Поиск
Подать статью EN
Естественные и медицинские науки

2023 Выпуск №4

Назад к списку Скачать статью
Улитина Е.А. Тихонов С.Л. Тихонова Н.В.

Характеристика и использование синтезированного антимикробного пептида в составе биоразлагаемой пищевой пленки

DOI
10.5922/gikbfu-2023-4-7
Страницы / Pages
95-102
синтезированные пептиды молекулярная масса амино­кислотная последовательность противомикробное действие биоразлагаемые пищевые пленки synthesized peptides molecular weight amino acid sequence anti­microbial action biodegradable food films

Аннотация

Одним из направлений в создании упаковки для пищевых продуктов является ис­пользование биоразлагамых безопасных материалов и антимикробных веществ. К пер­спективным рецептурным ингредиентам для биоразлагаемых пленок относятся био­пептиды с антимикробными свойствами. Целью исследований стала разработка био­разлагаемой пищевой пленки с использованием синтезированного антимикробного пептида. Объектами послужили пептид, тест-штаммы C. albicans, Escherichia coli и Bacillus subtilis. Подтверждение чистоты и первичной структуры пептида прово­дили с помощью масс-спектрометрии. Антимикробную активность пептида изучали диско-диффузионным методом на грамположительных и грамотрицательных бакте­риях. Степень биоразложения пленки определяли через 1, 3 и 6 месяцев путем воздей­ствия микроорганизмов. Проведен синтез пептида ACSAG. Полученный пептид по количественному и качественному составу аминокислот, последовательности, моле­кулярной массе соответствует известному антимикробному пептиду. Установлено, что синтезированный пептид обладает антимикробной активностью к E. coli ATCC 25922 и B. subtilis. Разработан состав для биоразлагаемой пленки, включающий агар-агар, глицерин, антимикробный пептид и дистиллированную воду. Доказано, что вве­дение пептида в состав пленки снижает ее биоразлагаемость.

Abstract

One direction in the development of food packaging involves the use of biodegradable safe materials along with antimicrobial agents. Among the promising prescribed ingredients for biodegradable films are biopeptides with antimicrobial properties. The research goal was to develop a biodegradable food film using a synthesized antimicrobial peptide. The objects of the study were the peptide, test strains of C. albicans, Escherichia coli, and Bacillus subtilis. The confirmation of the purity and primary structure of the peptide was conducted using mass spectrometry. The antimicrobial activity of the peptide was studied using the disc diffusion method on both Gram-positive and Gram-negative bacteria. The degree of film biodegradation was determined after 1, 3, and 6 months by exposing it to microorganisms. The peptide ACSAG was synthesized, and its quantitative and qualitative composition of amino acids, sequence, and molecular mass corresponded to a known antimicrobial peptide. It was estab­lished that the synthesized peptide possesses antimicrobial activity against E. coli ATCC 25922 and B. subtilis. A composition for the biodegradable film was developed, incorporating agar-agar, glycerin, antimicrobial peptide, and distilled water. It was demonstrated that the addition of the peptide to the film composition reduces its biodegradability.

Список литературы

1.  Hernández-García E., Vargas M., González-Martínez C., Chiralt A. Biodegradable Antimicrobial Films for Food Packaging: Effect of Antimicrobials on Degradation // Foods. 2021. № 10 (6). Art. № 1256. doi: https://doi.org/10.3390/foods10061256.

2.  Asociación Española de Basuras Marinas (AEBAM). ¿Qué Son Las Basuras Ma­rinas? 2020. URL: https://aebam.org/basuras-marinas/ (дата обращения: 14.11.2020).

3.  Labeaga A. Polímeros Biodegradables. Importancia y potenciales Aplicaciones : Master’s Thesis / Universidad Nacional de Educación a Distancia. Madrid, 2018.

4.   Ross G., Ross S., Tighe B. Bioplastics: New Routes, New Products. Amsterdam, 2017.

5.  Gupta P., Toksha B., Rahaman M. Review on Biodegradable Packaging Films from Vegetative and Food Waste // Chem. Rec. 2022. № 22 (7). Art. № e202100326. doi: https://doi.org/10.1002/tcr.202100326.

6.  Valencia-Sullca C., Vargas M., Atarés L. Thermoplastic cassava starch-chitosan bilayer films containing essential oils // Food Hydrocoll. 2018. № 75 Р. 107—115. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2017.09.008.

7.  Syafiq R., Sapuan S., Zuhri M. Antimicrobial activity, physical, mechanical and barrier properties of sugar palm based nanocellulose/starch biocomposite films in­corporated with cinnamon essential oil // J. Mater. Res. Technol. 2021. № 11. Р. 144—157. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.12.091.

8.  Shapi’i R., Othman S., Nordin N., Kadir Basha R. Antimicrobial properties of starch films incorporated with chitosan nanoparticles: In vitro and in vivo evaluation // Car­bohydr. Polym. 2020. № 230. Art. № 115602. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbpol. 2019.115602.

9.  Liu Y., Deng Y., Chen P., Duan M. Biodegradation analysis of polyvinyl alcohol during the compost burial course // J. Basic Microbiol. 2019. № 59. Р. 368—374. doi: https://doi.org/10.1002/jobm.201800468.

10.   Serna C., Rodríguez S., Albán A. Ácido Poliláctico (PLA): Propiedades y Aplicaciones // Ing. Compet. 2011. № 5. Art. № 16.

11.   Rivera-Briso A., Serrano-Aroca A. Poly(3-Hydroxybutyrate-co-3-Hydroxyvale­rate): Enhancement strategies for advanced applications // Polymers. 2018. № 10. Art. № 732. doi: https://doi.org/10.3390/polym10070732.

12.   Castro-Mayorga J., Martínez-Abad A. Stabilization of antimicrobial silver na­noparticles by a polyhydroxyalkanoate obtained from mixed bacterial culture //Int. J. Biol. Macromol. 2014. № 71. Р. 103—110. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac. 2014.06.059.

13.   Correa J., Molina V., Sanchez M., Kainz C. Improving ham shelf life with a poly­hydroxybutyrate/polycaprolactone biodegradable film activated with nisin // Food Packag. Shelf Life. 2017. № 11. Р. 31—39. doi: https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2016. 11.004.

14.   Liu Y., Sun Z., Wang C. Purification of a novel antibacterial short peptide in earthworm // Eisenia foetida. 2004. № 36 (4). Р. 297—302. doi: 10.1093/abbs/36.4.297.

15.   Тихонов С. Л., Чернуха И. М. Полипептид молозива коров — перспектив­ный функциональный ингредиент специализированной пищевой продукции для профилактики вирусных инфекций // Ползуновский вестник. 2023. № 1. С. 114—122. doi: https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.01.014.

16.   Gonçalves S., Strauss M., Martinez D. The Positive Fate of Biochar Addition to Soil in the Degradation of PHBV-Silver Nanoparticle Composites // Environ. Sci. Technol. 2018. № 52. Р. 13845—13853. doi: https://doi.org/10.1021/acs.est.8b01524.

17.   Pavoni J., Luchese C., Tessaro I. Impact of acid type for chitosan dissolution on the cha­racteristics and biodegradability of cornstarch/chitosan based films // Int. J. Biol. Mac­romol. 2019. № 138. Р. 693—703. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.07.089.