Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Микроволны как экологический фактор, их физическая природа и биологическое действие 7
1.2. Стимулирующее и благоприятное биологическое действие микроволн... 20
1.3. Лекарственные растения как источник целебных экстрактов 25
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Описание используемых лекарственных растений 31
2.2. Экспериментальная установка по дозированному воздействию микроволн 38
2.3. Способ получения экстрактов растений действием микроволн ...40
2.4. Определение биологической активности полученных экстрактов 41
2.5. Обработка результатов исследования 42
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Характеристика полученных экстрактов 45
3.2. Биологическая активность экстрактов растений
3.2.1. Экстракты из листьев ореха 46
3.2.2. Экстракты из плодов ореха 67
3.2.3. Экстракты из плодов лимона 81
3.2.4. Экстракты из плодов граната 96
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 108
ВЫВОДЫ 113
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 115
- Микроволны как экологический фактор, их физическая природа и биологическое действие
- Описание используемых лекарственных растений
- Экстракты из листьев ореха
Введение к работе
Актуальность исследования. Электричество и магнетизм, электромагнитные поля и излучения (ЭМП и ЭМИ) весьма широко распространены во всей нашей Вселенной и представляют собой одно из главных, основополагающих явлений в природе. Они во многом участвуют в реализации физической картины мира, определяя физические, химические и в определенной мере биологические и другие свойства объектов и систем. Многие свойства живых систем могут быть весьма плодотворно осмыслены с позиций электромагнетизма. Более того, именно ЭМП и ЭМИ являются одним из тех основных экологических факторов, которые активно участвовали и продолжают участвовать в формировании и эволюции биосферы Земли и ее составляющих частей и компонентов.
Одной из важнейших медико-биологических проблем является разработка и использование эффективных способов укрепления жизнеспособности и повышения устойчивости организма человека к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. Для решения этой проблемы отечественными и зарубежными учеными предложен ряд интересных разработок, среди которых весьма перспективным представляется использование лучистой энергии.
Исследование воздействия микроволн на различные объекты показывает, что электромагнитное поле УВЧ диапазона достаточно высокой интенсивности кроме теплового обладает и т.н. «специфическим» действием, которое в ряде случаев может иметь решающее значение. При этом электромагнитное поле не только не оказывает вредного (повреждающего) действия на живые организмы, а наоборот оно является стимулирующим и благоприятным. В частности, в исследованиях разных авторов указано о существенной активизации жизненных процессов у растений при действии такого типа излучений. Наряду с этим, имеющиеся сведения по воздействию ЭМП УВЧ диапазона на устойчивость различных микроорганизмов,
свидетельствуют о его благоприятном влиянии на рост биомассы клеточной культуры.
В этой связи определенный интерес представляет изучение влияния на живые организмы мазерного излучения, идущего от дискретных источников небесной сферы дублетом на двух частотах 18 см диапазона: 1665 МГц и 1667 МГц, обладающего мембранной активностью. Исследования такого типа важны и с той точки зрения, что указанные частоты характерны и для микроволн, которые генерируются техническими источниками.
Вышеизложенное указывает на актуальность проведения исследований, связанных с влиянием ЭМП УВЧ диапазона на живые организмы.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является исследование влияния микроволн на процесс получения растительных экстрактов и устойчивость клеточной культуры Saccharomyces cerevisiae.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Установлены параметры микроволн, способных активировать
экстракты растений, обладающих биостимулирующим действием.
Получены экстракты из листьев и плодов грецкого ореха (Juglans regia L.), цедры лимона (Citrus limon L.) и гранатового сока (Punica granatum L.), обладающих повышенной микробиологической активностью
Определена биологическая активность полученных экстрактов путем использования в качестве тест-объекта клеточной культуры Saccharomyces cerevisiae.
Научная новизна. Впервые установлена возможность интенсификации процесса получения экстрактов растений при действии УВЧ электромагнитного излучения тепловой интенсивности. Показано, что микроволновое ЭМИ от технических источников частотой 1667 МГц на волне -18 см целесообразно использовать для достижения стимулирующего и стабилизирующего биологического действия.
Теоретическая и практическая значимость работы. На основе изучения действия микроволн диапазона 1667 МГц в работе подтверждено наличие биостимулирующего действия радиоизлучений от технических источников на живые системы и биомембраны. Полученные в результате исследования экстракты растений существенно активируют дрожжевые клетки, и они могут быть успешно использованы в качестве общеукрепляющих средств, повышающих устойчивость и жизнеспособность живых организмов. В этом плане принцип получения экстрактов при действии микроволнового облучения является одним из перспективных направлений лучевой биотехнологии.
Основные положения, выносимые на защиту:
Установлено, что действием мембрано-активного микроволнового излучения диапазона ~18 см на частоте 1667 МГц можно получать растительные экстракты, обладающие повышенной микробиологической активностью.
Действием микроволн получены активированные экстракты листьев и зеленых плодов грецкого ореха, плодов лимона и граната.
3. Показано, что экстракты растений, получаемые действием
микроволнового излучения, сохраняют свою микробиологическую
активность в течение двух лет.
Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования были представлены и доложены на: а) IV Всероссийском съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2001г.); б) Международных конференциях: «Биологическое разнообразие Кавказа» (Махачкала, 2002г.), «Аналитические методы измерения и приборы в пищевой промышленности» (Москва, 2005 г.); в) Всероссийских конференциях: «Химия в технологии и медицине» (Махачкала, 2002г.), «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» (Махачкала, 2003г.); г) Региональной конференции «Совершенствование технологических процессов пищевой и легкой индустрии» (Махачкала, 2005г.), а также на
ежегодных отчетных конференциях профессорско-преподавательского состава ДГТУ в 200СН-2005гг. Полученные в результате экспериментальных исследований экстракты ореха и лимона были экспонированы на Республиканских выставках «Дагпродэкспо-2005» и «Дагпродэкспо-2006» и получили положительные отзывы специалистов.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 печатных работ (одна из них в реферируемом журнале).
Микроволны как экологический фактор, их физическая природа и биологическое действие
Хорошо известно, что главным светилом, источником животворного излучения в биосфере, ежесекундно излучающим 3,86-1033 эрг электромагнитной энергии, является Солнце. Плотность потока мощности солнечного излучения на уровне земной орбиты практически постоянна и составляет 140 мВт/см2. Эта энергия и питает биосферу, является движущей силой многих природных процессов и явлений на Земле [41, 67, 71, 122 и ДР-] Биосферы Земли достигают также излучения остальных космических источников: звезд и звездных систем, Луны и планет, комет, пульсаров и квазаров, галактик и их систем, Млечного пути, туманностей и других. Весьма интересную роль в жизнедеятельности организмов играет магнетизм Солнца и других источников небесной сферы.
Одним из основных и самых древних видов космического излучения является реликтовое излучение, участвующее в важнейших крупномасштабных процессах и явлениях во всей Вселенной и фактически определяющее в ней плотность электромагнитной энергии. Кроме того, как уже отмечалось, на небесной сфере имеются также компактные источники радиоизлучения. Это источники мазерного излучения гидроксила ОН на волне 18 см на четырех частотах, включающего дублет на частотах 1665 МГц и 1667 МГц, а также источники, излучающие мазерным механизмом линию молекул воды Н20 на волне 1,35 см. Большой интерес представляют излучения радиогалактик, квазаров и пульсаров, обладающих излучением в широком диапазоне частот электромагнитного спектра: радиочастотном, оптическом и рентгеновском.
Для живых организмов в биосфере Земли, включая и людей, одним из главных факторов эволюции является жизненная энергия Солнца [18, 19]. Электромагнитное излучение испускается наружными слоями Солнца, называемыми фотосферой. К фотосфере энергия излучения постоянно подводится из недр, глубин Солнца, где существуют силовые пучки (трубки) магнитного поля, которые в определенной последовательности выходят на поверхность светила, образуя "солнечные пятна". Солнце обладает мощным и стабильным излучением: от жесткого ЭМИ и высокоэнергетических протонов и других частиц до оптического и радиодиапазонов, вплоть до постоянных ЭМП
При этом излучение с длиной волны менее 290 нм, обладающее очень высокой биологической активностью, почти полностью поглощается в атмосфере Земли. И до ее поверхности доходят лишь излучения в области ближнего ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного диапазонов, которые проходят т.н. оптическое окно прозрачности атмосферы.
В радиодиапазоне поверхности Земли достигают в основном, инфранизкочастотные излучения частотой до 5 Гц и высокочастотные радиоизлучения в диапазоне от 10 МГц до 37 ГГц, которые проходят т.н. радиоастрономическое окно прозрачности.
Общее магнитное поле Солнца составляет К2 Э, но в его активных участках (солнечные пятна) оно может достигать 4000 Э. Общее магнитное поле Солнца меняется в ходе примерно 11 летних циклов, которые, объединяясь попарно, образуют полные 22- -23 летние циклы солнечной активности. С магнетизмом Солнца связаны солнечные вспышки, вызывающие на Земле магнитные бури. Вспышка проявляется в резком усилении свечения солнечной хромосферы и сопровождается большими всплесками ЭМИ в радио-, рентгеновском и у-диапазонах. Солнечная корона в определенных местах испускает также быстрые электрически заряженные частицы со скоростью примерно 400 км/с и возникает солнечный ветер, который сильно влияет на магнитосферу Земли.
Магнитное поле Земли подобно полю гигантского магнитного диполя, сосредоточенного в ее центральных частях. Характерно, что Северный магнитный полюс расположен в Южном полушарии, а Южный - в Северном полушарии. Величина магнитного поля у поверхности планеты равна 0,5 Э, т.е. составляет примерно 40 А/м. На его глобальное распределение существенное влияние оказывают две неравномерности: Восточно-Сибирская, повышающая напряженность поля в отдельных регионах Сибири, и Бразильская (Южно-Атлантическая) с пониженным значением магнитного поля. Для биосферы Земли существенный интерес имеют также электрические и магнитные поля атмосферы и атмосферики, представляющие собой короткие электромагнитные импульсы, генерируемые молниями.
Кроме того, на Земле и в ее биосфере имеются и другие природные источники ЭМП и ЭМИ. Электромагнитные поля и излучения в микроволновом и оптическом диапазонах генерируются также самими живыми организмами, в том числе и человеком. В настоящее время значительной интенсивности достигли электромагнитные поля и излучения от искусственных (технических) источников.
Описание используемых лекарственных растений
Орех грецкий (Juglans regia L.) - крупное дерево из семейства ореховых (Juglandaceae). В нормальных условиях произрастания дерево до 15-30 м высотой и до 1,5 м в диаметре, с мощной раскидистой кроной; корка серая, трещиноватая; нижние и средние ветви отходят нередко под прямыми углами. Листья очень длинные, непарноперистые, со специфическим приятным запахом; листочки яйцевидные, цельнокрайние, голые, наверху заостренные, непарный листочек самый крупный. В отдельных случаях порослевые листья бывают многопарными и достигают 60-70 см длины. Сеянцы имеют цельные листья. Мужские цветки в толстых многоцветковых пазушных сережках, при расцветании поникающие и качающиеся, вследствие чего пыльца высыпается и разносится ветром. Женские цветки одиночные или по 2-3, верхушечные с 2-мя боковыми прицветниками, обрастающими нижнюю завязь; завязь одногнездная с ложными перегородками; семепочка одна [36,35,111].
Плод - крупная шарообразная или эллиптическая костянка, состоящая из толстой наружной части (околоплодника). При созревании мясистый околоплодник буреет, подсыхает, отделяется от ореха - двустворчатой костянки, внутри которой находится четырехлопастное семя, покрытое тонкой кожицей (ядро ореха). Плоды созревают в августе-сентябре.
Культура грецкого ореха очень древняя. Районы естественного произрастания растения - Средняя Азия, Иран, Афганистан, отчасти Кавказ; одновременно эти районы были и очагами его древнейшей культуры. Из Персии он проник в Грецию, где и был известен под названием персидского, или царского ореха. В Россию с давних времен растение ввозили из Греции, откуда и пошло название плодов.
Произрастает орех в различных условиях: на пологих склонах, увлажненных родниками, достигая при этом гигантских размеров, обильного плодоношения и значительной крупноплодности; на крутых склонах, в узких речных ущельях, где скалистый грунт и где он становится многочисленным. Грецкий орех является мезофитом и лучше всего растет в поймах рек, на наносных почвах; пышно разрастается при разреженном древостое. Сеянцы его хорошо развиваются как элемент подлеска. Плодоношение начинается с 8-10-летнего возраста; наивысшие урожаи наблюдаются в возрасте от 30 до 100 лет и достигают 175-200 кг с дерева; периодичность плодоношения выражена слабо.
Использование грецкого ореха многосторонне. Деревья используют для укрепления горных склонов и как полезащитные насаждения. Кору можно использовать для окраски волос, шелка, шерсти, дубления кожи. В различных целях человеком используются также листья, свежие несозревшие плоды и околоплодники.
Листья грецкого ореха обладают инсектицидными свойствами, его запаха не выносят насекомые, поэтому их использовали для борьбы с молью, комарами, мухами. Незрелые плоды идут на изготовление варенья и маринадов, так как являются источником витамина С, зрелые -высокопитательным пищевым продуктом. Их широко используют в кулинарии и кондитерском производстве. Масло, получаемое из плодов, -прекрасный диетический продукт, а также незаменимый высыхающий растворитель красок. Скорлупа ореха пригодна для производства активированного угля, шлифовальных камней, линолеума и толя.
Лекарственным сырьем служат листья, околоплодники, зеленые несозревшие и зрелые орехи. Листья заготавливают в мае-июне, когда они не достигли окончательного развития, и быстро сушат на солнце, чтобы не почернели и не потеряли свои лечебные свойства.
Листья ореха богаты биологически активными веществами, особенно терпенами (эфирные масла и др.), витаминами С и РР, алкалоидами, фитонцидами, антоцианами и дубильными веществами. В листьях также содержится а-гидроюглон. В околоплодниках содержатся органические кислоты, витамин С, фенолкарбоновые кислоты, кумарины и хиноны.
В зеленых несозревших плодах найдены витамины С, В], В2, РР, каротин и хиноны, а ядра плодов ореха грецкого содержат большое количество белковых веществ (до 20%), жирных масел (до 77%), богатых ненасыщенными жирными кислотами, витаминов группы В, Е и Р, солей железа и кобальта. Питательность семян весьма высокая.
Экстракты из листьев ореха
Действием микроволн нами получены целебные экстракты грецкого ореха, лимона и граната. Полученные с помощью предлагаемого метода экстракты полностью натуральны. Кроме этого можно отметить и высокую экологичность данного технологического процесса, поскольку параметры действующего ЭМП подобраны и установлены таким образом, что оно не только не оказывает вредного действия, а наоборот, является стимулирующим, благоприятным [7, 11, 57, 58, 60]. По сравнению с традиционными методами экстракции использование микроволн имеет целый ряд преимуществ.
Экстракты из листьев и плодов ореха получены действием микроволн от технических источников радиоизлучения в диапазоне 1667 МГц. Как частично отмечалось в главе 2 они очень богаты витамином С, восстановленной формой юглона в виде гликозида, содержат витамин РР, дубильные и пектиновые вещества, другие целебные компоненты. Обладают тонизирующим, общеукрепляющим и бактерицидным действием, активизируют клеточные процессы обмена [4, 6,9].
Экстракты лимона также получены действием микроволнового излучения на частоте 1667 МГц, характерной для дублетного мазерного излучения радиоизлучения дискретных источников небесной сферы. Они богаты витамином С, органическими кислотами и другими биологически активными веществами. Обладают биостимулирующим, бактерицидным и общеукрепляющим действием, активизируют биохимизм и энергетику дрожжей и других полезных микроорганизмов. Экстракты лимона, полученные действие микроволн, имеют нежный, приятный аромат и вкус [5, 8,11].
Экстракты гранатового сока тоже получены нами действием микроволн на частоте 1667 МГц и 1420 МГц. Они богаты сахарами, лимонной и яблочной кислотами, витамином С. Обладают общеукрепляющим, стимулирующим, противовоспалительным действием. Сок выглядит более светлым и чистым (прозрачным), обладает приятным ароматом и вкусом [8,11, 100].
Установлено, что при выдерживании экстрактов, полученных действием микроволн в течение нескольких лет при температуре около 4 С, они почти полностью сохраняют свою биологическую активность и хорошие органолептические свойства. Характерно, что к завершению процесса брожения в вариантах с использованием экстрактов, полученных действием микроволн, сохраняется намного большее количество живых клеток дрожжей. При посеве на твердую питательную среду живые дрожжи, активированные полученными экстрактами, дают большие колонии клеток, сохраняющие высокую энергию брожения.
