Біологічні науки/6. Мікробіологія

Студентка Зусько К.В.

Студентка Українець О.О.

К.т.н., доцент Грегірчак Н.М.

Національний університет харчових технологій, Україна

Дослідження антибактеріальних властивостей плівки з ТіО₂

На сьогоднішній день як в Україні, так і за її межами у виробництві харчових продуктів, широко використовуються наноструктуровані харчові добавки. Так, серед дозволених в Україні неабияку роль відіграє діоксид титану [4,6].

Діоксид титану є барвником білого кольору, який широко застосовується як добавка в харчові продукти, засоби особистої гігієни, декоративну косметику, оболонки фармацевтичних препаратів; як матеріал для фотокаталітичної стерилізації в медицині та харчовій промисловості, а також для вирішення екологічних проблем за допомогою фотокаталітичного розкладання шкідливих органічних домішок у воді та повітрі [1,7]. Поєднання оброблення оксиду титану з ультрафіолетовим опроміненням являється однією з кращих дезинфікуючих технологій, оскільки, на відмінну від інших, у цьому разі не відбувається утворення небезпечних сполук [8]. Крім того, діоксид титану володіє антибактеріальними властивостями, але жодних досліджень з використанням харчових продуктів та паковань не проводилося [1]. Тому актуальним було дослідити властивості ТіО₂ як складової паковань харчових продуктів і його вплив на їх якість.

Об'єктом дослідження були плівки на основі полівінілового спирту (ПВС) з різними концентраціями діоксиду титану.

Інгібуючу дію нанодисперсного порошку ТіО₂ на тест-культури мікроорганізмів проводили поверхневим методом (чашковий). В якості об'єктів дослідження використовували культури E. coli ІЕМ-1, B. subtilis БТ-2, C. аlbicans Д-6, А. niger Р-3. У пробірку з розчином певної концентрації діоксиду титану (2,5; 5; 10; 20 %) у стерильних умовах поміщали 1 см³ суспензії кожної з культур мікроорганізмів, ретельно перемішували і відбирали піпеткою 0,1 см³ (краплю) та вносили в центр застиглого середовища (при визначенні бактерій – МПА, при визначенні грибів та дріжджів – Сабуро). Обережно розтирали стерильним шпателем по всій поверхні середовища в чашці. Чашки поміщали в термостат (28 ⁰С для грибів і 37 ⁰С для бактерій) та інкубували протягом 72 год (бактерії) та 5-7 діб (гриби). Кількість мікроорганізмів у 1 см³ розчину визначали множенням числа колоній на розбавлення наважки і діленням на кількість внесеного посівного матеріалу. За відсутності росту клітин робили висновок про пригнічення росту певного мікроорганізму [2,5]. Дослідження інгібуючої дії розчину діоксиду титану на культури бактерій та грибів проводили також при денному освітленні та в термостаті з УФ-опроміненням.

Визначення антагоністичних властивостей плівки з ТіО₂ проводили методом агарових дисків. У стерильних умовах накладали вирізані диски з плівки на середовище з культурою (при визначенні бактерій – МПА, при визначенні грибів та дріжджів – Сабуро), які вирощували при 30°С і через 24 год вимірювали діаметр затримки росту мікроорганізмів [2,3].

Результати досліджень наведено в табл. 1.

Таблиця 1

Інгібуюча дія розчинів ТіО₂ на мікроорганізми

Умови	Концентра-ція ТіО2, %	Загальне мікробне число, КУО/г
		E. coli ІЕМ-1	B. subtilis БТ-2	C. albicans Д-6	А. niger Р-3
Денне освітлення	2,5	8,9×10^4	9,8×10^4	7,4×10^6	7,2×10^6
	5	6,7×10^4	6,9×10^4	8,5×10^5	3,8×10^4
	10	+	+	4,2×10^6	2,2×10^4
	20	+	+	5,3×10^6	3,4×10^4
Термостат 30 ^0	2,5	8,7×10^4	9,7×10^4	7,4×10^6	2×10^5
	5	4,9×10^4	5,5×10^4	3,2×10^6	1,6×10^5
	10	+	+	2,5×10^6	1,6×10^5
	20	+	+	2,7×10^6	1,1×10^4
УФ-опромінення	2,5	+	+	4,4×10^6	1,2×10^5
	5	+	+	5×10^6	1×10^5
	10	+	+	4,2×10^6	5,2×10^4
	20	+	+	5,3×10^6	1,2×10^5

Закінчення таблиці 1

Контроль

1,6×10^6

5,7×10^6

1,8×10^7

2,3×10^5

Примітка. «+» – пригнічує повністю; «К» – початкові концентрації мікроорганізмів без ТіО₂.

Розчини ТіО₂ різних концентрацій за різних умов (при денному світлі, при 30⁰С, при УФ-опроміненні) не проявляють інгібуючої дії на C. albicans Д-6 та А. niger Р-3, оскільки в порівнянні з початковими їх концентраціями (1,8×10⁷ та 2,3×10⁵ відповідно) значної різниці у значеннях не спостерігалось (табл. 1). Незначна різниця у значеннях може бути пов'язана з можливим відбором проб з меншим вмістом ТіО₂, ніж в інших, чи навпаки.

Найоптимальнішим варіантом є оброблення ТіО₂ УФ-випромінюванням, адже таким чином можна використовувати мінімальну концентрацію (2,5 %) суспензії ТіО₂. Без оброблення розчину УФ доцільним є використання розчину ТіО₂ концентрацією вище 10 %.

Також з метою визначення впливу ТіО₂ на якість плівки проводили дослідження з виявлення її антимікробних властивостей методом агарових дисків [2,3]. Результати досліджень наведені в табл. 2.

Таблиця 2

Антимікробні властивості плівок з ТіО₂

Тест-культури	Зона затримки, мм
	К1	К2	Зр1	Зр2
E. coli ІЕМ-1	0,00	0,00	9	15
B. subtilis БТ-2	0,00	1	6	7
C. albicans Д-6	0,00	0,00	0,00	0,00
А. niger Р-3	0,00	0,00	0,00	0,00

Примітка. К₁, К₂ – контрольні зразки ПВС-пектин-гліцерин 60:10:30

Зр ₁, Зр ₂ – з додаванням до контрольного зразку 1 і 2 % ТіО₂ відповідно

Отже, на основі отриманих даних, можна зробити висновок, що ТіО₂ у складі плівки дійсно пригнічує розвиток бактерій (E. сoli ІЕМ-1, B. subtilis БТ-2), оскільки спостерігається їх затримка росту. На життєдіяльність грибів та дріжджів ТіО₂ не впливає.

Література:

1. Аляхнович Н.С., Новиков Д.К. Пищевой краситель и фармацевтик диоксид титана как патоген // Имуннопатология, Аллергология, Инфектология. – 2015. – №1. – С. 71–77.

2. Грегірчак Н.М. Мікробіологія харчових виробництв: Лаб. практикум. – К.: НУХТ, 2009. – 302 с.

3. Золотарев П.Н. Оценка антибактериальной активности лекарственных пленок, содержащих ІІ фракцію вуглекислотного экстракта цветков гвоздики // Вестник СамГУ. – 2006. – №9. – С. 145–154.

4. Кузнєцов Г. Нанотехнології в харчовій промисловості. Частина 1: Що це і навіщо? // Превентивна медицина. – 2013. – №8. – С. 48–50

5. Наказ МОЗ України № 167 від 05.04.2007. Про затвердження методичних вказівок "Визначення чутливості мікроорганізмів до антибактеріальних препаратів". – Київ, 2007. – 52с.

6. Сердюк А.М., Гуліч М.П., Каплуенко В.Г., Косінов М.В. Нанотехнології мікронутрієнтів: питання безпечності та біотичної наноматеріалів при виробництві харчових продуктів // Журн. АМН України. – 2010. – №3. – С. 467–471.

7. Хороших В.М., Белоус В.А. Пленки диоксид титана для фотокатализа и медицины // ФИП. – 2009. – №3. – С. 223–238.

8. Carp O., Huisman C.L., Reller A. Photoinduced reactivity of titanium dioxide // Progress in Solid State Chemistrу. – 2004. – Vol. 32, № 1. – Р. 33–177.