В.С. Сибирцев¹, У.Ю. Нечипоренко²

1 Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет (Санкт-Петербург, Россия)

2 Всероссийский научно-исследовательский институт пищевых добавок (Санкт-Петербург, Россия)  

Постановка проблемы. В последнее время в фармацевтической, косметической, пищевой, кормовой и других отраслях народного хозяйства все более актуальной становится проблема разработки достаточно объективных и в то же время экспрессных и доступных для широкого применения способов оценки влияния различных химических соединений как синтетического, так и природного происхождения на динамику жизнедеятельности разных микроорганизмов, которые могут входить в состав естественной микрофлоры человека, вызывать различные инфекционные заболевания, токсикозы, аллергические реакции, способствовать порче пищевой и иной продукции, участвовать в различных биотехнологических процессах и т.д.  Цель работы – разработка экспрессной и объективной инструментальной методики оценки про- и антибиотических свойств пищевой, фармацевтической и иной продукции, включая различные эфирные масла.

Результаты. Описана методика биотестирования, предусматривающая периодическую (через каждые 2 ч) регистрацию изменений рН, редокс потенциала и электропроводности жидкой питательной среды, инкубируемой в присутствии и в отсутствие жизнеспособных тестовых микроорганизмов и тестируемых образцов. Представлены результаты сравнительного анализа с помощью данной методики антибиотической активности в отношении Lactobacillus acidophilus разных концентраций «эфирных масел», полученных из 10 видов растительного сырья.

Практическая значимость. С помощью представленной методики можно существенно более экспрессно, объективно и информативно, чем при использовании стандартных визуальных методов, оценивать микробиологическую контаминированность, а также влияние на динамику жизненной активности микроорганизмов образцов различной фармацевтической, косметической, пищевой, кормовой и иной продукции. Начальная антибиотическая активность тестированных экстрактов (ТЭ) в большинстве случаев была больше их пролонгированной антибиотической активности, в то время как среднесрочная (по времени взаимодействия ТЭ с тестовыми микроорганизмами) антибиотическая активность ТЭ, как правило, была промежуточной по величине между их начальной и пролонгированной активностью.

Сибирцев В.С., Нечипоренко У.Ю. Методика электрохимического биотестирования в применении к сравнительному анализу антимикробных свойств различных эфирных масел // Технологии живых систем. 2021. Т. 18.  № 1. С. 58–66. DOI: 10.18127/j20700997-202101-06.

1. Sutherland J., Miles M., Hedderley D., Li J., Devoy S., Sutton K., Lauren D. Invitroeffects of food extracts on selected probiotic and pathogenic bacteria. International Journal of Food Sciences and Nutrition. 2009. V. 60. № 8. Р. 717–727. https://doi.org/10.3109/09637480802165650.
2. Das S., Anjeza C., Mandal S. Synergistic or additive antimicrobial activities of Indian spice and herbal extracts against pathogenic, probiotic and food–spoiler micro-organisms. International Food Research Journal. 2012. V. 19. № 3. Р. 1185–1191.
3. Al-Zubairi A., Al-Mamary M. A., Al-Ghasani E. The antibacterial, antifungal, and antioxidant activities of essential oil from different aromatic plants. Global Advanced Research Journal of Medicine and Medical Sciences. 2017. V. 6. № 9. Р. 224–233. http://garj.org/garjmms.
4. Rodino S., Butu M. Functional and Medicinal Beverages. V. 11: The Science of Beverages. Academic Press. 2019. P. 73–108. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816397-9.00003-0.
5. Bakkali F., Averbeck S., Averbeck D., Idaomar M. Biological effects of essential oils – a review. Food and chemical toxicology. 2008. V. 46. № 2. Р. 446–475. https://doi.org/10.1016/j.fct.2007.09.106.
6. Sutherland J., Miles M., Hedderley D., Li J., Devoy S., Sutton K., Lauren D. Invitroeffects of food extracts on selected probiotic and pathogenic bacteria. International Journal of Food Sciences and Nutrition. 2009. V. 60. № 8. Р. 717–727. https://doi.org/10.3109/09637480802165650.
7. Donsì F., Ferrari G. Essential oil nanoemulsions as antimicrobial agents in food. Journal of Biotechnology. 2016. V. 233. P. 106– 120. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2016.07.005.
8. Ju J., Xie Y., Guo Y., Cheng Y., Qian H., Yao W. Application of edible coating with essential oil in food preservation. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2019. V. 59. № 15. P. 2467–2480. https://doi.org/10.1080/10408398.2018.1456402.
9. Sibirtsev V.S. Study of applicability of the bifunctional system “Ethidium bromide + Hoechst-33258” for DNA analysis. Biochemistry (Moscow). 2005. V. 70. № 4. P. 449–457. https://doi.org/10.1007/s10541-005-0136-x.
10. Sibirtsev V.S. Fluorescent DNA probes: study of mechanisms of changes in spectral properties and features of practical application. Biochemistry (Moscow). 2007. V. 72. № 8. P. 887–900. 
11. Sibirtsev V.S., Naumov I.A., Kuprina E.E., Olekhnovich R.O. Use of impedance biotesting to assess the actions of pharmaceutical compounds on the growth of microorganisms. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2016. V.50. №7. P. 481–485. https://doi.org/10.1007/s11094-016-1473-3.
12. Sibirtsev V.S. Biological test methods based on fluorometric genome analysis. Journal of Optical Technology. 2017. V. 84. № 11.  P. 787–791. https://doi.org/10.1364/JOT.84.000787.
13. Sibirtsev V.S., Maslova A.Yu. Complex research of E.coli vital activity dynamics in presence of transition metal ions. Scientific and Technical Journal of Information Technologies. Mechanics and Optics. 2019. V. 19. № 2. P. 236–241. https://doi.org/10.17586/2226-14942019-19-2-236-241.
14. Sibirtsev V.S., Uspenskaya M.V., Garabadgiu A.V., Shvets V.I. An integrated method of instrumental microbiotesting of environmental safety of various products, wastes, and territories. Doklady Biological Sciences. 2019. V. 485. № 1. Р. 59–61. https://doi.org/10.1134/S001249661902011X.
15. Sibirtsev V.S., Garabadgiu A.V., Shvets V.I. New technique for integrated photofluorescence microbiotesting. Doklady Biological Sciences, 2019, V. 489. № 6. Р. 196–199. https://doi.org/10.1134/S0012496619060103.
16. Korn G., Korn T. Mathematical Handbook for Scientists and Engineers. Definitions, Theorems and Formulas for Reference and Review. McGraw_Hill Book Company. 1968. 
17. Johnson K., Jeffi V. Numerical Methods in Chemistry. New York: Cambridge University Press. 1983.
18. Sibirtsev V.S. Analysis of benzo[a]pyrene deactivation mechanisms in rats. Biochemistry (Moscow). 2006. V. 71. № 1. P. 90–98. https://doi.org/10.1134/S0006297906010147.