Исследование антибиотического действия неполярного экстракта микроводорослей Chlorella sorokiniana в отношении грамположительных бактерий

Работа посвящена исследованию антибактериальных свойств неполярного экстракта микроводорослей Chlorella sorokiniana на грамположительные бактерии, определению минимальных ингибирующих концентраций смеси и отдельных веществ-метаболитов, входящих в состав экстракта. Установлена закономерность влияния освещения на интенсивность антибиотического воздействия неполярного экстракта микроводорослей в отношении грамположительных бактерий. Смесь веществ, извлеченных из дезинтегрированных клеток биомассы микроводорослей Chlorella sorokiniana, оказывает ингибирующее действие на рост бактерий при уровне фотосинтетически активной радиации 100±6 мкмоль фотонов/(м²×с). Минимальное эффективное количество экстракта составляет 330±11,09 мкг. При анализе химической структуры компонентов неполярной фракции, извлеченной из клеток микроводорослей Chlorella sorokiniana, установлено, что в состав неполярного экстракта входят триацилглицериды, жирные кислоты, о-диалкилмоноглицериды и эфиры стеринов или эфиры восков, или триалкиловые эфиры глицерина. При исследовании антибиотических свойств отдельных фракций веществ обнаружено, что антибиотическим действием в отношении грамположительных бактерий обладают триацилглицериды и жирные кислоты. При этом минимальное эффективное количество триацилглицеридов составляет 400±13,37 мкг, жирных кислот – 600±20,05 мкг. Совместное воздействие смеси веществ неполярного экстракта дает наиболее выраженный антибиотический эффект в отношении грамположительных бактерий при уровне фотосинтетически активной радиации 100±6 мкмоль фотонов/(м²×с). Таким образом, продемонстрировано усиление антибактериального действия при использовании смеси веществ неполярного экстракта микроводорослей Chlorella sorokiniana при уровне фотосинтетически активной радиации 100±6 мкмоль фотонов/(м²×с).

1. Dolganyuk V., Belova D., Babich O., Prosekov A., Ivanova S., Katserov D., et al. Microalgae: a promising source of valuable bioproducts // Biomolecules. 2020. Vol. 10, no. 8. P. 1153. DOI: 10.3390/biom10081153.

2. Хвойников А.Н., Сангалова Е.Д., Орлова О.Ю. Тенденции и статистика развития рынка микроводорослей // Вестник Алтайской академии экономики и права. 2021. N 4-2. С. 278–282. DOI: 10.17513/vaael.1678. EDN: EPKIEX.

3. Dvoretsky D.S., Temnov M.S., Markin I.V., Ustinskaya Ya.V., Es’kova M.A. Problems in the development of efficient biotechnology for the synthesis of valuable components from microalgae biomass // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2022. Vol. 56. P. 425–439. DOI: 10.1134/S0040579522040224.

4. Pratt R., Daniels T.C., Eiler J.J., Gunnison J.B., Kumler W.D., Oneto J.F., et al. Chlorellin, an antibacterial substance from Chlorella // Science. 1944. Vol. 99, no. 2574. P. 351–352. DOI: 10.1126/science.99.2574.351.

5. Sukhikh S., Prosekov A., Ivanova S., Maslennikov P. Andreeva A., Budenkova E., et al. Identification of metabolites with antibacterial activities by analyzing the FTIR spectra of microalgae // Life. 2022. Vol. 12, no. 9. P. 1395. DOI: 10.3390/life12091395.

6. Cepas V., Gutiérrez-Del-Río I., López Y., Redondo-Blanco S., Gabasa Y., Iglesias M.J., et al. Microalgae and cyanobacteria strains as producers of lipids with antibacterial and antibiofilm activity // Marine Drugs. 2021. Vol. 19, no. 12. P. 675. DOI: 10.3390/md19120675.

7. Селиванова Е.А., Игнатенко М.Е., Немцева Н.В. Антагонистическая активность новых штаммов зеленых микроводорослей // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2014. N 4. С. 72–76. EDN: UDQWPD.

8. Субботина Ю.М., Шопинская М.И. Механизм антибактериального действия фитопланктона и высшей водной растительности на процессы самоочищения сточных вод // Отходы, причины их образования и перспективы использования: сб. науч. тр. по мат. Междунар. науч. эколог. конф. (г. Краснодар, 26–27 марта 2019 г.). Краснодар: Изд-во КубГАУ, 2019. С. 441–445. EDN: WFYGCS.

9. Лысенко Ю.А., Мачнева Н.Л., Борисенко В.В., Николаенко В.И. Антибактериальная активность микроводоросли // Молодой ученый. 2015. N 5-1. С. 17–20. EDN: TKLEMD.

10. Dolganyuk V., Andreeva A., Sukhikh S., Kashirskikh E., Prosekov A., Ivanova S., et al. Study of the physicochemical and biological properties of the lipid complex of marine microalgae isolated from the coastal areas of the eastern water area of the Baltic Sea // Molecules. 2022. Vol. 27, no. 18. P. 5871. DOI: 10.3390/molecules27185871.

11. Dvoretsky D.S., Dvoretsky S.I., Temnov M.S., Markin I.V., Akulinin E.I., Golubyatnikov O.O., et al. Experimental research into the antibiotic properties of Chlorella vulgaris algal exometabolites // Chemical Engineering Transactions. 2019. Vol. 74. P. 1429–1434. DOI: 10.3303/CET1974239.

12. Amiguet V.T., Jewell L.E., Mao H., Sharma M., Hudson J.B., Durst T., et al. Antibacterial properties of a glycolipid-rich extract and active principle from Nunavik collections of the macroalgae Fucus evanescens C. Agardh (Fucaceae) // Canadian Journal of Microbiology. 2011. Vol. 57, no. 9. P. 745–749. DOI: 10.1139/w11-065.

13. Темнов М.С., Устинская Я.В., Еськова М.А., Меронюк К.И., Дворецкий Д.С. Сравнительный анализ методов дезинтеграции клеток Chlorella sorokiniana, повышающих эффективность экстракции внутриклеточных водорастворимых белков // Известия высших учебных заведений. Серия Химия и химическая технология. 2022. Т. 65. N 4. С. 79–86. DOI: 10.6060/ivkkt.20226504.6527. EDN: ONRZQP.

14. Señoráns M., Castejón N., Señoráns F.J. Advanced extraction of lipids with DHA from Isochrysis galbana with enzymatic pre-treatment combined with pressurized liquids and ultrasound assisted extractions // Molecules. 2020. Vol. 25, no. 14. P. 3310. DOI: 10.3390/molecules25143310.

15. Кирхнер Ю. Тонкослойная хроматография / пер. с англ. М.: Мир, 1981. В 2 т. Т. 1. 616 с.

16. Boulygina E.S., Kuznetsov B.B., Marusina A.I., Kolganova T.V., Tourova T.P., Kravchenko I.K., Bykova S.A., et al. A study of nucleotide sequences of nifH genes of some methanotrophic bacteria // Microbiology. 2002. Vol. 71, no. 4. P. 425–432. DOI: 10.1023/A:1019893526803. EDN: LHIQFR.

17. Lane D.J. 16S/23S rRNA sequencing // Nucleic acid techniques in bacterial systematics / eds E. Stackebrandt, M. Goodfellow. Chichester: John Wiley & Sons, 1991. P. 115–175.

18. Sanger F., Nicklen S., Coulson A.R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors // Proceedings of the National Academy of Sciences. 1977. Vol. 74, no. 12. P. 5463–5467. DOI: 10.1073/pnas.74.12.5463.

19. Rubin A.B. Compendium of biophysics. Hoboken: John Wiley & Sons, 2017. 660 p.

20. Stirk W.A., van Staden J. Bioprospecting for bioactive compounds in microalgae: antimicrobial compounds // Biotechnology Advances. 2022. Vol. 59. P. 107977. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2022.107977.

21. Coronado-Reyes J.A., Salazar-Torres J.A., Juárez-Campos B., Gonzalez-Hernandez J.C. Chlorella vulgaris, a microalgae important to be used in biotechnology: a review // Food Science and Technology. 2022. Vol. 42. P. 37320. DOI: 10.1590/fst.37320.

22. Alsenani F., Tupally K.R., Chuac E.T., Eltanahy E., Alsufyani H., Parekh H.S., et al. Evaluation of microalgae and cyanobacteria as potential sources of antimicrobial compounds // Saudi Pharmaceutical Journal. 2020. Vol. 28, no. 12. P. 1834–1841. DOI: 10.1016/j.jsps.2020.11.010.

23. Рыбин В.Г., Блинов Ю.Г. Антимикробные свойства липидов // Известия ТИНРО. 2001. Т. 129. С. 179–196. EDN: HSKZCR.