Шунгит — природный бактерицид



В статье автор исследует бактерицидные свойства мыла, изготовленного с применением шунгита.

Ключевые слова: шунгит, шунгитовое мыло.

Первое упоминание о шунгите относится к семнадцатому веку и связано с именем царицы Марфы Ивановны Романовой. Будучи в ссылке в Толвуйском погосте на берегу Онежского озера, мать будущего царя Михаила Федоровича с помощью воды из источника, проходящего через шунгитовые породы, излечилась от припадочной болезни (эпилепсии).

Узнав об уникальных антисептических свойствах, которыми обладал «аспидный камень» (в те времена так называли шунгит), Петр 1 приказал каждому из своих солдат носить кусочек камня в походных ранцах для обеззараживания воды из рек, озер и прудов. Считается, что применение шунгита спасло Российскую армию от дизентерии и других желудочно-кишечных инфекций, связанных с использованием грязной воды, чего нельзя сказать о солдатах Шведской армии в том числе и Карле XII, таким образом повлияв на исход судьбоносной Полтавской битвы в 1709 году.

В 1717–1719 годах по указанию Петра I, лейб-медики Р. Арескин и Л. Блюментрост провели исследование воды из источников в Толвуйском погосте и подтвердили ее способность излечивать многие заболевания. 20 марта 1719 года появился указ об открытии курорта «Марциальные воды» в Карелии. [1]

В настоящее время в окрестностях села Толвуя Карельской республики разрабатывается самое большое в мире месторождение шунгита (Зажогинское) из которого, собственно, и делаются все шунгитовые продукты — от различных украшений до шунгитовой крошки, используемой для производства фильтров и минерализованной шунгитовой воды.

Актуальность: Изучая материалы по возможным способам очистки воды, я узнала, что природный шунгит перспективен для использования в качестве фильтрующего материала при очистке воды от загрязнений, как альтернатива активированному углю. Шунгит может использоваться в качестве природного минерального сорбента для решения проблемы водоснабжения, очистки и обеззараживания воды в городских и бытовых условиях.

Лабораторные исследования показали, что 3-х суточный шунгитовый водный настой обладает существенной бактерицидной активностью. Заразив его микробами стрептококка группы А, состоящих из скарлатины, ангины, нефрита, острой ревматической лихорадки, в испытуемых образцах через 30 минут концентрация стрептококка группы А снизилась до 900 раз по сравнению с контрольными образцами [3].

Благодаря сорбционным, каталитическим, восстановительным, бактерицидным, электропроводным свойствам, высокой экологичности, невысокой стоимости технологий производства материалов на основе шунгита, наличием обширной отечественной сырьевой базы, у минерала есть большие перспективы в медицине и других сферах применения. [2]

Уже сегодня в России шунгит широко применяется в металлургической промышленности при производстве чугуна (АК «Тулачермет», ОАО «Косогорский металлургическеий завод»), на основе шунгита созданы стройматериалы, способные экранировать электромагнитное излучение, электропроводные краски.

На основе шунгита создается большое количество лекарственных веществ, которые успешно используются для лечения и оздоровления организма, он успешно применяется в курортологии (санаторий «Черная речка» в Ленинградской области, Санкт-Петербургская военно-медицинская академия, детский санаторий «Чайка», санаторий «Лукойл-Пнос», курорт «Марциальные воды»).

Тем не менее учёные продолжают исследовать уникальные свойства шунгита для решения сложных экологических проблем и разработки новых эффективных лекарственных препаратов.

Цель работы: Изучение бактерицидных свойств мыла, изготовленного с применением шунгита, и влияния шунгитовой воды на микроорганизмы.

Задачи исследования:

1. Исследовать литературные источники о происхождении, свойствах и применении шунгита
2. Изучить существующие способы проверки подлинности образцов и изделий из шунгита.
3. Экспериментально исследовать возможность изготовления мыла с частицами шунгита
4. Экспериментально исследовать антибактериальные свойства мыла на основе шунгита и сравнить их со свойствами косметического мыла из розничных сетей, оценить площадь и характер роста микроорганизмов на питательной среде.
5. Сформировать рекомендации по использованию шунгитового мыла домашнего изготовления

Гипотеза: Предполагаю, что шунгит обладает антибактериальными свойствами.

Литературный обзор. Шунгит — это одна из древнейших горных пород нашей планеты, геологический возраст которой составляет более 2 млрд лет.

До настоящего времени исследователи не могут окончательно определиться с происхождением шунгита. Существует ряд теорий его происхождения, а именно:

– это отложной минерал, образовавшийся из ила древнего моря в безкислородной атмосфере земли;

– вулканическое происхождение, благодаря мощнейшему выбросу лавы;

– внеземное происхождение — падение астероида, метеорита.

Шунгит — это минерал черного цвета с гладкой поверхностью, твердый, ударопрочный.

Рис. 1. Шунгит

В состав шунгита кроме углерода и оксида кремния входят и другие химические элементы. Минеральный состав шунгита Зажогинского месторождения (% массы):

Таблица 1

С углерод	SiO2 диоксид кремния	H2O Вода	TiO2 оксид титана	Al2O3 оксид алюминия	FeO оксид железа	MgO оксид магния	K2O оксид калия	S сера
29,00	57,00	3,70	0,20	3,80	2,50	1,10	1,50	1,20

В 1992 году в составе шунгита Зажогинского месторождения, в его углеродном веществе, впервые была обнаружена особая форма углерода — фуллерен.

Фуллерены были открыты в 1985 году учеными Р. Керлом, Г. Крото и Р. Смолли в результате опытов над графитом. Эти молекулы имеют:

– четное число атомов углерода от 32 до 90;

– представляют собой шарообразные многогранники (рис. 2);

Рис. 2. Молекула фуллерена С60

– молекула фуллерена С60 — самая устойчивая, по форме похожа на футбольный мяч;

– фуллерен является четвёртой аллотропной формой углерода (другие 2 состояния углерода — алмаз (а) и графит (б) природного происхождения, третье — карбин, получено искусственным путем рис. 3).

Рис. 3. Алмаз и графит

Сразу же после открытия фуллерены стали применяться в различных сферах промышленности, в электронике, медицине. Использование фуллеренов повышает эффективность высоких технологий, улучшает качество сложных приборов.

Области его применения:

– электрические аккумуляторные батареи,

– добавки для получения искусственных алмазов (увеличение выхода продукта на 30 %),

– создание новых лекарств (российские ученые продолжают работать над созданием препарата против ВИЧ-инфекции; создание противоаллергических средств);

– применение в косметологии,

– производство огнезащитных красок,

– изготовление элементов солнечных батарей: (так, например, в США на основе фуллеренов произведена тончайшая пленка для солнечных батарей).

Но получение фуллеренов искусственным путем очень дорогостоящий процесс, поэтому, известие о том, что существуют природные фуллерены, стало настоящей сенсацией. Открытие было сделано случайно сотрудником Аризонского университета С.Ципурским, который сначала занимался изучением шунгитовых пород из Карелии в России в Геологическом институте Российской академии, а потом в США (иммигрируя он захватил с собой, якобы случайно, образцы данного минерала).

В литературных источниках среди перечня уникальных свойств шунгита выделяется основное: шунгит это — «носитель широкого спектра микроэлементов и биологически активных веществ, ускоряющих биологические процессы в организме человека и животных» [2]. Некоторые ученые объясняют наличие этих свойств присутствием фуллеренов. Другие же — тем, что полезные свойства шунгита определяет весь комплекс микроэлементов, входящих в состав органической массы и минеральной составляющей породы, так как в составе органической массы шунгита содержание фуллереновых структур весьма незначительно (всего 0,001 %), [3].

Ученым еще предстоит много работы по изучению механизмов, реализующих полезные свойства шунгита.

Экспериментальная часть, подготовительные мероприятия.

Для исследований использовали покупной камень природный шунгит в виде щебня и порошка. Также применяли покупное мыло «Дегтярное» и «Хвойное». При проверке по электропроводности было установлено, что все используемые камешки показали высокую проводимость, то есть соответствовали по физическим свойствам шунгитовой породе.

Для приготовления шунгитовой воды промытый щебень шунгита в количестве 600 грамм настаивали в трех литрах, дистиллированной воды, в течение суток.

Для приготовления шунгитового мыла была использована технология «мыло с нуля». С помощью «мыльного калькулятора» был подобран набор масел и необходимое количество щелочи для их омыления. Масла, использованные для приготовления мыла, были приобретены в специализированном магазине для мыловаров и имели сертификаты безопасности. Масла были растоплены до жидкого состояния, смешаны между собой, после смешивания был добавлен шунгит и глина, в полученную смесь добавлена щелочь при активном смешивании блендером. В результате была запущена реакция обмыления, полученная смесь превратилась в эмульсию и затвердела по прошествии суток. Вода в рецепте использовалась шунгитовая, также в мыло были добавлены дополнительные компоненты: порошок шунгита и глина гассул, рецепт мыла — рисунок 4.

Рис. 4. Рецепт мыла

Процесс приготовления мыла и готовое мыло, рисунок 5.

Рис. 5. Процесс изготовления мыла

Учитывая простоту и доступность получения шунгитовой воды, её бактерицидные свойства [3 стр. 49], а также большое количество рекомендаций по использованию шунгитовой воды и шунгитового щебня в качестве бактерицидного средства, именно шунгит и шунгитовая вода, благодаря своей доступности, являются хорошим компонентом для приготовления мыла в домашних условиях.

Известно, что любое мыло за счет повышенного pH и наличия поверхностно-активных веществ является хорошим бактерицидом. Сейчас набирает популярность приготовление мыла в домашних условия путем омыливания растительных жиров щелочью. Такое мыло считается более натуральным, поскольку в нем не применяются поверхностно-активные компоненты и отдушки, при этом удаление грязи и микроорганизмов с поверхности рук происходит только за счет повышенного pH мыла. Улучшения бактерицидных свойств мыла ручной работы можно добиваться, например, добавлением природных бактерицидов.

Для сравнения бактерицидных свойств разных типов мыла, шунгитовой воды и щебня шунгита мы будем воздействовать каждым образцом на грязную воду из пруда, после воздействия мы разместим образцы на питательную среду для оценки площади и характера роста микроорганизмов после воздействия бактерицидами. В качестве подопытной загрязнённой воды взята вода из пруда в г.Лобня.

Питательная среда для выращивания микроорганизмов приготовлена из порошка питательный сухой ГМФ-Агар и разлита в стерилизованные чашки петри толщиной слоя 4–5мм.

Стерилизация проводилась с помощью кипячения в течение 90 минут, чашки петри кипятились в дистиллированной воде, раствор ГМФ-Агар кипятился в ковшике.

Экспериментальная часть. Проверка шунгита на подлинность.

Для демонстрации свойства электропроводности шунгита был собран стенд Рисунок 6, щебень шунгита для настоя воды проверяли тестером в режиме «проверка проводки» Рисунок 7.

Рис. 6

Рис. 7

Экспериментальная часть. Исследование воздействия на микроорганизмы

Вода из пруда распределена в стерилизованные 250 миллилитровые емкости, объем грязной воды для тестирования 150 мл.

Для воздействия на микроорганизмы мылом, подготовлен 2 % мыльный раствор для каждого типа исследуемого мыла: 2 грамм каждого мыла растворены в 98 мл дистиллированной воды. В емкости с водой из пруда были добавлены соответственно по 100 мл мыльного раствора каждого типа мыла, 100 мл шунгитовой воды, несколько камней щебня шунгита. Одна емкость оставлена без воздействия.

Время экспозиции 30 минут рисунок 8.

Рис. 8

После экспозиции при помощи бактерицидной петли взяты образцы исследуемой среды и нанесены на питательную среду в чашки петри. Получился следующий набор образцов (рисунок 9):

1. Образец с воздействием мылом Хвойное 2 % раствор
2. Образец с воздействием мылом Дегтярное 2 % раствор
3. Образец с воздействием мылом Шунгитовое мыло с нуля 2 % раствор
4. Образец с воздействием шунгитовой водой, 100 мл
5. Образец с воздействием щебнем шунгита несколько камней объемом 100 мл
6. Контрольный образец грязная вода из пруда без воздействия
7. Образец питательная среда без посева для контроля чистоты самой питательной среды

Рис. 9

Препараты помещены в термо-ящик с температурой 35 градусов Цельсия на 24 часа для инкубации (рисунок 9).

По истечение 24 часов проведен визуальный осмотр и осмотр с помощью микроскопа с 600 кратным увеличением — Таблица 2.

Таблица 2

№		Внешний вид посева		Микроскоп
Образец с воздействием мылом Хвойное
1
Образец с воздействием мылом Дегтярное
2
Образец с воздействием мылом Шунгитовое мыло с нуля
3
Образец с воздействием шунгитовой водой
4
Образец с воздействием щебнем шунгита
5
Образец без воздействия
6
Образец питательная без посева для контроля чистоты самой питательной среды
7

Таблица 3

Результаты осмотра образцов

№ образца	Наименование образца	% покрытия чашки Петри	Количество разновидностей колоний
1	Хвойное мыло 2 % раствор	30	1
2	Дегтярное мыло 2 % раствор	20	1
3	Шунгитовое мыло с нуля домашнего производства 2 % раствор	20	1
4	Вода, настоянная на шунгите	20	1
5	Щебень шунгита	20	2
6	Контрольный образец грязная вода из пруда без воздействия	15	2

Выводы: в образцах 4, 5, и 6 площадь разрастания колоний меньше чем в образцах1, 2 и 3 в связи с тем, что при приготовлении мыльного раствора на натертое мыло попали бактерии с рук и терки, таким образом в мыльные образцы попало больше бактерий чем в контрольный образец и образцы с шунгитом. Среди мыльных образцов наиболее эффективным является дегтярное и шунгитовое мыло. Хвойное мыло менее эффективно. На фотографиях микроскопии мы можем видеть более равномерное поле для образцов 1–5 нежели образец 6, что свидетельствует о большем разнообразии микроорганизмов в образце 6.

З аключение

По результатам проведенных исследований мы можем сделать следующие выводы:

1. Множество литературных источников содержит информацию о исследованиях и экспериментах, подтверждающих бактерицидные свойства шунгита. Также мы выяснили, что минерал, кроме бактерицидных обладает массой других полезных свойств и успешно используется в народном хозяйстве как пищевая добавка в животноводстве, удобрение в земледелии, фильтрующий элемент в водоснабжении, катализатор в химической промышленности, добавка для производства чугуна в металлургии.
2. Основной и доступный способ проверки подлинности шунгита — основан на его электропроводности. С помощью домашнего прибора (тестера) в режиме проверки целостности цепи можно убедится в подлинности камней шунгита.
3. Изучив материалы по приготовлению мыла с нуля (изготовление мыла холодным способом с помощью омыления натуральных растительных масел щелочью NaOH), мы нашли рецепт изготовления мыла с использованием порошка шунгита и воды, настоянной на щебне шунгита. По материалам рецепта было изготовлено 1540 грамм шунгитового мыла.
4. Наша гипотеза о том, что шунгит обладает бактерицидными свойствами подтвердилась. Бактерицидные свойства шунгитового мыла домашнего производства не уступают заводскому мылу, при том, что в домашнем мыле используются натуральные масла, которые более полезны для кожи нежели ПАВ из заводского мыла. В процессе исследований мы обнаружили, что разнообразие микроорганизмов в образцах 1–5 меньше, чем в образце 6. У каждого микроорганизма свой спектр чувствительности к антисептикам. Мыло и шунгит не являются антисептиками медицинского назначения, а значит недостаточно сильны, чтобы покрыть весь ряд бактерий. Тем не менее, образцы 1–5, в том числе вода, настоянная на шунгите, образец с щебнем шунгита и шунгитовое мыло домашнего производства содержат меньшее разнообразие микроорганизмов, вероятно, из-за наличия антисептичекских свойств испытуемых растворов. Как известно существуют бактерицидные и бактериостатические средства, бактерицидные разрушают бактериальную стенку и приводят к гибели бактерий, бактериостатические замедляют рост бактерий, мы точно можем сказать, что шунгитовое мыло, настой шунгита на воде и щебень шунгита обладают бактериостатическим свойствами, как и обычное мыло, которое мы постоянно используем.

Как известно кусковое мыло может быть «грязным», т. е. содержать на своей поверхности микроорганизмы. Разнообразие бактерий на руках человека очень велико, мы контактируем в том числе и с белковыми средами, на которых очень хорошо растут микробы. В нашем случае, шунгитовое мыло домашнего производства, содержит в себе натуральные масла. Благодаря им оно более полезно для кожи, меньше сушит ее и содержит питательные компоненты. Но масла, входящие в состав мыла, могут содержать в себе различные микроорганизмы. Эти микроорганизмы могут быть не опасными, их активное размножение сужает площадь развития для других, возможно опасных бактерий. Таким образом помещение неопасной микрофлоры с помощью масел в мыло, также дает положительный эффект в борьбе с вредными микроорганизмами, напротив полная стерилизации поверхности кожи рук открывает возможность заселения ее вредными бактериями.

5. Шунгитовое мыло домашнего производства моет руки с таким же антибактериальным эффектом, как и заводское косметическое мыло, но с более щадящим воздействием на кожу рук. Компоненты для изготовления мыла необходимо покупать у проверенных продавцов с наличием сертификатов безопасности, гарантирующих отсутствие вредных бактерий в составе ингредиентов.

Литература:

1. Куликова, В. Лечение Шунгитом / В. Куликова. — Москва: ЗАО Центрполиграф, 2006. — 127 c. ISBN 5–9524–2023–0

2. Состав и структурные свойства природного фуллеренсодержащего минерала шунгита. Математическая модель взаимодействия шунгита с молекулами воды. http://naukovedenie.ru 12TVN214

3. Владимирский государственный университет А. П. Пономарев Горная порода шунгит — физико-химические и биологические свойства ISBN 978–5–9984–1264–6 © Пономарев А. П., 2020

4. Калинин Ю. К., Ковалевский В. В. Шунгитовые породы: горизонты научного поиска // Наука в Росси. –2013. — 6.– С. 66–72.

5. Кротоус В. А. Лечебные свойства шунгита. — Карелия-шунгит. — Изд. 6-е, испр. и доп. — Петрозаводск: [б. и.] — 2016. — 39 с.

6. Прокопченков Д. В. Системный анализ биологической активности шунгитовой породы на основе её вещественного состава: дис....канд. биол. наук. — Тула, 2008. — 182 с.

7. Использование водного экстракта минерала шунгита для удаления из воды бактериальной микрофлоры. Журнал: водоснабжение и санитарная техника. issn: 0321–4044

8. Калинин Ю. К. Экологический потенциал шунгита / Шунгиты и безопасность жизнедеятельности человека: Мат. 1-ой Всерос. науч.-практ. конф. (3–5 октября 2006 г.) / под ред. Ю. К. Калинина — Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. — С. 5–9.