Введение к работе
Актуальность исследования. Использование лекарственных растений человеком как самостоятельного средства, так и в качестве первичного сырья для получения препаратов различного направления имеет многовековую историю, но до настоящего времени изучены свойства сравнительно небольшого числа видов растений. Наличие в растении, а также в растительных экстрактах комплексов, состоящих из десятков и более отдельных химических соединений, объясняет способность натурального препарата вызывать положительный эффект там, где отдельные соединения, выделенные из того же растения, оказываются малоэффективными (Голышенков П.П. с соавт., 1990; Васильев А.С. с соавт., 2006). Активность экстрактов во многом обусловлена наличием в них определенных химических веществ (Георгиевский В.П. с соавт., 1990; Муравьева ДА. с соавт., 2002; Castleman М., 2001; SchulzV. et al., 2001 ;Cseke L.J. etal., 2006; Hopkins W.G., 2008; Burlando B. et al., 2010).
Перспективным направлением является выделение биологически активных соединений в виде экстрактов с антибактериальными и фитонцидными свойствами из растений Астраханской области. Особые природные экологические условия: высокие инсоляция и температура, низкая влажность — способствуют образованию биологически активных веществ в повышенных концентрациях (Сагалаев В.А., 2003; Сухенко Л.Т., 2006,2010). Растения, произрастающие здесь (Пилипенко В.Н. с соавт., 2002), накапливают большое количество различных по химическому составу биологически активных веществ. Научно-практический интерес представляет сравнение химического состава и свойств экстрактов растений одного вида, произрастающих на территории Астраханского региона и в регионах Италии, на примере солодки голой (Русская солодка — Glycyrrhiza glabra var gladulifera и Испанская или Итальянская солодка — Glycyrrhiza glabra var typical) (Nomura Т. et al., 2002; Hayashi H. et al., 2009).
Наиболее перспективным для определения качественного и количественного состава экстрактов является метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (СтыскинЕЛ. с соавт., 1986; Высокоэффективная..., 1988;Сычев С.Н. с соавт., 2002; Capodaglio G. et al., 2008; Ceyhun S.A.E. et al., 2010).
Цель исследования. Целью настоящей работы является обоснование возможности использования некоторых растений — солодки голой Glycyrrhiza glabra, тысячелистника мелкоцветкового Achillea micrantha, цмина песчаного Helichrysum arenarium, произрастающих в аридной зоне для получения экстрактов с антибактериальными свойствами.
Задачи исследования
-
Обосновать выбор использования растений (солодки голой Glycyrrhiza glabra, тысячелистника мелкоцветкового Achillea micrantha, цмина песчаного Helichrysum arenarium) для практического применения — получения экстрактов и отдельных биологически активных компонентов в качестве антибактериальных средств и компонентов биопрепаратов.
-
Выбрать оптимальные растворители для выделения биологически активных веществ из соцветий Achillea micrantha и Helichrysum arenarium и из корней Glycyrrhiza glabra.
-
Подобрать оптимальную систему элюентов для хроматографического разделения и выделения необходимых химических компонентов из исследуемых экстрактов.
-
Изучить качественный и количественный состав экстрактов корня Glycyrrhiza glabra, произрастающей в разных регионах, по содержанию основных веществ.
-
Изучить состав экстрактов соцветий тысячелистника мелкоцветкового и цмина песчаного.
-
Изучить антибактериальные свойства экстрактов и полученных фракций в отношении условно-патогенных микроорганизмов Staphylococcus aureus, Escherichia соїш Bacillus subtilis.
-
Разработать технологические схемы получения жидких экстрактов соцветий тысячелистника мелкоцветкового Achillea micrantha, соцветий цмина песчаного Helichrysum arenarium и корня солодки голой Glycyrrhiza glabra для возможности создания растительных биопрепаратов с антибактериальными свойствами.
Научная новизна работы. Выполнены исследования состава и антибактериальных свойств экстрактов трех видов растений — Gl. glabra (корень), А. micrantha (соцветий), Н. arenarium (соцветий), произрастающих на территории Астраханского региона.
Впервые проведены сравнительные исследования химического состава и антибактериальных свойств экстрактов корня двух разновидностей солодки голой, произрастающей в России (Астраханский регион) и в Италии (регион Калабрия).
Методом водноспиртовой экстракции из соцветий A. micrantha и Н. arenarium выделена группа терпеновых соединений и их производных, ранее обнаруживаемых чаще всего в составе эфирных масел.
С помощью хроматографических методов получены фракции исследуемых
экстрактов; исследованы антибактериальные свойства (в отношении к наиболее часто
используемым в качестве тест-микроорганизмов St. aureus, Е. coli и В. subtilis) выделенных в виде фракций компонентов экстрактов корня солодки голой, произрастающей в Астраханском регионе (Россия) и регионе Калабария (Италия).
Представлены технологические схемы производства жидких экстрактов корня солодки голой Gl. glabra, соцветий цмина песчаного Н. arenarium и соцветий тысячелистника мелкоцветкового A. micrantha с антибактериальными свойствами.
Практическая значимость работы. Результаты проведенных исследований являются основой для разработки новых методов стандартизации предложенных жидких экстрактов используемых растений. Выделенные биологически активные компоненты экстрактов, обладающие ценными свойствами, могут быть предложены для химического синтеза в лабораторных и в промышленных условиях. Результаты исследования используются для чтения курсов «Введение в биотехнологию», «Общая биотехнология» студентам биологических специальностей. Разработаны «Методические рекомендации по изучению и оценке антибактериальной активности растительных экстрактов методом определения общего микробного числа» (протокол №3 от 3.10.2013) и «Методические рекомендации для определения антиоксидантной активности в биологических жидкостях» (протокол №3 от 3.10.2013).
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Используемые виды растений — солодка голая Gl. glabra, тысячелистник мелкоцветковый A. micrantha, цмин песчаный Н. arenarium — являются перспективными для получения антибактериальных средств, а также других биологически активных компонентов с заданными свойствами.
-
Оптимальным экстрагентом для выделения антибактериальных компонентов, преимущественно терпеновых соединений, корня Gl. glabra, соцветий A. micrantha и Н. arenarium является этиловый спирт (50%). Раствор диэтилкарбоната также является оптимальным растворителем для выделения антибактериальных компонентов корня Gl. glabra.
-
Разная степень антибактериальной активности относительно St. aureus, Е. coli и В. subtilis экстрактов корня Gl. glabra из представленных мест произрастания (Астраханский регион, Россия и регион Калабрия, Италия) зависит в основном от количественного содержания действующих веществ при одинаковом качественном составе. Полученные экстракты и фракции могут использоваться в качестве антибактериальных компонентов биопрепаратов.
-
Разработанные технологические схемы получения жидких экстрактов корня солодки голой Gl. glabra, соцветий тысячелистника мелкоцветкового A.micrantha и соцветий цмина песчаного Н. arenarium могут быть предложены для производства биопрепаратов с антибактериальными свойствами.
Апробация работы. Полученные результаты исследовательской работы представлены на Международной конференции с элементами научной школы для молодежи (Астрахань, 2010); на научно-практическом семинаре с международным участием «Настоящее и будущее биотехнологии в решении проблем экологии, медицины, сельского, лесного хозяйства и промышленности» (Ульяновск, 2011); на VI Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2011); на Международной научно-практической конференции (Тамбов, 2011); на Международной Интернет-конференции «Биотехнология. Взгляд в будущее» (Казань, 2012); на Международной конференции «Биология - наука XXI века» (Москва, 2012); на XI Молодежной международной научно-практической конференции (Новосибирск, 2012); на Всероссийской молодежной конференции «Инновации и технологии Прикаспия» (Астрахань, 2012); на VII Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2013).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, из них 3 — в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, трех глав экспериментальных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 156 страниц, содержит 21 таблицу, 34 рисунка и 7 приложений. Список литературы включает 293 источника, из них 214 — на иностранных языках.
Работа выполнена в совместной аспирантуре согласно действующему договору между Астраханским государственным университетом (Астрахань, Россия) и университетом Ка'Фоскари (Венеция, Италия).
