Механізми дії консервантів

Консерванти сповільнюють ріст і розвиток бактерій, плісеневих грибів і дріжджів, а також впливають на обмін речовин у них. Вони можуть мати фунгістатичну / бактеріостатичну дію, або фунгіцидну / бактерицидну дію. Проте даний поділ є відносним. Фунгі– і бактеріостатики відрізняються від фунгі– і бактерицидів тільки швидкістю антимікробної дії. При додаванні консерванту в продукт мікроорганізми можуть загинути або продовжувати рости – результат залежить від концентрації консерванту [63].

Загибель всіх мікроорганізмів при використанні звичайних концентрацій консерванту відбувається протягом кількох днів або тижнів. У цьому полягає відмінність між консервантами та засобами дезінфекції. Останні застосовуються для швидкого знищення мікроорганізмів [14].

Фармацевтичним критерієм оцінки ефективності консерванту служить зниження кількості життєздатних клітин мікроорганізмів у препараті за певний час після його контамінації певними штамами бактерій і грибів.

Залежність швидкості загибелі мікроорганізмів під дією консервантів від часу описується рівнянням:

K = ln (Z₀ / Z_t) / t або Z_t = Z₀e^-Kt

де К – константа швидкості відмирання;

t – час;

Z₀ – кількість живих клітин в початковий момент (t = 0);

Z_t – кількість живих клітин в момент часу t.

Ця закономірність спостерігається тільки при високій концентрації консерванту і наявності моноклональної популяції мікроорганізмів. Крім того, вона характерна тільки для закритої системи, в якій не можуть відбуватися ні зниження концентрації консерванту, наприклад, шляхом його випаровування, ні зміна рН, ні контамінація іншими мікроорганізмами (нове інфікування). Але навіть якщо зазначені умови лише частково забезпечені (як часто й буває при консервуванні), описана вище «кінетика відмирання» може розглядатися як основа для оцінки дії консервантів в лікарських засобах.

Додавання консервантів у лікарські засоби має сенс тільки в тому випадку, якщо вони застосовуються в достатній концентрації. Розвиток мікроорганізмів слід зупинити на початковій стадії їх розмноження, а не на експоненціальній. По-перше, в експоненціальній стадії необхідні дуже високі дози консервантів, по-друге, консерванти не призначені для знищення мікроорганізмів у сильно контамінованих субстратах, тобто для повернення вже зіпсованих продуктів [30].

Механізми дії консервантів на мікроорганізми є різноманітними. Найчастіше блокується лише одна стадія метаболізму клітини мікроорганізму. У бактерій, які утворюють спори консерванти інгібують певні стадії проростання спор (рис. 1.1) [62].

 

 

 

Рис. 1.1. Етапи розвитку спороутворюючих бактерій, на які впливають антимікробні речовини

Антимікробна дія консервантів спрямована на: ДНК, синтез білка, активність ферментів, плазматичну мембрану, клітинну стінку, механізм транспорту поживних речовин.

Основною причиною антимікробної дії консервантів раніше вважали їх інгібуючу дію на ферментативні процеси, а також на синтез білків в мікроорганізмах.

Останнім часом показано, що важливим механізмом дії консервантів є їх вплив на клітинну оболонку і плазматичну мембрану. Більшість консервантів є ліпофільними речовинами і взаємодіючи з клітинною мембраною впливають на її цілісність або руйнують. В результаті потік іонів в клітину збільшується, порушується проникність клітинних мембран [62].

Для антимікробної дії консерванту потрібна достатня розчинність як у воді, так і в ліпідах. З одного боку, розвиток мікроорганізмів відбувається виключно у водній фазі, і консервант повинен знаходитися там. З іншого боку, він повинен проникнути через гідрофобну клітинну стінку.

Для консервантів має місце чітке співвідношення доза – дія. Тому консервант потрібно додавати у відповідній концентрації [59].