Antimikrobinis tikrųjų imbierų ekstrakto aktyvumas

Antimikrobinio tyrimo rezultatai vertinami vizualiai, lyginant mikroorganizmų augimą kontrolinėje ir tiriamuosiuose Petri lėkštelėse. Jos keletą minučių laikomos kambario temperatūroje, tada laikant vertikaliai prieš dienos šviesą analizuojami gauti rezultatai. Mikroorganizmų augimo rezultatai pateikti 10 lentelėje.

18,45 6,85 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 AA3 BB3 Ka psul ių sui rimo l aikas, mi n

10 lentelė. Skirtingų etanolinių ekstraktų koncentracijų įtaka mikroorganizmų kultūrų augimui Ekstrakto koncentracija µg/ml Mikroorganizmų kultūros S. aureus ^S. epidermidis E. feacalis ^{E. coli} K. pneumonia P. aeruginosa 100 ^{A - - + + - +} B - - + + - + 50 ^{A + - + + - +} B + - + + + + 10 ^{A + +- + + + +} B + +- + + + + Ekstrakto koncentracija µg/ml Mikroorganizmų kultūros P. vulgaris ^{B. cereus} B. subtilis L.

monocytogenes ^{S. enteritidis C. albicans}

100 ^{A + - - - + -} B + - - - + - 50 ^{A + - - + + +} B + - - + + + 10 ^{A + - + + + +} B + - + + + +

A – tikrųjų imbierų milteliai AA serijos; B – tikrųjų imbierų milteliai BB serijos.

Poveikis vertinamas „+-„ sistema:

„ +“ – mikroorganizmų kultūrų kolonijų augimas toks pats, kaip ir kontrolinėje Petri lėkštelėje; „+-“ – matomos tik pavienės mikroorganizmų kultūrų kolonijos;

„-“ – mikroorganizmų kultūrų kolonijos neauga.

Antimikrobinio aktyvumo tyrimai parodė, kad tikrųjų imbierų etanoliniams ekstraktams buvo jautriausios Bacillus cereus, Staphylococcus epidermidis ir Bacillus subtilis mikroorganizmų kultūros. Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumonia, Listeria monocytogenes bei Candida albicans kultūros buvo mažai jautrios tikrųjų imbierų ekstrakto poveikiui. Visiškai atsparios buvo Enterococcus feacalis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Proteus vulgaris ir Salmonelia enteritidis.

Nustatytos mažiausios slopinančios skystųjų etanolinių tikrųjų imbierų ekstraktų koncentracijos (MSK). Skystųjų etanolinių ekstraktų 10 µg/ml slopino B. cereus augimą, 50 µg/ml koncentracija slopino - S. epidermidis, B. subtilis. K. pneumonia kultūros augimą slopino 50 µg/ml ekstrakto koncentracija AA, o tos pačios koncentracijos BB ekstraktas – ne. S. aureus, Listeria monocytogenes ir mielinių grybelių C. albicans kultūroms MSK siekė 100 µg/ml.

Skirtingų koncentracijų etanolinių tikrųjų imbierų šaknų ekstraktų antimikrobinis poveikis prieš 12 mikroorganizmų kultūrų pavaizduotas 8, 9 ir 10 paveiksluose.

8 pav. 100 µg/ml koncentracijos etanolinių skystųjų ekstraktų antimikrobinis poveikis (A – tikrųjų imbierų milteliai AA; B – tikrųjų imbierų milteliai BB.)

9 pav. 50 µg/ml koncentracijos etanolinių skystųjų ekstraktų antimikrobinis poveikis (A – tikrųjų imbierų milteliai AA; B – tikrųjų imbierų milteliai BB.)

10 pav. 10 µg/ml koncentracijos etanolinių skystųjų ekstraktų antimikrobinis poveikis (A – tikrųjų imbierų milteliai AA; B – tikrųjų imbierų milteliai BB.)

Tiriamųjų mėginių efektyvumo vertinimui buvo paruošta teigiama kontrolinė Petri lėkštelė. Į lėkštelę buvo įpiltas tik Hintono – Miullerio agaras be imbiero ekstraktų ir užsėta 12 mikroorganizmų kultūrų. Jų augimas pavaizduotas 11 paveiksle.

11 pav. 12 mikroorganizmų kultūrų augimas. Teigiama kontrolė

Tyrimo metu pastebėta, kad gramteigamos kultūros jautriausios tikrųjų imbierų šaknų etanoliniams ekstraktams, o gramneigiami mikroorganizmai buvo atsparesni. 100 µg/ml ekstrakto koncentracija stipriausiais slopino mikroorganizmų kultūrų augimą, mažėjant ekstrakto koncentracijai, silpnėjo antimikrobinis poveikis.

3.8. Kapsulių stabilumo vertinimas

Tiriamos kapsulės buvo laikomos natūraliomis sąlygomis, kai temperatūra siekia 25±2 °C, o santykinė drėgmė – 60±5 proc. ir šaldytuve, esant 6±1°C temperatūrai. Kapsulių stabilumas tirtas 9 mėnesius. Atliekant kapsulių stabilumo tyrimą vertinamos kapsulių vizualinės savybės, suirimo laikas bei vidutinė masė, tyrimo pradžioje, po 3 mėnesių ir po 9 mėnesių.

Vizualiai įvertinus abiejų serijų AA3 ir BB3 kapsules laikytas kambario temperatūros sąlygomis ir šaldytuve, turinio spalva ir kapsulių apvalkalas nepakito. AA3 serijos kapsulių spalva – gelsva, o BB3 – rusva. Pagamintos kapsulės pateiktos 12 paveiksle.

12 pav. Pagamintos kapsulės (AA3 – dešinėje, BB3 – kairėje)

Vertinant pagamintų kapsulių stabilumą buvo atliktas suirimo testas. Kapsulės 9 mėnesius laikomas skirtingomis sąlygomis: kambario temperatūroje ir šaldytuve. Gauti rezultatai po 3 mėnesių pateikti 13 paveiksle, o rezultatai gauti po 9 mėnesių pavaizduoti 14 paveiksle. Tyrimas kartotas 3 kartus (n=3).

13 pav. Kapsulių suirimo laikas po 3 mėnesių

16,37 4,4 15,29 4,12 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 AA3 BB3 Ka psul ių sui rimo l aikas, mi n

13 pav. Kapsulių suirimo laikas po 9 mėnesių

Atlikus kapsulių suirimo testą po 3 ir po 9 mėnesių pastebėta, kad abiejų serijų kapsulių suirimo laikas sutrumpėjo, lyginant su duomenimis gautais tyrimo pradžioje. Trumpiausias kapsulių suirimo laikas nustatytas kapsules laikant šaldytuve, ilgiausias – kambario temperatūros sąlygomis. Įvertinus gautus duomenis, pastebėta, kad greičiau suyra kapsulės, kurių sudėtyje yra tikrųjų imbierų šaknų milteliai BB, nei kapsulės, kurių sudėtyje yra tikrųjų imbierų šaknų milteliai AA. Abiejų serijų kapsulės suyra greičiau palyginus su ankstesniais rezultatais, bet jos atitinka Europos farmakopėjoje keliamiems reikalavimams, nes suiro neilgiau nei per 30 minučių.

Masės vienodumo vertinimas atliekamas 3 kartus: pagaminus kapsules, po 3 mėnesių ir po 9 mėnesių. Laikymo sąlygų įtaka kapsulių vidutinei masei pateikta 11 lentelėje.

11 lentelė. Kapsulių masės vienodumo pokyčiai

Laikymo sąlygos Kapsulių serija Vienos kapsulės masės vidurkis (g) Vienos kapsulės masės vidurkis (g), po 3 mėn. Kapsulės vidutinės masės pokytis (proc.) Vienos kapsulės masės vidurkis (g), po 9 mėn. Kapsulės vidutinės masės pokytis (proc.) Kambario temperatūra AA3 0,386±0,001 0,385±0,001 0,26 0,381±0,001 1,3 BB3 0,474±0,001 0,472±0,001 0,42 0,471±0,001 0,63 Šaldytuvas ^{AA3 0,386±0,001 0,377±0,001 2,33 0,367±0,001 4,92} BB3 0,474±0,001 0,462±0,001 2,53 0,450±0,001 5,06

Atliekant masės vienodumo testą su kapsulėmis laikytomis kambario temperatūroje ir šaldytuve pastebėta, kad abiejų serijų kapsulių vidutinė masė sumažėjo palyginus su kapsulių vidutine mase tyrimo

14,41 3,45 14,11 3,06 0 2 4 6 8 10 12 14 16 AA3 BB3 Ka psul ių sui rimo l aikas, mi n

pradžioje. Kadangi didesnis drėgmės kiekis yra prarandamas žemesnėje temperatūroje, kapsulių laikytų šaldytuve vidutinė masė sumažėjo labiau, nei kapsulių laikytų kambario temperatūros sąlygomis.

IŠVADOS

1. Įvertinus tikrųjų imbierų šaknų miltelių technologines savybes nustatyta, kad milteliai netinkami tiesioginiam kapsuliavimui. Milteliams atliktas drėgnas granuliavimas, kaip granuliuojantį skystį naudojant 10 proc. polivinilpirolidono vandeninį tirpalą, buvo pasiektos tinkamos granuliatų mišinių technologinės savybės kapsuliavimui.

2. Atlikus tikrųjų imbierų šaknų miltelių granuliatų ir jais užpildytų kapsulių kokybinius tyrimus, nustatyta, kad pagamintos kapsulės atitiko Europos farmakopėjoje kietoms vaistų formoms nurodytus reikalavimus. Nustatyta, kad didžiausias kapsulių užpildymas granuliatu pasiektas naudojant BB serijos tikrųjų imbierų miltelius. BB vidutinė kapsulės masė – 0,474 g ir AA atitinkamai – 0,386 g. Taip pat nustatyta, kad BB3 serijos kapsulės suyra greičiau, vidutinis suirimo laikas – 6,85 min. negu AA3 serijos kapsulės, kurių vidutinis suirimo laikas siekia 18,45 min.

3. Nustatytas tikrųjų imbierų 50 proc. etanolinių skystųjų ekstraktų antimikrobinio aktyvumo poveikis prieš mikroorganizmų kultūras. Didžiausiu jautrumu pasižymėjo Bacillus cereus, Staphylococcus epidermidis ir Bacillus subtilis mikroorganizmų kultūros. Visiškai atsparios buvo Enterococcus feacalis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Proteus vulgaris ir Salmonelia enteritidis.

PRAKTINĖS REKOMENDACIJOS

1. Atlikti tolimesnius tyrimus tobulinant kapsulių sudėtį ir modeliuojant receptūras su didesniais tikrųjų imbierų šaknų miltelių kiekiais.

2. Ištirti kapsulių tinkamumo laiką esant pagreitinto sendinimo sąlygomis, pvz. 35°C aplinkos temperatūrai ir 60 proc. aplinkos santykinei drėgmei.

3. Įvertinti tikrųjų imbierų antimikrobinį poveikį esant mažesnei ekstrakto koncentracijai ir nustatyti mažiausias slopinamąją koncentraciją.

LITERATŪROS ŠALTINIAI

1. Janulis V. , Puodžiūnienė G., Barsteigienė Z. Morfologiniai ir anatominiai vaistinių augalinių žaliavų požymiai. Kaunas, 2001, p. 41.

2. Al-Amin ZM, Thomson M, Al-Qattan KK, Peltonen-Shalaby R, Ali M. Anti-diabetic and hypolipidaemic properties of ginger (Zingiber officinale) in streptozotocin-induced diabetic rats. British journal of nutrition. 2006 Oct;96(4):660-6.

3. Prasad S, Tyagi AK. Ginger and its constituents: role in prevention and treatment of gastrointestinal cancer. Gastroenterology research and practice. 2015;2015.

4. Srinivasan K. Ginger rhizomes (Zingiber officinale): A spice with multiple health beneficial potentials. PharmaNutrition. 2017 Mar 1;5(1):18-28.

5. Zadeh JB, Kor NM. Physiological and pharmaceutical effects of Ginger (Zingiber officinale Roscoe) as a valuable medicinal plant. European Journal of Experimental Biology. 2014;4(1):87-90.

6. Pertz HH, Lehmann J, Roth-Ehrang R, Elz S. Effects of ginger constituents on the gastrointestinal tract: role of cholinergic M3 and serotonergic 5-HT3 and 5-HT4 receptors. Planta medica. 2011 Jul;77(10):973-8.)

7. Mishra RK, Kumar A, Kumar A. Pharmacological activity of Zingiber officinale. International Journal of pharmaceutical and chemical sciences. 2012 Jul;1(3):1073-8.

8. Mahluji S, Ostadrahimi A, Mobasseri M, Attari VE, Payahoo L. Anti-inflammatory effects of Zingiber officinale in type 2 diabetic patients. Advanced pharmaceutical bulletin. 2013 Dec;3(2):273.

9. Obisike UA, Boisa N, Nwachuku EO, Nduka N. Assessment of Antioxidant Effects of Aqueous and Ethanolic Extracts of Zingiber officinale Rhizome in Testosterone Induced Benign Prostatic Hyperplasia Rat Model. Journal of Complementary and Alternative Medical Research. 2019 Nov 27:1-2.)

10. Al-Amin ZM, Thomson M, Al-Qattan KK, Peltonen-Shalaby R, Ali M. Anti-diabetic and hypolipidaemic properties of ginger (Zingiber officinale) in streptozotocin-induced diabetic rats. British journal of nutrition. 2006 Oct;96(4):660-6.)

11. Gaus K, Huang Y, Israel DA, Pendland SL, Adeniyi BA, Mahady GB. Standardized ginger (Zingiber officinale) extract reduces bacterial load and suppresses acute and chronic inflammation in Mongolian gerbils infected with cagA+ Helicobacter pylori. Pharmaceutical biology. 2009 Jan 1;47(1):92-8.

12. V.Briedis, J. Grinevičius, A. Savickas, L. K. Švambaris Vaistų technologija, 4 tomas, Kaunas 2002, 93-107 p.

13. M. E. Aulton Pharmaceutics the science of dosage form design, Churchill Livingstone Edinburg, London, New York, Philadelphia, St Lois, Sydney, Toronto, 2002, 449-460 p.

14. Dave RH. Overview of pharmaceutical excipients used in tablets and capsules. Drug Topics, Oct. 2008 Oct 24;24:1-3.

15. Wang HM, Chen CY, Chen HA, Huang WC, Lin WR, Chen TC, Lin CY, Chien HJ, Lu PL, Lin CM, Chen YH. Zingiber officinale (ginger) compounds have tetracycline‐resistance modifying effects against clinical extensively drug‐resistant Acinetobacter baumannii. Phytotherapy research. 2010 Dec;24(12):1825-30.

16. Yusof YA, Abdul-Aziz A. Effects of Zingiber officinale on superoxide dismutase, glutathione peroxidase, catalase, glutathione and malondialdehyde content in HepG2 cell line. Malaysian Journal of Biochemistry and Molecular Biology. 2005;11:36-41.

17. Zakeri Z, Izadi S, Bari Z, Soltani F, Narouie B, Ghasemi Rad M. Evaluating the effects of ginger extract on knee pain, stiffness and difficulty in patients with knee osteoarthritis. Journal of Medicinal Plants Research. 2011;5(15):3375-9.

18. Ali BH, Blunden G, Tanira MO, Nemmar A. Some phytochemical, pharmacological and toxicological properties of ginger (Zingiber officinale Roscoe): a review of recent research. Food and chemical Toxicology. 2008 Feb 1;46(2):409-20.

19. Bhattarai S, Duke CC. The stability of gingerol and shogaol in aqueous solutions. Journal of pharmaceutical sciences. 2001 Oct 1;90(10):1658-64.

20. Semwal RB, Semwal DK, Combrinck S, Viljoen AM. Gingerols and shogaols: Important nutraceutical principles from ginger. Phytochemistry. 2015 Sep 1;117:554-68.

21. Islam K, Rowsni AA, Khan MM, Kabir MS. Antimicrobial activity of ginger (Zingiber officinale) extracts against food-borne pathogenic bacteria. International Journal of Science, Environment and Technology. 2014;3(3):867-71.

22. Ghasemzadeh A, Jaafar HZ, Baghdadi A, Tayebi-Meigooni A. Formation of 6-, 8-and 10-shogaol in ginger through application of different drying methods: altered antioxidant and antimicrobial activity. Molecules. 2018 Jul;23(7):1646.

23. Darji MA, Lalge RM, Marathe SP, Mulay TD, Fatima T, Alshammari A, Lee HK, Repka MA, Murthy SN. Excipient stability in oral solid dosage forms: a review. Aaps Pharmscitech. 2018 Jan;19(1):12-26.

24. Byeon JC, Ahn JB, Jang WS, Lee SE, Choi JS, Park JS. Recent formulation approaches to oral delivery of herbal medicines. Journal of Pharmaceutical Investigation. 2019 Jan;49(1):17-26.

25. Kumadoh DO, Ofori-Kwakye KW. Dosage forms of herbal medicinal products and their stability considerations-an overview. J Crit Rev. 2017;4(4):1-8.

26. Gullapalli RP, Mazzitelli CL. Gelatin and non-gelatin capsule dosage forms. Journal of pharmaceutical sciences. 2017 Jun 1;106(6):1453-65.

27. Srividya B, Sowmya C, Reddy CS. Capsules And It’S Technology: An Overview. International Journal of Pharmaceutics and Drug Analysis. 2014 Sep 17:727-33.

28. He L, Qin Z, Li M, Chen Z, Zeng C, Yao Z, Yu Y, Dai Y, Yao X. Metabolic profiles of ginger, a functional food, and its representative pungent compounds in rats by ultraperformance liquid chromatography coupled with quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry. Journal of agricultural and food chemistry. 2018 Aug 1;66(34):9010-33.

29. de Lima RM, Dos Reis AC, de Menezes AA, Santos JV, Filho JW, Ferreira JR, de Alencar MV, da Mata AM, Khan IN, Islam A, Uddin SJ. Protective and therapeutic potential of ginger (Zingiber officinale) extract and [6]‐gingerol in cancer: A comprehensive review. Phytotherapy research. 2018 Oct;32(10):1885-907.

30. Koch W, Kukula-Koch W, Marzec Z, Kasperek E, Wyszogrodzka-Koma L, Szwerc W, Asakawa Y. Application of chromatographic and spectroscopic methods towards the quality assessment of ginger (Zingiber officinale) rhizomes from ecological plantations. International journal of molecular sciences. 2017 Feb;18(2):452.

31. Moon YS, Lee HS, Lee SE. Inhibitory effects of three monoterpenes from ginger essential oil on growth and aflatoxin production of Aspergillus flavus and their gene regulation in aflatoxin biosynthesis. Applied Biological Chemistry. 2018 Apr;61(2):243-50.

32. Chakotiya AS, Tanwar A, Narula A, Sharma RK. Zingiber officinale: Its antibacterial activity on Pseudomonas aeruginosa and mode of action evaluated by flow cytometry. Microbial pathogenesis. 2017 Jun 1;107:254-60.

33. Willdenow L. European Pharmacopoeia th ed. Council of Europe, Strasbourg. 2013;5(1)

34. Shanmugam S. Granulation techniques and technologies: recent progresses. BioImpacts: BI. 2015;5(1):55.

35. Agrawal R, Naveen Y. Pharmaceutical processing–A review on wet granulation technology. International journal of pharmaceutical frontier research. 2011 Apr;1(1):65-83.

36. Dhenge RM, Washino K, Cartwright JJ, Hounslow MJ, Salman AD. Twin screw granulation using conveying screws: Effects of viscosity of granulation liquids and flow of powders. Powder Technology. 2013 Apr 1;238:77-90.

37. Vandevivere L, Portier C, Vanhoorne V, Häusler O, Simon D, De Beer T, Vervaet C. Native starch as in situ binder for continuous twin screw wet granulation. International journal of pharmaceutics. 2019 Nov 25;571:118760.

38. Byeon JC, Ahn JB, Jang WS, Lee S-E, Choi J-S, Park J-S. Recent formulation approaches to oral delivery of herbal medicines. J Pharm Investig. 2019;49(1):17–26. Prieiga per internetą: Recent formulation approaches to oral delivery of herbal medicines | SpringerLink

39. Yuan H, Ma Q, Ye L, Piao G. The traditional medicine and modern medicine from natural products. Molecules. 2016 May;21(5):559.

40. Shahrajabian MH, Sun W, Cheng Q. Clinical aspects and health benefits of ginger (Zingiber officinale) in both traditional Chinese medicine and modern industry. Acta agriculturae scandinavica, section b—Soil & Plant Science. 2019 Aug 18;69(6):546-56.

41. Mbaveng AT, Kuete V. Zingiber officinale. InMedicinal Spices and Vegetables from Africa 2017 Jan 1 (pp. 627-639). Academic Press.

PRIEDAI

Priedas Nr.2

DARBO RĖMIMO, AUTORIAUS INDĖLIO IR GALIMO

INTERESŲ KONFLIKTO DEKLARACIJA

Aliona Jancevič

Tikrųjų imbierų (Zingiber officinale Roscoe) šaknų miltelių kapsulių technologija. Ginger (Zingiber officinale Roscoe) root powder capsule technology.

Darbas remiamas...Farmacijos fakulteto lėšomis...

Patvirtinu, kad baigiamasis darbas atliktas ir parašytas savarankiškai, nepažeidžiant kitiems asmenims priklausančių autorinių teisių.

*Jei darbas atliktas, dalyvaujant tyrėjų grupei, nurodyti kuri darbo dalis yra atlikta autoriaus. Tokiu atveju prie šios deklaracijos yra pridedamas kitų autorių sutikimas skelbti bendrus duomenis darbe ir kitose publikacijose.