Китайская дикая голубика оказалась неплохим консервантом
Ученые рассмотрели состав и противомикробные свойства отдельных компонентов китайской дикой голубики. Оказалось, что она содержит в два раза меньше сахаров, чем северная высокорослая голубика, а наиболее эффективным бактерицидным действием обладает фракция антоцианов. Исследование опубликовано в Journal of Food Science.
Пищевые консерванты добавляют в продукты, чтобы увеличить их срок годности за счет подавления активности патогенных бактерий, таких как моноцитогенные листерии (Listeria monocytogenes), сальмонелла (Salmonella Enteritidis), золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus) и парагемолитические вибрионы (Vibrio parahaemolyticus). Они могут вызывать заболевания желудочно-кишечного тракта, которые в тяжелых случаях приводят к смертельному исходу. Часто пищевые технологи используют синтетические противомикробные добавки в качестве консервантов, однако потребители скептически относятся к их безопасности и побочным эффектам, а потому ученые занимаются поиском натуральных консервантов.
Голубика известна противовоспалительными, антиоксидантными и противомикробными свойствами. Они проявляются благодаря наличию в голубике полисахаридов, фенолокислот, флавоноидов и антоцианов, которые уже показали хорошие результаты в борьбе с кишечной палочкой (Escherichia coli), сальмонеллой (Salmonella Enteritidis), синегнойной (Pseudomonas aeruginosa) и сенной палочкой (Bacillus subtilis).
Тун-Тун Чжоу (Tong-tong Zhou) из Шанхайского океанического университета со своими коллегами разделили основные компоненты китайской дикой голубики (Vaccínium uliginósum) по фракциям и изучили их активность против сальмонеллы, моноцитогенной листерии, золотистого стафилококка и парагемолитических вибрионов.
Ученые выделили сырой экстракт голубики воздействием метанола на сок ягод, затем его разделили на три фракции на хроматографической колонке с последующей отгонкой летучих компонентов: фракцию органических кислот и сахаров, фракцию фенолокислот и фракцию антоцианов и проантоцианидов.
С помощью аналитических методов ученые установили содержание каждой из фракций в исходном экстракте голубики: 4,76 процента сахаров, общих фенольных компонентов 0,788 процента в расчете на галловую кислоту и антоциановых компонентов 2489 миллиграмм на литр в расчете на антоциан идеаин. Китайская дикая голубика оказалась менее сладкой, чем северная высокорослая голубика из Северной Америки. По показателям фенольных компонентов она выигрывает у румынских и итальянских сортов, но проигрывает им по насыщенности антоцианами, что, скорее всего, вызвано различиями в условиях роста: интенсивности солнечного света, частоты дождя и типа почвы.
Пищевые технологи проверили действие каждой из фракций и сырого экстракта на рост патогенных бактерий. Для этого они в течение 24 часов измеряли концентрацию бактерий в растворе после добавления фракции. Для сокращения количества бактерий в миллион раз для листерий, стафилококка, сальмонеллы и вибрионов потребовалась концентрация сырого экстракта голубики в 100, 200, 100 и 50 миллиграмм на миллилитр. Эти концентрации хорошо соотносятся с концентрациями экстракта американской низкорослой голубики для тех же бактерий и заметно обгоняют северную высокорослую голубику, для которой бактерицидные концентрации были больше 400 миллиграмм на миллилитр.
Химики до конца не понимают механизм противомикробной активности, но предполагают, что компоненты сырого экстракта голубики разрушают мембранную клеточную стенку, что приводит к высвобождению внутриклеточного материала и смерти клетки. Для подтверждения гипотезы они измерили количество высвобождающихся белков и обнаружили, что антоциановая фракция ведет к максимальному высвобождению белков из бактерий относительно остальных фракций и больше всего уязвимы перед ней вибрионы. Ранее другая группа ученых наблюдала в просвечивающий электронный микроскоп, как низкорослая дикая голубика разрушает клеточную стенку кишечной палочки штамма O157:H7.
Хотя китайская дикая голубика и показала хорошие свойства для подавления развития болезнетворных пищевых бактерий, говорить о повсеместном использовании в качестве натурального консерванта еще рано.
Год назад мы уже писали о пользе голубики — прием 150 грамм голубики в день в течение полугода позволило уменьшить риск сердечно-сосудистых заболеваний у людей с метаболическим синдромом на 12-15 процентов.
Артем Моськин
Впрочем, лишь на 4-6 дней
Европейские микробиологи обнаружили у почвенной бактерии Bacillus subtilis способность к хранению информации о смене дня и ночи. Если содержать бактерий в условиях 24-часовых суток, то у них устанавливался суточный цикл экспрессии ytvA — белка, чувствительного к синему свету. После смены режима освещения перестройка экспрессии ytvA происходила не мгновенно: признаки предыдущего цикла «день-ночь» сохранялись еще 4-6 дней. Чем ярче был свет днем, тем короче становился период колебаний экспрессии ytvA после перехода с режима «день-ночь» на полную темноту — так же ведут себя и некоторые циркадные ритмы человека. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Наиболее хорошо изучены циркадные ритмы, регулирующие поведение, рост и развитие эукариот. Но похожие внутриклеточные сигнальные пути описаны и у фотосинтетических прокариот, для метаболизма которых освещенность критически важна. Более того — в последние годы следы похожих систем находят в геномах и протеомах архей и бактерий, неспособных к фотосинтезу. Пока неизвестно, как устроены и для чего нужны такие системы прокариотам, неспособным к фотосинтезу. Марта Мерров (Martha Merrow) с коллегами-микробиологами из университетов Дании, Нидерландов, Великобритании и Германии описали циркадный ритм, связанный с регуляцией ответа на стресс у сапрофитной почвенной бактерии Bacillus subtilis. У бактерии есть несколько разновидностей фоточувствительных пигментов, от которых сигнал через цепочку посредников сходится на белках семейства Rsb. Они влияют на экспрессию более 200 генов, опосредующих ответ на осмотический, температурный, окислительный стресс и на действие антибиотиков. Основной пигмент, отвечающий за детекцию синего света у B. subtilis — белок ytvA. Ученые получили два штамма «дикого типа» B. subtilis и модифицировали их таким образом, чтобы бактерии синтезировали люциферазу вместе с белком ytvA (таким образом, клетки флуоресцируют прямо пропорционально уровню экспрессии ytvA). На первом этапе микробиологи в течение пяти суток растили культуры бактерий в условиях двенадцатичасового дня (монохроматический синий свет с длиной волны 450 нанометров) и двенадцатичасовой ночи (полная темнота). После того, как бактерии «привыкали» к такому режиму, их на неделю оставляли в темноте. Как и ожидали ученые, в первой фазе эксперимента активность ytvA падала спустя полчаса после включения синего света и плавно нарастала в темное время суток. Но во второй фазе колебания не исчезли, а их период растянулся до 29,4-30,2 часов, в зависимости от штамма. У культур B. subtilis, выросших без света, тоже были обнаружены колебания экспрессии ytvA с периодом 26-31 дня. Затем ученые решили посмотреть, как меняется активность ytvA при изменении продолжительности цикла «день-ночь». Как и в первой части экспериментов, сначала бактерии росли в условиях двенадцатичасовых периодов света и темноты. Но через пять дней ученые сокращали цикл в два или три раза. Поначалу после смены режима у бактерий сохранялся 24-часовой паттерн экспрессии ytvA, а рост активности гена в ответ на дополнительные периоды тьмы был менее выраженным. Но уже спустя пять дней бактерии «переучивались» на новый режим света и тьмы. Во время эксперимента ученые обнаружили у бактерий эффект, описанный в хронобиологии как «правило Ашоффа»: чем больше интенсивность освещения днем, тем короче становятся циркадные циклы в темноте у дневных организмов. При росте освещенности с 0,1 до 60 микроэйнштейнов на квадратный метр в секунду период колебаний падал в среднем с 27,5 ± 1,9 до 24,1 ± 0,7 часа. Ранее правило Ашоффа было описано в экспериментах на птицах и арабидопсисе, но не у прокариот. Открытие микробиологов показывает: сложно устроенные и зарегулированные циркадные ритмы распространены шире, чем считалось ранее. Впрочем, пока неизвестны белки, управляющие экспрессией фоточувствительного ytvA, и неясно, какие эволюционные преимущества дает бактериям такая регуляция. Авторы предполагают, что фоторецепторы, активирующие ответ на стресс, могут быть нужны почвенным организмам для регуляции для снижения интенсивности метаболизма на большой глубине. Подробнее о циркадных ритмах у представителей разных царств живой природы читайте в нашем материале «Ход часов лишь однозвучный», а о роли синего света в их регуляции — в материале «Только синь сосет глаза».