VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Исследование масла семян табака в гигиенических продуктах – миф об антибактериальных свойствах
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Человеческая кожа – это самый крупный орган осязания человека, являющийся местом обитания микроорганизмов нескольких сотен родов [7]. Подобное сосуществование развилось в ходе эволюции. Организм-хозяин не препятствует поселению микробов комменсалов, но борется против попавших на него патогенов (в том числе и при помощи комменсалов) [5]. Видовое соотношение микроорганизмов на коже человека зависит от пола, возраста, региона проживания и т.д., но общие закономерности внутри одной группы людей приблизительно одинаковы [7,10]. Одним из важных факторов для роста микроорганизмов является микроокружение, обусловленное физиологическими особенностями кожи. Можно выделить три типа физиологического окружения – сальное, влажное и сухое – зависящих от локализации участка кожи и количества потовых и сальных желез на нём [7]. Каждый тип характеризуется особым соотношением видов микроорганизмов. На сальных и влажных участках преобладают Actionbacteria (род Propionibacterium) и Firmicutes (род Staphylococcus), а в сухих зонах – Betaproteobacteria и Corynebacteria [7,10]. Здоровье кожи и состояние её микробиома тесно связаны друг с другом. Разнообразные повреждения и болезни кожи (физические травмы, атопический дерматит, псориаз и другие нарушения в работе иммунной системы) ведут к изменению видового соотношения микроорганизмов кожи [10]. Это приводит к осложнениям, размножению патогенных микробов, воспалению и т.д. [8]. Кожа представляет собой барьер, который постоянно взаимодействует с окружающей средой, и подвергается воздействию внутренних и внешних факторов. Эти воздействия могут затрагивать и микробиоту кожи. Внутренние факторы обусловлены гуморальной и нервной регуляцией состояния кожи. Из внешних факторов можно назвать биологические (контакты с другими живыми организмами), физические (воздух, увлажнение, температура окружающей среды, радиация и т.д.) и химические (воздействие различных природных соединений или синтетических веществ). К химическим факторам принадлежат, по сути, все химические вещества, с которыми соприкасается наша кожа, в том числе лекарственные препараты, антибиотики и косметика, которой пользуется множество людей по всему миру. Влияние указанных соединений на кожу очень велико [3].
Прежде чем говорить об антибактериальных свойства веществ, давайте вспомним, что такое бактерии? Бактерии – домен прокариотических микроорганизмов. Бактерии обычно достигают нескольких мкм в длину, их клетки могут иметь разнообразную форму: от шарообразной до палочковидной и спиралевидной. Бактерии – одна из первых форм жизни на Земле и встречаются почти во всех земных местообитаниях. Они населяют почву, пресные и морские водоёмы, кислые горячие источники, радиоактивные отходы [6] и глубинные слои земной коры. Бактерии часто являются симбионтами и паразитами растений и животных. Большинство бактерий к настоящему моменту не описано, и представители лишь половины типов бактерий могут быть выращены в лаборатории [9]. Следовательно, если есть бактерии, то существуют вещества, которые оказывают антибактериальное действие.
Вещества, оказывающие губительное действие на бактерии называются, антибиотиками. Были получены в 1928 году Александром Флемингом. Антибиотики существуют как самостоятельная лекарственная форма, так и входят в состав различных средств, оказывая свое действие.
Цель исследования
Целью нашего исследования явилось изучение антибактериальных свойств масла семян табака в составе туалетного мыла, изготовленного из натурального сырья.
В соответствии с поставленной целью была определена следующая задача:
- доказать преимущество использования масла семян табака, входящего в состав некоторых казахстанских мыл, в качестве антибактериального компонента вышеуказанных средств гигиены.
Научная новизна: впервые изучена микробиологическая активность масел семян табака.
Метод исследования: микробиологический
В составе современного туалетного мыла содержится более полутора десятка компонентов. Состав перечислен на упаковке очень мелким шрифтом, который даже достаточно зрячий человек в условиях магазинного освещения не может прочитать, не говоря уже о названиях самих компонентов (иногда зашифрованных кодовым обозначением). Нужно быть хорошим химиком, чтобы разобраться в экологической безопасности каждого компонента мыла. Среди компонентов почти каждого сорта мыла, наряду с традиционными веществами, составляющими сущность мыла, есть вещества-красители, стабилизаторы, ароматизаторы и ряд других ингредиентов, которые по-разному могут влиять на кожу индивидуального человека [4]. По агрегатному состоянию мыло может быть твердым и жидким. А по составу оно делится на различные виды, такие как, косметическое, лечебное, детское, антибактериальное и т.д. Более подробно рассмотрим антибактериальное мыло.
Многие считают антибактериальное мыло тем самым средством, которое способно защитить нас от инфекций и опасных микробов. Но так ли оно полезно, как принято считать? Антибактериальное мыло стало невероятно популярно в последнее время, им пользуются в госпиталях, офисах, школах и дома. Ученые утверждают, что антибактериальное мыло более эффективно в отношении бактерий, чем обычное мыло, и помогает защитить организм от различных видов микробов и болезней.
Глава 1. Механизм действия обычного мыла
Двумя самыми главными компонентами мыла являются жиры и щелочь. В прошлом мыло делали из животных жиров, но сейчас обычно используются жирные кислоты, получаемые из жира. Жирные кислоты соединяются с гидроокисью натрия, то есть щелочью. Другие ингредиенты, добавляемые в мыло, это — ароматизаторы, а также добавки, которые помогают сформировать текстуру и цвет продукта. Возможно, мыло и покажется нам простым средством, но обычно его эффективность объясняется химическими соединениями кислоты и нейтрализирующей основы. Когда мы мочим и намыливаем руки, ингредиенты соединяются, чтобы удерживать воду, но и одновременно отталкивать ее. Грязь и бактерии прилипают к мылу и смываются. Поэтому важно понимать, что мыло без дополнительных антибактериальных добавок все равно удаляет бактерии с кожи.
Что делает мыло антибактериальным? Добавление специального ингредиента, который убивает бактерии. Большинство жидких антибактериальных мыл, которые продаются сегодня, содержат триклозан. Также часто при производстве антибактериального мыла добавляют триклокарбан, хотя он не настолько популярен, как триклозан. Как триклозан, так и триклокарбан считаются антимикробными агентами, поскольку они способны нейтрализировать широкий спектр микроорганизмов. Эти два химиката работают, влияя на метаболизм бактерий, с которыми они контактируют. Они отличаются от других антимикробных химикатов, таких, как алкоголь и хлор, которые быстро испаряются и не оставляют активных остатков. Триклозан и триклокарбан имеют совершенно противоположное действие, и оставляют после себя активные остатки.
Глава 2. Что такое триклозан?
Триклозан – это вещество хлор-фенольной природы. В чем его опасность?
1. Попадая в наше тело (все, что Вы наносите на кожу — попадает в кровь) иммитирует женский гормон эстроген, нарушая нормальный гормональный баланс. Это может привести к раку груди, яичников, простаты, раннему половому созреванию и проблемам с фертильностью.
2. Продукты его метаболизма блокируют нормальную функцию щитовидной железы, что сказывается на всем организме в целом.
3. Не способен убивать вирусы, а только бактерии, причем и дружелюбные, в том числе. Не все бактерии вызывают заболевания, многие просто живут на поверхности нашей кожи и внутри нашего тела, являясь частью нашей личной и важной экосистемы. Триклозан, как антибиотик, который атакует все без разбора — хорошее или плохое.
4. Увеличивает сопротивляемость к антибиотикам. Триклозан — жирорастворимое вещество, что дает ему возможность очень легко проникать через стенки бактерий. При попадании внутрь бактерии, он атакует специальный фермент, который отвечает за синтез жизненно важных для бактериальной клетки жирных кислот. Со временем, бактерии вырабатывают толерантность к триклозану, а это означает, что они защищены от его действия. При продолжительном использовании продуктов с триклозаном, остаются только бактерии, чьи ферменты могут ему противостоять. В итоге, эти же самые бактерии смогут противостоять антибиотикам, которые могут понадобиться для лечения инфекционного заболевания.
5. Ослабляет иммунитет. Ученые доказали, что дети, выросшие в окружающей среде с частым использованием химических антибактериальных, дезинфицирующих продуктов, имеют более слабый иммунитет, страдают от аллергий, астмы и заболеваний иммунной системы. Нашему организму, как странно бы это не звучало, необходима натуральная «грязь», бактерии, грибы, вирусы, чтобы «натренировать» свой иммунитет и реже болеть в дальнейшей жизни.
6. При взаимодействии с водой из-под крана, он связывается с хлором, образуя токсичные диоксины. Диоксиды всасываются в нашу кровь и накапливаются в нашем теле, отравляя его изнутри.
Глава 3. Чем отличается масло семян табака от триклозана?
Среди продуктов, получаемых из табачных семян, большой интерес вызывает масло. Изучению свойств табачного масла посвящено значительное число работ. Характеризуя табачное масло все исследователи указывают на высокую масличность семян табака (30-40%), отмечают практически полное отсутствие в масле алкалоидов и на этом основании семена табака рассматриваются как нетрадиционный источник получения пищевого растительного масла. В состав жирных кислот табачного масла входят в основном четыре кислоты: пальмитиновая, стеариновая, олеиновая и линолевая [2]. Кроме этого, некоторые исследователи приводят данные по содержанию небольших количеств линоленовой, миристиновой и эйкозановой (арахиновой) кислот. Лечебные свойства натурального табачного масла совершенно уникальны. Оно оказывает антибактериальное и антисептическое действие [1]. В масле семян табака есть витамин Е в особой форме. Он омолаживает кожу, уменьшает уровень холестерина, укрепляет кровеносные сосуды, делая их эластичными и снижая риск образования тромбов.
Сквален, также содержащийся в табачном масле, можно использовать в качестве иммуностимулятора и противоопухолевого средства. Это вещество – неотъемлемая часть подкожного жира. Поэтому оно нормализует функцию холестеринового обмена.
Табачное масло очень полезно при профилактике любых заболеваний. Оно эффективно при инфекциях и различных формах гриппа. Кроме того, препарат способствует предупреждению раннего старения, снимает даже сильные отеки, боль, восстанавливает подвижность при мышечных болях.
Материалы и методы
Входе эксперимента было использовано казахстанское мыло с маслом семян табака.
Из бактерий были использованы Escherichia coli (кишечная палочка) и Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк).
1) Стерильными руками стругаем мыло. 1 грамм наструганного мыла помещаем в пробирку с 10 мл стерильной дистиллированной воды и тщательно взбалтываем до полного растворения мыла. Таким образом, получаем 10% раствор мыла. Из исходного 10% раствора мыла готовим 1%, 2,5%, 5% растворы мыла (рис.1, 2).
Рис.1 и 2. Приготовление мыльных растворов разной процентности.
2) Берем чашку Петри с мясопептонным агаром. Наносим на поверхность агара каплю с раствором бактерий Escherichia coli и растираем ее (каплю) по всей поверхности стеклянным шпателем. Тоже самое проделываем и с бактерией Staphylococcus aureus. После того, как чашки Петри засеяны культурами, берем пастерочки, на них надеваем грушу и делаем в каждой чашке по 4 лунки (рис.3). В каждую лунку заливаем раствор мыла, с соответствующим разведением (1%, 2,5%, 5%, 10%). На каждый эксперимент были использованы по 4 чашки. И эти чашки Петри были помещены в термостат. Всего было проведено 4 повтора. По истечении трех суток чашки Петри были вынуты из термостата. И с помощью линейки, были произведены замеры стерильных зон вокруг лунок.
Рис.3. Чашки Петри с лунками
Результаты и выводы:
В результате эксперимента было установлено, что ни одно из разведений казахстанского мыла с маслом семян табака не проявило антибактериальной активности – не были обнаружены стерильные зоны вокруг лунок.
Следовательно, можно сделать вывод о том, что либо масло семян табака не эффективно против бактерий Escherichia coli и Staphylococcus aureus, либо мы развеяли миф об антибактериальных свойствах данного масла в целом!
А этот факт может послужить поводом для нового исследования!
Заключение:
Следующим этапом нашего исследования планируется исследование антибактериальных свойств гигиенических продуктов, содержащих Ferula assa-foetida (асафетиду вонючую – ферулу).
Список использованной литературы
Бубнов Е.А., Виневский Е.И, Чаленко Г.И. «Получение масла из семян табака прямым отжимом» ФГБНУ «Всероссийский научно – исследовательский институт табака, махорки и табачных изделий». - Краснодар, 2017.
Саломатин, В.А. Актуальные перспективы использования видов рода Никоциана, как сырья для получения пищевых функциональных продуктов нетрадиционного направления / В.А. Саломатин В.А., В.П. Писклов, Н.И. Ларькина // Научно – инновационные аспекты при создании продуктов здорового питания: Матер. Всерос. науч.-практ. конф. (5-6 сентября 2012 г.). – Углич. – 2012.
Ганнесен А.В. «Структура и состав моно- и мультивидовых биопленок микроорганизмов кожи и природных местообитаний: действие на них косметики и некоторых других биологически активных соединений» диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. – Москва, 2018.
Орлин Н.А., Абрагина Е.А. Об экологичности отдельных компонентов современного туалетного мыла // Успехи современного естествознания. – 2011. – № 4. – С. 81-82.
Chiller, K., Selkin, B.A., Murakawa, G. J. Skin microflora and bacterial infections of the skin // Journal of investigative dermatology symposium proceedings. – 2001. – V. 6. –№ 3. – P. 170– 174a.
Fredrickson J. K., Zachara J. M., Balkwill D. L., Kennedy D., Li S. M., Kostandarithes H. M., Daly M. J., Romine M. F., Brockman F. J. Geomicrobiology of high-level nuclear waste-contaminated vadose sediments at the hanford site, washington state. // Applied And Environmental Microbiology. — 2004. —Vol. 70.- № 7. — P. 4230—4241.
Grice, E.A., Kong, H.H., Conlan, S., Deming, C.B., Davis, J., Young, A.C.; NISC Comparative Sequencing Program, Bouffard, G.G., Blakesley, R.W., Murray, P.R., Green, E.D., Turner, M.L., Segre, J.A. Topographical and temporal diversity of the human skin microbiome // Science. – 2009. – V. 324. – № 5931. – P. 1190–1192.
Hong, S.-W., Kim, M.-R., Lee, E.-Y., Kim, J. H., Kim, Y.-S., Jeon, S. G., Yang, J.M., Lee, B.-J., Pyun, B.-Y., Gho, Y.S., Kim, Y.-K. Extracellular vesicles derived from Staphylococcus aureus induce atopic dermatitis-like skin inflammation // Allergy. – 2011. – V. 66. –№3. – P. 351– 359.
Rappé M. S., Giovannoni S. J. The uncultured microbial majority. // Annual Review Of Microbiology. — 2003. — Vol. 57. — P. 369—394.
SanMiguel, A., Grice, E. A. Interactions between host factors and the skin microbiome // Cellular and molecular life sciences : CMLS. – 2015. – V. 72. – № 8. – P. 1499–1515.