Способ экстракции из твердого растительного сырья композиции химических соединений для подавления зоопатогенных бактерий

Способ экстракции из твердого растительного сырья композиции химических соединений для подавления зоопатогенных бактерий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицине, фармацевтической и пищевой промышленности и может быть использовано в животноводстве и других отраслях.

Предлагаемый способ экстракции осуществляется в несколько стадий: первая - производится обработка предварительно измельченного до мелких фракций твердого растительного сырья электрохимически активированным (ЭХА) катодным водным раствором со следующими параметрами рН 7-8 и Eh=-300…-450 мВ в течение 600 с при постоянном перемешивании; вторая - воздействие на подготовленную суспензию ультразвуком с частотой 15-22 кГц и интенсивностью ультразвукового воздействия 1-70 Вт/см² в течение 420-600 с.

Известны способы холодной водной экстракции флавоноидов из лекарственного растительного сырья путем наложения электрического поля [1] и путем помещения сырья в катодное пространство электролизера [2], т.е. используя качества ЭХА воды.

Значительно ускорить процесс экстракции и качество экстрагируемого вещества позволяет использование ультразвука.

Известны способы ультразвуковой экстракции: включающий совокупность ультразвуковых воздействий в режимах широкополостного и резонансного воздействия [3]; включающий ультразвуковой волновод [4]; включающий использование конической насадки для ультразвукового излучателя, определены параметры воздействия ультразвуком [5].

Однако эти способы не обеспечивают достаточно полного выделения биологически активных веществ из растительного сырья, а недостатками устройств являются сложность изготовления и монтажа.

Задачей предлагаемого изобретения являются интенсификация и ускорение процесса экстракции при увеличении степени извлечения веществ.

Поставленная задача решается, а технологический результат достигается путем обработки предварительного измельченного твердого растительного сырья гранулометрического состава от 70 до 2000 мкм влажностью не более 20% [5] ЭХА катодным водным раствором (рН 7-8 и Eh=-300…-450 мВ) при оптимальном соотношении сырье-раствор 1:8-1:15 [6] при постоянном перемешивании в течение не менее 600 с [5] и последующей ультразвуковой экстракцией полученной суспензии в диапазоне частот 15-22 кГц и интенсивностью воздействия 50-70 Вт/см² в течение 420-600 с, после чего полученные экстракты процеживали через фильтр.

В качестве растительного сырья нами в эксперименте использована кора дуба (Quercus cortex).

На основании многочисленных исследований установлено, что в состав экстракта коры дуба входят молекулярные композиции веществ, обладающих антибактериальной активностью путем подавления коллективного бактериального «чувства кворума» (Quorum Sensing) [7, 8, 9], а протистоцидные вещества дуба способны полностью умерщвлять протозоа [10].

Под бактериальным «чувством кворума» понимается способность микроорганизмов общаться и координировать свое поведение за счет секреции молекулярных сигналов.

Предлагаемым техническим решением является способ экстракции для получения из суспензии коры дуба композиции химических соединений, подавляющих жизнедеятельность патогенных микроорганизмов.

Эффективность практической применимости осуществлена нами в опыте при выращивании цыплят-бройлеров.

Водный раствор экстракта коры дуба, полученный предлагаемым способом, включает шесть химических соединений: 4-(3-гидрокси-1-пропенил)-2-метоксифенол - 0,9 мг/мл;

3,4,5-триметилгидроксифенол - 0,4 мг/мл;

4-н-пропил-1,3-бензолдиол - 0,3 мг/мл;

4-гидрокси-3-метоксибензальдегид - 0,1 мг/мл;

7-гидрокси-6-метокси-2Н-1-бензопиран-2-он - 0,1 мг/мл;

2Н-1-бензопиранон-2 - 0,06 мг/мл, имеющие соответственно обыкновенные тривиальные названия: конифериловый спирт, антиарол, пропилрезорцин, ванилин, кумарин и скополетин, идентифицированных с использованием хромато-масс-спектрометрии и ориентированных на подавление полостно-зависимой коммуникации зоопатогенных бактерий.

Исследование молекулярной композиции химических соединений в биотесте на С. violaceum CV026 позволило воспроизвести анти-QS эффект исходного растительного экстракта.

Исследования были проведены в условиях экспериментально-биологической клиники (вивария) ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет» на цыплятах-бройлерах кросса «Смена-7». Для эксперимента было отобрано 48 голов 11-дневных цыплят-бройлеров, которых методом аналогов рахделили на 4 группы (n=12). Во время эксперимента вся птица находилась в одинаковых условиях содержания.

Формирование общих рационов (ОР) для подопытной птицы в ходе исследований проводилось с учетом рекомендаций ВНИТИП [11].

Микроклимат в помещении соответствовал требованиям ВНИТИП. Кормление опытной птицы проводилось 2 раза в сутки, учет поедаемости - ежесуточно. Поение осуществлялось вволю.

По достижении 15-дневного возраста в состав рационов I, II и III опытных групп был дополнительно включен водный раствор композиции. Оптимальная дозировка композиции по группам установлена экспериментальным путем.

Контрольная группа - OP; I опытная - ОР+1 мл водного раствора композиции на кг живой массы (ж.м); II опытная - ОР+2 мл водного раствора композиции на кг ж.м.; III опытная - ОР+3 мл водного раствора композиции на кг ж.м. Кормление и поение птицы осуществлялось групповым методом.

Раствор композиции химических веществ задавался индивидуально, ежедневно в течение 6 недель (табл. 1).

После 6-недельного периода была проведена оценка бактериальной обсемененности помета цыплят-бройлеров, по итогам которой патогенной и условно-патогенной микрофлоры у птиц II и III опытных групп обнаружено не было (табл. 2).

По итогам эксперимента предлагаемый способ экстракции коры дуба является эффективным как для подавления патогенной микрофлоры, так и для повышения прироста живой массы (табл. 3).

Птица III опытной группы после 5-недельного периода кормления по живой массе превышала аналогов контрольной группы на 20,3%, а по среднесуточному приросту - на 22,5% (табл. 3).

Таким образом, способ экстракции коры дуба, включающий первичную обработку предварительно измельченного сырья до гранулометрического состава от 70 до 2000 мкм с влажностью не более 20% ЭХА катодным водным раствором с рН 7-8 и Eh=-300…-450 мВ при оптимальном соотношении сырье-раствор 1:8-1:15 при постоянном перемешивании в течение не менее 600 с и последующую обработку подготовленной суспензии ультразвуком с частотой 22 кГц с интенсивностью ультразвукового воздействия 70 Вт/см² в течение 600 с позволяет получить композицию, содержащую шесть химических соединений: 4-(3-гидрокси-1-пропенил)-2-метоксифенол в дозе 0,9 мг/мл; 3,4,5-триметилгидроксифенол - 0,4 мг/мл; 4-н-пропил-1,3-бензолдиол - 0,3 мг/мл; 4-гидрокси-3-метоксибензальдегид - 0,1 мг/мл; 7-гидрокси-6-метокси-2Н-1-бензопиран-2-он - 0,1 мг/мл; 2Н-1-бензопиранон-2 - 0,06 мг/мл, способствующих снижению развития условно-патогенной микрофлоры в организме сельскохозяйственной птицы и повышению ее продуктивности.

Источники информации

1. Патент на изобретение RU №2453322. Способ холодной водной экстракции флавоноидов из лекарственного растительного сырья. Опубликовано 20.06.2012.

2. Патент на изобретение RU №2146938. Способ приготовления водных экстрактов растений. Опубликовано 27.03.2000.

3. Патент на изобретение RU №2390364. Способ экстракции биологически активных веществ из растительного сырья. Опубликовано 27.05.2010.

4. Патент на изобретение RU №2053006. Экстрактор для системы твердое тело-жидкость. Опубликовано 27.01.1996.

5. Патент на изобретение RU №2104733. Способ экстракции из твердого растительного сырья. Опубликовано 20.02.1998.

6. Акопян В.Б., Ершов Ю.А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. - М.: Издательство МГТУ им. Баумана. 2005. 224 с.

7. Md. Akil Hossain, Seung-Jin Lee, Ji-Yong Park, Md. Ahsanur Reza, Tae-Hwan Kim, Ki-Ja Lee, Joo-Won Suh, Seung-Chun Park. Modulation of quorum sensing-controlled virulence factors by Nymphaea tetragona (water lily) extract // Journal of Ethnopharmacology 174 (2015). 482-491.

8. Deryabin D.G., Tolmacheva A.A. Antibacterial and anti-quorum sensing molecular composition derived from quvercus cortex (oak bark) extract // Molecules. 2015. T. 20. №9. C. 17093-17108.

9. Патент на изобретение RU №2542464. Композиция на основе фитоэкстрактов, подавляющая чувство кворума у бактерий. Опубликовано 20.02.2015.

10. Токин Б.П. Целебные яды растений. - Л.: Издательство Ленингр. университета, 1980. - С. 25.

11. Фисинин В.И., Имангулов Ш.А., Егоров И.А., Околелова Т.М. и др. Рекомендации по кормлению сельскохозяйственной птицы. Сергиев Посад, 2000. - 67.

1. Способ получения экстракта из коры дуба, подавляющего зоопатогенные бактерии, включающий обработку предварительно измельченной коры дуба до гранулометрического состава от 70 до 2000 мкм с влажностью не более 20% электрохимически активированным катодным водным раствором с рН 7-8 Eh=-300…-450 мВ, при оптимальном соотношении сырье-раствор 1:8-1:15, при постоянном перемешивании в течение не менее 600 сек, и последующую обработку подготовленной суспензии ультразвуком с частотой 22 кГц и интенсивностью ультразвукового воздействия в течение 50-70 Вт/см² в течение 420-600 сек.

2. Способ по п. 1, в котором экстракт из коры дуба ориентирован на подавление полостно-зависимой коммуникации зоопатогенных бактерий и содержит шесть химических соединений: 4-(3-гидрокси-1-пропенил)-2-метоксифенол в дозе 0,9 мг/мл; 3,4,5-триметилгидроксифенол - 0,4 мг/мл; 4-н-пропил-1,3-бензолдиол - 0,3 мг/мл; 4-гидрокси-3 метоксибензальдегид - 0,1 мг/мл; 7-гидрокси-6-метокси-2Н-1-бензолпиран-2-он - 0,1 мг/мл; 2Н-1-бензопиранон-2 - 0,06 мг/мл, способствующих снижению развития условно-патогенной микрофлоры в организме сельскохозяйственной птицы и повышению ее продуктивности.