Введение к работе
Актуальность работы. Трутовики - плоский, ложный и окаймлённый - используются в народной медицине для лечения таких заболеваний, как рак, диабет, гнойная инфекция и т.д. Количество извлекаемых из них водой биологически активных веществ (БАВ) составляет менее 1 %, что очевидно недостаточно для получения на их основе эффективных лекарственных средств. Следует также отметить, что к настоящему времени наиболее полно исследован состав извлекаемых из трутовиков органическими растворителями терпенов, что же касается данных о белках и углеводах, то их в литературе содержится чрезвычайно мало, отсутствуют и сведения о физико-химических свойствах хромогенных комплексов.
Исследование химического состава перечисленных веществ, а также увеличение их концентрации в экстрактах позволит существенно улучшить их биологические свойства, а в дальнейшем разработать на их основе эффективные галеновые лекарственные препараты.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» по госконтракту №_01201252915 от 28.02.2012 г. тема: "Разработка биологически активных добавок на основе супрамолекулярных бионаносистем". Автор принимал активное участие в организации Всероссийской молодёжной научной школы «Биоматериалы и нанобиоматериалы: Актуальные проблемы и вопросы безопасности» по государственному контракту № 12.741.11.0101 ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.
Цель работы. Разработать способы экстракции трутовиков плоского, ложного и окаймлённого, позволяющие получить с высоким выходом БАВ, исследовать их физико-химические и биологические свойства.
Для достижения цели решались следующие задачи:
обеспечить максимальный выход хромогенных комплексов, обладающих высокой антиоксидантной активностью (АОА), разработав способы экстракции трутовых грибов;
применив методы электронной микроскопии, ИК- и электронной спектроскопии, электрофореза, исследовать хромогенные комплексы трутовиков плоского, ложного и окаймлённого с целью отнесения их к меланинам;
используя кондуктометрический анализ, фотонно-корреляционную спектроскопию (ФКС) и стандартные методики по выявлению устойчивости дисперсных фаз к различным осаждающим агентам, охарактеризовать
коллоидные системы водных экстрактов грибов с точки зрения устойчивости их дисперсных фаз;
определить содержание фенольных, углеводных соединений и белков в экстрактах, а также входящих в их состав при выделении меланинах и фильтратах;
установить количественный и качественный состав липофильных веществ, содержащихся в экстрактах трутовых грибов, полученных различными способами экстракции;
оценить острую токсичность экстрактов трутовиков плоского и окаймлённого как перспективных для разработки галеновых препаратов;
дать характеристику бактериостатической и фунгистатической активности экстракта трутовика окаймлённого.
Научная новизна работы. Впервые для интенсификации процесса экстракции трутовиков плоского и окаймлённого были использованы щелочные экстрагенты, дробная экстракция (ремацерация), а также мацерация с сверхвысокочастотной (СВЧ) обработкой.
Доказано, что хромогенные комплексы трутовиков плоского, ложного и окаймлённого относятся к меланинам, организованы в виде частиц, диаметр которых составляет 100-200 нм.
Впервые определено, что коллоидная система экстракта трутовика плоского, полученного ремацерацией сырья водой, более агрегативно устойчива, чем коллоидная система экстракта трутовика окаймлённого, полученного тем же способом.
Устойчивость коллоидных систем экстрактов трутовика окаймлённого зависит от: способа её получения - при применении в экстракции СВЧ-обработки устойчивость коллоидных систем повышается; при увеличении рН до 13 спиртовым раствором щёлочи, происходит осаждение её дисперсной фазы.
Определён состав и количество липофильных веществ экстрактов трутовика окаймлённого и показано, что они представлены терпеноидами, циклическими дипептидами, гликолипидами, фосфолипидами.
Практическая ценность работы. Полученные меланины трутовиков плоского и окаймлённого с высоким выходом (12 %) и АО А перспективны для разработки на их основе высокоэффективных антиоксидантов.
Впервые получены экстракты и фильтраты трутовика окаймлённого с высоким содержанием таких БАВ, как углеводы, белки и фенольные соединения с количеством, находящимся на одном уровне с содержанием этих веществ в экстракте чаги.
Установлено, что по острой токсичности экстракты трутовиков плоского и окаймлённого относятся к малотоксичным веществам и в них не об-
наружены токсичные элементы, содержание которых нормируется в биологически активных препаратах, полученных на основе природного сырья.
Бактериостатическая активность экстрактов трутовика окаймлённого находится на одном уровне с «Бефунгином», поэтому они могут быть использованы для создания на их основе высокоэффективных галеновых препаратов, обладающих антибактериальными свойствами.
По способам выделения меланина из трутовиков плоского и окаймлённого получены два патента на изобретение.
Внедрение результатов исследования. Результаты исследований внедрены на кафедре Пищевой биотехнологии ФГБОУ ВПО «КНИТУ» в учебный процесс студентов, обучающихся по специальности «Биотехнология» по дисциплине «Прикладная биохимия», и магистрантов, обучающихся по направлению «Биотехнология» и дисциплине «Бионанотехноло-гия в фармации».
На защиту выносятся: положения, сформулированные в разделе Научная новизна работы и в выводах.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на: XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Волгоград,
-
г.); V Всероссийской конференции с международным участием «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2012 г.); II Всероссийской молодёжной научной конференции «Химия и технология новых веществ и материалов» (Сыктывкар, 2012 г.); VII Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация и материалы нового поколения» (Иваново,
-
г.); XII Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2012 г.); XIII Международной научно-технической интернет-конференции «Лес-2012» (Брянск, 2012 г.); Всероссийской молодежной научной школе «Биоматериалы и нанобиома-териалы: Актуальные проблемы и вопросы безопасности» (Казань, 2012 г.); Всероссийской конференции «Современные проблемы химической науки и образования» (Чебоксары, 2012 г.); 77-ой Всероссийской научной конференции студентов и молодых учёных с международным участием «Молодёжная наука и современность» (Курск, 2012 г.); Всероссийской молодёжной конференции «Химия поверхности и нанотехнология» (Казань, 2012 г.).
Публикации. Основные результаты работы изложены в 3 статьях в журналах, рекомендованных для размещения материалов диссертации, 11 тезисах докладов на конференциях, 2 патентах на изобретение.
Личный вклад автора. Автор принимал участие в постановке цели и задач исследования, проведении экспериментов, обработке и интерпрета-
ции полученных результатов, формулировке научных выводов, написании и оформлении статей.
ИК-спектры сняты в «Нижегородской государственной медицинской академии» совместно с д.х.н., профессором Мельниковой Н.Б. Бактериостатическая и фунгистатическая активности определены в «Казанском научно-исследовательском институте эпидемиологии и микробиологии» совместно с Лисовской С.А. В «Институте органической и физической химии им. А.Е. Арбузова» проведены оценка токсичности совместно с Лан-цевой А.В. и д.б.н., профессором Зобовым В.В., а также хромато-масс-спектрометрический анализ совместно с к.х.н., заведующим лабораторией Ризвановым И.Х. АОА определена в «Казанском (Приволжском) федеральном университете» совместно с к.х.н., старшим преподавателем Зият-диновой Г.К. Электронная микроскопия проведена в «Центральном научно-исследовательском институте геологии нерудных полезных ископаемых» совместно с д.г.-м.н. Гревцевым В.А. Качественный элементный состав определён в «Казанском национальном исследовательском технологическом университете» на оборудовании ЦКП «Наноматериалы и нанотехнология» совместно с д.х.н., профессором Юсуповым Р.А.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, выводов, библиографического списка. В тексте приведены ссылки на 225 литературных источников. Работа изложена на 174 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 53 таблицы.
