CC BY
69
БИОХИМИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО
УДК 664.292:579
Исследование антибактериальной активности пектиновых растворов по отношению к клиническим штаммам микроорганизмов
The study of antibacterial activity of pectin solutions against clinical strains of microorganisms
Профессор З.Н. Хатко, аспирант A.A. Ашинова, (Майкопский государственный технологический университет) кафедра технологии пищевых продуктов и организации питания
зав. бактериологической лабораторией Н.С. Хиштова, врач-бактериолог О.Н. Стенина
(Центр гигиены и эпидемиологии в РА) тел. 8 (988)477-12-19 E-mail: znkhatko@mail.ru
Professor Z.N. Khatko, Postgraduate Student A.A. Ashinova, (Maikop state technological University) chair of food technology and nutrition
Head the bacteriological laboratory N.S. Chistova, Bacteriologist O.N. Stanina (Center of hygiene and epidemiology in the Republic of Armenia) tel. 8 (988)477-12-19 E-mail: znkhatko@mail.ru
Реферат. Исследована антибактериальная активность пектиновых растворов яблочного, цитрусового, свекловичного и их комбинации по отношению к клиническим штаммам микроорганизмов Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis. Приведен литературный обзор зависимости различных пектиновых веществ от микроорганизмов и концентрации растворов. Выявлена концентрация пектинов в растворе, образующая максимальную степень задержки роста разных микроорганизмов. Приведена характеристика исследуемых пектиновых веществ, используемых стандартов мутности, приведен источник получения микроорганизмов для исследования антибактериальной активности пектиновых растворов. Определены зоны задержки роста микроорганизмов Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis по отношению к растворам пектиновых веществ яблочного, цитрусового, свекловичного и их комбинаций. Полученные результаты позволяют сделать выводы о том, что пектиновые растворы яблочный, цитрусовый и свекловичный, а также их комбинации задерживают рост клинических штаммов микроорганизмов Escherichia coli, Staphylococcus aureus. Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis, т.е. проявляют антибактериальную активность. Установлено, что показатель антибактериальной активности пектиновых растворов по отношению к клиническим штаммам исследуемых микроорганизмов зависит от вида, концентрации, комбинаций пектинов, вида и стандарта мутности микроорганизмов.
Summary. Investigated the antibacterial activity of pectin solutions of apple, citrus, beet and their combination against clinical strains of microorganisms Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis. An overview of the literaxy dependence of different pectins from microorganisms and concentration of solutions. Revealed pectin concentration in solution forming the maximum retention rate of growth of different microorganisms. The characteristic of the test pectins used turbidity standards, is a source of micro-organisms for the study of the antibacterial activity of pectin solutions. Microbial growth delay defined zone Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis towards solutions apple pectin, citrus, sugar beet, and combinations thereof. The obtained results allow to conclude that solution of apple pectin, citrus pectin and beet, as well as combinations thereof inhibit the growth of microorganisms of clinical strains Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis, i.e. exhibit antibacterial activity. It is found that the rate of pectin solutions of antibacterial activity with respect to the clinical strains studied microorganisms depends on the type, concentration, and the type of pectin and combinations turbidity standard microorganisms.
Ключевые слова: пектиновые вещества, пектиновые растворы, антибактериальная активность, клинические штаммы, микроорганизмы, зона задержки роста.
© Хатко З.Н., Ашинова A.A., Хиштова Н.С., Стенина О.Н., 2017
Keywords: pectin, pectin solutions, antibacterial activity, clinical strains, microorganisms, zone of growth delay.
Постоянно идет поиск новых эффективных средств борьбы с различными заболеваниями, в том числе и бактериального характера. Современная микрофлора в подавляющем большинстве случаев оказывается малочувствительной или нечувствительной к антибиотикам и антисептикам. Для полноценного их использования необходимо определение характера микрофлоры и ее чувствительности.
Пектиновые растворы являются вспомогательным средством при приготовлении многих лекарственных форм. Введение низкометоксилированного пектина может усилить терапевтический эффект или снизить побочное негативное действие лекарственных препаратов, в том числе антисептиков.
В связи с этим представляет интерес исследование антибактериальных свойств пектинов - пищевой добавки, широко используемой в пищевой промышленности в качестве студнеобразователя, загустителя, стабилизатора и т.д.
Известно антибактериальное действие различных пектинов в отношении микроорганизмов, вызывающих кишечные инфекции - протей, псевдомонады, клебси-еллы, стафилококки и дрожжеподобные грибы рода Candida [1].
Исследованы антибактериальные свойства пектиновых композиций, изготовленных на основе высокоочищенного свекловичного и промышленного яблочного пектинов в разных структурных формах. Установлено, что высокоочищенный свекловичный пектин обладает выраженным антибактериальным действием по отношению к микроорганизмам Е. coli, Ps. aetruginosa, S. aureus, St. faecalis. Максимальная степень задержки роста микроорганизмов наблюдается при концентрации пектинов в растворе 1...5 %. При дальнейшем увеличении концентрации пектина в растворе степень задержки роста микроорганизмов несколько снижается, т.к. хуже диффундирует в агар (более 5 %), далее «застывает» (более 13 %) и проявляет свои антибактериальные свойства «под образованной шапкой», т.е. выполняет функцию депо: может длительное время проявлять антибактериальные свойства на «покрытой» поверхности [3].
Установлено, что в присутствии 5 %-ного водного раствора пектина представители рода Salmonella и Shigella в течение короткого времени погибают [1].
Цель работы - исследование антибактериальной активности разных видов пектиновых растворов и их комбинаций в зависимости от густоты посева клинических штаммов микроорганизмов.
Исследовали пектиновые растворы яблочный (Я), цитрусовый (Ц), свекловичный (С), их комбинации (ЯЦ, ЯС, ЦС) с концентрацией 1 и 3 % (табл. 1).
Таблица 1
Характеристика пектиновых веществ
Наименование пектина Страна-пр оизводитель Степень этерификации, % Уровень рН (1 %-ный раствор)
Яблочный [качественный лист фирмы «Батвко»! Китай 45-49 3,2-4,0
Цитрусовый [качественный лист фирмы «Айдиго» | Чешская Республика 46-50 3,4-4,0
Свекловичный [ОСТ 18-62-721 Россия 30-45 3,7-4,0
В работе использовали следующие клинические штаммы микроорганизмов: Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis. Все штаммы микроорганизмов выделены в бактериологической лаборатории Центра санитарно-эпидемиологического надзора Республики Адыгея (табл. 2).
Таблица 2
Источники получения исследуемых штаммов микроорганизмов
Наименование Источник получения
Escherichia coli Баклаборатория (кал)
Staphylococcus aureus Баклаборатория (слизистая носа)
Proteus mirabilis Баклаборатория (моча)
Pseudomonas aeruginosa Баклаборатория (вода, минеральная скважина)
Enterococcus faecalis Баклаборатория (кал)
Для определения антибактериальной активности пектиновых растворов готовили взвесь бактериальных клеток на физиологическом растворе поваренной соли. Использовали культуру микроорганизмов на плотном питательном агаре [2]. Бактериальную массу снимали петлей, пользуясь оптическим стандартом мутности (СО БАК) 5 и 10 ед. мутности (табл. 3).
Таблица 3
Концентрация клеток микроорганизмов в 1 мл стандартного образна мутности
Тип микроорганизма БАК-5, кл/мл БАК-10, кл/мл
Proteus mirabilis, Enterococcus faecalis 0,47-Ю9 0,93-109
E. coli 0,6-10g 1,1-109
Pseudomonas aeruginosa 0,6-109 1,2-109
Staphilococcus aureus 0,6-109 1,1-109
Полученные результаты антибактериальной активности разных видов и комбинаций пектиновых растворов (зоны задержки роста) представлены в табл. 4 и 5.
Таблица 4
Результаты антибактериальной активности 1 %-ных растворов пектиновых веществ
Состав Клинический штамм микроорганизма
пектино- Escherichia Staphylococcus Proteus Pseudomonas Enterococcus
вого coli aureus mirabilis aeruginosa faecalis
раствора СО БАК, ед.
5 10 5 10 5 10 5 10 5 10
Зона задержки роста микроорганизма, мм
Я 10 4 0 0 10 5 0 0 0 0
ц 5 0 0 0 5 3 20 5 5 0
С 10 5 0 0 5 4 10 0 15 5
яц 10 0 0 0 10 7 0 0 0 0
ЯС 20 10 0 0 1 8 5 0 0 0
цс 15 0 0 0 5 7 12 3 0 0
Таблица 5
Результаты антибактериальной активности 3 %-ных растворов пектиновых веществ
Состав пектинового раствора Клинический штамм микроорганизма
Escherichia coli Staphylococcus aureus Proteus mirabilis Pseudomonas aeruginosa Enterococcus faecalis
СО БАК, ед.
5 10 5 10 5 10 5 10 5 10
Зона задержки роста микроорганизма, мм
Я 4 0 5 1 0 0 10 0 6 0
Ц 2 0 0 1 0 0 9 0 4 0
С 1 0 3 2 6 6 32 6 2 0
ЯЦ 1 0 2 1 0 0 6 0 2 0
ЯС 2 0 4 1 2 2 2 2 6 0
ЦС 0 0 2 2 0 0 5 0 2 0
Как показывают данные табл. 4-5, исследуемые пектиновые растворы проявляют в основном антибактериальные свойства. Установлено, что этот показатель изменяется в зависимости от вида и концентрации пектинов и микроорганизмов. Так, зона задержки роста микроорганизма Escherichia coli при использовании пектиновых растворов Я, Ц, С изменяется от 10 (Я, С) до 0 мм. На этот показатель влияют концентрации микроорганизма (СО БАК) и пектинового раствора. Так, 1 %-ные растворы яблочного и свекловичного пектинов задерживают рост микроорганизма примерно в 2 раза меньше при СО БАК 10 ед., чем при 5 ед. Также при увеличении концентрации пектинового раствора до 3 % задержка зоны роста снижается примерно в 2 раза у яблочного и цитрусового и в 10 раз - у свекловичного. Кроме этого, наблюдается рост микроорганизма при использовании перечисленных видов пектинов с концентрацией раствора 3 % и СО БАК 10 ед.
Зона задержки роста микроорганизма Escherichia coli пектиновыми растворами из комбинаций ЯЦ, ЯС, ЦС изменяется от 20 (С) до 0 мм. При увеличении концентрации пектинового раствора при СО БАК 5 ед. зона задержки уменьшается в среднем в 10 раз. При СО БАК 10 ед. зону задержки роста обеспечивает только комбинация пектинов ЯС.
Пектиновые растворы (Я, Ц, С) с концентрацией 1 % не задерживают рост микроорганизма Staphylococcus aureus при обоих значениях СО БАК. При концентрации пектиновых растворов 3 % зону задержки обеспечивают пектины Я, С. Задержка зоны роста микроорганизма при СО БАК 10 ед. снижается на 80 % - для Я и на 40 % - для С.
Пектиновые растворы из комбинаций пектинов (ЯЦ, ЯС, ЦС) с концентрацией 1 % не дают зоны задержки роста Staphylococcus aureus в обоих вариантах СО БАК. Раствор пектинов с концентрацией 3 % дает задержку роста микроорганизма от 4 (ЯС) до 1 мм (ЯЦ, ЯС). ЯС и ЯЦ снижают зону задержки роста микроорганизма при увеличении СО БАК на 50 %, а ЦС - без изменений.
Зона задержки роста микроорганизм Proteus mirabilis пектиновыми растворами из пектинов Я, Ц, С изменяется от 10 (Я) до 0 мм. Растворы пектинов с концентрацией 1 % во всех вариантах эксперимента задерживают рост микроорганизма. Однако при увеличении СО БАК исследуемый показатель снижается на 50 (Я), 40 (Ц) и 20 % (С). Во всех вариантах 3 %-ные растворы Я и Ц не задерживают рост микроорганизма. Задержку роста б мм С обеспечивает в обоих случаях СО БАК.
Растворы с концентрацией 1 % из комбинации пектинов ЯЦ, ЯС, ЦС обеспечивают задержку роста микроорганизма Proteus mirabilis от 10 (ЯЦ) до 1 мм.
Причем, при увеличении СО БАК в двух вариантах наблюдается увеличение показателя (ЯС, ЦС), в одном - снижение (ЯЦ). Раствор пектинов ЯС с концентрацией 3 % задерживает одинаково рост микроорганизма (2 мм) при обоих значениях СО БАК.
Рост микроорганизма Pseudomonas aeruginosa задерживают 1 %-ные растворы пектинов Я, Ц, С от 20 (Ц) до 0 мм, 3 %-ные - от 32 (С) до 0 мм. Только при концентрации 3 % раствор Я задерживает рост микроорганизма (10 мм - СО БАК 5 ед). При увеличении СО БАК происходит снижение зоны задержки микроорганизма на 81 (С) и 75 %(Ц).
Растворы из комбинаций пектинов ЯЦ, ЯС, ЦС задерживают рост микроорганизма Pseudomonas aeruginosa: максимальное значение по задержке роста обеспечивает 1 %-ный раствор ЦС (12 мм), а раствор из пектинов ЯЦ показывает сплошной рост микроорганизма. Причем с увеличением СО БАК показатель снижается на 75 %. Растворы пектинов с концентрацией 3 % задерживают рост микроорганизма от 6 до 2 мм при СО БАК 5 ед., и от 2 до 0 мм - при СО БАК 10 ед. Причем показатель у ЯС постоянен (2 мм) в обоих случаях.
Максимальные значения задержки роста микроорганизма Enterococcus faecalis растворами из пектинов Я, Ц, С составили: 15 (1 % С) и 6 мм (3 %Я). Однако у яблочного пектинового раствора с концентрацией 1 % отмечается сплошной рост микроорганизма. При СО БАК 10 ед. наблюдается сплошной рост микроорганизма, кроме варианта с использованием свекловичного пектина (5 мм). С увеличением концентрации пектиновых растворов снижается исследуемый показатель на 20 (Ц) и 87 % (С). Пектиновые растворы (1 %) из комбинаций ЯЦ, ЯС, ЦС дают сплошной рост микроорганизма Enterococcus faecalis, при использовании 3 %-ных растворов происходит задержка роста микроорганизма только при СО БАК 5 ед. и изменяется от 6 (ЯС) до 2 мм (ЯЦ, ЦС). Чувствительность растворов яблочного пектина к микроорганизмам Escherichia coli, Proteus mirabilis уменьшается в 2 раза и зависит от концентрации микроорганизмов.
Пектиновые растворы из яблочного, цитрусового и свекловичного пектинов, а также их комбинации задерживают рост клинических штаммов микроорганизмов Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis, т.е. проявляют антибактериальную активность. Установлено, что показатель антибактериальной активности пектиновых растворов по отношению к клиническим штаммам исследуемых микроорганизмов зависит от вида, концентрации, комбинаций пектинов, вида и концентрации микроорганизмов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Валышев, A.B. Антимикробная активность пектинов и их производных [Электронный ресурс]. Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН [Электронный журнал]. - 2013. - № 3. - С. 8
2. Методические указания МУК 4.2.1890-04 «Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам». - 92 с.
3. Хатко, З.Н. Свекловичный пектин полифункционального назначения: свойства, технологии, применение [Текст] / З.Н. Хатко.- Майкоп, 2012. - 244 с.
REFERENCES
1. Valishev A.V. Antimikrobnaya aktivnost' pektinov i ikh proizvodnykh [Antimicrobial activity of pectins and their derivatives] Byulleten' Orenburgskogo nauch-nogo tsentra UrO RAN, 2013, No 3, 8 pp. (Russian).
2. Metodicheskie ukazaniya MUK 4.2.1890-04 «Opredelenie chuvstvitel'nosti mikroorganizmov k antibakterial'nym preparatam» [Methodical instructions of MUK 4.2.1890-04 Determination of sensitivity of microorganisms to antibacterial preparations] 92 pp. (Russian).
3. Khatko Z.N. Sveklovichnyy pektin polifunktsional'nogo naznacheniya: svoystva, tekhnologii, primenenie [Beet pectin multifunctional purpose: Properties, technology, application], Maikop, 2012, 244 pp. (Russian).
