Дослідження впливу хімічного складу ґрунту при вирощуванні руколи посівної

Науково-дослідна робота студентів закладу вищої освіти є невід’ємною частиною освітнього процесу. Для успішної реалізації зазначеної діяльності на кафедрі хімії та хімічної освіти Мелітопольського державного педагогічного університету імені Богдана Хмельницького функціонує гурток «Спектр». 

Стратегічним напрямом науково-дослідної роботи якого, визначено екологічний напрям, що узгоджено з стратегією наукової діяльності закладу освіти. В роботі гуртка особлива увагу приділяється питанням методології науково-дослідної роботи в контексті природничих наук. В поточному навчальному році проходить дослідження впливу хімічного складу ґрунту при вирощуванні руколи посівної, зокрема теоретичні та практичні аспекти. На першому етапі визначалась цінність обраного об’єкту дослідження, трави руколи посівної, з точки зору подальшого практичного використання: як продукту харчування, так і наявності лікувальних властивостей. 

Зацікавленим студентам, учасникам гурткової роботи, запропоновано перевірити чи дійсно вказаний матеріал має високий вміст біологічно-активних речовин, який диктує широкий попит руколи, як тонізуючого засобу, що добре підвищує працездатність, здатний нормалізувати водно-сольовий баланс, запобігти утворенню злоякісних пухлин. Тому в рамках першого етапу дослідження студентами проведено аналіз вітамінного хімічного складу трави руколи посівної. 

Основним завданням проведення науково-дослідної роботи першого етапу визначено: поглибити знання студентів щодо класифікації вітамінів, використання сучасних методик ідентифікації та кількісного визначення; враховуючи різну хімічну структуру вітамінів. Дати можливість здобувачам вищої освіти розширити свої знання щодо цінності вітамінів, як життєво-необхідних речовин, які входять до складу ферментних систем, й є біологічними каталізаторами хімічних реакцій, та беруть активну участь в обміні речовин. 

Відтак, розглянемо перший етап науково-дослідної роботи студентів, який направлено на вивчення хімічного складу трави руколи посівної. 

За анатомічно-морфологічними особливостями, як зазначають вітчизняні вчені та діагностовано в ході експерименту, індау посівний – «однорічна рослина, висотою від двадцяти до ста сантиметрів, підсім’ядольна частина стебла близько від п’ятнадцяти о двадцяти міліметрів довжини, один міліметр ширини, нерідко синювата. Сім'ядолі короткі яйцеподібні, на верхівці сильно вдавлені, майже дволопатеві, шість-вісім міліметрів довжини і майже такої ж ширини, до основи злегка звужені, на черешку близько п’ять-сім міліметрів довжиною. Жилкування рослини представлено у вигляді середньої жилки і в рівних їй по товщині мало помітних коротких бічних гілочок. Перші листки чергові, овальні довжиною п'ятнадцять міліметрів, шириною близько десять міліметрів, на черешку до п’ятнадцяти міліметрів довжини, по краю злегка хвилясті, з тонкою середньою жилкою і відходять від неї настільки ж тонкими черговими бічними жилками. Другий листок довший, більший, по краю хвилястий і на верхівці заокруглений, до основи звужений в черешок. Третій листок подібний до другого, ще більший, по краю хвилястий, іноді з окремими лопатями в нижній частині. Четвертий –ліровидно-перисторозсічений, із зубчастими долями, опушений або гладенький. Квітконіжки можуть бути завдовжки до тридцяти п’яти міліметрів. Чашолистків чотири, їх довжина складає від чотирьох до семі міліметрів. Вони голі або слабко опушені, з тоненькою білою смужкою по краю. Оцвітина складається з чотирьох обернено-яйцеподібних, звужених у «нігтик», пелюсток, кожна завдовжки від сімох до п’ятнадцяти міліметрів, завширшки від п’яти до вісьмох міліметрів. Тичинок у рослини шість, їх довжина сягає від чотирьох до вісьмох міліметрів, в тому числі від двох до трьох міліметрів становить довжина жовтого пиляка» [8, с. 14, 17]. 

Спираючись на дослідження вітчизняних та зарубіжних вчених [1, c. 257; 2, с. 856] зазначимо, що основний хімічний вміст трави руколи посівної складають біологічного активні речовини: алкалоїди (до 0,07%) і флавоноїди (0,09% кемпферол, кверцетин та ізорамнетин), сапоніни (0,05%), дубильні речовини (0,09%), серцеві глікозиди (0,02%), вітаміни та мікроелементи (0,04%), органічні кислоти (яблучну і лимонну кислоти 0,02%), евгенол, трансанетол, α-каротин, віолаксантин, антераксантин, зеаксантин і неоксантин, амінокислоти (триптофан, лізин, метіонін, тирозин, гістидин. 

Слід наголосити, що рукола посівна має великий вміст поліглікозильованих флавонолових сполук, які надають зелені потужних антиоксидантних властивостей. Особливо позитивний ефект відзначається для шлунково-кишкового тракту та серцево-судинної системи. 

Дослідженнями науковців встановлено, що «цитотоксичність і антипроліферативна активність поліфенолекстракту руколи проявляється на клітинах карциноми товстої кишки людини. Виявлено значення FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power) у діапазоні від 4,44±0,11 ммоль-1 кг свіжої ваги до 9,92±0,46 ммоль-1 кг свіжої ваги для звичайної руколи та від 4,13±0,17 ммоль-1 кг свіжої ваги до 11,02±0,45 ммоль-1 кг свіжої ваги для інтегрованої руколи» [7]. 

Рукола посівна відноситься до овочевих й олійних культур (вміст олії в насінні складає 26-35 %, а ефірної олії більше 1,1 %). Зокрема гірчичну олію та ерукову кислоту (до 44 %), лінолеву кислоту (до 25 %), ліноленову кислоту (до 16 %) і олеїнову (до 19 %), міристинову, пальмітинову, стеаринову кислоти [6]. Аналіз хімічного складу макроелементів та мікроелементів трави руколи посівної показав високий вміст калію, кальцію, натрію, фосфору, магнію, а також заліза, марганцю, міді, селену, цинку [2]. 

Студентами, учасниками гуртка «Спектр», який функціонує на кафедрі хімії та хімічної освіти Мелітопольського державного педагогічного університету імені Богдана Хмельницького проведено підтвердження багатого вітамінного складу трави уколи посівної. 

Для успішної реалізації визначеного проекту залучено рослинну сировину фізичної особи – підприємця «Родинне селянське господарство «Сімейні цінності», а саме зразки трави руколи, вирощенні в теплицях поточного року. 

За гіпотезою дослідження траві руколи посівної притаманні високі показники вмісту біологічно-активних речовин, зокрема рослинна сировина багата на вітаміни та мікроелементи. Для практичної частини дослідження обрано визначення кількісного вмісту біологічно-активних речовин трави руколи посівної з числа вітамінів. Для успішного виконання експерименту здобувачі вищої освіти використовували переважно хімічні та інструментальні методи дослідження. 

Обрана стратегія дозволила закріпити отримані знання органічної та аналітичної хімії, перетворити отримані знання в переконання, виконати поставлені дидактичні задачі науково-дослідної роботи, підсилити пізнавальну активність та стійкого інтересу до вивчення хімічних дисциплін студентів з числа гуртківців. 

Відтак, вітаміни руколи посівної, що характеризуються вираженими кислотними властивостями, кількісно визначали методами прямої алкаліметрії. Сольові форми переважно досліджували цериметрично. 

Встановлення кількісного визначення аскорбінової кислоти студентам-гуртківцями відбувалось методом прямої йодометрії в присутності кислоти сульфатної розведеної, шляхом прямого титрування за індикатором крохмалем. Враховуючи, що кислота аскорбінова γ-лактон 2,3 дегідро-L-гулонової кислоти, якому характерні властивості «рН 2,1–2,6 (5% водний розчин); насипна густина до усадки 0,7-0,96 г/см3 (кристалічний матеріал), щільність справжня 1,688 г/см3; розчиняється у воді (1:3,5), пропіленгліколі (1:20), 95% етанолі (1:25), гліцерині (1:1000); практично не розчиняється в хлороформі, етері та жирних маслах» [9]. Визначення пантотенової кислоти (що є хімічному відношенні сполукою β-аланіну і 2,4-дигідрокси-3,3-диметилмасляної кислоти [9]): проводилось методом алкаліметрії, пряме титрування, за індикатором фенолфталеїн. УФ-спектрофотометричним методом проходило визначення ретинолу ацетату. Зазначимо, що ретинол відноситься до жиророзчинних вітамінів, «за хімічною природою ізопреноїд, розчинний у неполярних органічних розчинниках, нерозчинний у воді, має температуру плавлення 63–64 °C» [9].