Авторы

Методика оптико-электрохимического биотестирования в применении к оценке антибиотических свойств различных эфирных масел

DOI: 10.17586/1606‑4313‑2020‑19‑4-68-76
УДК 663, 664, 613.2, 547.9, 57.044, 57.083.1, 543.95, 543.55, 543.424

Методика оптико-электрохимического биотестирования в применении к оценке антибиотических свойств различных эфирных масел

Сибирцев В. С., Нечипоренко У. Ю., Кабанов В. Л., Кукин М. Ю., Маслова А. Ю., Радин М. А.

Ссылка для цитирования: Сибирцев В. С., Нечипоренко У. Ю., Кабанов В. Л., Кукин М. Ю., Маслова А. Ю., Радин М. А. Методика оптико-электрохимического биотестирования в применении к оценке антибиотических свойств различных эфирных масел // Вестник Международной академии холода. 2020. № 4. С. 68–76. DOI: 10.17586/1606‑4313‑2020‑19‑4-68-76

Аннотация
Описана методика биотестирования, предусматривающая периодическую регистрацию изменений интенсивности упругого светорассеяния, рН иэлектропроводности жидкой питательной среды, инкубируемой в присутствии и в отсутствие жизнеспособных тестовых микроорганизмов и тестируемых образцов.Представлены результаты сравнительного анализа с помощью данной методики антибиотической активности в отношении Lactobacillusacidophilusразных концентраций эфирных масел (ЭфМ, которые могут использоваться в качестве функциональных добавок к различной пищевой, кормовой, фармацевтической, косметической и иной продукции), полученных из 11 различных видов растительного сырья. Проведенные исследования показали, что среди исследованных нами растительных экстрактовнаиболее активными пролонгированнымиантибиотическими свойствами обладают ЭфМ, полученные из цветов померанца (Citrus aurantium), листьев чайного дерева (Melaleuca alternifolia) и семян бадьяна настоящего (Illicíum verum). Начальная антибиотическая активность тестированных экстрактов (ТЭ) в большинстве случаев была больше их пролонгированной активности. В то время как среднесрочная (по времени взаимодействия ТЭ с тестовыми микроорганизмами) антибиотическая активность ТЭ как правило была промежуточной по величине между их начальной и пролонгированной активностью. При этом уменьшение концентраций ТЭ в тестовой среде приводило к аналогичномумонотонному уменьшению их антибиотической активности. Таким образом, очевидно, что биологическая активность пищевой и иной продукции, включающей различные растительные экстракты, в значительной степени определяется выбором не только сырья и способа экстрагирования из него биологически активных веществ, но и концентрации экстракта в продукции. Представленная методика позволяетменее материалоемко и трудоемко, а также существенно более информативно, объективно и экспрессно оценивать про- и антибиотические свойства различных образцов пищевой, фармацевтической и иной продукции, а также отдельных ингредиентов и добавок.

Ключевые слова: биотестирование микробиологическое, антибиотические свойства, контаминированность микробиологическая, экстракты растительные, эфирные масла.

Список литературы

1. Sutherland J., Miles M., Hedderley D., Li J., Devoy S., Sutton K., Lauren D. Invitroeffects of food extracts on selected probiotic and pathogenic bacteria. International Journal of Food Sciences and Nutrition. 2009. V. 60. No 8. Р. 717-727. DOI: 10.3109/09637480802165650

2. Das S., Anjeza C., Mandal S. Synergistic or additive antimicrobial activities of Indian spice and herbal extracts against pathogenic, probiotic and food–spoiler micro-organisms.International Food Research Journal. 2012. V. 19. No 3. Р. 1185-1191.

3. Al-Zubairi A., Al-Mamary M. A., Al-Ghasani E. The antibacterial, antifungal, and antioxidant activities of essential oil from different aromatic plants. Global Advanced Research Journal of Medicine and Medical Sciences. 2017. V. 6. No 9. Р. 224-233.

4. Zhuravlev O.E., Voronchikhina L.I. Synthesis and antimicrobial activity of n-decylpyridinium salts with inorganic anions. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2018. V. 52. No 4. P. 312-315.

5. Luzhnova S.A., Tyrkov A.G., Gabitova N.M., Yurtaeva E.A. Synthesis and antimicrobial activity of 5-(arylmethylidene)-2,4,6-pyrimidine-2,4,6(1H,3H,5H)-triones. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2018. V. 52. No 6. P. 506-509.

6. Rodino S., Butu M. Functional and Medicinal Beverages. Volume 11: The Science of Beverages. Academic Press. 2019. pp. 73-108. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816397-9.00003-0

7. Burt S. Essential oils: their antibacterial properties and potential applications in foods – a review. International journal of food microbiology. 2004. V. 94. No 3. P. 223-253. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2004.03.022

8. Bakkali F., Averbeck S., Averbeck D., Idaomar M. Biological effects of essential oils – a review. Food and chemical toxicology. 2008. V. 46. No 2. Р. 446-475. https://doi.org/10.1016/j.fct.2007.09.106

9. Tripathi A.K., Bhoyar P.K., Baheti J. R., Biyani D.M., Khalique M., Kothmire M.S., Bhanarkar A.B. Herbal antidiabetics: a review.International Journal of Research in Pharmaceutical Sciences. 2011. V. 2. No 1. Р. 30-37.

10. Fatima A., Alok S., Agarwal P., Singh P.P., Verma A. Benefits of herbal extracts in cosmetics: a review. International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. 2013. V. 4. No 10. Р. 3746-3760. https://doi.org/10.13040/ijpsr.0975-8232.4(10).3746-60

11. Alok S., Jain S.K., Verma A., Kumar M., Mahor A., Sabharwal M. Herbal antioxidant in clinical practice: a review. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 2014. V. 4. No 1. P. 78-84.

12. Donsì F., Ferrari G. Essential oil nanoemulsions as antimicrobial agents in food. Journal of Biotechnology. 2016. V. 233. P. 106-120. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2016.07.005

13. Radice M., Manfredini S., Ziosi P., Dissette V., Buso P., Fallacara A., Vertuani S. Herbal extracts, lichens and biomolecules as natural photo-protection alternatives to synthetic UV filters. A systematic review. Fitoterapia. 2016. V. 114. Р. 144-162. https://doi.org/10.1016/j.fitote.2016.09.003

14. Merghni A., Marzouki H., Hentati H., Aouni M., Mastouri M. Antibacterial and antibiofilm activities of Laurus nobilis L. essential oil against Staphylococcus aureus strains associated with oral infections. Current Research in Translational Medicine. 2016. V. 64. No 1. Р. 29-34. https://doi.org/10.1016/j.patbio.2015.10.003

15. Fani M., Kohanteb J. In vitro antimicrobial activity of thymus vulgaris essential oil against major oral pathogens. Journal of evidence-based complementary & alternative medicine. 2017. V. 22. No 4. Р. 660-666. https://doi.org/10.1177/2156587217700772

16. Kokina M.S., Frioui M., Shamtsyan M., Sibirtsev V.S., Krasnikova L.V., Konusova V.G., Simbirtsev A.S. Influence of pleurotus ostreatus beta-glucans on the growth and activity of certain lactic acid bacteria. Scientific Study and Research: Chemistry and Chemical Engineering, Biotechnology, Food Industry. 2018. V. 19. No 4. Р. 465-471.

17. Atarés L., Chiralt A. Essential oils as additives in biodegradable films and coatings for active food packaging. Trends in Food Science & Technology. 2016. V. 48. P. 51-62. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2015.12.001

18. Ribeiro-Santos R., Andrade M., Melo N. R., Sanches-Silva A. Use of essential oils in active food packaging: Recent advances and future trends. Trends in Food Science & Technology. 2017. V. 61. P. 132-140. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2016.11.021

19. Ju J., Xie Y., Guo Y., Cheng Y., Qian H., Yao W. Application of edible coating with essential oil in food preservation. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2019. V. 59. No 15. 2467-2480. https://doi.org/10.1080/10408398.2018.1456402

20. Yuan G., Chen X., Li D. Chitosan films and coatings containing essential oils: The antioxidant and antimicrobial activity, and application in food systems. Food Research International. 2016. V. 89. P. 117-128. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2016.10.004

21. Pavela R., Benelli G. Essential Oils as Ecofriendly Biopesticides? Challenges and Constraints. Trends in Plant Science. 2016. V. 21. No 12. Р. 1000-1007. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2016.10.005

22. Ivanov S.D., Korytova L.I., Yamshanov V.A., Ilyn N.V., Sibirtsev V.S. Leukopenia prognosis by radiation therapy of patients with Hodgkin's disease. Journal of Experimental and Clinical Cancer Research. 1997. V. 16. No 2. P. 183-188.

23. Sibirtsev V.S., Garabadzhiu A.V., Ivanov S.D. Spectral properties of bisbenzimidazole dyes upon interaction with DNA. Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 1997. V. 23. No 12. P. 857-866.

24. Sibirtsev V.S., Garabadzhiu A.V. Effect of geteroatom on the spectral properties of benzazoles. Russian Journal of Organic Chemistry. 1997. V. 33. No 12. P. 1756-1759.

25. IvanovS.D., KovalenkoA.L., Kovan'koE.G., JamschanovV.A., AkimovA.A., ZabezhinskiiM.A., SibirtsevV.S. Theuseofcycloferoninexperimentalradiotherapyoftumors. Voprosyonkologii.1999. V. 45. No 3. P. 292-297.

26. Sibirtsev V.S., Tyndyk M.L., Ivanov, S.D. Specific response to benzo(a)pyrene treatment depending on mode of administration in rats. Voprosy onkologii.2000. V. 46. No 5. P. 594-599.

27. Sibirtsev V.S., Glibin E.N., Ivanov S.D. Variation of spectral properties of actinocin derivatives due to equilibrium transformations. Russian Journal of Organic Chemistry. 2000. V. 36. No 12. P. 1812-1818.

28. Sibirtsev V.S., Garabadzhiu A.V., Ivanov S.D. Comparative study of DNA-specific dyes of the indole and benzimidazole series. // Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2001. V. 27. No 1. P. 57-65. https://doi.org/10.1023/A:1009535320077

29. Sibirtsev V.S., Tolmachev A.Yu., Suslov V.V., Garabadzhiu A.V., Traven' V.F. Dependence of fluorescence properties of compounds from psoralen, angelicin, and carbazole series on the character of their terminal substituents. Russian Journal of Organic Chemistry.2003. V. 39. No 6. P. 881-889. https://doi.org/10.1023/B:RUJO.0000003169.96393.1d

30. Sibirtsev V.S. Study of applicability of the bifunctional system “Ethidium bromide + Hoechst-33258” for DNA analysis. Biochemistry. 2005. V. 70. No 4. P. 449-457.https://doi.org/10.1007/s10541-005-0136-x

31. Sibirtsev V.S.,Tolmachev A.Yu., Kovaleva M.V., Garabadzhiu A.V., Traven V.F. Spectral study of interactions of 4,8,4'-trimethylpsoralen and 4,4'-dimethylangelicin dyes with DNA. Biochemistry (Moscow). 2005. V. 70. No 7. P. 822-832. https://doi.org/10.1007/s10541-005-0190-4

32. Sibirtsev V.S. Fluorescent DNA probes: study of mechanisms of changes in spectral properties and features of practical application. Biochemistry (Moscow). 2007. V. 72. No 8. P. 887-900. https://doi.org/10.1134/S0006297907080111

33. Sibirtsev V.S., Garabadzhiu A.V. Spectral study of the interaction of DNA with benzothiazolyl-benz-a-chromene.Biochemistry (Moscow). 2007. V. 72. No 8. P. 901-909. https://doi.org/10.1134/S0006297907080123

34. Sibirtsev V.S., Krasnikova L.V., Schleikin A.G., Stroev S.A., Naumov I.A., Olekhnovich R.O., Tereschenko V.F., Shabanova E.M., Mussa Al-Khatib. New biotesting method with the application of modern impedance technologies. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics.2015. V. 15. No 2. P. 275-284.https://doi.org/10.17586/2226-1494-2015-15-2-275-284

35. Sibirtsev V.S., Kulakov A.Ju.,Stroev S.A.Conductometry biotesting as applied to valuation of the pro- and antibacterial properties of catolites and anolites.Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics.2016. V. 16. No 3. P. 573-576. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2016-16-3-573-576

36. Sibirtsev V.S., Naumov I.A., Kuprina E.E., Olekhnovich R.O. Use of impedance biotesting to assess the actions of pharmaceutical compounds on the growth of microorganisms.Pharmaceutical Chemistry Journal. 2016. V. 50. No 7. P. 481-485. https://doi.org/10.1007/s11094-016-1473-3

37. Sibirtsev V.S., Olekhnovich R.О., Samuylova E.О. Assessment of integral toxicity of water resources by instrumental methods of analysis. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management (SGEM) Conference Proceedings.2017. V. 17. No61. P. 507-514. https://doi.org/10.5593/sgem2017/61/S25.066

38. Sibirtsev V.S. Investigation of mechanisms of change in spectral properties during interaction of benzazole, indole, and phenanthridium compounds with DNA. Journal of Optical Technology.2017. V. 84. No 5. P.294-301. https://doi.org/10.1364/JOT.84.000294

39. Sibirtsev V.S. Biological test methods based on fluorometric genome analysis. // Journal of Optical Technology. 2017. V. 84. No 11. P. 787-791. https://doi.org/10.1364/JOT.84.000787

40. Sibirtsev V.S. Applicability of photofluorescent techniques for research of protein structure dynamics in aqueous solutions. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2019. V. 19. No 1. Р. 27-32. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2019-19-1-27-32

41. Sibirtsev V.S., Stroev S.A. New optical-electrochemical microbiotesting system for valuation of oil products toxicosafety. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics.2019. V. 19. No 1. Р. 74-81. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2019-19-1-74-81

42. Sibirtsev V.S., Maslova A.Yu. Complex research of E.coli vital activity dynamics in presence of transition metal ions. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2019. V. 19. No 2. P. 236-241. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2019-19-2-236-241

43. Sibirtsev V.S., Uspenskaya M.V., Garabadgiu A.V., Shvets V.I. An integrated method of instrumental microbiotesting of environmental safety of various products, wastes, and territories. Doklady Biological Sciences.2019. V. 485. No 1. Р. 59-61. https://doi.org/10.1134/S001249661902011X

44. Sibirtsev V.S., Garabadgiu A.V., Shvets V.I. Fluorescent DNA probes: study of properties and methods of application. Doklady Biochemistry and Biophysics.2019. V. 489. No 5.Р. 403-406. https://doi.org/10.1134/S1607672919060127

45. Sibirtsev V.S., Garabadgiu A.V., Shvets V.I. New technique for integrated photofluorescence microbiotesting. Doklady Biological Sciences.2019. V. 489. No 6.Р. 196-199.https://doi.org/10.1134/S0012496619060103

46.Sibirtsev V.S., Chekanov M.A., Naumov I.A., Stroev S.A. Influence on microorganisms vital activity of high frequency electromagnetic fields and solutions of catolytes and anolithes. Journal of International Academy of Refrigeration.2019. V. 73. No 4. P. 42-48. http://doi.org/10.17586/1606-4313-2019-18-4-42-48

47. Korn G., Korn T. Mathematical Handbook for Scientists and Engineers. Definitions, Theorems and Formulas for Reference and Review. / McGraw_Hill Book Company. 1968.

48. Johnson K., Jeffi V. Numerical Methods in Chemistry. / Cambridge University Press, New York. 1983.

49. Sibirtsev V.S. Analysis of benzo[a]pyrene deactivation mechanisms in rats. Biochemistry (Moscow). 2006. V. 71. No 1. P. 90-98.https://doi.org/10.1134/S0006297906010147

Читать статью полностью