Аннотация

Предотвращение порчи продуктов, вызываемой патогенными микроорганизмами, без ущерба для их качества – важнейшая задача пищевой промышленности. Растительные экстракты, особенно экстракты высших растений, являются одними из наиболее эффективных и безопасных компонентов, содержащих органические кислоты и полифенольные соединения, способные ингибировать рост различных патогенных микроорганизмов. Целью настоящего исследования являлось изучение in vitro антимикробных свойств образцов экстрактов растений Кемеровской области – Кузбасса (Западная Сибирь, Россия), перспективных для использования в разработке новых природных антисептических и антимикробных препаратов. Для исследования выбраны образцы растений: борщевика сибирского (Heracleum sibiricum L.), медуницы лекарственной (Pulmonaria officinalis L.), сирени обыкновенной (Syringa vulgaris L.). Из них получены водно-спиртовые экстракты различной концентрации (40, 55, 60, 70 %), для которых диско-диффузионным методом определяли антимикробную активность in vitro. Метаболомный состав образцов экстрактов изучали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с УФ-детектором. Концентрацию соединений рассчитывали по калибровочным уравнениям. Образцы экстрактов H. sibiricum, P. officinalis и S. vulgaris обладали различной антимикробной активностью. Наиболее широкий спектр действия продемонстрировали образцы 40 и 60 % водно-спиртовых экстрактов борщевика сибирского, ингибируя рост Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Pseudomonas putida и Pseudomonas aeruginosa. Кумариновые соединения, присутствующие в экстракте, разрушали клеточные мембраны и препятствовали образованию биопленок. Образцы P. officinalis проявили активность против Bacillus cereus и P. aeruginosa; S. vulgaris ингибировали рост Candida albicans и E. coli благодаря антоцианам и органическим кислотам, которые также служат натуральными консервантами. Несмотря на подтвержденную антимикробную активность, применение данных экстрактов в пищевой промышленности требует дополнительных исследований. Необходимо доказать их безопасность, оценить влияние на вкус и свойства продуктов, а также изучить стабильность и их взаимодействие с другими ингредиентами. Данное исследование вносит вклад в разработку новых природных антисептических и антимикробных препаратов, а также демонстрирует перспективность использования для этих целей биоактивных соединений растений Кемеровской области – Кузбасса.

Ключевые слова

Растительное сырье, Pulmonaria officinalis, Heracleum sibiricum, Syringa vulgaris, антимикробная активность, водно-спиртовой экстракт, патогенные микроорганизмы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Shah RM, Jadhav SR. Plant-based antimicrobials and their role in food safety. Frontiers in Sustainable Food Systems. 2023;7:1173052. https://doi.org/10.3389/fsufs.2023.1173052
2. Ермоленко З. М., Фурсова Н. К. Микробиологическая порча пищевых продуктов и перспективные направления борьбы с этим явлением. Бактериология. 2018. Т. 3. № 3. С. 46-57. https://elibrary.ru/ YXAFAL
3. Quintieri L, Koo OK, Caleb OJ. Fight against food waste: Combating contamination and spoilage. Frontiers in Microbiology. 2023;14:1265477. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1265477
4. Ivanova S, Sukhikh S, Popov A, Shishko O, Nikonov I, et al. Medicinal plants: A source of phytobiotics for the feed additives. Journal of Agriculture and Food Research. 2024;16:101172. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2024.101172
5. Winkelstroter LK, Bezirtzoglou E, Tulini FL. Natural compounds and novel sources of antimicrobial agents for food preservation and biofilm control, volume II. Frontiers in Microbiology. 2024;15:1412881. https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1412881
6. Galie S, Garda-Gutierrez C, Miguelez EM, Villar CJ, Lombo F. Biofilms in the food industry: Health aspects and control methods. Frontiers in Microbiology. 2018;9:898. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00898
7. Андреева И. С., Лобанова И. Е., Высочина Г. И., Соловьянова Н. А. Сравнительная оценка антимикробной активности некоторых перспективных лекарственных растений. Растительный мир азиатской России: Вестник центрального сибирского ботанического сада СО РАН. 2018. № 3. С. 91-99.
8. Захаренко С. М. Современные подходы к профилактике антибиотик-ассоциированной супрессии микрофлоры желудочно-кишечного тракта. Лечащий врач. 2010. № 11. С. 68. https://elibrary.ru/SGGHCZ
9. Avershina E, Shapovalova V, Shipulin G. Fighting antibiotic resistance in hospital-acquired infections: Current state and emerging technologies in disease prevention, diagnostics and therapy. Frontiers in Microbiology. 2021;12:707330. https:// doi.org/10.3389/fmicb.2021.707330
10. Федоренко Е. В., Коломиец Н. Д., Сычик С. И. Актуальные проблемы микробиологической безопасности пищевой продукции. Гигиена и санитария. 2016. Т. 95. № 9. С. 873-878. https:// elibrary.ru/WWULLX
11. Nieto G, Martmez-Zamora L, Penalver R, Marin-Iniesta F, Taboada-Rodriguez A, et al. Applications of plant bioactive compounds as replacers of synthetic additives in the food industry. Foods. 2024;13(1):47. https://doi.org/10.3390/ foods13010047
12. Bangar SP, Chaudhary V, Thakur N, Kajla P, Kumar M, et al. Natural antimicrobials as additives for edible food packaging applications: A review. Foods. 2021;10(10):2282. https://doi.org/10.3390/foods10102282
13. Pinto L, Tapia-Rodriguez MR, Baruzzi F, Ayala-Zavala JF. Plant Antimicrobials for food quality and safety: Recent views and future challenges. Foods. 2023;12(12):2315. https://doi.org/10.3390/foods12122315
14. Babich O, Larina V, Krol O, Ulrikh E, Sukhikh S, et al. In vitro study of biological activity of Tanacetum vulgare extracts. Pharmaceutics. 2023;15(2):616. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15020616
15. Sukhikh S, Babich O, Prosekov A, Patyukov N, Ivanova S. Future of chondroprotectors in the treatment of degene¬rative processes of connective tissue. Pharmaceuticals. 2020;13(9):220. https://doi.org/10.3390/ph13090220
16. Redondo-Blanco S, Fernandez J, Lopez-Ibanez S, Miguelez EM, Villar CJ, et al. Plant phytochemicals in food preservation: Antifungal bioactivity: A review. Journal of Food Protection. 2020;83(1):163-171. https://doi.org/10.4315/0362-028X.JFP-19-163
17. Usjak L, Petrovic S, Drobac M, Sokovic M, Stanojkovic T, et al. Essential oils of three cow parsnips - composition and activity against nosocomial and foodborne pathogens and food contaminants. Food & Function. 2017;8(1):278-290. https://doi.org/10.1039/C6FO01698G
18. Velichkovich NS, Dunchenko NI, Stepanova AA, Kozlova OV, Faskhutdinova ER, et al. The phytochemical composition of Kuzbass medicinal plants. Foods and Raw Materials. 2025;13(2):219-232. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2025-2-649
19. Mishra R, Panda AK, De Mandal S, Shakeel M, Bisht SS, et al. Natural anti-biofilm agents: Strategies to control biofilm-forming pathogens. Frontiers in Microbiology. 2020;11(JAN):566325. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.566325
20. Culqui-Arce C, Mori-Mestanza D, Fernandez-Jeri AB, Cruzalegui RJ, Zabarburu RCM, et al. Polymers derived from agro-industrial waste in the development of bioactive films in food. Polymers. 2025;17(3):408. https://doi.org/10.3390/polym17030408
21. Гаделева Х. К., Никитина А. А., Данилова О. А., Зайнуллин Р. А., Кунакова Р. В. и др. Исследование влияния растительных экстрактов на микробиологическую стойкость безалкогольных напитков. Пиво и напитки. 2011. № 1. С. 28-30. https://elibrary.ru/NDZJWR
22. Бурак Л. Ч., Сапач А. Н. Инновационная упаковка для пищевых продуктов. Научное обозрение. Технические науки. 2023. № 2. С. 50-57. https://doi.org/10.17513/srts.1434
23. Железнов Я. А. Зонирование территории кемеровской области по уровню техногенной нагрузки с учетом экологического фактора. Известия иркутского государственного университета. Серия: науки о земле. 2021. Т. 35. С. 19-32. https://doi.org/10.26516/2073-3402.2021.35.19
24. Belashova OV, Kozlova OV, Velichkovich NS, Fokina AD, Yustratov VP, et al. A phytochemical study of the clover growing in Kuzbass. Foods and Raw Materials. 2024;12(1):194-206. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2024-1-599
25. Ротькина Е. Б., Шереметова С. А. Степная флора Кузбасса - систематическая структура. Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 11. С. 73-78. https://elibrary.ru/IMPDPS
26. Usjak L, Petrovic S, Drobac M, Sokovic M, Stanojkovic T, et al. Essential oils of three cow parsnips - composition and activity against nosocomial and foodborne pathogens and food contaminants. Food & Function. 2017;8(1):278-290. https://doi.org/10.1039/C6FO01698G
27. Miladinovic DL, Ilic BS, Mihajilov-Krstev TM, Nikolic DM, Cvetkovic OG, et al. Antibacterial activity of the essential oil of Heracleum sibiricum. Natural Product Communications. 2013;8(9):1309-1311. https://doi.org/10.1177/1934578X1300800931
28. Neagu E, Radu GL, Albu C, Paun G. Antioxidant activity, acetylcholinesterase and tyrosinase inhibitory potential of Pulmonaria officinalis and Centariumum bellatum extracts. Saudi Journal of Biological Sciences. 2018;25(3):578-585. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2016.02.016
29. Hanganu D, Niculae M, Ielciu I, Olah NK, Munteanu M, et al. Chemical profile, cytotoxic activity and oxidative stress reduction of different Syringa vulgaris L. extracts. Molecules. 2021;26(11):3104. https://doi.org/10.3390/molecules 26113104
30. Chauhan S, Jaiswal V, Cho YI, Lee HJ. Biological activities and phytochemicals of Lungworts (genus Pulmonaria) focusing on Pulmonaria officinalis. Applied Sciences. 2022;12(13):6678. https://doi.org/10.3390/app12136678
31. Определение влажности лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов. Институт фармакопеи и стандартизации в сфере обращения лекарственных средств. Available from: https://pharmacopoeia.regmed.ru/pharmacopoeia/izdanie-14/1/1-5/1-5-3/opredelenie-vlazhnosti-lekarstvennogo-rastitelnogo-syrya-i-lekarstvennykh-rastitelnykh-preparatov
32. Frolova AS, Fokina AD, Milentyeva IS, Asyakina LK, Proskuryakova LA, et al. The biological active substances of Taraxacum officinale and Arctium lappa from the Siberian federal district. International Journal of Molecular Sciences. 2024;25(6):3263. https://doi.org/10.3390/ijms25063263
33. Бородина Е. Е., Козлова О. В., Богер В. Ю., Проскурякова Л. А., Юстратов В. П. Листья пасленовых - источники антиоксидантов и витамина D. Техника и технология пищевых производств. 2025. Т. 55. № 1. С. 197-213. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2025-1-2565
34. Daglia M. Polyphenols as antimicrobial agents. Current Opinion in Biotechnology. 2012;23(2):174-181. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2011.08.007
35. Экстракты. Институт фармакопеи и стандартизации в сфере обращения лекарственных средств. Available from: https://pharma-copoeia.regmed.ru/pharmacopoeia/izdanie-14/1/1-4/1-4-1/ekstrakty/
36. Zhu FD, Fu X, Ye HC, Ding HX, Gu LS, et al. Antibacterial activities of coumarin-3-carboxylic acid against Acidovorax citrulli. Frontiers in Microbiology. 2023;14;1207125. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1207125
37. Бабич О. О., Бахтиярова А. Х., Кроль О. В., Самусев И. Г., Цибульникова А. В. и др. Изучение антиоксидантных свойств экстрактов и биологически активных веществ, полученных из Calluna vulgaris. 2023. Т. 39. № 5. С. 70-81. https://doi.org/10.56304/ S0234275823050022
38. Krzyzanowska-Kowalczyk J, Pecio L, Moldoch J, Ludwiczuk A, Kowalczyk M. Novel phenolic constituents of Pulmonaria officinalis L. LC-MS/MS comparison of spring and autumn metabolite profiles. Molecules. 2018;23(9):2277. https://doi.org/10.3390/molecules23092277
39. Sadowska B, Wojcik-Bojek U, Krzyzanowska-Kowalczyk J, Kowalczyk M, Stochmal A, et al. The Pros and Cons of Cystic Fibrosis (CF) patient use of herbal supplements containing Pulmonaria officinalis L. extract: The evidence from an in vitro study on Staphylococcus aureus CF clinical isolates. Molecules. 2019;24(6):1151. https://doi.org/10.3390/ molecules24061151
40. Krzyzanowska-Kowalczyk J, Kowalczyk M, Ponczek MB, Pecio L, Nowak P, et al. Pulmonaria obscura and Pulmonaria officinalis extracts as mitigators of peroxynitrite-induced oxidative stress and cyclooxygenase-2 inhibitors- in vitro and in silico studies. Molecules. 2021;26(3):631. https://doi.org/10.3390/molecules26030631
41. Шевчук О. М., Веляев Ю. О., Палий И. Н., Паштецкая А. В., Солдатов Д. К. и др. Поиск новых растительных источников розмариновой кислоты. Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2024. № 150. С. 136-145. https://elibrary.ru/JGLTPC
42. Iqbal H, Wright CL, Jones S, da Silva GR, McKillen J, et al. Extracts of Sida cordifolia contain polysaccharides possessing immunomodulatory activity and rosmarinic acid compounds with antibacterial activity. BMC Complementary Medicine and Therapies. 2022;22(1):1-17. https://doi.org/10.1186/s12906-022-03502-7
43. Gqsecka M, Krzyminska-Brodka A, Magdziak Z, Czuchaj P, Bykowska J. Phenolic compounds and organic acid composition of Syringa vulgaris L. Flowers and infusions. Molecules. 2023;28(13):5159. https://doi.org/10.3390/molecules28135159
44. Yudina RS, Gordeeva EI, Shoeva OYu, Tikhonova MA, Khlestkina EK. Anthocyanins as functional food components. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(2):178-189. (In Russ.) https://doi.org/10.18699/VJ21.022
45. Dudek MK, Michalak B, Wozniak M, Czerwinska ME, Filipek A, et al. Hydroxycinnamoyl derivatives and secoiridoid glycoside derivatives from Syringa vulgaris flowers and their effects on the pro-inflammatory responses of human neutrophils. Fitoterapia. 2017;121:194-205. https://doi.org/10.1016/j.fitote.2017.07.008
46. Блинова И. П., Дейнека В. И., Саласина Я. Ю., Олейниц Е. Ю., Дейнека Л. А. Антоцианы цветков сирени Syringa vulgaris. Химия растительного сырья. 2023. № 3. С. 127-132. https://doi.org/10.14258/jcprm.20230311638
47. Borges A, Ferreira C, Saavedra MJ, Simoes M. Antibacterial activity and mode of action of ferulic and gallic acids against pathogenic bacteria. Microbial Drug Resistance. 2013;19(4):256-265. https://doi.org/10.1089/mdr.2012.0244
48. Chen J, Zhong K, Qin S, Jing Y, Liu S, et al. Astragalin: A food-origin flavonoid with therapeutic effect for multiple diseases. Frontiers in Pharmacology. 2023;14:1265960. https://doi.org/10.3389/fphar.2023.1265960
49. Stojkovic D, Petrovic J, Sokovic M, Glamoclija J, Kukic-Markovic J, et al. In situ antioxidant and antimicrobial activities of naturally occurring caffeic acid, p-coumaric acid and rutin, using food systems. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2013;93(13):3205-3208. https://doi.org/10.1002/jsfa.6156
50. Arima H, Ashida H, Danno G. Rutin-enhanced antibacterial activities of flavonoids against Bacillus cereus and Salmonella enteritidis. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 2002;66(5):1009-1014. https://doi.org/10.1271/bbb.66.1009
51. Ivanov M, Novovic K, Malesevic M, Dinic M, Stojkovic D, et al. Polyphenols as inhibitors of antibiotic resistant bacteria-mechanisms underlying rutin interference with bacterial virulence. Pharmaceuticals. 2022;15(3):385. https://doi.org/10.3390/ph15030385
52. Hosseinzadeh Z, Ramazani A, Razzaghi-Asl N. Plants of the genus Heracleum as a source of coumarin and furanocoumarin. Journal of Chemical Reviews. 2019;1(2):78-98. https://doi.org/10.33945/SAMI/JCR.2019.1.7898
53. Evstropov AN, Burova LG, Shirokikh IV, Lipeeva AV, Schultz EE. Investigation of the antimicrobial activity of coumarin substances against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa. Bacteriology. 2018;3(2);16-19.
54. Sumner LW, Amberg A, Barrett D, Beale MH, Beger R, et al. Proposed minimum reporting standards for chemical analysis. Metabolomics. 2007;3:211-221. https://doi.org/10.1007/s11306-007-0082-2