Проекты

Перспективы использования ферментированного раствора чайного гриба (Medusomyces gisevii) в фармацевтической промышленности

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Химия в фармации и медицине»

Направление работы: Фармация, Фармакогнозия
Авторы работы: Ресурсный центр «Медицинский Сеченовский Предуниверсарий»
Предметы: Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину» 2020 года

Актуальность

В настоящее время растёт интерес учёных к созданию и внедрению функциональных продуктов, которые можно получить из повседневных и обыденных вещей. Чайный гриб представляет собой перспективное сырьё для получения новых антибиотических средств, различных добавок и может стать материалом, заменяющим кожные участки в трансплантологии.

Цель

Изучить микроорганизмы чайного гриба и химический состав ферментированного раствора, характеризующего его лечебные свойства.

Задачи

1. Изучить научную и патентную документацию, характеризующую микробиологический состав зооглеи и химический состав культивированной жидкости чайного гриба.

2. Провести качественный химический анализ раствора, ферментированного данным симбионтом.

3. Провести макро- и микроскопическое исследование последовательных слоёв организма.

4. Выполнить спектральный анализ ферментированного раствора.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Микроскоп МБИ-6

• Набор для микроскопирования

• Весы

• Спектрофотометр SPECORD 205

• Химические реактивы (0,1%-й раствор сульфата меди (II), 0,1%-й раствор нитрата свинца (II), желатин, металлический цинк, 6%-й раствор гидроксида натрия, 0,1%-й раствор хлорида железа (III), фенол, концентрированная соляная кислота)

• Лабораторная посуда (пробирки, пипетки, держатели)

• Спиртовка

Описание

Для изучения биологического состава чайного гриба использовали метод световой микроскопии различных слоёв зооглеи медузомицета с помощью микроскопа МБИ-6 при увеличениях 10х и 40х.
Для изучения химических компонентов ферментированной жидкости был взят семидневный настой чайного гриба. С помощью химических реактивов провели качественные реакции, которые подтвердили наличие определённых групп органических веществ, поддерживающих работу организма человека. Кислотность среды определили индикаторной бумажкой.
Масс-спектральный анализ, позволяющий идентифицировать химические соединения в исследуемом объекте, провели с помощью спектрофотометра SPECORD 205. Этот метод основан на выявлении отношения массы к заряду ионов при ионизации элементов пробы и на определённом поглощении спектра различными веществами.

Результаты
1. Флавоноиды выявлены следующими реакциями:

- с гидроксидом натрия – насыщенный жёлтый цвет жидкости;

- с цинком и соляной кислотой (цианидиновая проба) – красно-малиновый цвет жидкости;

- с хлоридом железа (III) – интенсивно-жёлтый с оливковым оттенком (зелёное окрашивание) цвет жидкости.

2. Дубильные вещества были обнаружены при проведении качественной реакции с желатином. Образовались бесцветные хлопьевидные осадки.

3. Молочная кислота была идентифицирована путём проведения реакции с фенолятом железа (III).

4. Сахара обнаружены при добавлении гидроксида меди (II). Цвет жидкости изменился со светло-жёлтого до кирпично-коричневого.

5. Уксусная кислота выявлена в реакции с гидроксидом натрия и хлоридом железа (III), в результате которой образовался бурый осадок двухосновного ацетата железа.

6. Спирты определили при добавлении раствора перманганата калия – произошло его обесцвечивание.

7. Кислотность исследуемой жидкости составила 3,5 рН.

8. Спектрофотометрический анализ показал, что соединения, находящиеся в культивированной жидкости чайного гриба, имеют максимальный спектр поглощения ультрафиолетового цвета (10–400 нм), он зафиксирован на 269 нм и 272 нм. Это свидетельствует о присутствии таких соединений, как: нитробензол, тиофенол, анизол, 1,2,4,5-тетраметилбензол, пара-ксилол и фенолкарбоновые кислоты.

9. В ходе макро- и микроскопического исследования было установлено, что процент содержания дрожжевых грибков в средних и нижних слоях слоевища чайного гриба во много раз превышает значение содержания бактерий. В верхнем же слое наблюдается большая концентрация прокариотических представителей и минимальный процент содержания дрожжей.

Выводы

1. Анатомическое строение слоевища чайного гриба, и, вследствие этого, физиологические особенности метаболизма связаны с отсутствием у дрожжей ферментов, способных окислять спирты непосредственно в кислоты. У бактерий же наблюдается отсутствие ферментов, обеспечивающих окисление глюкозы до спиртов. Нерастворённый сахар осаждается, в связи с этим дрожжи находятся в нижнем слое, что характеризует выгодное положение для максимального синтеза и запасания энергии. Все эти закономерности обеспечивают симбиотические взаимоотношения дрожжей и бактерий.

2. Проведённая работа подтверждает полезные фармакологические свойства чайного гриба за счёт деятельности обнаруженных микроорганизмов и его перспективность в синтезе новых лекарственных средств.

Перспективы использования результатов работы
Все обнаруженные вещества активно используются в производстве лекарственных препаратов, вследствие этого культивированный раствор чайного гриба может стать дополнительным источником биологически активных соединений для синтеза новых лечебных средств.

Сотрудничество с вузом при создании работы

ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)

Награды/достижения

1. Вторая Городская Сеченовская конференция проектных и исследовательских работ школьников – участник.

2. II Всероссийская научно-практическая конференция «Интеллектуальный капитал и инновационное развитие общества, науки и образования», секция биологических наук – победитель.

3. Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Медицинская весна-2020». Сборник тезисов конференции. Статья «Выявление приближенного микробиологического состава Medusomyces Gisevii».

Мнение автора
«По моему мнению, работа является достаточно неординарной, но именно нестандартное решение и исследование является основой для науки. Медицинский класс даёт возможность детям получать углублённые знания в профильных предметах и возможность заниматься исследовательской деятельностью, что является безусловно большим достоинством. Конференция «Старт в медицину» позволяет участникам показывать свои достижения научному сообществу, учит этикету публичных выступлений и мотивирует двигаться дальше в научной карьере»