ei sisalda ammoniaagi aurusid, lenduvaid happeid ja muid ühendeid, mis võivad mõjutada proovi kvaliteeti.
Analüüside tulemusi saab arvutada nii õhkkuivade kui ka absoluutkuivade aineproovide kohta. Õhkkuivas olekus on vee hulk materjalis tasakaalus õhus oleva veeauruga. Seda vett nimetatakse hügroskoopseks ja selle kogus oleneb nii taimest kui ka õhuseisundist: mida niiskem on õhk, seda hügroskoopsem on taimses materjalis vesi. Andmete teisendamiseks kuivaineteks on vaja määrata proovis sisalduva hügroskoopse niiskuse hulk.
KUIVATINE JA HÜGROSKOOPILISE NIISKUSE MÄÄRAMINE ÕHKKUIVAS MATERJALIS
Keemilises analüüsis arvutatakse konkreetse koostisosa kvantitatiivne sisaldus kuivaine baasil. Seetõttu määratakse enne analüüsi materjali niiskuse hulk ja seeläbi absoluutse kuivaine hulk selles.
Analüüsi edenemine. Aine analüütiline proov kantakse õhukese kihina läikivale paberilehele. Siis spaatliga erinevad kohad väikesed näpuotsad lehel jaotatud ainest viiakse konstantse kaaluni eelnevalt kuivatatud klaaspudelisse. Proov peaks olema ligikaudu 5 g Kaalupudel koos prooviga kaalutakse analüütilistel kaaludel ja asetatakse termostaati, mille sisetemperatuuri hoitakse 100-1050. Esmakordselt termostaadis hoitakse avatud pudelit prooviga 4-6 tundi. Pärast seda aega viiakse termostaadi pudel jahutamiseks eksikaatorisse, pärast 20-30
minutit, pudel kaalutakse. Pärast seda pudel avatakse ja asetatakse uuesti termostaadi (samal temperatuuril) 2 tunniks. Kuivatamist, jahutamist ja kaalumist korratakse, kuni kaalutud pudel saavutab konstantse massi (kahe viimase kaalumise vahe peab olema väiksem kui 0,0003 g).
Vee protsent arvutatakse järgmise valemi abil:
kus: x on vee protsent; c – taimse materjali mass enne kuivatamist, g; c1 - taimse materjali kaal pärast kuivatamist.
Varustus ja riistad:
1) termostaat;
2) klaaspudelid.
Tulemuste registreerimise vorm
Kasti kaal koos |
Kasti kaal koos |
||||||||
hinge peal |
|||||||||
kuni |
kuni |
Hinge |
|||||||
pärast kuivamist - |
|||||||||
kuivatamine - |
kuivatamine - |
pärast vysu- |
|||||||
õmblemine, g |
|||||||||
"TOOR" TUHA MÄÄRAMINE KUIVTUHA MEETODIL
Tuhk on orgaanilise aine põletamisel ja kaltsineerimisel saadud jääk. Põlemisel väljuvad süsinik, vesinik, lämmastik ja osaliselt hapnik ning alles jäävad ainult mittelenduvad oksiidid.
Taimede tuhaelementide sisaldus ja koostis oleneb taimede liigist, kasvust ja arengust ning eelkõige nende kasvatamise mulla-klimaatilistest ja agrotehnilistest tingimustest. Tuhaelementide kontsentratsioon erineb taimede erinevates kudedes ja elundites oluliselt. Seega on tuhasisaldus taimede lehtedes ja rohtsetes organites palju suurem kui seemnetes. Lehtedes on rohkem tuhka kui vartes,