Получение и применение цинксодержащих металлоорганических каркасных структур в пищевой промышленности

Вода является основной составляющей не только жизни человека, но и разнообразных технологических процессов во всех отраслях промышленности. При оценке степени риска здоровью в зависимости от природы нежелательных примесей в воде, наиболее важную роль играют микробиологические загрязнения. Применяемые в пищевой промышленности методы обеззараживания воды (хлорирование, озонирование, ультрафиолетовое и у-излучение, обратный осмос, очистка ионами серебра, йодирование) уничтожают не все микроорганизмы, а также имеют и другие значительные недостатки.

В последнее время активно исследуются пористые материалы, к которым относятся металлоорганические каркасные структуры (МОКС), в качестве адсорбентов для очистки воды. Благодаря многофункциональным свойствам структуры МОКС являются перспективными претендентами на создание нового вида антибактериальных материалов. Однако для биомедицинского применения любого вещества должна быть оценена его токсичность. Несмотря на то, что токсикологические соображения могут быть достигнуты, исходя из данных о токсичности отдельных составляющих МОКС, токсикологические данные о самой структуре в целом недостаточны. Таким образом, актуальной задачей в настоящее время является разработка недорогих нетоксичных бактерицидных агентов с высокой активностью и долгосрочной стабильностью. Целью настоящей работы является получение и изучение свойств полученных цинксодержащих каркасных структур (Zn-МОКС) на основе терефталевой и пиромеллитовой кислот. Все анализируемые МОКС синтезированы гидротермальным методом и охарактеризованы с использованием физико-химических методов, подтверждающих образование высокоорганизованных структур. Изучение бактерицидной активности металлоорганических каркасных структур проводилось в отношении грамположительных бактерий Staphylococcus aureus, грамотрицательных бактерий Escherichia coli (E. coli) и дрожжеподобных грибов Candida spp. на плотных средах. Токсичность МОКС определялась методом биотестирования по смертности дафний (Daphnia magna Straus).

Результаты исследования биоцидных свойств МОКС показало, что исследуемые в работе цинксодержащие каркасные структуры на основе как терефталевой, так и пиромеллито вой кислот замедляют рост микроорганизмов на плотных средах, причем биоцидное действие цинксодержащего МОКС на основе пиромеллитовой кислоты превышает действие аналогичного МОКС на основе терефталевой кислоты в отношении S. aureus, E. coli и грибов Candida spp. на 4,2; 9,7 и 49,5 % соответственно.

При сравнении токсичности цинксодержащего МОКС с разными лигандами было установлено, что Zn-МОКС на основе терефталевой и пиромеллитовой кислоты не проявляют сильновыраженного токсического действия при концентрации его в водной вытяжке менее 1,0 %. Полученные результаты коррелируют с литературными данными по токсичности отдельно взятого металла и поликарбоновой кислоты, входящей в состав структуры. Результаты работы свидетельствуют о перспективности применения цинксодержащих металлоорганических кар¬касных структур на основе терефталевой и пиромеллитовой кислот в качестве безопасных противомикробных средств для очистки воды на пищевых производствах.

Смирнова Д.Ю., Коноплянникова А.С.