ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЦИДНОЙ АКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДНЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ ТАЛЛОВОГО МАСЛА

Введение.

Перспективным способом защиты различных объектов от биоповреждений является применение биоцидов. Однако в связи с широкими адаптационными возможностями микроорганизмов существует проблема постоянного обновления и поиска новых высокоэффективных биоцидных препаратов. С этой целью ши-роко используются продукты лесной химии, в частности, биологически активные природные терпеноиды и их синтетические аналоги. Эти препараты уже хорошо зарекомендовали себя в ветеринарии, медицине и промышленной биотехнологии [1]. Компонентам хвойной живицы (терпеноидам) свойственен широкий спектр биологической активности: фунгицидная, бактерицидная,  противовоспалительная, спазмолитическая, мочегонная, сердечно-сосудистая, седативная, противоопухолевая, иммуномодулирующая, адаптогенная и другие.

Антимикробная активность смоляных кислот связана с присутствием в молекулах гидроксильных, альдегидных, кетонных и других функциональных групп, их цис- и транс-конфигурацией. Присутствие карбоксила и гидроксила – важный фактор в активности смоляных кислот, полученных из кипариса, проявляемой в отношении грамположительных бактерий. Алкилирование фенольной группы способствует повышению антимикробной активности [4]. При этом размер алкильной группы коррелирует с активностью, однако замена карбоксильной группы на -CH3, -COH, -CHOH, -CHOR не приводит к увеличению антибактериальной активности. Известно, что дегидроабиетиновая кислота подавляет рост грибов Aspergillus terreus в концентрации 39,7 мкг/мл [4]. Ее производные активны в отношении A. fumigatus и A. niger (минимальные ингибирующие концентрации 50 и 63 мкг/мл соответственно). Окисленная дегидроабиетиновая кислота проявляет большее антифунгальной действие, чем абиетиновая, левопимаровая, палюстровая кислоты.

Как известно, смоляные кислоты продуцируются всеми хвойными растениями семейства Pinaceae. Талловые жирные кислоты, получаемые при ректификации таллового масла из древесины хвойных пород, содержат 92-94 % жирных кислот (в основном, C18), 2-3 % смоляных и трудно этерифицируемых метанолом кислот, 2-5 % неомыляемых веществ. Они являются полноценным заменителем жирных кислот растительных масел. Особенно актуально то, что сырье для синтеза получено как побочный продукт лесохимического производства, а его источник является возобновляемым ресурсом [3].

В работе Няниковой Г.Г. с соавторами [2] исследована биоцидная активность 16 препаратов-продуктов этерификации полифторалкиловых спиртов и пентафторфенола смоляными кислотами в отношении бактерий Bacillus mucilaginosus и Bacillus coagulans и грибов Aspergillus niger, Aspergillus terreus, Alternaria alternata, Trichoderma viride, Rhizopus oryzae, Rhizopus nigricans, Mucor mucedo, Penicillium funiculosum, Penicillium ochro- cloron и Botrytis cinerea. Показано, что канифоль живичная, канифоль талловая, 2,2,2-Трифторэтилабиетат (сорт 1), 1Н,1Н,3Н-Тригидротетрафторпентилбиетат (сорт 1 и сорт 2), 1Н,1Н,5Н- Тригидрооктафторпентилабиетат,1Н,1Н,5Н-Тригидрооктафторпентилдегидро-абиетат и абиетиновая кислота задерживают рост бактерии Bacillus mucilaginosus.

Установлено, что среди грибов наиболее чувствительными оказались Alternaria alternata по отношению к 1Н,1Н,7Н-Тригидрододека-фторгептилдегидроабиетату и 1Н,1Н,9Н-Тригидрогексадекафторнонилде- гидроабиетату (сорт 1 и сорт 2); A. terreus – к пентафторфенилдегидроабиетату; R. nigricans – к петафторфенилабиетату; P. ochro-cloron – к 1Н,1Н,9Н-Тригидрогексадекафтор-нонилабиетату.

Большое количество исследований посвящено изучению бактерицидной, фунгицидной и инсектицидной активности терпенов, однако их влияние на рост микроскопических грибов-деструкторов различных промышленных объектов изучено недостаточно.

Также недостаточно исследованы биоцидные свойства отдельных терпенов, терпеноидов и их бинарных смесей. Объединение нескольких веществ в биоцидный комплекс позволит создать новые высокоэффективные препараты с расширенным спектром воздействия на вредителей. Они могут найти применение как в строительной, так и в сельскохозяйственной, пищевой, медицинской и других областях. Это особенно актуально в связи с необходимостью импортозамещения различных препаратов на отечественном рынке.

Целью настоящего исследования было изучение бактерицидной и фунгицидной активности производных жирных кислот таллового масла (ЖКТМ).

Результаты и их обсуждение.

В данной работе исследована биоцидная активность циклогексилового эфира ЖКТМ и изопропилового эфира ЖКТМ с хлоруксусной кислотой, синтезированных сотрудниками Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров под руководством профессора Л. М. Поповой.

В качестве тест-культур были взяты 4 вида бактерий: грамположительные Bacillus mucilaginosus и Bacillus cereus; грамотрицательные Pseudomonas putida и Escherichia coli; 2 вида дрожжеподобных грибов: Saccharomyces cerevisiae и Candida tropicalis и 4 вида микромицетов: Mucor mucedo, Aspergillus niger, Penicillium funiculosum и Penicillium ochro-cloron из коллекции кафедры технологии микробиологического синтеза Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета).

Исследование влияния препаратов на рост грибов проводили методом лунок, на рост бактерий – методом серийных разведений. Посевной материал выращивали на плотных питательных средах (СПА и Сабуро).

Посевные суспензии готовили в жидких средах по стандарту мутности 0,5 по Мак-Фарланду (MсFarland). Готовили растворы препаратов в этиловом спирте в концентрациях от 1000 мкг/мл до 1 мкг/мл – для грибов и методом последовательных разведений, начиная от 100000 мкг/мл – для бактерий. Грибы культивировали в чашках Петри на среде СПА с глюкозой, бактерии – на среде Сабуро в 96-луночных планшетах. Инкубирование проводили в термостате при 28оС в течение 2 суток (бактерии) и 6 суток (грибы).

Оценивали рост тест-культур визуально и определяли минимальные биоцидные концентрации препаратов. Контролем служили: среда с инокулятом без биоцида (К1) – для бактерий и растворитель (К2) – для грибов. Опыты проводили в 2-х повторностях.

Результаты, полученные методом последовательных разведений, представлены в Табл.1.

Как видно из Табл.1, в исследуемых пределах концентраций веществ наблюдается слабое угнетение роста микроорганизмов. Умеренную чувствительность к циклогексиловому эфиру ЖКТМ показали грамотрицательные Escherichia coli и Pseudomonas putida. Для них минимальная биоцидная концентрация составила 25000 мкг/мл.

Таблица 1  

Влияние концентрации циклогексилового эфира ЖКТМ на рост тест-культур

Примечания: «+» - интенсивный рост культуры, «±» - слабый рост культуры, «–» - отсутствие роста культуры.

Также был испытан изопропиловый эфир ЖКТМ с хлоруксусной кислотой. Опыт проводили аналогично предыдущим, однако в качестве тест-культур взяли 2 бактерии: грамположительную Bacillus mucilaginosus, грамотрицательную Escherichia coli и дрожжеподобный гриб Candida tropicalis.

Результаты, полученные методом последовательных разведений, представлены в Табл.2.

Из Табл.2 видно, что наибольшую чувствительность к действию изопропилового эфира ЖКТМ с хлоруксусной кислотой проявила грамотрицательная Escherichia coli (минимальная биоцидная концентрация 80 мкг/мл). Дрожжеподобный гриб Candida tropicalis проявил умеренную чувствительность (минимальная биоцидная концентрация 10000 мкг/мл).

Таблица 2 Влияние концентрации изопропилового эфира ЖКТМ с хлоруксусной кислотой на рост тест-культур

Примечания: «+» - интенсивный рост культуры, «±» - слабый рост культуры, «–» - отсутствие роста культуры.

Также была исследована фунгицидная активность изопропилового эфира ЖКТМ с хлоруксусной кислотой в отношении Mucor mucedo, Aspergillus niger, Penicillium funiculosum, Penicillium ochro-cloron. Результаты, полученные методом лунок, представлены в Табл.3.

Как видно из Табл.3, Mucor mucedo и Penicillium funiculosum резистентны к действию изопропилового эфира ЖКТМ с хлоруксусной кислотой в концентрациях 1, 10,100 и 1000 мкг/мл. Aspergillus niger и Penicillium ochro-cloron являются умеренно-чувствительными к действию данного препарата.

Таблица 3 Диаметр зоны подавления тест-культур изопропиловым эфиром ЖКТМ с хлоруксусной кислотой, мм

Заключение.

Таким образом установлено, что наиболее чувствительными к циклогексиловому эфиру ЖКТМ оказались грамотрицательные бактерии Escherichia coli и Pseudomonas putida, а к изопропиловому эфиру ЖКТМ с хлоруксусной кислотой – Candida tropicalis, Escherichia coli, Aspergillus niger и Penicillium ochro-cloron.

Минимальная биоцидная концентрация изопропилового эфира ЖКТМ с хлоруксусной кислотой для Escherichia coli составила 80 мкг/мл.

В дальнейшем представляет интерес создание биоцидного комплекса из нескольких препаратов с целью придания им новых свойств и расширения спектра действия. Препараты на основе производных ЖКТМ и их комплексы могут найти применение в строительстве, сельском хозяйстве, пищевой и медицинской промышленности.

Список литературы

1.     Бодров А.В. К вопросу о химической модификации природных терпеноидов с целью расширения их спектра биологической активности / А.В. Бодров // Тез. докл. региональной научно-практической конференции «Синтез и перспективы использования новых биологически активных соединений». Казань. 2007. 32 с.

2.     Исследование биоцидной активности продуктов этерификации полифторалкиловых спиртов и пентафторфенола смоляными кислотами / Г.Г. Няникова [и др.] // Экологическая химия. 2013. Том 22. Выпуск 2. С. 99-105.

3.     Павлов Д.А. Ацетоксилироваие жирных кислот таллового масла в условиях кислотного катализа.: магистерская дисс./ Д.А. Павлов СПбГТУ РП. СПб., 2014. 99 с.

4.     Смоляные кислоты хвойных России. Химия, фармакология / Г.А. Толстиков [и др.]. Новосибирск, 2011. 397с.