BioScience Blog – Научный Биологический блог

Любое растение в течение своей жизни функционирует как ионообменник с окружающей средой. При этом набор обмениваемых ионов различен у различных видов и определяется потребностью растения в тех или иных макро – и микроэлементах. В тканях растения микроэлементы распределяются неравномерно. Местами их накопления могут выступать ткани, содержащие биополимеры с высокой сорбционной емкостью. В качестве такого депо может выступать кожура фруктов, содержащая значительное количество полисахаридов: целлюлозы и пектиновых веществ (ПВ). Целью работы являлась оценка потребности в ионах меди различных фруктовых растений на основании сорбционной емкости кожуры их плодов в концентрированных экспериментальных растворах. Было показано, что 1г сухой измельченной кожуры апельсина связывает 180,5 ± 4,6 мг/г ионов меди, банана – 154,0 ± 4,6 мг/г, яблока – 141,6 ± 5,0 мг/г, лимона – 151,1± 3,0 мг, и мандарина – 132,1 ± 2,3 мг/г. Таким образом, было отмечено, что сорбционная емкость фруктовой кожуры различна у различных видов. Причинами наблюдаемых различий могут быть как различия в пористости кожуры, так и в содержании в ней полисахаридов (ПС). Вклад пористой структуры в сорбцию ионов меди оценивали в тесте с метиленовым синим, концентрация которого в растворе определялась спектрофотометрически. Было показано, что 60% ионов, связанных кожурой мандарина, связывается за счет пористой структуры. Для кожуры лимона, апельсина и яблока достоверных различий обнаружено не было. За счет пористой структуры они связывают 30-35% ионов. Наименьший вклад пористой структуры в связывание ионов меди был показан для кожуры банана (28%). Оставшееся количество ионов меди может быть связано различными ПС, входящими в состав фруктовой кожуры: водорастворимыми полисахаридами (ВРПС), ПВ, целлюлозой и гемицеллюлозой. Методом гидролиза из образцов фруктовой кожуры были выделены ВРПС и определено их процентное содержание. Максимальное количество было получено из кожуры мандарина, а минимальное – из кожуры банана. Эти ПС в своем составе также имеют функциональные группы, способные к взаимодействию с ионами меди. Поэтому в значения сорбционной емкости фруктовой кожуры были внесены поправки на содержание в ней данных ПС. Оставшаяся доля ионов меди сорбируется за счет взаимодействия с целлюлозно-пектиновым комплексом. Так как сорбционная емкость целлюлозы по отношению к ионам меди менее 1 мг/г [1], то при дальнейших расчетах ею пренебрегали и считали, что оставшаяся доля ионов меди связывается в основном ПВ. Методом кислотного гидролиза из оставшихся после извлечения ВРПС образцов фруктовой кожуры были выделены ПВ и рассчитаны их сорбционные емкости. В результате по сорбционной емкости ПВ исследуемые растения были выстроены в следующий ряд: банан (114,6 ±1,3 мг/г) > яблоко (57,7 ±2,1 мг/г) > апельсин (55,3 ± 2,6 мг/г) > лимон (41,1 ± 1,9 мг/г) > мандарин (12,8 ± 2,8 мг/г). Это означает, что в процессе роста большинство функциональных групп в ПВ фруктовой кожуры мандарина занимаются соответствующими ионами и при внесении этих биополимеров в экспериментальный раствор они могут связать дополнительно только небольшое количество меди. В отличие от мандарина, в ПВ бананов, яблок и апельсин содержится больше свободных функциональных групп, а, следовательно, в экспериментальных растворах они могут связать больше меди. Поэтому именно эти фрукты можно рекомендовать для применения в качестве сорбентов: как в медицине, так и в процессах биоремедиации.