КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 22-16-00044

НазваниеАнализ биологически активных природных соединений растительного происхождения с целью разработки научной концепции кормовых добавок, обладающих антимикробными, противовоспалительными и антиоксидантными свойствами, для сельскохозяйственных животных и птиц

РуководительБабич Ольга Олеговна, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта", Калининградская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 2022 г. - 2024 г. 

Конкурс№68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки, 06-204 - Животноводство

Ключевые словаАнтибиотик, антимикробные свойства, антиоксидант, биологически активное вещество, иммуномодулятор, лекарственное растение, продуктивность, фитогенная кормовая добавка, экстракция.

Код ГРНТИ68.39.15

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на исследование фундаментальных основ получения кормовых добавок на основе биологически активных веществ лекарственных растений с антимикробной, антиоксидантной и пребиотической активностью. Мясное скотоводство – важная специализированная отрасль агропромышленного комплекса, имеющая большое значение в экономике любой страны. Однако мясное скотоводство в России трудно отнести процветающей отрасли. Исходя из численности населения страны в 146 млн. человек, среднедушевое потребление мяса снизилось с 73,8 кг/чел до 72,6 кг/чел. Одной из причин низкой продуктивности в промышленном животноводстве и птицеводстве являются желудочно-кишечные заболевания разной этиологии. В последние годы в промышленном животноводстве большое внимание уделяется применению экологически безопасных, биологически активных препаратов и кормовых добавок, оказывающих положительное влияние на продуктивность животных, что привело к росту количества исследований по разработке и созданию кормовых добавок и/или биологически активных веществ (БАВ), которыми можно заменить антибиотики. Эффективность использования последних, несмотря на терапевтический эффект, снижается из-за развития резистентности у патогенных микроорганизмов к ним. Актуальным и перспективным является использование в качестве кормовых добавок компонентов растительного происхождения, способных снижать восприимчивость к основным инфекционным заболеваниям, а также повышать продуктивность поголовья, стимулировать воспроизводство, улучшать потребительские свойства продукции. Такие компоненты рациона получили название «фитогенные кормовые добавки» (фитогеники, phytogenics) и, начиная с 2000-х годов, широко применяются в сельскохозяйственной практике, в первую очередь в свиноводстве и птицеводстве. Климатическое, ландшафтное и растительное разнообразием территорий Российской Федерации делает, практически, каждую ее территорию перспективным объектом исследования разнообразия растительной сырьевой базы с биологически активными веществами антимикробного действия. Подобным потенциалом обладает и Калининградская область с морским и умеренно-континентальным климатом. В рамках данного проекта планируется провести широкомасштабное фитохимическое исследование лекарственных растений, произрастающих в Калининградской области и характеризующихся богатым спектром целевых биологически активных веществ (БАВ); подобрать параметры экстракции, позволяющие из биомассы лекарственных растений получить экстракты с максимальным содержанием комплекса целевых БАВ и изучить их биологическую активность in vitro; подобрать параметры извлечения индивидуальных БАВ из растительных экстрактов методом препаративной ВЭЖХ и параметры их очистки; разработать рецептуры кормовых добавок на основе экстрактов лекарственных растений и индивидуальных БАВ для сельскохозяйственных животных и провести оценку эффективности кормовых добавок в их кормлении. Новизна предлагаемого проекта заключается в разработке и совершенствовании подходов к получению биологически активных веществ, обладающих антимикробной, противовоспалительной и антиоксидантной активностью, из лекарственных растений, как основы фитогенных кормовых добавок, альтернативных кормовым антибиотикам, для сельскохозяйственных животных.

Ожидаемые результаты
В результате выполнения проекта: 1) будет получена коллекция лекарственных растений Калининградской области, проявляющих антимикробные, противовоспалительные и антиоксидантные свойства; 2) будут получены экстракты из лекарственных растений, проявляющие антимикробные, противовоспалительные и антиоксидантные свойства; 3) будут получены результаты тестирования экстрактов in vitro на предмет их антимикробного, противовоспалительного и антиоксидантного действия; 4) будут получены фракции биологически активных веществ из трех наиболее активных экстрактов; 5) будут получены результаты тестирования in vitro фракций на предмет их антимикробного, противовоспалительного и антиоксидантного действия; 6) будут получены результаты тестирования in vivo фракций на ингибирование Aß-токсичности на личинках зебраданио (zebrafish); 7) будут получены отдельные соединения из наиболее активных фракций и охарактеризована их структура; 8) будут получены результаты тестирования отдельных соединений, выделенных из наиболее активных фракций, на предмет их антимикробного, противовоспалительного и антиоксидантного действия; 9) будет установлена взаимосвязь между пространственным строением молекул биологически активных веществ и их антимикробной, антиоксидантной и противовоспалительной активностью; 10) будут установлены молекулярные механизмы воздействия вторичных метаболитов лекарственных растений на биологические мишени; 11) будут установлены показатели биодоступности и биосовместимости вторичных метаболитов лекарственных растений на моделях in vitro и in vivo; 12) будут разработаны рецептуры и технология получения фитогенных кормовых добавок для сельскохозяйственных животных и птицы, для которых будут изучены свойства и показатели эффективности. По результатам выполнения проекта планируется опубликовать серию статей (не менее 8) в изданиях, индексируемых в системах цитирования Web of Science/Scopus с импакт-факторами от 1. Полученные результаты по проекту планируется доложить на 19th International Biotechnology Symposium (BS2022), 22.05.2022–25.05.2022, Маастрихт, Нидерланды (https://www.ecb2022.com) и Bio International Convention 2022 - Биотехнология - выставка и конференция по биотехнологиям, 13.06.2022 - 16.06.2022, США, Сан Диего (две командировки). На данных конференциях происходит основной обмен научными знаниями и представляются последние достижения мировой науки в данной области, что позволяет быть в курсе новейших зарубежных разработок, что принципиально повышает уровень работы исполнителей.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В рамках данного проекта предлагается инновативная концепция создания кормов нового поколения, позволяющая тонко управлять биологическими свойствами создаваемых продуктов. Другими словами, в рамках данного проекта мы распространяем концепцию функциональных продуктов питания (в настоящий момент активно внедряемую в диетологическую практику для управления биологическими свойствами ежедневного рациона человека и достижения его активного долголетия) на корма для животных. Эта идея подразумевает комбинацию нескольких природных соединений с хорошо известными структурой, свойствами и паттернами биологической активности, для достижениястабильно высокого иммунного, антиоксидантного и противовоспалительного статуса сельскохозяйственных животных, что позволит снизить расходы на ветеринарное и фармацевтическое сопровождение их выращивания, а также снизить контаминацию конечной продукции ксенобиотиками. В этом контексте, данный проект подразумевает поиск, выделение и идентификацию биологически активных природных соединений, а также детальное изучение профилей их биологической активности для получения фармацевтически эффективных их комбинаций. В соответствии с этим, на первом этапе проекта был проведен литературный поиск растений, перспективных в плане выделения природных соединений, получения из них экстрактов, описания профилей вторичного метаболизма и биологической активности. Были приготовлены, этанольные, водно-метанольные и этилацетатные экстракты, охарактеризована их антиоксидантная, антимикробная и противовоспалительная активности. Также, был проведен детальный жидкостно-хроматографический и хромато-масс-спектрометрический анализ экстрактов. На основании данных о биологической активности, для каждого ее типа было выбрано по три наиболее активных экстракта и проведено их фракционирования с последующим функциональным скринингом фракций. Более того, была начато более детальное исследование состава фракций. Таким образом, все поставленные задачи первого этапа не только выполнены, но и перевыполнены. На следующем этапе, из наиболее активных фракций будут выделены вещества, обуславливпющие эту активность, охарактеризованы их свойства и получены биологически активные комплексы.

 

Публикации

1. Бабич О., Ларина В., Воронова С., Фролов А., Сухих С. Use of phytobiotics as a feed additive AIP Conference Proceedings, - (год публикации - 2023)

2. Орлова А., Кисиль Э., Цветкова Е., Мешалкина Д., Уэли А, Уэйли А.О., Лауб А., Франсиозо А., Бабич О., Вессйоханн Л.А., Моска Л., Фролов А., Повыдыш М. Phytochemical characterization of water avens (Geum rivale L.) extracts: structure assignment and biological activity of major phenolic constituents Plants, 11(21), 2859 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/plants11212859

3. Бабич О.О., Бахтиярова А.Х., Дерябина Е.А., Ларина В.В. ФИТОХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИНЯКА ОБЫКНОВЕННОГО E. VULGARE Сборник тезисов XXXV зимней молодежной научной школы "Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии", - (год публикации - 2023)

4. Бабич О.О., Ларина В.В., Скрыпник Л.Н. Фитохимическое исследование вереска обыкновнного Calluna vulgaris, произрастающего на территории Калининградской области Сборник материалов по итогам проведения I Международного конгресса "Новейшие достижения в области медицины, здравоохранения и здоровьесберегающих технологий", г. Кемерово, КнмГУ, 2022, - (год публикации - 2022)

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Всестороннее изучение свойств растений, содержащих фитобиотические компоненты, использование современных технологий для получения и стандартизации этих компонентов, их экспериментальная и производственная апробация позволяют широко применять растительные экстракты в кормлении животных в качестве биологически активных добавок последнего поколения на основе сырья естественного происхождения. В условиях интенсивных технологий животноводства фитобиотики нивелируют такие явления, как снижение иммунного и антиоксидантного статуса животных, обеспечивают повышение всех видов продуктивности за счет улучшения потребления, переваримости, усвояемости кормов, нормализации кишечной микрофлоры и гомеостаза в целом. Целью данного проекта является разработка и совершенствование научно-обоснованных подходов к получению биологически активных веществ, обладающих антимикробной, противовоспалительной и антиоксидантной активностью, из лекарственных растений, как основы фитогенных кормовых добавок, альтернативных кормовым антибиотикам, для сельскохозяйственных животных. В рамках второго этапа все ожидаемые результаты были успешно получены. В результате работы получено более 20 соединений в индивидуальном виде, установлены структуры 8 индивидуальных соединений с использованием методов ВЭЖХ-УФ (сравнение с коммерческими стандартами), хромато-масс-спектрометрии и спектроскопии ядерного магнитного резонанса. Неидентифицированные соединения наработаны в количестве, достаточном для их идентификации методом хромато-масс-спектрометрии на следующем этапе работы. Выявлены профили биологической активности для выделенных в индивидуальном виде соединений, в том числе показана значимая антиоксидантная, антимикробная и противовоспалительная активность у ряда выделенных соединений. Положено начало в исследованиях взаимосвязи структура-биологическая активность на примере выделенных биологически активных веществ, начаты работы по изучению молекулярных механизмов воздействия вторичных метаболитов на биологические мишени и показателей биодоступности и биосовместимости вторичных метаболитов на моделях in vitro и in vivo. На следующем этапе исследования будут завершены исследования структуры и биологической активности выделенных соединений, а также завершены работы по выявлению взаимосвязи структура-биологическая активность, молекулярных механизмов воздействия вторичных метаболитов на биологические мишени и показателей биодоступности и биосовместимости вторичных метаболитов на моделях in vitro и in vivo. Будет разработана рецептура и технология получения кормовой добавки, а также будут изучены свойства кормовой добавки на сельскохозяйственных животных.

 

Публикации

1. Бабич О.О., Ларина В.В., Кроль О.В., Ульрих Е.В., Сухих С.А., Гуреев М.А., Просеков А.Ю., Иванова С.А. In Vitro Study of Biological Activity of Tanacetum vulgare Extracts Pharmaceutics, Pharmaceutics 2023, 15, 616. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15020616 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15020616

2. Венмати Маран Б.А., Паланивелоо К., Махендран Т., Челлаппан Д.К., Тан Дж.К., Ен Ю.С., Мохамад Лал М.Т., Джон Э.Дж., Шенг Чонг В., Бабич О., Сухих С., Давуд Шах М. Antimicrobial Potential of Aqueous Extract of Giant Sword Fern and Ultra-High-Performance Liquid Chromatography–High-Resolution Mass Spectrometry Analysis Molecules, Molecules 2023, 28, 6075. https://doi.org/10.3390/molecules28166075 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/molecules28166075

3. Курилова А.А., Кочиш И.И., Бабич О.О., Воробьев Н.И., Никонов И.Н., Карпенко Л.Ю. Нейросетевой анализ биоконсолидации биохимических параметров сыворотки крови крыс в исследовании хронической токсичности кормовой добавки на основе экстрактов лекарственных растений ВЕСТНИК БИОТЕХНОЛОГИИ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ ИМЕНИ Ю.А. ОВЧИННИКОВА, №2, Т19, стр. 21-27 (год публикации - 2023)

4. Ларина В.В., Лаврентьева И.А., Бабич О.О. Состав и антиоксидантные свойства экстракта Hedysarum neglectum в зависимости от рН экстрагента ПИЩЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И БИОТЕХНОЛОГИИ ХVIII Всероссийская конференция молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием. Казань, 2023, С 202-205 (год публикации - 2023)

5. Бабич О.О., Ларина В.В., Бахтиярова А.Х. Антиоксидантный и противомикробный потенциал ивы белой ХИМБИОSEASONS 2023 Сборник тезисов докладов Всероссийского форума молодых исследователей, С.27 (год публикации - 2023)

6. Ларина В.В., Клещина П.К., Бабич О.О. Фитохимический состав экстрактов солодки голой и скрининг их противоопухолевой активности Актуальные проблемы биологии, химии, географии и технологии : материалы I Всероссийской молодежной научной конференции (с элементами научной школы), материалы I Всероссийской молодежной научной конференции (с элементами научной школы) (г. Саранск, 26 декабря 2022 г.) (год публикации - 2023)