ASPress - czasopisma pedagogiczne


ARCHIWUM WYDAŃ CYFROWYCH
       
Język Niemiecki



Wydania z lat 2009-2016 dostepne są w wersji elektronicznej jako pliki PDF. Są one identyczne z wersjami drukowanymi. Jednakże nie zawierają materiałów, które były na płytach CD/DVD dołączanych do niektórych wydań drukowanych.
W wersji drukowanej dostepne jest tylko jedno wydanie - 3/2016.
Więcej


Zbiór 52 felietonów poświęconych współczesnej Polsce, Polakom, polityce, roli telewizji i mediów we współczesnym świecie, globalizacji i konsekwencji wynikającej z naszego otwarcia na świat.
Wydanie w postaci pliku PDF
Cena 10 zł.
Zamów


Książka o podróżach, poznawaniu, odkrywaniu i podbijaniu świata, o pokonywaniu kolejnych horyzontów ludzkiego rozwoju. Ludzie wędrują od wieków, zawsze chcieli zobaczyć, co jest za kolejną rzeką, górą, morzem, za nowym horyzontem. Ta wędrówka pozwoliła najpierw poznać naszą planetę, a dziś już zaprowadziła człowieka poza granice Układu Słonecznego. Kim są ci, którzy zmieniają historię świata? Dlaczego Krzysztof Kolumb odkrył Amerykę, a Mikołaj Kopernik „poruszył” Ziemię?
Wydanie w postaci pliku PDF.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydanie drukowane



Historia powstania  * Dane techniczne * Słynne rajdy * Rozwiązania konstrukcyjne

Pierwszy pojazd z napędem na obie osie skonstruowano w 1824 r. a więc ponad pól wieku wcześniej od samochódu. Jednak dopiero wojskowi amerykańskiej armii jako pierwsi chcieli mieć pojazd, który pojedzie każdą drogą, pokona głębokie rowy  i wyposażony będzie we wciągarkę, tak by mógł poruszać się w każdym terenie.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydania specjalne "Geografii w Szkole"

2011

2010

2009

2008


Cena kompletu wydań 50 zł
Cena jednego wydania 10 zł
Zamów



Nowość!


Więcej

Naturalne antybiotyki występujące w żywności



Tekst: Leszek Ruchomski,
 "Chemia w Szkole" nr 8/2018, Foto Adobe Stock

Odkrycie antybiotyków dokonało się przypadkiem, a właściwie przez nieporządek, jaki panował w laboratorium Aleksandra Fleminga, który w 1928 roku zaobserwował zahamowanie wzrostu kolonii bakterii wokół pleśni. 


W 1938 roku Howard Florey i Ernst Boris Chain wyizolowali penicylinę, która ograniczała rozwój bakterii. W 1945 roku Aleksander Fleming, Ernst Boris Chain oraz Howard Florey otrzymali Nagrodę Nobla z medycyny „za odkrycie penicyliny i jej zastosowanie w chorobach zakaźnych” [1]. Od tego czasu rozpoczęły się dynamiczne prace nad poszukiwaniem, badaniem i zastosowaniem kolejnych antybiotyków, 
z tego powodu XX wiek nazwano „wiekiem antybiotyków”.

Antybiotyki otrzymywane są różnymi sposobami, w wśród których można wyróżnić [2]:

1. izolowanie ze środowiska naturalnego (antybiotyki naturalne),

2. izolowanie ze środowiska naturalnego, a następnie modyfikacje struktury poprzez reakcje chemiczne (antybiotyki półsyntetyczne),

3. całkowicie otrzymywane w laboratorium na drodze różnych reakcji chemicznych (antybiotyki syntetyczne).

Współczesna terapia zakażeń bakteryjnych oparta jest na stosowaniu antybiotyków o różnym mechanizmie działania. Jeden antybiotyk występuje pod różnymi nazwami handlowymi, ponieważ jest wytwarzany przez różnych producentów. Niepoprawny dobór antybiotyków lub ich nadużywanie jest konsekwencją ich popularności. Należy mieć na uwadze, że do czasu odkryć Fleminga ludzie radzili sobie z infekcjami bakteryjnymi w sposób naturalny, stosowali surowce lub produkty, których dostarczała natura. Z tego powodu powstało niniejsze opracowanie, które ma przypomnieć zapomnianą wiedzę przodków.

 

Czosnek pospolity (Allium sativum)

Charakterystyczny ostry zapach oraz smak czosnku sprawiał, że był on uważany za roślinę magiczną już w starożytności. Mimo długiej historii stosowania tej byliny wiarygodne wyniki badań względem drobnoustrojów zostały zaprezentowane w 1936 roku [3]. Autorzy stwierdzili, że opary czosnku hamowały wzrost i rozwój bakterii: Myeobaeterium butyrieumMycobacterium smegmatis, również prątka gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis) [3], a w mniejszym stopniu pałeczki okrężnicy (Escherichia coli), pałeczki krwawej (Serratia marcescens) oraz laseczki siennej (Bacillus subtilis). Działanie farmakologiczne było skuteczniejsze w temperaturze 37 ᵒC niż w temperaturze 10 ᵒC, jednakże gotowanie prowadzi do całkowitej degradacji (rozpadu) związków chemicznych o działaniu zdrowotnym [4].

Badania strukturalne dowiodły, że czosnek zawiera wiele związków chemicznych, natomiast za działanie przeciwbakteryjne oraz charakterystyczny zapach odpowiedzialna jest allicyna, czyli związek organiczny z atomami siarki. Występuje on w postaci dwóch izomerów przestrzennych [5], czyli enancjomerów (Rys. 1 i 2). W tym miejscu należy zaznaczyć, iż nauka potwierdziła znane porzekadło, iż „gorzki lek najlepiej leczy”, a odpychająca woń czosnku związana jest z jego działaniem przeciwbakteryjnym.

 
Rys. 1. Enancjomer S-allicyny


Rys. 2. Enancjomer R-allicyny

Cebula (Allium cepa)

Pierwsze doniesienia o zahamowaniu wzrostu drożdży piwnych przez zastosowanie soku z cebuli przedstawił Louis Pasteur w 1857 roku [6]. Późniejsze badania wykazały, że hamuje on również namnażanie baterii, takich jak: laseczka sienna (Bacillus subtilis), laseczka woskowa (Bacillus cereus)pałeczka krwawa (Serratia marcescens), szybko rosnący atypowy prątek gruźlicy (Mycobacterium smegmatis) [7]. Dodatek 100 mg wysuszonej sublimacyjnie (liofilizowanej) cebuli do 1 cm3 pożywki zawierającej gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus) całkowicie hamował jego wzrost, a dodatek 15 mg liofilizatu – jedynie go opóźniał. [8].

Cebula hamuje namnażanie drożdży piekarskich górnej fermentacji (Saccharomyces cerevisiae) oraz drożdżaków (Candida albicans) naturalnie bytujących w przewodzie pokarmowym człowieka, a które zaczynają się namnażać z większą szybkością u osób z obniżoną odpornością prowadząc do kandydozy (grzybicy) przewodu pokarmowego [6]. Wyciąg z cebuli oraz cebula liofilizowana nie hamują jednak wzrostu Klebsiella aerogenes [9].

Składnikami aktywnymi o działaniu farmakologicznym cebuli są sulfotlenek S-metylocysteiny (Rys. 3) oraz sulfotlenek S-n-propylocysteiny (Rys. 4) [8]. Związki te poprzez reakcje enzymatyczne są przekształcane w odpowiednie tiosulfiniany, które wykazują działanie przeciwbakteryjne oraz działanie kardiologiczne dzięki zapobieganiu agregacji płytek krwi.  


Rys. 3. S
ulfotlenek S-metylocysteiny  



Rys. 4. Sulfotlenek S-n-propylocysteiny

Kapusta (Brassica)

Sok ze świeżej kapusty zawiera środki hamujące wzrost i rozwój pałeczki okrężnicy (Escherichia coli),Klebsiella aerogenes oraz Pseudomonas campestre [10]. Dodatkowe badania dotyczące soku z kapusty wykazały, że substancja hamująca była najbardziej aktywna wobec bakterii Gram-ujemnych, w rodzajach Achromobacter, baterii nylonożernych (Flavobacterium) i Pseudomonas, w tym również oportunistycznej pałeczki ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa) [11]. Próby wyjaśnienia chemicznej natury związku odpowiedzialnego za działanie przeciwbakteryjne wykazały, że jest to węglowodan o masie cząsteczkowej około 10000 atomowych jednostek masy (10 kDa) oraz koagulanty [12]. 

Chrzan pospolity (Armoracia rusticana)

Przeprowadzone badania z wykorzystaniem organicznego wyciągu z chrzanu potwierdziły szerokie spektrum przeciwbakteryjne, obejmujące bakterie Gram-dodatnie, takie jak: gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus), paciorkowiec kałowy (Enterococcus faecalis), laseczka sienna (Bacillus subtilis), laseczka wąglika (Bacillus anthracis), maczugowiec błonicy (Corynebacterium diphtheriae) oraz mniejszą liczbę bakterii Gram-ujemnych: pałeczkę okrężnicy (Escherichia coli), odmieńca pospolitego (Proteus vulgaris) oraz pałeczkę zapalenia płuc (Klebsiella pneumoniae) [13].

Rys. 5. Izotiocyjanian allilu

Za działanie przeciwbakteryjne odpowiada izotiocyjanian allilu (Rys. 5), który należy do izocyjanianów organicznych, estrów. Powstaje podczas hydrolizy synigryny (S-glikozyd) [14]. W 2010 roku opublikowano bardzo interesujące wyniki badań in vitro oraz testów na zwierzętach, wskazujących, że izotiocyjanian allilu wykazuje działanie przeciwnowotworowe [15].

 

Miody

Naukowcy badający prozdrowotne właściwości miodów podają: „naturalny, nieogrzany miód wykazuje działanie przeciwbakteryjne” [16]. Lista bakterii wrażliwych na składniki miodu obejmuje bakterie Gram-ujemne, takie jak: pałeczka okrężnicy (Escherichia coli), Salmonella typhi, przecinkowiec cholery (Vibrio cholerae) oraz bakterie Gram-dodatnie, do których należą: gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus), maczugowiec błonicy (Corynebacterium diphtheriae), laseczka sienna (Bacillus subtilis), Bacillus mycoides, laseczka wąglika (Bacillus anthracis), prątek gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis). Nie stwierdzono hamowania wzrostu pleśni oraz drożdży. Ekspozycja miodu na temperaturę powyżej 50 ᵒC lub światło powodowała zmniejszenie aktywności przeciwbakteryjnej [17].

Substancję o działaniu farmakologicznym nazwano „inhibiną”, a nazwa pochodziła od rzeczownika „inhibitor” – indywiduum chemicznego spowalniającego lub zatrzymującego reakcję chemiczną. Późniejsze badania w zakresie ustalenia struktury chemicznej wykazały, że związkiem tym jest nadtlenek wodoru. Powstaje on podczas enzymatycznej hydrolizy polisacharydów do disacharydów i ostatecznie do D-glukozy, która zostaje utleniona do kwasu glukonowego z wytworzeniem nadtlenku wodoru. Aktywnym składnikiem frakcji niepolarnej (tłuszczowej) miodów oraz mleczka pszczelego jest nienasycony hydroksykwas karboksylowy [18], o nazwie systematycznej kwas 10-hydroksydek-2-enowy (Rys. 6). 

Rys. 6. Kwas 10-hydroksydek-2-enowy

Podsumowanie

Natura od wieków dostarcza rozmaitych produktów spożywczych, w których zawarte są związki chemiczne o działaniu przeciwbakteryjnym. Dostępne metody analityczne z pogranicza chemii i biologii potwierdzają znane od dawna przekonania o zdrowotnych właściwościach wielu z nich. Związki chemiczne, odpowiedzialne za działanie przeciwbakteryjne, wykazują aktywność względem różnych szczepów bakterii zarówno Gram-dodatnich, jak również Gram-ujemnych. Styl życia stanowi główny determinant zdrowia, w skład którego wchodzi zbilansowana dieta, a jej podstawą jest dostarczanie składników odżywczych każdego dnia. Z tego powodu warto spożywać nawet te byliny, które mają odpychający zapach, takie jak czosnek i cebula.

Bibliografia

1.             The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1945, http://old.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1945/ (dostęp 13.09.2018)

2.             Danysz A., Buczko W., Kompendium farmakologii i farmakoterapii. Podręcznik dla studentów medycyny, Elsevier Urban & Partner, Wrocław, 2008

3.             Rao P.L., Verma S.C.L., Antibiotic principle of Allium sativum. Structure of allicin; preparation and properties of diphenyl disulfide oxide, J. Indian Inst. Sci., 1952, 34: 315-321

4.             Walton L., Herbold M., Lindegren C.C.Bactericidal effects of vapors from crushed garlicFood Res., 1936, 1163-169

5.             Durlak P., Berski S., Latajka Z.Theoretical studies on the molecular structure, conformational preferences, topological and vibrational analysis of allicin, Chem. Phys. Lett., 2016, 644: 5-13

6.             Bustinza F., The forerunners in the investigation of antibiotics, first note; on the antibiotic activity of the juice of the bulb of Allium cepa L., An. Inst. Bot. A. J. Cavanilles, 1959, 17: 3-14

7.             Forter M.J., Bactericidal properties of allyl isothiocyanate and related oilsJ. Food Sci., 1937, 2: 435-438

8.             Virtanen A.I., Matikkala E.J., The Structure and Synthesis of Cycloalliin Isolated from Allium cepa, Acta Chem. Scand., 1959, 13: 623-626

9.             Fuller J.E., Higgins E.R., Onion juice and bacterial growthFood Res., 1940, 5: 503-507,

10.         Sherman J.M.Hodge H.M., The bactericidal properties of certain plant juices, J. Bacteriol., 19363196-98

11.         Pederson C.S., Fisher P., The bactericidal action of cabbage and other vegetable juices, Tech. Bull. N. Y. St. Agric. Exp. Sta, 1944, 273: 32

12.         Dickerman J.M.Liberman S., Studies on the chemical nature of an antibiotic present in water extract of cabbageFood Res., 1952, 17438-441

13.         Halbeisen T., An antibiotic substance isolated from Cochlearia armoracia (horseradish), Arzneimittel Forsch, 1957, 7: 321-324

14.         Shin, I.S., Masuda H., Naohide K., Bactericidal activity of wasabi (Wasabia japonica) against Helicobacter pylori, Int. J. Food Microbiol., 2004, 94: 255-261

15.         Zhang, Y., Allyl isothiocyanate as a cancer chemopreventive phytochemical, Mol. Nutr. Food Res., 2010, 54: 127-135

16.         White J.W., Subers M.H., Studies on honey inhibine. 2. A Chemical Assay, J. Apicult. Res., 1963, 2: 93-100

17.         Dold H., Du D.H., Dziao, S.T., Detection of the antibacterial heat and light-sensitive substance in natural honey, Z. Hyg. Infektionskr., 1937, 120: 155-167

18.         Blum M.S., Novak A.F., Taber S., 10-hydroxy-Δ2-decenoic acid, an antibiotic found in royal jelly, Science, 1959, 130: 452-453

 

mgr inż. Leszek Ruchomski, asystent Politechnika Lubelska, Laboratorium Elektrochemii
Chemia w Szkole nr 6/2018