Предложена новая методика оценки биологической активности эфирных масел
Сотрудники Института аналитического приборостроения РАН совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета разработали новую методику тестирования эфирных масел для определения их биологической активности в зависимости от концентрации этих масел и времени их воздействия. Результаты опубликованы в журнале «Научное приборостроение» (2026, том 36, № 2).
Эфирные масла — это высококонцентрированные летучие жидкости, извлекаемые из различных частей растений, которые сохраняют естественный аромат, вкус и терапевтические свойства растения. При этом большинство эфирных масел содержат биологически активные вещества в значительно больших количествах, нежели иные виды растительных экстрактов. Они обладают ярко выраженными пребиотическими, антимикробными, консервирующими, антиоксидантными, ароматизирующими, вкусовыми и другими свойствами, используются в фармакологии, пищевом и косметическом производствах, и объём их применения постоянно растёт.
Большое значение имеет оценка биологической активности эфирных масел. Анализ помогает производителям продукции определить, какие масла обладают необходимыми выраженными свойствами, эффективную концентрацию и отсеять некачественные образцы. Такая оценка чаще всего осуществляется с применением многоклеточных либо одноклеточных тестовых живых организмов.
Коллектив исследователей предложил инструментальную, оперативную, доступную для широкого применения методику мультисенсорного потенциометрического микробиологического тестирования эфирных масел для определения их биологической активности в зависимости от концентрации этих масел и времени их воздействия.
Методика была проверена путём визуального подсчёта колоний L.acidophilus, выросших после 24 часов инкубации в отсутствие и в присутствии поочерёдно каждого из тестируемых масел. Объектами исследования стали девять видов эфирных масел, промышленно получаемые из разных растений и часто используемые в фармакологии, косметическом и пищевом производствах. Метод состоит из двух этапов: первый — электрохимический, второй — математическая обработка полученных данных.
На первом этапе каждый вид эфирных масел проходит по три замера каждые 40 минут: регистрация изменений рН, а также разностей потенциалов между хлорсеребряным референсным электродом и специально разработанными индикаторными железным EFe и латунным ECuZn электродами первого рода, позволяющими оценить изменения (степени активирования либо ингибирования жизнедеятельности тестовых микроорганизмов заданными концентрациями эфирных масел) в жидкой питательной среде, инкубируемой в присутствии и в отсутствие тестируемых образцов и жизнеспособных тестовых микроорганизмов. Замеры производятся в тестовой среде, засеянной Lactobacillus acidophilus ATCC 4356 (являющимися типичными представителями микробиоты человека).
Величины EFe и ECuZn регистрировали с помощью специально изготовленных и принципиально новых двух потенциометрических датчиков, подобных комбинированному редокс-электроду «ЭРП-105», в котором платинированная проволока, входящая в состав индикаторного электрода, заменялась на проволоку, изготовленную из стали 30 (содержащей 98,75 % Fe, 0, 5 % Mn, 0,2 % Cr, 0,25 % Si и 0,3 % C) либо из латуни Л63 (содержащей 65 % Cu и 38 % Zn).
Схема датчика для измерения разности потенциалов между хлорсеребряным электродом сравнения и индикаторным электродом 1-го рода. 1 — водный раствор 2 М КСl; 2 — корпус хлорсеребряного электрода сравнения; 3 — серебряная проволока, покрытая AgCl; 4 — «электролитический ключ»; 5 — погружаемая в анализируемый раствор часть стальной или латунной проволоки, составляющей индикаторный электрод; 6 — внешняя изолирующая оболочка индикаторного электрода; 7, 8 — внешние выводы электрода сравнения и индикаторного электрода, подключаемые через стандартный разъём к милливольтметру, входящему в состав иономера или иного измерительного устройства
На следующем этапе обработки и интерпретации полученных данных степень биологической активности заданными концентрациями тестируемых эфирных масел рассчитывали по формулам, учитывающим средневзвешенные степени активирования либо ингибирования жизнедеятельности L.acidophilus и сводящим биологическую активность тестируемого образца к одной интегрированной переменной, учитывающей общую временнýю динамику изменения показаний трёх разных потенциометрических датчиков, по разному оценивающих физико–химический состав тестовой среды.
Исследование показало, что с изменением концентраций эфирных масел достаточно существенно может меняться и характер их биологической активности. Среди исследованных масел наиболее активные антимикробные свойства проявили полученные из цветов гвоздичного дерева (Syzygium aromaticum), наименее активные антимикробные свойства — полученные из листьев эстрагона (Artemisia dracunculus). С уменьшением концентраций уменьшалась и антимикробная активность эфирных масел. Биологическая активность эфирных масел существенно уменьшалась также с увеличением времени их взаимодействия с тестовыми микроорганизмами, что объясняется, вероятно, как адаптацией тестовых микроорганизмов к присутствию масел, так и уменьшением с течением времени активности и общего количества биологически активных веществ, содержащихся в исследуемых эфирных маслах, приходящихся на один тестовый микроорганизм.
Таким образом, краткосрочная оценка биологической активности тестируемых объектов способствовала повышению не только оперативности анализа, но и его чувствительности, тогда как долгосрочные значения (2 часа) аналогичных величин в большей степени коррелировали с результатами анализа биологической активности тех же тестируемых объектов с помощью стандартной визуальной методики их микробиологического тестирования. Можно отметить, что все тестируемые в этой работе экстракты проявляли существенный антимикробный эффект при их концентрации в тестовой среде больше 1 об. %.
Представленная методика является более доступной для широкого применения в сравнении с ранее используемыми микробиологическими методами. Причем не только для тестирования биологической активности новой фармацевтической, пищевой и иной продукции, но и для мониторинга аналогичной продукции, уже допущенной к массовому применению, с целью выявления недоброкачественных либо успевших испортиться образцов.
Источник: ИАП РАН.