Получение пектиновых веществ из плодов Prunus domestica L. и определение их антимикробной активности

Пектины ‒ растворимые пищевые волокна, биополимеры, входящих состав клеточных стенок, срединных пластинок и цитоплазмы растительных клеток. Они присутствуют практически во всех фруктах и овощах. Являясь структурным элементом тканей, пектины обеспечивают в растениях целостность и стабилизацию тканей клеток [1].

Пектиновые вещества содержатся во всех высших цветковых растениях, они вместе с другими компонентами клеточной стенки определяют прочность и растяжимость клеточных стенок, тургор, устойчивость растения к засухе и к низким температурам, обеспечивают водно-солевой обмен, характеризуются высокой гелеобразующей способностью, играют важную роль в питании человека как компоненты «пищевых волокон», обладают широким спектром физиологической активности [2].

Исследования последних лет доказали пектиносодержащих продуктов в рационе лечебного питания для детоксикации от продуктов радиационного распада, солей тяжелых металлов (свинец, ртуть, цинк, кобальт, молибден и др) [3, 4]. Молекула пектина связывает радионуклиды и соли тяжелых металлов в кишечнике человека и препятствует их всасыванию вследствие большой молекулярной массы полученных соединений. Таким образом, организм человека получает огромную помощь при избавлении от токсичных и ядовитых веществ [4].

В мазях для ран природные пектины проявляют кровоостанавливающее и заживляющие свойства. Пектины регулируют содержание глюкозы в крови и снижают содержание холестерина в организме человека. Использование пектина для капсулирования лекарственных препаратов обеспечивает щадящий режим их всасывания в желудочно-кишечном тракте [5].

Широкое применение пектинов в пищевой, медицинской и фармацевтической промышленности делает необходимой оценку биологических эффектов этой группы соединений. К числу таких эффектов несомненно относится антимикробная активность пектиновых веществ [6].

Одним из источников получения пектиновых веществ в Среднеазиатском регионе может быть плодово-ягодное сырье, такое как плоды растения Prunus domestica L.

Связи с вышесказанным, целью данной работы было получение пектиновых веществ из плодов растения Prunus domestica L., произрастающего в Узбекистане и определение антимикробной активности.

При подборе оптимальных условий для извлечения пектиновых веществ мы изучали влияние температуры, величины гидромодуля и динамики на процесс экстракции. По литературным данным, мы выяснили, что раствор аммония оксалата 5 % и щавелевой кислоты 5 % в соотношении 1:1 являются самым оптимальным экстрагентом для извлечения пектиновых веществ [7, 8, 9].

Исследование влияния температуры на выход пектиновых веществ при экстракции плодов Prunus domestica L. осуществляли при температурах 20-30⁰С, 35-45⁰С и выше 50⁰С в течение 2 ч. Из полученных данных (рисунок 1) видно, что влияние температуры на выход пектиновых веществ не оказывает особого влияния.

Рисунок 1. Влияние температуры на выход пектиновых веществ

При определении оптимального гидромодуля при извлечении пектиновых веществ в процессе экстракции с одним контактом фаз, была проведена при следующих соотношениях: 1:1, 1:2; 1:3, 1:4, 1:5 с учетом коэффициента влагопоглощения.

При однократной экстракции наибольший выход экстрактивных и пектиновых веществ наблюдается при гидромодуле 1:5. Известно, что при многократной экстракции меньшим количеством экстрагента можно добиться более полного истощения сырья. С учетом этого мы провели двукратную экстракцию плодов при соотношении 1:2 и 1:1 (общее соотношение 1:3) и получили из 0,5 кг сырья 1,7 грамм пектиновых веществ.

При исследовании динамики экстракции для выделения пектиновых веществ в экспериментах установили время, необходимое для наиболее полного истощения сырья при двух контактах фаз. В процессе экстракции по истечению заданного времени из экстрактора брали пробу и анализировали на содержание в ней количества извлеченных пектиновых веществ. По полученным результатам, нами было установлено, что для достижения равновесной концентрации пектиновых веществ при первом и втором контактах фаз требуется 2 ч.

На рисунке 2 представлены кривые экстракции, представляющие собой типичные изотермы, стремящиеся к равновесию.

Рисунок 2. Кривые экстракции пектиновых веществ

Для определения антимикробного потенциала пектиновых веществ полученных из плодов Prunus domestica L. использовались тест-бактерии из коллекции культур микроорганизмов Института микробиологии АН РУз (Bacillus subtilis 5, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Candida albicans).

Влияние веществ на неспоровые тест-культуры определяли в экспоненциальной фазе роста (через 36-42 ч), на споровые - на стадии спорообразования (через 48-72 ч). Оценку антагонистической активности осуществляли на 3-5е сутки инкубации по диаметру стерильных зон в бактериальном газоне, образующихся вокруг лунок [10, 11].

Влияние веществ на неспоровые тест-культуры определяли в экспоненциальной фазе роста (через 36-42 ч), на споровые - на стадии спорообразования (через 48-72 ч). Оценку антагонистической активности осуществляли на 3-5е сутки инкубации по диаметру стерильных зон в бактериальном газоне, образующихся вокруг лунок [10, 11].

Контролем служил препарат «Рутан», разработанный в Институте биоорганической химии имени академика А. С. Садыкова АН РУз на основе растения Rhus coriaria. Опыты проводились в 2-х повторностях.

Изучение антимикробной активности данных растительных веществ по отношению к тест-культурам показало определеннную антагонистическую и бактериостатическую активность (таблица 1 и рисунок 3, 4).

Рисунок 3. Антимикробная активность пектиновых веществ из плодов Prunus domestica L. к следующим тест-культурам: а – Bacillus subtilis; б - Escherichia coli;

Рисунок 4. Антимикробная активность пектиновых веществ из плодов Prunus domestica L. к следующим тест-культурам: в – Pseudomonas aeruginosa г- Staphylococcus aureus;

Таблица 1.

Результаты антимикробного действия пектиновых веществ, полученных из плодов Prunus domestica L. на условно-патогенных штаммов (3-5 сутки)

Примечание: «0» - не обнаружено.        

В результате проведенных исследований установлено, что пектиновые вещества способны в определенной степени подавлять рост и развитие условно-патогенных микроорганизмов (зона подавления роста патогена составляла 10-12 мм). При этом по отношению к Pseudomonas aeruginosa зона лизиса составляла 10 мм, к Staphylococcus aureus – 12 мм. А по отношению к тест-культурам Bacillus subtilis 5, Escherichia coli,Candida albicans зона лизиса не наблюдалось. Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что пектиновые вещества из плодов Prunus domestica L. способны в значительной мере подавлять рост и развитие условно патогенных культур.