ПРИКЛАДНАЯ БИОХИМИЯ И МИКРОБИОЛОГИЯ, 2008, том 44, № 3, с. 337-342
УДК 615.324:582.272:543.062
СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БУРЫХ ВОДОРОСЛЕЙ
БАРЕНЦЕВА МОРЯ
© 2008 г. Е. Д. Облучинская
Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра РАН, Мурманск, 183010
e-mail: science@mmbi.info; okaterine@yandex.ru Поступила в редакцию 14.09.2006 г.
Проведено сравнительное исследование фитохимического состава наиболее распространенных видов бурых водорослей Баренцева моря - 1 вида ламинариевых и 4 видов фукусовых. Предложена модифицированная методика определения маннита в бурых водорослях. Установлено, что фукусовые водоросли сем. Fucaceae по содержанию маннита уступают ламинарии сахаристой более чем на 3% (от абс. сухой массы), по количеству альгиновой кислоты и ламинарана более чем на 10%. Иода в Laminaria saccharina содержится почти в 2 раза больше, чем у представителей сем. Fucaceae. Количество фукоидана и общей суммы липидов у фукоидов Баренцева моря выше, чем у ламинарии сахаристой, на 4-7% и на 1-3% соответственно. Фукусовые и ламинариевые водоросли Баренцева моря по содержанию основных биологически активных веществ не уступают дальневосточным видам водорослей и могут быть перспективными источниками для их получения.
Биологически активные вещества (БАВ) бурых водорослей благодаря уникальным физико-химическим и фармакологическим свойствам нашли широкое применение в медицине и фармации, в биотехнологии, косметологии, а также пищевой промышленности [1].
Качественный и количественный состав БАВ бурых водорослей зависит от многих факторов и, в первую очередь, от вида растений. Традиционными объектами для получения БАВ из водорослей являются ламинариевые (Laminariales), в частности произрастающая в сублиторали Баренцева моря ламинария сахаристая (Laminaria saccharina). В настоящее время фукусовые водоросли (Fucales) приобретают все большее практическое значение. Фукоиды (Fucaceae) используют для получения ли-пидо-пигментного комплекса [2], водорастворимых экстрактов [3], в составе различных лечебно-профилактических средств [4].
Цель работы - сравнительное исследование химического состава бурых водорослей Баренцева моря, оценка перспективности их использования в медицинской, химико-фармацевтической и пищевой промышленности.
МЕТОДИКА
Объекты исследования. Объектами исследования являлись собранные в г. Дальнезеленецкая Баренцева моря в сентябре 2003 г. слоевища сухих бурых водорослей следующих видов: Fucus vesiculosus, F. serratus, F. distichus, Ascophyllum nodosum, Laminaria saccharina. Данные виды бурых водорослей - зарослеобразующие. Они произрас-
тают на побережье Баренцева моря в легкодоступных местах. Их запасы достигают 200-300 тонн.
Химический состав макрофитов. Анализировали содержание полисахаридов (альгиновая кислота, фукоидан, ламинаран), маннита, йода, азота, а также общую сумму липидов, сумму экстрактивных веществ, влажность.
Количественное содержание полисахаридов (альгиновая кислота, фукоидан и ламинаран) определяли спектрофотометрически по разработанной ранее методике [5].
Определение массовой доли йода. Методика общепринятая [6].
Определение общей суммы липидов в бурых водорослях. Определение проводили после полного извлечения липидных фракций экстрагентами различной полярности с последующим определением суммарной фракции гравиметрическим методом [7, 8].
Для качественной идентификации липидов, содержащихся в липидной фракции бурых водорослей, использовали метод ТСХ. Была применена система растворителей бензол-хлороформ в соотношении 50 : 50 с проявлением пятен 5%-ным раствором фосфорномолибденовой кислоты в метаноле [9]. На ТСХ-пластине (на тонком слое сорбента с закрепленным слоем "Силуфол" марки 254), после нагревания появились пятна темно-синего цвета с четкими границами с Rf: 0.13, 0.26, 0.45 и 0.85.
Определение общего азота. Проводили определение общего азота методом Кьельдаля [8].
Таблица 1. Метрологическая характеристика метода количественного определения маннита у К увзкЫозыз
Статистический параметр Значение
Содержание маннита (10.65, 10.97, 10.70, 11.12, 10.85)
^ (п - 1) 4
Среднее от найденного 10.86
Дисперсия, З2 0.0373
Стандартное отклонение, ±5 0.1933
Доверительная вероятность Р, % 95
1 (р, Г) 2.78
Точность определения, ±Дх 0.47
Относительная ошибка, ±е% 4.33
Доводили дистиллированной водой до метки. Отбирали аликвоту 10.0 мл, добавляли 0.1 мл серной кислоты (конц.) и выдерживали 30 мин. Приливали 5 мл раствора гидроксида натрия 4 моль/л и 5 мл раствора сернокислой меди 125 г/л. Смесь тщательно взбалтывали, выдерживали 1 ч и центрифугировали 15 мин при 5000^. Измеряли оптическую плотность раствора при длине волны 597 нм в кварцевой кювете с толщиной слоя 10 мм против 2 н. раствора гидроксида натрия. Массовую долю маннита, соответствующую определенной оптической плотности, определяли по градуировочной кривой.
Построение градуировочной кривой. Готовили ряд водных растворов чистого маннита с концентрациями 0.0001, 0.0005, 0.001, 0.0015, 0.002, 0.25, 0.3 г/мл и определяли оптическую плотность в кюветах с толщиной слоя 10 мм против 2 н. раствора гидроксида натрия.
Массовую долю (X) маннита в процентах в пересчете на сухое вещество вычисляли по формуле:
X =
т1 х 100 х 100 т-0(100—^хОЖ)'
Определение содержания экстрактивных веществ. Определение осуществляли в соответствии со стандартной методикой [10]. В качестве экстра-гента применяли дистиллированную воду.
Модифицированный метод количественного анализа маннита в бурых водорослях. В результате проведенного нами исследования установлено, что методика определения содержания маннита в бурых водорослях [11] имеет большую относительную ошибку метода (более 5%) и не может быть применена для аналитической оценки показателей качества сырья. Поэтому нами проведена модификация данной методики. Осуществлен подбор необходимых параметров и условий проведения анализа количественного содержания маннита у бурых водорослей (навеска образца, время и кратность экстрагирования сырья, количество реагентов, концентрация анализируемых растворов).
На основании предварительно полученных экспериментальных данных нами разработана следующая методика:
Точную навеску (около 3.00 г) измельченных водорослей помещали в коническую колбу на 100 мл, заливали 25 мл горячего раствора (температура от 80 до 90°С) 5 г/л сернокислой меди и выдерживали на кипящей водяной бане 30 мин.
Экстракт фильтровали через стеклянный фильтр. Процедуру повторяли еще 2 раза, добавляя по 25 мл горячего раствора сернокислой меди и выдерживая 30 мин на кипящей водяной бане. Растворы могут быть мутными. Экстракты объединяли, перемешивали, охлаждали до комнатной температуры, затем переносили в мерную колбу на 100 мл.
где т1 - массовая доля маннита, соответствующая найденному значению оптической плотности, г/мл; т0 - масса сырья, г; Ц7 - потеря в массе сырья при высушивании, %.
Метрологическая характеристика модифицированного метода количественного анализа маннита у фукуса пузырчатого приведена в табл. 1. Согласно представленным данным, можно сделать вывод, что метод позволяет довольно точно определять содержание маннита в сухих бурых водорослях: относительная ошибка не превышает значения ±4.33%.
Для определения систематической ошибки методики количественного анализа маннита бурых водорослей был использован метод добавок стандарта. Полученные результаты укладываются в норму допустимых отклонений для спектрофото-метрического метода (табл. 2).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ полученных данных (табл. 3) позволил сделать вывод, что наиболее существенные различия в биохимическом составе обнаружены между представителями ламинариевых и фукусовых водорослей. Фукоиды Баренцева моря имеют незначительные различия в содержании исследуемых веществ. Результаты согласуются с данными других авторов [12, 13].
Полисахариды бурых водорослей являются наиболее изученной группой БАВ. Содержание альгиновой кислоты существенно зависит от таксономического положения водорослей. Многочисленными исследованиями показано, что наиболь-
Таблица 2. Результаты количественного определения маннита у ¥. увзкЫозыз с использованием метода добавок стандарта маннита
Исходное содержание маннита, г на 100 г сырья Добавлено маннита, г Содержание маннита, г/100 г сырья Ошибка
расчетное найденное абсолютная относительная
10.65 10.65 21.30 21.84 +0.54 2.50
10.65 13.31 23.96 24.67 +0.71 2.92
10.65 15.98 26.63 26.14 -0.49 1.86
10.65 18.64 29.29 28.43 -0.86 2.98
Таблица 3. Химический состав бурых водорослей Баренцева моря, % абс. сухой массы
Вид водоросли Альгиновая кислота Фукоидан Ламинаран Маннит Общая сумма липидов Сумма экстрактивных веществ (экстрагент-дист. вода) Йод Азот Влажность Общая зола
Fucus 20.24 ± 15.46 ± 0.62 ± 10.88 ± 3.63 ± 21.32 ± 0.12 ± 1.02 ± 12.41 ± 22.18 ±
vesiculosas ± 1.84 ± 1.70 ± 0.03 ± 1.93 ± 0.48 ± 0.98 ± 0.01 ± 0.07 ± 0.24 ± 1.36
F. serratas 18.68 ± 13.03 ± 3.74 ± 9.68 ± 2.55 ± 24.09 ± 0.17 ± 2.00 ± 10.64 ± 17.95 ±
± 1.37 ± 1.51 ± 0.90 ± 0.82 ± 0.05 ± 2.14 ± 0.04 ± 0.07 ± 1.17 ± 2.00
F. distichus 23.58 ± 14.67 ± 2.18 ± 12.75 ± 4.08 ± 19.04 ± 0.06 ± 2.77 ± 12.26 ± 25.13 ±
± 2.40 ± 2.24 ± 0.11 ± 2.40 ± 0.37 ± 0.65 ± 0.03 ± 0.05 ± 0.80 ± 0.70
Ascophyllum 12.82 ± 11.36 ± 0.51 ± 6.81 ± 0.89 ± 12.85 ± 0.09 ± 1.23 ± 11.35 ± 15.64 ±
nodosum ± 1.16 ± 3.12 ± 0.27 ± 1.35 ± 0.09 ± 1.40 ± 0.02 ± 0.01 ± 0.12 ± 2.55
Laminaria 34.52 ± 8.8 ± 11.63 ± 15.04 ± 1.28 ± 37.20 ± 0.24 ± 0.88 ± 8.90 ± 31.18 ±
saccharina ± 1.00 ± 0.90 ± 2.65 ± 2.03 ± 0.08 ± 2.14 ± 0.05 ± 0.08 ± 1.32 ± 3.00
шее содержание альгиновой кислоты найдено у представителей порядка ламинариевых [12, 13]. Так, наиболее перспективными для практического получения альгинатов считаются водоросли, произрастающие вдоль Дальневосточного побере-
*
жья: L. japónica (26-27% ), L. bondardiana (2729%), L. longipes и L. dentigera (23-27%). Среди
* Цифры в скобках указывают на содержание альгиновой кислоты, % абс. сухой массы.
дальневосточных видов водорослей большее содержание альгиновой кислоты обнаружено
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.