اثر آلودگی خاک‌ها به فلزات سنگین بر تولید گیاهان دارویی

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه علوم و مهندسی خاک دانشگاه تبریز.

2 دانشیار گروه علوم و مهندسی خاک دانشگاه تبریز.

3 استادیار پژوهشکده کشاورزی هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای.

چکیده

بررسی‌های سازمان بهداشت جهانی نشان داده­است،در سال‌های اخیراستفاده از داروهای گیاهی به‌طور چشمگیری در سراسر جهان افزایش یافته­است. با گسترش محبوبیت و تجارت گیاهان دارویی، سلامت، امنیت و کیفیت مواد خام گیاهان دارویی و محصولات فرآوری­شده آنها به یک نگرانی عمده سازمان‌های جهانی تبدیل شده­است. آلودگی‌های زیست محیطی،از جمله فلزات سنگین یکی از معیارهای کنترل کیفیت گیاهان دارویی و محصولات فرآوری­شده آنها می‌باشند. تحقیقات مختلف نشان داده­است، غلظتفلزات سنگین در گیاهان دارویی به محیط رشد آنها، نوع گونه گیاهی، شرایط خشک کردن، ذخیره‌سازی، حمل و نقل و فرآوری آنها بستگی دارد.آلودگی محیط رشد گیاهان دارویی به فلزات سنگین ممکن است با تحت تاثیر قرار دادن مسیر زیست‌ساختی متابولیت‌های ثانویه، باعث تغییرات قابل توجه در کمیت و کیفیت این متابولیت‌ها شوند. سازمان بهداشت جهانی حداکثر مقدار مجاز کادمیوم، آرسنیک و سرب برای گیاهان دارویی رابه‌ترتیب3/0، 1 و 10 میلی‌گرمدر کیلوگرماعلامکرده­است. حتی برخی عناصر دیگر مانند مس، روی، منگنز، مولیبدن و نیکل در سطوح بالا می‌توانند سمی باشند ولی سازمان بهداشت جهانی تا به امروز محدودیت خاصی برای این عناصر اعمال نکرده است. با توجه به افزایش استفاده از کود­های شیمیایی، سموم و آفت‌کش­های مختلف برای افزایش عملکرد محصولات کشاورزی از یک طرف و توسعه شهرنشینی و فعالیت­های صنعتی و همچنین مکان برداشت نامعلوم گیاهان دارویی در ایران، عدم نظارت و نبود مقررات ملی برای جمع‌آوری گیاهان وحشی(طبیعی) و احتمال جمع‌آوری از مکان­های آلوده به فلزات سنگین،ممکن است در مواردیاین عناصر در گیاهان دارویی انباشته شوند. اقدامات نظارتی کافی و کنترل کیفیت گیاهان دارویی و محصولات فرآوری شده آنها در کشور باید انجام شود. مقاله حاضر به بررسی اثر آلودگی فلزات سنگین بر تولید گیاهان دارویی و فراورده های آنها می پردازد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Soil Contamination with Heavy Metals on the Production of Medicinal Plants

نویسندگان [English]

  • h a 1
  • n n 2
  • e m 3
چکیده [English]

The study of World Health Organization (WHO) has shown that the use of herbal medicines has been increased dramatically around the world in recent years. With the expanding popularity and trade of medicinal plants, health, safety and quality of medicinal plant raw materials and processed products have become a major concern for world organizations. Environmental pollutants, including heavy metals, are one of the criteria quality control of medicinal plants and their processed products. Various studies have shown that the amount of heavy metals in medicinal plant depends on the environment growing herbs, plant species, conditions of drying, storage, transportation and processing. Herb growing environmental pollution with heavy metals may influence the biosynthesis of secondary metabolites, can lead to significant changes in the quantity and quality of these metabolites.Pollution of the growth medium of medicinal plants with heavy metals may influence the biosynthesis of secondary metabolites, can lead to significant changes in the quantity and quality of these metabolites. The WHO regulates maximum permissible limit in medicinal plant for cadmium, arsenic and lead 0.3, 1 and 10 mg kg-1, respectively. Some other elements such as copper, zinc, manganese, molybdenum and nickel can be toxic at high levels, but WHO has not to date restrictions apply to these elements. Due to increased use of fertilizers, insecticides and pesticides to improving yield of crops on one hand and increasing urbanization and industrial activities as well as the undisclosed harvest location of medicinal plants in Iran, no national regulations for monitoring and gathering wild plants and the probability of collecting contaminated with heavy metals, accumulation of these elements in medicinal plants may be occurred. Therefore, adequate oversight and quality control of medicinal plants and their processed products can be recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heavy metals
  • Medicinal plants
  • Contamination
  • Quality Controls
  1. اسماعیل­زاده بهابادی ص و شریفی م (1392) افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه زیستی با استفاده از الیسیتورهای زیستی. مجله سلول و بافت. جلد4، شماره 2: 128-119.
  2. اصغری غ، پالیزبان ع، طلوع قمری ز و عادلی ف (1386) آلودگی سرب، جیوه و کادمیوم در داروهای گیاهی ایران. فصلنامه علوم داروئی، شماره بهار: 8-1.
  3. امیدبیگی ر (1388) تولید وفرآوری گیاهان دارویی.جلد1، چاپ پنجم، انتشارات آستان قدس رضوی، 347 صفحه.
  4. صدیق آرا پ، علی اصفهانی ط، جعفری م، ضیائی آ و فرخنده ط ( 1389) ارزیابی میزان سمیت سه گیاه تاج خروس، بندواش وبابا ادم بااستفاده ازآزمون ارتمیا سالینا. فصلنامه دانش و تندرستی، دوره 5، شماره 2 و3 : 4-1.
  5. عموثی ع، محوی ا ح، ندافی ک، فهیمی ح، مصداقی نیا ع و ناصری س (1391) بررسی شرایط بهینه عملیاتی درگیاه پالایی خاکهای الوده به سرب وکادمیوم توسط گیاهان بومی ایران. مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی کردستان. دوره 17: 102-94.
  6. کافی م، زند ا، کامکار ب، مهدوی دامغانی ع، عباسی ف و شریفی ح ( 1388)فیزیولوژی گیاهی (ترجمه). جلد اول، چاپ اول. انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد. 732 صفحه.
  7. نقدی بادی ح، زینلی مبارکه ز، امیدی ح و رضازاده ش (1390) تغییرات مورفولوژیک، زراعی وفیتوشیمیایی گاوزبان (Borago officinalisL) تحت تاثیرکودهای زیستی وشیمیایی. فصلنامه گیاهان دارویی. سال یازدهم، دوره دوم، ویژه نامه شماره 9: 156-145.
  8. Ali, MB, Singh N, Shohael AM, Hahn EJ 2006 Phenolics metabolism and lignin synthesis in root suspension cultures of Panax ginseng in response to copper stress. Plant science. 171(1): 147-154.
  9. Alloway, B,J. 2010. Heavy metals in soil (Third edition), John Wiley and Sons, Inc, New Yurk, USA.
  10. Annan K, Kojo A I, Cindy A, Samuel A N, Tunkumgnen B M 2010 Profile of heavy metals in some medicinal plants from Ghana commonly used as components of herbal formulations. Pharmacognosy research.2(1): 41.
  11. Baye H,Hymete A 2010 Lead and cadmium accumulation in medicinal plants collected from environmentally different sites.Bulletin of environmental contamination and toxicology.84(2): 197-201.
  12. Bourgaud F, Gravot A, Milesi S, Gontier E 2001 Production of plant secondary metabolites: a historical perspective. Plant science.161(5): 839-851.
  13. Caldas E,MachadoL 2004 Cadmium, mercury and lead in medicinal herbs in Brazil.Food and chemical toxicology.42(4): 599-603.
  14. Chaiyarat R,  Suebsima R, Putwattana N, Kruatrachue M, Pokethitiyook P 2011 Effects of soil amendments on growth and metal uptake by Ocimum gratissimum grown in Cd/Zn-contaminated soil. Water, Air, & Soil Pollution. 214(1-4): 383-392.
  15. Chan K 2003 some aspects of toxic contaminants in herbal medicines. Chemosphere.52 (9): 1361-1371.
  16. County N 2006 Influence of cadmium on growth of root vegetable and accumulation of cadmium in the edible root. International Journal of Applied Science and Engineering.3: 243-252.
  17. Dargan PI, Gawarammana IB, Archer JR, House IM, Shaw D, Wood D 2008 Heavy metal poisoning from Ayurveda traditional medicines: an emerging problem? International Journal of Environment and Health.2 (3): 463-474.
  18. Denholm J 2010 Complementary medicine and heavy metal toxicity in Australia.
  19. Dietrich’s N, Feiter U, Wynberg R 2006 Production of traditional medicines: technologies, standards and regulatory issues. Commercializing Medicinal Plants: A southern African Guide. Sun Press, Stellenbosch.
  20. Ebrahim AM, Eltayeb MH, Khalid H, Mohamed H, Abdalla W, Grill P, Michalke B 2012 Study on selected trace elements and heavy metals in some popular medicinal plants from Sudan. Journal of natural medicines.66 (4): 671-679.
  21. Ernst E (2002) Toxic heavy metals and undeclared drugs in Asian herbal medicines. Trends in pharmacological sciences.23 (3): 136-139.
  22. Ernst E, Coon JT 2001 Heavy metals in traditional Chinese medicines: a systematic review. Clinical Pharmacology & Therapeutics.  70(6): 497-504.
  23. Figueiredo AC, Barroso JG, Pedro LG, Scheffer JC 2008 Factors affecting secondary metabolite production in plants: volatile components and essential oils. Flavor and fragrance journal.23 (4): 213-226.
  24. Garcia-Rico L, Leyva-Perez J, Jara-Marini ME 2007 Content and daily intake of copper, zinc, lead, cadmium, and mercury from dietary supplements in Mexico. Food and chemical toxicology.45 (9): 1599-1605.
  25. Ghaderian S M, Ghotbi Ravandi AA 2012 Accumulation of copper and other heavy metals by plants growing on Sarcheshmeh copper mining area, Iran. Journal of Geochemical Exploration.123: 25-32.
  26. Ghiyasi S, Karbassi A, Moattar F, Modabberi S, Sadough M B 2010 Origin and concentrations of heavy metals in agricultural land around aluminum industrial complex. Journal of Food, Agriculture & Environment.8 (3-4): 1237.
  27. Gjorgieva D, Kadifkova-Panovska T, Bačeva K, Stafilov T 2010 Content of toxic and essential metals in medicinal herbs growing in pollutedand unpolluted areas of Macedonia. Archives of Industrial Hygiene and Toxicology.61 (3): 297-303.
  28. Gogtay N, Bhatt HA, Dalvi SS, Kshirsagar NA 2002 the use and safety of non-allopathic Indian medicines. Drug safety.25 (14): 1005-1019.
  29. Heywood VH 2002 the conservation of genetic and chemical diversity in medicinal and aromatic plants. Biodiversity. Springer: 13-22.
  30. Ibcio C, Okoye C 2010 High levels of heavy metals in blood of the urban population in Nigeria.
  31. Kalny P, Fijałek Z, Daszczuk A, Ostapczuk P 2007 Determination of selected microelements in polish herbs and their infusions. Science of the Total Environment.381 (1): 99-104.
  32. Karbassi A, Nasrabadi T, Rezai M, Modabberi S 2014 Pollution with metals (As, Sb, Hg, and Zn) in agricultural soil located close to zarshuran gold mine, Iran. Environmental Engineering & Management Journal. 13(1).
  33. Koh HL, Woo S 2000 Chinese proprietary medicine in Singapore: regulatory control of toxic heavy metals and undeclared drugs. Drug safety.23 (5): 351-362.
  34. Kosalec I, Cvek J, Tomić S 2009 Contaminants of medicinal herbs and herbal products. Archives of Industrial Hygiene and Toxicology. 60(4): 485-501.
  35. Lee CSl, Li X, Shi W, Cheung SCN, Thornton I 2006 Metal contamination in urban, suburban, and country park soils of Hong Kong: A study based on GIS and multivariate statistics. Science of the Total Environment.  356(1): 45-61.
  36. Li Q, Cai S, Mo C, Chu B, Peng L, Yang F 2010 Toxic effects of heavy metals and their accumulation in vegetables grown in a saline soil. Ecotoxicology and Environmental Safety.73 (1): 84-88.
  37. Matkowski A 2008 Plant in vitro culture for the production of antioxidants. A review. Biotechnology Advances. 26: 548–560.
  38. Mazid M, KhanTA, Mohammad F 2011 Role of secondary metabolites in defense mechanisms of plants. Biology and Medicine. 3(2): 232-249.
  39. Mazzanti G, Battinelli L, Daniele C, Costantini S, Ciaralli L, Evandri MG 2008 Purity control of some Chinese crude herbal drugs marketed in Italy. Food. Chem. Toxicol.46 (9): 3043-3047.
  40. Megateli S, Semsari S, Couderchet M 2009 Toxicity and removal of heavy metals (cadmium, copper, and zinc) by Lemna gibba. Ecotoxicology and Environmental Safety.72 (6): 1774-1780.
  41. Murch SJ, Haq K, Rupasinghe HQ, Saxena PK 2003 Nickel contamination affects growth and secondary metabolite composition of St. John's wort (Hypericum perforatum L.). Environmental and Experimental Botany.49 (3): 251-257.
  42. Nasim SA, Dhir B 2010 Heavy metals alter the potency of medicinal plants. Reviews of environmental contamination and toxicology. Springer: 139-149.
  43. Obi E, Akunyili DN, Ekpo B, Orisakwe OE 2006 Heavy metal hazards of Nigerian herbal remedies. Science of the Total Environment. 369(1): 35-41.
  44. Oksman-Caldentey KM, Inzé D 2004 Plant cell factories in the post-genomic era: new ways to produce designer secondary metabolites. Trends in plant science.9 (9): 433-440.
  45. Prasad A, Kumar S, Khaliq A, Pandey A 2011 Heavy metals and arbuscular mycorrhizal (AM) fungi can alter the yield and chemical composition of volatile oil of sweet basil (Ocimum basilicum L.).Biology and Fertility of Soils.47 (8): 853-861.
  46. Pytlakowska K, KitaA, Janoska P, Połowniak M, Kozik V 2012 Multi-element analysis of mineral and trace elements in medicinal herbs and their infusions. Food chemistry. 135(2): 494-501.
  47. Rai V, Khatoon S, Bisht S, Mehrotra, S 2005 Effect of cadmium on growth, ultra-morphology of leaf and secondary metabolites of Phyllanthus amarus Schum. And Thonn.Chemosphere.61 (11): 1644-1650.
  48. Rai V,Vajpayee P, Singh SN, Mehrotra S 2004 Effect of chromium accumulation on photosynthetic pigments, oxidative stress defense system, nitrate reduction, proline level and eugenol content of Ocimum tenuiflorum L. Plant Science.167(5): 1159-1169.
  49. Rubio C, Lucas JRD, Gutiérrez AJ, Glez-Weller D,Pérez Marrero B, Caballero JM, Revert C, Hardisson A 2012 Evaluation of metal concentrations in mentha herbal teas (Mentha piperita L. Mentha pulegium L and Mentha species) by inductively coupled plasma spectrometry. Journal of pharmaceutical and biomedical analysis.71: 11-17.
  50. Saper RB, Phillips RS, Sehgal A, Khouri N, Davis RB, Paquin J, Thuppil V,Kales S 2008 Lead, mercury, and arsenic in US-and Indian-manufactured Ayurvedic medicines sold via the Internet. Jama300 (8): 915-923.
  51. Sarma H, Deka S, Deka H, Saikia RR 2011 Accumulation of heavy metals in selected medicinal plants. Reviews of environmental contamination and toxicology. Springer: 63-86.
  52. Sebastiani L, Scebba F, Tognetti R 2004 Heavy metal accumulation and growth responses in poplar clones Eridano (Populus deltoides maximowiczii) and I-214 (P. euramericana) exposed to industrial waste. Environmental and Experimental Botany.52 (1): 79-88.
  53. Senthil Kumar C, Moorthi C, Prabhu PC, Benoto Jonson B, Venkatnarayan R 2011Standardization of anti-arthritic herbo-mineral preparation. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences.2: 679-684.
  54. Silvestre AJ, Gandini A 2008 Terpenes: major sources, properties and applications. Monomers, Polymers and Composites from Renewable Resources: 17.
  55. Sinha S, Saxena R 2006 Effect of iron on lipid peroxidation, and enzymatic and non-enzymatic antioxidants and bacoside-A content in medicinal plant Bacopa monnieri L.Chemosphere.62 (8): 1340-1350.
  56. Street R, Kulkarni MG, Stirk WA, Southway C,Van Staden J 2008 Variation in heavy metals and microelements in South African medicinal plants obtained from street markets. Food additives and contaminants.25 (8): 953-960.
  57. Tirillini B, Ricci A, Pintore G, Chessa M, Sighinolfi S (2006) Induction of hypericins in Hypericum perforatum L. in response to chromium. Fitoterapia. 77(3): 164-170.
  58. Vasconsuelo A, Boland, R 2007 Molecular aspects of the early stages of elicitation of secondary metabolites in plants. Plant Science.172: 861-875.
  59. WHO 1998 Quality control methods for medicinal plant materials, Geneva.
  60. WHO 2000 General guidelines for methodologies on research and evaluation of traditional medicine. Geneva.
  61. WHO 2005 National policy on traditional medicine and regulations of herbal medicines. Geneva.
  62. WHO 2007 Guidelines for assessing quality of herbal medicines with reference to contaminants and residues, Geneva.
  63. Xue J,Liu D, Chen S, Liao Y, Zou Z 2008. Overview on external contamination sources in traditional Chinese medicines. World Science and Technology.10 (1): 91-96.
  64. Zheljazkov VD Nielsen NE 1996.Effect of heavy metals on peppermint and cornmint. Plant and Soil.178 (1): 59-66.
  65. Zheljazkov VD, Craker LE, Xing B 2006. Effects of Cd, Pb, and Cu on growth and essential oil contents in dill, peppermint, and basil. Environmental and Experimental Botany.58 (1): 9-16.
  66. Zheljazkov VD,Craker LE, Xing B, Nielsen NE, Wilcox A 2008 Aromatic plant production on metal contaminated soils. Science of the Total Environment.395 (2): 51-62.