Антиоксидантная и антимикробная активность галофита Tamarix ramosissima и его применение в пищевой промышленности

Солеустойчивые растения растут в самых разных засоленных местах обитания, от прибрежных районов, солончаков и илистых отложений до внутренних пустынь, солончаков и степей [1]. Галофиты, живущие в этих экстремальных условиях, должны иметь дело с частыми изменениями уровня солености. Это может быть сделано путем разработки адаптивных реакций, включая синтез нескольких биоактивных молекул. Следовательно, несколько солончаковых растений традиционно использовались для медицинских, пищевых и даже кустарных целей.

В настоящее время эти виды вызывают все больший интерес из-за их высокого содержания биологически активных соединений (первичных и вторичных метаболитов), таких как полиненасыщенные жирные кислоты, каротиноиды, витамины, стерины, эфирные масла (терпены), полисахариды, гликозиды и фенольные соединения [2–5]. Эти биоактивные вещества проявляют мощную антиоксидантную, антимикробную, противовоспалительную и противоопухолевую активность и, следовательно , представляют собой ключевые соединения в предотвращении различных заболеваний (например, рака, хронического воспаления, атеросклероза и сердечнососудистых заболеваний) и процессов старения. А также использования в качестве источников здорового питания, нутрицевтиков [6–8].

Тамарикс ( Tamarix ramosissima Ledeb ) является солевыделяющим галофитом (кринога-лофитом, криптогалофитом), который характеризуется способностью пропускать через себя большое количество ионов натрия и хлора и выделять их через специализированные органы (солевые железы) на поверхности фотосинтезирующих органов (листьев, веточек) в виде солей. Установлено, что это растение богато полифеноль-ными соединениями, такими как флавоноиды, серосодержащие флавоноиды, фенольные кислоты, гидролизуемые дубильные вещества и кумарины [9–12]. Широко распространен в Евразии, в т. ч. на юге России в Прикаспийской низменности, Африке и Северной Америке [13].

Тамариск – это съедобный галофит, который легко выращивается в самых разных климатических условиях, включая засушливые районы. Несколько фармакологических действий были продемонстрированы для Tamarix; однако немногие коммерческие добавки использовали это растение в своих рецептурах. Одной из причин ограниченного использования Tamarix является отсутствие исследований по терапевтическому и токсикологическому характеристикам.

Цель работы – изучение антиоксидантных и антимикробных свойств экстрактов галофита Tamarix ramosissima , как потенциальная пищевая добавка

Материалы и методы

Объектами исследования являлись экстракты растения Tamarix ramosissima : соцветий, побегов и листьев.

Материалы для исследования были собраны в Астраханской области, в августе 2021 года, во время вегетации. Собранный растительный материал высушивали при постоянном поступлении воздуха в теневых условиях, до полной потери влаги (70–90 % влаги). Высушенные части растений – соцветия, листья и побеги подвергали экстрагированию методом мацерации с применением различных экстрагентов: водноспиртовый 40 %, водноспиртовый 70 %, водный экстракт.

Оценку антиоксидантной активности (АОА) проводили методом, основанный на реакции ДФПГ (2,2 – дифенил-1-пикрилгидразил (С 18 Н 12 N 5 О 6 , M = 394,33) на цифровом фотоэлектроколориметре АР-101 при длине волны 510 нм [14–15].

Для сравнения антиоксидантной активности был проведен анализ лекарственных препаратов: 5 %-ный водно-солевой раствор аскорбиновой кислоты (50 мг/мл) (ОАО «Борисовский завод медицинских препаратов», г. Борисов, Беларусь) и 1 %-ный раствор эмоксипина (ФГУП «Московский эндокринный завод, г. Москва, Россия) [16]. Каждый опыт был повторен три раза, доверительный интервал вычисляли статистическими методами с использованием коэффициента Стьюдента (доверительная вероятность 0,95).

Антимикробную активность проводили методом КОЕ-колониеобразующих единиц, изучали способности клеток стафилококка размножаться в присутствии экстрактивных компонентов тамарикса на искусственных питательных средах. Для этого на искусственную питательную среду (АГВ) наносили суспензию стафилококка, которая состояла из клеток микроорганизма, разведенного в физиологическом растворе (контроль) в стандарте мутности 10,0 • 10⁸. Этими суспензиями засевали среду АГВ и наблюдали результаты роста колоний Staphylococcus aureus под воздействием экстрактов и в контролях.

Результаты

В качестве показателей антиоксидантных свойств водноспиртовых экстрактов соцветий Tamarix ramosissima , аскорбиновой кислоты и эмоксипина были выбраны антиоксидантная активность АОА % и степень ингибирования СИ %.

Антиоксидантную активность (АОА, %) вычисляли по формуле [17–19]:

АОА = (Dk - Don) * 100/Dk, где Dk - оптическая плотность в контрольном образце; Doп - оптическая плотность в опытном образце.

Степень ингибирования (СИ, %) рассчитывали по формуле [20–21]:

СИ = (Ло-(Л-Лх) / Ло) х 100, где А0 – оптическая плотность ДФПГ без исследуемого образца при λ = 517 нм; А – оптическая плотность исследуемого образца с добавлением ДФПГ при λ = 517 нм; Ах – оптическая плотность исследуемого образца без добавления ДФПГ при λ = 517 нм.

Результаты исследования антиоксидантных свойств лекарственных препаратов и растительных экстрактов в различных концентрациях представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты по антиоксидантной активности экстрактов соцветий Tamarix ramosissima и лекарственных препаратов

Table 1.

Results on antioxidant activity of extracts of Tamarix ramosissima inflorescences and medicinal preparations

Объем, мкл Volume, µl	Образец | Sample	Антиоксидантная активность, % Antioxidant activity	Степень ингибирования, % Degree of inhibition%
10	Экстракт соцветий | Inflorescence extract	65,5	87,0
	Эмоксипин | Emoxipin	36,12	30,29
	Аскорбиновая кислота| ascorbic acid	43,63	18,02
20	Экстракт соцветий | Inflorescence extract	78,5	99,9
	Эмоксипин | Emoxipin	43,63	37,81
	Аскорбиновая кислота| ascorbic acid	11,5	17,10
50	Экстракт соцветий | Inflorescence extract	72,0	93,4
	Эмоксипин | Emoxipin	76,1	70,32
	Аскорбиновая кислота| ascorbic acid	21,32	26,92
100	Экстракт соцветий | Inflorescence extract	73,3	94,7
	Эмоксипин | Emoxipin	40,49	34,66
	Аскорбиновая кислота| ascorbic acid	24,0	29,6

Полученные результаты свидетельствуют о том, что экстракт соцветий Tamarix ramosissima обладает антиоксидантной активностью при всех исследуемых концентрациях. Наибольший показатель АОА проявил экстракт при 20 мкл. Высокую степень ингибирования свободнорадикальных процессов, также, как и в случае с АОА, проявил экстракт соцветий, Tamarix ramosissima при той же концентрации.

Растворы лекарственных препаратов аскорбиновой кислоты и эмоксипина, которые были взяты для сравнения, по литературным данным обладают выраженной антиоксидантной активностью [16]. Однако проведенные исследования показали низкую АОА и СИ по сравнению с водноспиртовыми экстрактами Tamarix ramosissima . Это можно объяснить тем, что препараты лекарственного назначения имеют низкую концентрацию активного вещества (в 1 мл водно-солевого раствора содержится 50 мг аскорбиновой кислоты; в 1 мл раствора эмоксипина содержится 1 мг метилэтилпиридинола). С другой стороны, исследуемые растения содержат в своем составе соединения, которые являются сильными природными антиоксидантами (полифенольные вещества), что свидетельствует о перспективном использовании водно-этанольных экстрактов с антиоксидантными свойствами в различных отраслях промышленности, в том числе и в виде пищевых добавок.

Исследовали сравнительные данные формирования колоний стафилококка после экспозиции стафилококковых суспензий с экстрактами тамарикса. Наибольшее влияние экстракты оказывают в случае присутствия их в средах для культивирования микроорганизмов . В этом случае можно говорить о влиянии экстрагируемых растительных компонентов на физиологическом и биохимическом уровне, а не только на поверхностные структуры микробных клеток.

Таблица 2.

Влияние различных экстрактов Tamarix ramosissima на развитие колоний

Staphylococcus aureus (метод КОЕ)

Table 2.

The effect of various extracts of Tamarix ramosissima on the development of colonies of Staphylococcus aureus (CFU method)

Экстракты Extracts	Tamarix ramosissima
	Соцветия Inflorescences	Листья Foliage	Побеги Shoots
Контроль Control	139,6 ± 1,9 *	139,6 ± 1,9 *	139,6 ± 1,9 *
Водноспиртовый 40% Hydroalcoholic 40%	22,6 ± 0,6 *	16,2 ± 0,4 *	17,6 ± 0,2 *
Водный | Water	35,0 ± 1,8 *	39,2 ± 0,8 *	18,9 ± 0,5 *
Водноспиртовой 70% Hydroalcoholic 70%	14,6 ± 0,2 *	17,6 ± 0,2 *	16,2 ± 0,3 *
Водноспирт 70% + водный Hydroalcoholic 70% +Water	15,2 ± 0,3 *	12,2 ± 0,03 *	13,6 ± 0,1 *

В таблице 2 представлены результаты изучения сравнительной активности экстрактов, полученных сходной методикой экстрагирования мацерацией с применением различных экстрагентов: водноспиртовый 40; 70%, водный. И как видно из таблицы, экстракты, приготовленные с применением нескольких экстрагентов (воды, водноспиртового раствора 40 и 70%), четко и достоверно подавляют Staphylococcus aureus . Причем, водный и смешанный экстракты растений сравнимы по воздействию на стафилококк, а водно-спиртовые экстракты тамарикса, содержащие большое сочетание биофлаваноидов, выделяемых из растительного сырья, оказывают более активное влияние. Так наибольший показатель подавления КОЕ Staphylococcus aureus при воздействии экстрактов соцветий Tamarix ramosissima наблюдалось при использовании 70 % водноспиртового экстракта, он почти в 3 раза действеннее чем использование водного экстракта этих же соцветий. При изучении действия экстрактов листьев и побегов тамарикса выявлено, что наибольший эффект наблюдался у смеси 70 % водноспиртового экстракта с водным. Смеси этих компонентов, экстрагированных различными экстрагентами, иногда повышают свою активность до полного подавления тест-микроорганизма.

Следующим этапом исследований явилось изучение возможности подавления роста микробных клеток Staphylococcus aureus разными концентрациями экстрактов растений в суспензиях, а также влияния экстрактов этих растений, входящих в питательные среды. В таблице 3 представлены результаты отработки минимальных ингибирующих концентраций (МИК) растительных антимикробных веществ в отношении золотистого стафилококка.

Как видно из данной таблицы, в отношении экстрактов всех растений прослеживается зависимость воздействия на микробные клетки от дозы. Наибольший эффект наблюдается при введении экстрактов в питательную среду МПА, где подавление наблюдается в 5 раз.

Таблица 3.

Влияние различных доз экстрактов растений на развитие Staphylococcus aureus (метод КОЕ – 10,0×10⁸)

Table 3.

The effect of different doses of plant extracts on the development of Staphylococcus aureus (CFU method – 10.0×108

Объекты Objects	Соцветия Inflorescences	Листья Foliage	Побеги Shoots
Контроль Control	329,6 ± 7,9 **	329,6 ± 7,9 **	329,2 ± 7,9 *
1:1000	300,8 ± 0,3 *	118,0 ± 18,5 *	218 ± 18,5 *
1:50	201,0 ± 15,7	49,8 ± 3,8 *	79,8 ± 3,8 *
1:10	107,0 ± 8,7 *	28,6 ± 0,9 *	48,6 ± 0,9 *
МПА + экст.	65,0 ± 5,7 **	41,6 ± 0,3 **	34,7 ± 0,2 **

* – доверительная вероятность ≥ 0,95

* – confidence level ≥ 0.95

Заключение

На основании приведённых экспериментальных данных сделано заключение о перспективном использовании водно-этанольных экстрактов Tamarix ramosissima с антиоксидантными и антистафилококковыми свойствами в различных отраслях промышленности, в том числе и в виде пищевых добавок в качестве компонентов для сохранности и обогащения многих видов пищевой продукции.

Полученные данные позволяют рекомендовать экстракты Tamarix ramosissima для исследований в качестве пищевых добавок в виде индивидуальной добавки, либо в комплексе с другими компонентами, для возможности внесения его в качестве добавки в колбасные, рыбные и молочные изделия, для приготовления газированных напитков и пива

Эти показатели характеризуют экстракты тамарикса как объект для дальнейшего изучения, и без сомнения являются перспективным и малоизученным сырьем для пищевой промышленности.