Научная статья на тему 'Биологически активные вещества потенциально промысловых бурых водорослей Дальневосточного региона'

Биологически активные вещества потенциально промысловых бурых водорослей Дальневосточного региона Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
618
457
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вопросы питания
Scopus
ВАК
PubMed
Ключевые слова
ПОТЕНЦИАЛЬНО ПРОМЫСЛОВЫЕ БУРЫЕ ВОДОРОСЛИ / POTENTIALLY TRADE BROWN SEAWEED / БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА / BIOLOGICALLY ACTIVE COMPOUNDS / ФУКОИДАН / МАННИТ / MANNITOL / АЛЬГИНОВАЯ КИСЛОТА / ALGINIC ACID / МАКРОИ МИКРОЭЛЕМЕНТЫ / ПИГМЕНТЫ / PIGMENTS / КАРОТИНОИДЫ / CAROTENOIDS / FUKOIDAN / MINERALS AND TRACE ELEMENTS

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Табакаева О. В., Табакаев А. В.

Определено содержание биологически активных веществ различных классов в потенциально промысловых бурых водорослях Дальневосточного региона костария ребристая (Costaria costata) и ундария перистонад-резная (Undariapinnatifida). Установлено, что бурые водоросли C. costata и U. pinnatifida имеют более низкое содержание альгиновой кислоты, чем Laminaria japonica (24,5-27,2 против 38,1%), но достаточно высокое для того, чтобы считать их потенциальными источниками для промышленного производства альгиновой кислоты и альгинатов. Содержание фукозосодержащих полисахаридов в U. pinnatifida (4,89±0,22%) в 8 раз превышает содержание таковых в C. costata, что говорит о более высокой перспективности получения фукоидана именно из U. pinnatifida. Бурые водоросли характеризуются высоким содержанием маннита, причем содержание в C. costata (12,10±0,48%) сопоставимо с содержанием в L. japonica. При изучении минерального состава исследуемых водорослей установлено, что преобладающим макроэлементом является калий (1,72-2,44% от сухого вещества). В составе C. costata и U. pinnatifida установлено содержание 16 микроэлементов, из которых 10 являются эссенциальными, 2 микроэлементами с неопределенной функцией, 4 токсичными. Полученные результаты демонстрируют, что для водорослей доминирующими микроэлементами являются железо и марганец, содержание которых в C. costata (0,525±0,024 и 0,084±0,004% от сухого вещества) превышает таковое в U. pinnatifida соответственно на 21 и 42%, а также хром, содержание которого, наоборот, на 28% выше в U. pinnatifida (0,041±0,002% от сухого вещества). Содержание никеля (5-7мг% от сухого вещества), кобальта (1-2 мг% от сухого вещества), цинка (8-9 мг% от сухого вещества), титана (2 мг% от сухого вещества) и селена (3-5 мг% от сухого вещества) в исследуемых водорослях различается несущественно. Содержание меди в C. costata (12±0,5 мг% от сухого вещества) в 2 раза выше по сравнению с U. pinnatifida, а содержание алюминия в U. pinnatifida (7±0,3 мг% от сухого вещества) превышает таковое в C. costata в 5,5 раза. Йод является наиболее важным минеральным элементом для организма человека, содержащимся в бурых водорослях. В исследованных бурых водорослях определено достаточно высокое содержание йода, причем содержание в U. pinnatifida (0,351±0,016 % от сухого вещества) превышает таковое в C. costata (0,280±0,013% от сухого вещества) на 25%. Содержание токсичных элементов (кадмия, ртути, свинца и мышьяка) в водорослях C. costata и U. pinnatifida не превышает значения нормативных требований к санитарно-химическим показателям для водорослей. Содержание витамина С в C. costata на 26% выше, чем U. pinnatifida (18,30±0,87 против 14,58±0,65 мг/% от сухого вещества). Пигментный комплекс в основном представлен хлорофиллом и каротиноидами, в которых значительную долю занимает ксантофилл. Содержание хлорофилла в C. costata (277±13 мг/% от сухого вещества) превышает таковое в U. pinnatifida (204±9 мг/% от сухого вещества) на 35,8%. Содержание каротиноидов различается в исследованных водорослях на 25%, с превышением в C. costata (0,30±0,01 мг/% от сухого вещества). Таким образом, C. costata и U. pinnatifida являются перспективными видами бурых водорослей для пищевой и фармацевтической промышленности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Табакаева О. В., Табакаев А. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Biologically active agents of potential trade brown seaweed of the Far East Region

The content of biologically active substances of various classes in potentially trade brown seaweed of the Far East region of Costaria costata and Undaria pinnatifida has been defined. It has been found that the studied brown seaweed of C. costata and U. pinnatifida have lower content of alginic acid, than Laminaria japonica (24.5-27.2% against 38.1%), but rather high to consider them as perspective potential sources for industrial production of alginic acid and alginates. The content of polysaccharides in U. pinnatifida (4.89±0.22%) 8 fold exceeded the level in C. costata that speaks about higher prospects of receiving a fukoidan from U. pinnatifida. Brown algae have high content of mannitol, and the content in C. costata (12.10±0.48%) is comparable with the level in L. japonica. When studying mineral structure of it is established that the prevailing macrocell for the studied seaweed is potassium, and its contents in U. pinnatifida exceeds that in C. costata for 30% (2.44 against 1.72% dry matter). C. costata and U. pinnatifida was confirmed to contain 16 trace elements, 10 of which are essential, 2 trace elements with uncertain function, 4 toxic. These results demonstrated that the dominating metal trace element for algae were iron and manganese, which content in C. costata (0.525±0.024 and 0.084±0.004% dm) exceeded that in U. pinnatifida respectively by 21 and 42%. The content of nickel (5-7 mg% dm), cobalt (1-2 mg% dm), zinc (8-9 mg% dm), titanium (2 mg% dm) and selenium (3-5 mg% dm) in the investigated seaweed differed insignificantly. The copper content in C. costata (12±0.5 mg% dm) was 2 fold higher than in U. pinnatifida and the aluminum content in U. pinnatifida (7±0.3 mg% dm) exceeded that in C. costata by 5.5 fold. Iodine is the most important trace element for the human nutrition, containing in brown seaweed. The examined brown algae defined sufficiently high iodine content, and the content in U. pinnatifida (0.351±0.016% dm) exceeded the level in C. costata (0.280±0.013% dm) by 25%. The content of toxic elements (cadmium, mercury, lead and arsenic) in C. costata and U. pinnatifida didn’t exceed the maximum permissible parameters for algae. The content of vitamin C in C. costata was 26% higher than in U. pinnatifida (18.30±0.87 against 14.58±0.65 mg/% dm). The pigmentary complex was mainly presented by chlorophyll and carotinoids in which the considerable share was occupied by xanthophyll. The chlorophyll content in C. costata (277±13 mg/% dm) exceeded that in U. pinnatifida (204±9 mg/% dm) by 35.8%. The content of carotenoids differed in the studied seaweed by 25%, with excess in C. costata (0.30±0.01 mg/% dm). Thus, C. costata and U. pinnatifida are perspective species of brown seaweed for food and pharmaceutical industries.

Текст научной работы на тему «Биологически активные вещества потенциально промысловых бурых водорослей Дальневосточного региона»

Для корреспонденции

Табакаева Оксана Вацлавовна - доктор технических наук, доцент, профессор кафедры биотехнологии и функционального питания ФГАОУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет», Школа биомедицины

Адрес: 690920, г. Владивосток, о. Русский, п. Аякс, Кампус ДВФУ, корп. М25

Телефон: (423) 223-00-23 Е-таИ: [email protected]

О.В. Табакаева, А.В. Табакаев

Биологически активные вещества потенциально промысловых бурых водорослей Дальневосточного региона

Biologically active agents of potential trade brown seaweed of the Far East Region

O.V. Tabakaeva, A.V. Tabakaev

ФГАОУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет»,

Школа биомедицины, Владивосток

Far East Federal University, Biomedicine School, Vladivostok

Определено содержание биологически активных веществ различных классов в потенциально промысловых бурых водорослях Дальневосточного региона костария ребристая (Costaria costata) и ундария перистонад-резная (Undariapinnatifida). Установлено, что бурые водоросли C. costata и U. pinnatifida имеют более низкое содержание альгиновой кислоты, чем Laminaria japónica (24,5-27,2 против 38,1%), но достаточно высокое для того, чтобы считать их потенциальными источниками для промышленного производства альгиновой кислоты и альгинатов. Содержание фукозосодержащих полисахаридов в U. pinnatifida (4,89±0,22%) в 8 раз превышает содержание таковых в C. costata, что говорит о более высокой перспективности получения фукоидана именно из U. pinnatifida. Бурые водоросли характеризуются высоким содержанием маннита, причем содержание в C. costata (12,10±0,48%) сопоставимо с содержанием в L. japonica. При изучении минерального состава исследуемых водорослей установлено, что преобладающим макроэлементом является калий (1,72-2,44% от сухого вещества). В составе C. costata и U. pinnatifida установлено содержание 16 микроэлементов, из которых 10 являются эссенциальными, 2 - микроэлементами с неопределенной функцией, 4 - токсичными. Полученные результаты демонстрируют, что для водорослей доминирующими микроэлементами являются железо и марганец, содержание которых в C. costata (0,525±0,024 и 0,084±0,004% от сухого вещества) превышает таковое в U. pinnatifida соответственно на 21 и 42%, а также хром, содержание которого, наоборот, на 28% выше в U. pinnatifida (0,041±0,002% от сухого вещества). Содержание никеля (5-7мг% от сухого вещества), кобальта (1-2 мг% от сухого вещества), цинка (8-9 мг% от сухого вещества), титана (2 мг% от сухого вещества) и селена (3-5 мг% от сухого вещества) в исследуемых водорослях различается несущественно. Содержание меди в C. costata (12±0,5 мг% от сухого вещества) в 2 раза выше по сравнению с U. pinnatifida, а содержание алюминия в U. pinnatifida (7±0,3 мг% от сухого вещества) превышает таковое в C. costata в 5,5 раза. Йод является наиболее важным минеральным элементом для организма человека, содержащимся

в бурых водорослях. В исследованных бурых водорослях определено достаточно высокое содержание йода, причем содержание в и. ртиай/1йа (0,351±0,016 % от сухого вещества) превышает таковое в С. созЬаЬа (0,280±0,013% от сухого вещества) на 25%. Содержание токсичных элементов (кадмия, ртути, свинца и мышьяка) в водорослях С. созЬаЬа и и. ртиай/1йа не превышает значения нормативных требований к санитарно-химическим показателям для водорослей. Содержание витамина С в С. созЬаЬа на 26% выше, чем и. ртиай/1йа (18,30±0,87 против 14,58±0,65 мг/% от сухого вещества). Пигментный комплекс в основном представлен хлорофиллом и каротиноидами, в которых значительную долю занимает ксантофилл. Содержание хлорофилла в С. созЬаЬа (277±13 мг/% от сухого вещества) превышает таковое в и. ртиай/1йа (204±9 мг/% от сухого вещества) на 35,8%. Содержание каротиноидов различается в исследованных водорослях на 25%, с превышением в С. созЬаЬа (0,30±0,01 мг/% от сухого вещества). Таким образом, С. созЬаЬа и и. ртиай/1йа являются перспективными видами бурых водорослей для пищевой и фармацевтической промышленности.

Ключевые слова: потенциально промысловые бурые водоросли, биологически активные вещества, фукоидан, маннит, альгиновая кислота, макро- и микроэлементы, пигменты, каро-тиноиды

The content of biologically active substances of various classes in potentially trade brown seaweed of the Far East region of Costaria costata and Undaria pinnatifida has been defined. It has been found that the studied brown seaweed of C. costata and U. pinnatifida have lower content of alginic acid, than Laminaria japonica (24.5-27.2% against 38.1%), but rather high to consider them as perspective potential sources for industrial production of alginic acid and alginates. The content of polysaccharides in U. pinnatifida (4.89±0.22%) 8 fold exceeded the level in C. costata that speaks about higher prospects of receiving a fukoidan from U. pinnatifida. Brown algae have high content of mannitol, and the content in C. costata (12.10±0.48%) is comparable with the level in L. japonica. When studying mineral structure of it is established that the prevailing macrocell for the studied seaweed is potassium, and its contents in U. pinnatifida exceeds that in C. costata for 30% (2.44 against 1.72% dry matter). C. costata and U. pinnatifida was confirmed to contain 16 trace elements, 10 of which are essential, 2 - trace elements with uncertain function, 4 - toxic. These results demonstrated that the dominating metal trace element for algae were iron and manganese, which content in C. costata (0.525±0.024 and 0.084±0.004% dm) exceeded that in U. pinnatifida respectively by 21 and 42%. The content of nickel (5-7 mg% dm), cobalt (1-2 mg% dm), zinc (8-9 mg% dm), titanium (2 mg% dm) and selenium (3-5 mg% dm) in the investigated seaweed differed insignificantly. The copper content in C. costata (12±0.5 mg% dm) was 2 fold higher than in U. pinnatifida and the aluminum content in U. pinnatifida (7±0.3 mg% dm) exceeded that in C. costata by 5.5 fold. Iodine is the most important trace element for the human nutrition, containing in brown seaweed. The examined brown algae defined sufficiently high iodine content, and the content in U. pinnatifida (0.351±0.016% dm) exceeded the level in C. costata (0.280±0.013% dm) by 25%. The content of toxic elements (cadmium, mercury, lead and arsenic) in C. costata and U. pinnatifida didn't exceed the maximum permissible parameters for algae. The content of vitamin C in C. costata was 26% higher than in U. pinnatifida (18.30±0.87 against 14.58±0.65 mg/% dm). The pigmentary complex was mainly presented by chlorophyll and carotinoids in which the considerable share was occupied by xanthophyll. The chlorophyll content in C. costata (277±13 mg/% dm) exceeded that in U. pinnatifida (204±9 mg/% dm) by 35.8%. The content of carotenoids differed in the studied seaweed by 25%, with excess in C. costata (0.30± 0.01 mg/% dm). Thus, C. costata and U. pinnatifida are perspective species of brown seaweed for food and pharmaceutical industries.

Keywords: potentially trade brown seaweed, biologically active compounds, fukoidan, mannitol, alginic acid, minerals and trace elements, pigments, carotenoids

Мировой океан богат биологическими ресурсами (моллюски, иглокожие, сцифоидные, водоросли), которые издавна и активно используются человеком в различных целях - традиционно в пищу, а также как источники биологически активных веществ в химико-фармацевтической и пищевой промышленности. Растительные ресурсы морского генеза (водоросли и травы) являются важными источниками биологически активных веществ различных классов. На Дальнем Востоке в морской среде эти растения распространены повсеместно. Они имеют огромное значение в хозяйст-

венной деятельности региона, однако возможности практического использования водорослей еще далеко не исчерпаны [1-3].

Известно, что водоросли богаты биологически активными веществами, имеющими широкий спектр медико-биологического действия. Вопросам изучения водорослей уделяется большое внимание в связи с уже доказанной медико-биологической активностью, проявляемой их экстрактами. Установлено, что они обладают противомикробным [4], противоопухолевым [5] и противовирусным [6] действием. Экстракты из во-

дорослей являются основой биологически активных добавок, используемых как иммуностимуляторы [7], корректоры деятельности щитовидной железы [8], он-копротекторы [9]. Однако подробно изучается только малая часть водорослей, являющихся промысловыми и традиционно использующихся человеком в пищевых технологиях.

Основными водорослями, использующимися в промышленных масштабах в России, являются бурые водоросли семейства Laminaria и Fucales. Моря Дальнего Востока отличаются богатейшими запасами бурых водорослей, которые оцениваются в 14-16 млн т [3]. Ламинарии представляют собой крупные растения, достигающие в длину 6 м, которые растут в сублиторальной зоне на каменистом, скалистом, ракушечном или илистом грунтах [10].

В бухтах Японского моря отмечается большой запас биомассы потенциально промысловых съедобных бурых водорослей костария ребристая (Costaria costata) и унда-рия перистонадрезная (Undaria pinnatifida) с уникальным полисахаридным составом, отличающим их от других макрофитов этого отдела. Естественный ареал находится в пределах холодных вод близ России, Китая, Кореи и Японии. В странах Азии данные виды водорослей издавна активно используются в пищу. Undaria pinnatifida (по-японски «вакаме») искусственно выращивается в основном в Японии, где она является одним из важнейших пищевых продуктов. Costaria costata также активно используется в пищу в Китае и Японии. В России в последнее время начаты исследования по разработке технологий пищевого применения данных водорослей, но они в основном касаются традиционной пищевой продукции, в частности салатов.

Недостаточная изученность химического состава непромысловых и условно-промысловых видов водорослей ограничивает их практическое использование в качестве пищевого и фармацевтического сырья, хотя определенные исследования в этом направлении проводятся активно [11-13]. Комплексное изучение содержания биологически активных веществ в потенциально промысловых съедобных бурых водорослях Дальневосточного региона C. costata и U. pinnatifida не проводилось.

Целью работы было исследование содержания биологически активных веществ в потенциально промысловых съедобных бурых водорослях Дальневосточного региона C. costata и U. pinnatifida с целью оценки перспективности их использования в пищевой и химико-фармацевтической промышленности.

Материал и методы

Объектами исследования служили свежие талломы потенциально промысловых бурых водорослей порядка Laminariales C. costata и U. pinnatifida, изъятые в мае 2012-2013 гг. в бухтах Находка и Рифовая Японского моря Приморского края. Объем проб - не менее 5 кг, средние пробы составлены квартованием.

Содержание воды и общей золы определяли стандартными методами согласно [14]. Определение общей суммы липидов проводили после полного извлечения липидных фракций экстрагентами различной полярности с последующим определением суммарной фракции гравиметрическим методом. Общее содержание азотсодержащих веществ определяли по методу Кьельда-ля на приборе "Kjeltec auto" 10 SO Analyzer ("Tecator", Япония) [15].

Содержание альгиновой кислоты определяли тит-риметрическим методом согласно [14]. Содержание маннита определяли спектрофотометрически на спектрофотометре сканирующем "UV-1800" ("Shimadzu", Япония) [14]. Количество фукозы в водорослях определяли спектрофотометрически по цветной реакции фукозы с L-цистеином и серной кислотой. Для определения фу-коидана в биомассе водоросли содержание фукозы умножали на 2, исходя из условного среднего содержания фукозы в фукоидане, равного 50% [16].

Содержание йода определяли колориметрическим методом после сжигания [14].

Исследование качественного и количественного элементного состава проводили методом атомно-аб-сорбционной спектрометрии (ААС), используя спектрофотометр "АА-7000" ("Shimadzu", Япония) с графитовой кюветой и корректором фона дейтериевой лампы, в средней пробе из 5 экземпляров, предварительно высушенных при 80 оС, после минерализации азотной кислотой [17]. Применяли стандартные растворы элементов, прошедших государственную поверку и включенных в реестр.

Оценку санитарно-химических показателей безопасности (содержание тяжелых металлов: ртути, кадмия, свинца и мышьяка) проводили методом ААС. Для определения содержания ртути беспламенным атомно-адсорбционным методом использовали анализатор ртути "Hg-1" ("Hiranuma", Япония) [18]. Для подготовки проб проводили минерализацию смесью азотной и серной кислот и перманганатом калия. Содержание кадмия, мышьяка и свинца определяли на атом-но-абсорбционном спектрофотометре "АА-7000" ("Shimadzu", Япония) [17, 19]. Пределы обнаружения: ртуть - 0,01 мг/кг, свинец - 0,01 мг/кг, кадмий - 0,01 мг/кг, мышьяк - 0,01 мг/кг.

Пигментный комплекс выделяли 100% ацетоном. Количественное содержание хлорофиллов и каротинои-дов определяли спектрофотометрически на сканирующем спектрофотометре "UV-1800" ("Shimadzu", Япония) в ацетоновой вытяжке при длинах волн 662, 644 нм (хлорофиллы) и 450 нм (каротиноиды) [20].

Содержание витамина С определяли титриметричес-ким методом [21].

Все исследования проводили в 3-кратной повторнос-ти. Экспериментальные данные представлены в виде М±m. Статистическую обработку проводили с использованием пакетов прикладных статистических программ Excel, Statistica 7.0. Достоверность различий оценивали по критерию Стьюдента при 95% уровне значимости.

Таблица 1. Химический состав потенциально промысловых бурых водорослей С. со$1а1а и и. р'тпаШба

Вид водоросли Содержание, %

сухие вещества влажность общая зола азот общая сумма липидов углеводы

C. costata 14,50±0,68 85,50±4,23 4,03±0,24 1,06±0,05 0,05±0,002 8,94±0,38

U. pinnatifida 15,53±0,71 84,47±4,21 3,46±0,21 1,61 ±0,07 0,16±0,01 9,60±0,41

Результаты и обсуждение

Результаты исследования химического состава потенциально промысловых бурых водорослей C. costata и U. pinnatifida отражены в табл. 1.

Приведенные в табл. 1 данные демонстрируют, что основным компонентом клеток водорослей является вода. Сухие вещества исследуемых водорослей C. costata и U. pinnatifida представлены органическими (71,3-75,5% от сухого вещества) и минеральными (22,3-27,8% от сухого вещества) составляющими. Органические компоненты (на сухое вещество) состоят из углеводов (81,36-86,41%), азотсодержащих веществ (9,71-13,56%), липидов (0,49-1,36%). Основными органическими веществами всех водорослей являются углеводы, и исследуемые C. costata и U. pinnatifida не являются исключением, причем содержание данных веществ в U. pinnatifida незначительно больше, чем в C. costata (на 7,9%). Содержание азотистых веществ в бурых водорослях колеблется в широких пределах [3]. Содержание азота в U. pinnatifida превышает таковое в C. costata на 60%. И хотя пищевая ценность белков бурых водорослей невысока, они могут проявлять физиологическую активность за счет содержания в них моно- и дийодоами-нокислот (моно- и дийодтирозина). Содержание липидов в исследуемых водорослях невелико, но необходимо отметить превышение их содержания в C. costata в 3 раза по сравнению с U. pinnatifida.

Исследуемые водоросли характеризуются достаточно высоким содержанием минеральных веществ, причем содержание в C. costata выше, чем в U. pinnatifida.

Результаты исследования содержания некоторых органических биологически активных веществ представлены в табл. 2.

Водоросли C. costata и U. pinnatifida имеют более низкое содержание альгиновой кислоты (см. табл. 2) по сравнению с Laminaria japonica (38,1%), но достаточно высокое для того, чтобы считать их перспективными потенциальными источниками для промышленного производства альгиновой кислоты и альгинатов. C. costata характеризуется более высоким относительно U. pinnatifida содержанием альгиновой кислоты, которое существенно зависит от таксономического положения водорослей [22].

Фукоидан, являясь наиболее ценным полисахаридом водорослей, определяет перспективность применения тех или иных видов водорослей в медицине и фармакологии, и поиску его новых источников уделяется значительное внимание. Считается, что наибольшее количество этого полисахарида содержат представи-

тели фукусовых водорослей (до 20,4%) [13, 23]. Ламинариевые водоросли тоже содержат фукоидан, но в меньших количествах, чем фукусовые. Анализ содержания фукозосодержащих полисахаридов в водорослях C. costata и U. pinnatifida позволил сделать вывод, что между ними имеются существенные отличия. Содержание фукозосодержащих полисахаридов в U. pinnatifida в 8 раз превышает содержание таковых в C. costata, что говорит о более высокой перспективности промышленного получения фукоидана именно из U. pinnatifida.

Еще одним органическим веществом водорослей, находящим разнообразное применение в фармацевтической и пищевой промышленности, является шестиатомный спирт D-маннит. Содержание его варьирует в зависимости от вида водоросли, района произрастания и сезона сбора. Наиболее высокое содержание ман-нита характерно для представителей рода Laminaria [3]. Полученные нами данные подтверждают, что C. costata и U. pinnatifida характеризуются высоким содержанием маннита, причем содержание в C. costata сопоставимо с содержанием в L. japonica (12,10 против 17,2%). Это позволяет говорить о перспективности использования водоросли C. costata для промышленного получения маннита.

Известно, что минеральный состав водорослей чрезвычайно разнообразен, так как эти макрофиты содержат почти все элементы, присутствующие в морской воде. Водоросли обладают избирательной кумулятивной способностью, в результате чего в их талломах накапливается комплекс макро- и микроэлементов, причем концентрация некоторых из них в талломах в десятки (кальций), сотни (бром, хром) и тысячи (йод, цинк, барий) раз превышает их содержание в морской воде [2].

Результаты исследования макро- и микроминерального состава талломов бурых водорослей C. costata и U. pinnatifida представлены в табл. 3, 4.

Таблица 2. Содержание органических биологически активных веществ в водорослях С. сов!а!а и и. р!ппа^Ма (на сухое вещество)

Показатель Вид водоросли

C. costata U. pinnatifida

Фукозосодержащие полисахариды,% 0,63±0,03 4,89±0,22

Альгиновая кислота, % 27,24±1,18 24,55±1,10

Маннит, % 12,10±0,48 7,17±0,29

Таблица 3. Макроэлементный состав водорослей С. со$1а1а и и. pinnatifida

Преобладающим макроэлементом является калий, причем содержание его в U. pinnatifida превышает таковое в C. costata на 38% (табл. 3). Также U. pinnatifida характеризуется по сравнению с C. costata большим содержанием кальция (в 2,3 раза) и магния (в 1,2 раза). Максимальное содержание натрия определено для водоросли C. costata.

Результаты определения содержания микроэлементов в талломах бурых водорослей C. costata и U. pinnatifida отражены в табл. 4.

В составе C. costata и U. pinnatifida установлено содержание 16 микроэлементов, из которых 10 являются эссенциальными, 2 - микроэлементами с неопределенной функцией, 4 - токсичными. Полученные результаты демонстрируют, что для исследуемых водорослей доминирующими металла-

ми-микроэлементами являются железо, марганец и хром. Содержание железа и марганца максимально в C. costata и превышает таковое в U. pinnatifida соответственно на 21 и 42%, а содержание хрома, наоборот, на 28% выше в U. pinnatifida. Содержание никеля, кобальта, цинка, титана и селена в исследуемых водорослях различается несущественно. Содержание меди в C. costata в 2 раза более высокое, а содержание алюминия в U. pinnatifida превышает таковое в C. costata в 5,5 раз. Йод является наиболее важным минеральным элементом для организма человека, содержащимся в бурых водорослях. В исследованных бурых водорослях определено достаточно высокое содержание йода, причем содержание в U. pinnatifida превышает таковое в C. costata на 25%.

Содержание токсичных металлов в талломах исследуемых водорослей составило (мг/кг сырой массы) для свинца - следы, мышьяка - 0,02-0,03, кадмия - 0,010,02, ртути - следы. По требованиям [24] водоросли должны содержать не более (мг/кг): свинца - 0,5; мышьяка - 0,5; кадмия - 0,1; ртути - 0,15. Полученные данные демонстрируют, что водоросли C. costata и U. pinnatifida содержат тяжелые металлы в количестве, не превышающем нормативные требования к санитарно-химическим показателям для водорослей.

Пигменты и витамины водорослей, обладающие доказанной биологической активностью, являются немаловажными компонентами. Результаты исследования содержания витамина С и пигментов в водорослях представлены в табл. 5.

Содержание витамина С в C. costata на 26% выше, чем U. pinnatifida. Пигментный комплекс в основном представлен хлорофиллом и каротиноидами, в которых значительную долю занимает ксантофилл. Содержание хлорофилла в C. costata превышает таковое в U. pinnatifida на 35,8%. Хлорофилл обладает различной биологической активностью: участвует в синтезе клеток крови, способствует восстановлению тканей, противодействует радиационному поражению, активирует действие ферментов, участвующих в синтезе витаминов Е, А и К и др. [25]. Доказано, что биологически активные вещества водорослей влияют на кишечную микрофлору и показатели врожденного иммунитета при экспериментальном лекарственном дисбактериозе кишечника [26]. Содержание каротиноидов различается в исследованных водорослях на 25%, с превышением в C. costata. Содержание ксантофилла минимальное в U. pinnatifida, разница с C. costata составляет 20%.

Таким образом, в результате проведенного исследования химического и минерального состава, а также содержания биологически активных веществ в потенциально промысловых съедобных бурых водорослях Дальневосточного региона C. costata и U. pinnatifida показано, что они являются перспективными видами для применения в пищевой и фармацевтической промышленности.

Работа поддержана Российским научным фондом (№ проекта 14-50-00034).

Макроэлемент Содержание, % от сухого вещества

С. сов1а1а и. ртпаШШа

№ 0,490±0,232 0,396±0,185

К 1,722±0,831 2,446±1,196

Ca 0,134±0,006 0,309±0,139

Мд 0,110±0,0 05 0,129±0,006

Таблица 4. Микроэлементный состав водорослей С. costata и и. pinnatifida (на сухое вещество)

Микроэлемент Содержание, % от сухого вещества

С. сов1а1а и. ртпаШШа

Сг 0,032±0,001 0,041 ±0,002

Мп 0,084±0,004 0,060±0,003

N 0,007±0,0003 0,005±0,0002

Ре 0,525±0,024 0,432±0,021

Со 0,001 ±0,0005 0,002±0,0001

Zn 0,008±0,0003 0,009±0,0004

Си 0,012±0,0005 0,006±0,0003

Мо 0,014±0,0007 0,009±0,0004

Бе 0,005±0,0002 0,003±0,0001

I 0,281±0,013 0,351 ±0,016

А1 0,001 ±0,0005 0,007±0,0003

"П 0,002±0,0001 0,002±0,0001

Таблица 5. Содержание витамина С и пигментов в водорослях С. costata и и. pinnatifida (на сухое вещество)

Микронутриент Содержание, мг/%

С. сов1а1а и. ртпаШШа

Аскорбиновая кислота 18,30±0,87 14,58±0,65

Хлорофилл 277,0±12,9 204,0±9,9

Каротиноиды 0,30±0,01 0,24±0,01

Ксантофилл 0,10±0,04 0,08±0,01

Сведения об авторах

Табакаева Оксана Вацлавовна - доктор технических наук, доцент, профессор кафедры биотехнологии и функционального питания ФГАОУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет», Школа биомедицины (Владивосток)

E-mail: [email protected]

Табакаев Антон Вадимович - аспирант кафедры биотехнологии и функционального питания ФГАОУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет», Школа биомедицины (Владивосток) E-mail: [email protected]

Литература

10.

11.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

12.

Аминина Н.М., Вишневская Т.И., Гурулёва О.Н., Ковековдо- 13. ва Л.Т. Состав и возможности использования бурых водорослей дальневосточных морей // Вестн. ДВО РАН. 2007. № 6. С. 123130. 14. Матишов Г.Г. Промысловые и перспективные для использования водоросли и беспозвоночные Баренцева и Белого морей. Апатиты : КНЦ РАН, 1998. 628 с. 15. Суховеева М.В., Подкорытова А.В. Промысловые водоросли и травы морей Дальнего Востока: биология, распространение, запасы, технология переработки. Владивосток : ТИНРО-центр, 16. 2006. 243 с.

Engel S., Puglisi M.P., Jensen P.R., Fenical W. Antimicrobial activities of extracts from tropical Atlantic marine plants against 17. marine pathogens and saprophytes // Mar. Biol. 2006. Vol. 149, N 5. P. 991-1002.

Deslandes E., Pondaven P., Auperin T., Roussakis C. et al. Preliminary 18. study of the in vitroantiproliferative effect of a hydroethanolic extract from the subtropical seaweed Turbinaria ornate on a human 19. non-small-cell bronchopulmonary carcinoma line (NSCLC-N6) // J. Appl. Phycol. 2000. Vol. 12, N. 3-5. P. 257-262. Hudson J.B., Kim J.H., Lee M.K., DeWreede R.E. et al. Antiviral 20. compounds in extracts of Korean seaweeds: evidence for multiple activities // J. Appl. Phycol. 1999. Vol. 10, N 5. P. 427-434. 21.

Алексеенко Т.В., Жанаева С.Я., Венедиктова А.А. и др. Противоопухолевая и антиметастатическая активность сульфатирован- 22. ного полисахарида фукоидана, выделенного из бурой водоросли Охотского моря Fucus evanescens // Бюл. экспер. биол. 2007. Т. 143, № 6. С. 675-677.

Stirk W.A., Reinecke D.L., Staden J. van. Seasonal variation in 23. antifungal, antibacterial and acetylcholinesterase activity in seven South African seaweeds // J. Appl. Phycol. 2007. Vol. 19, N 3. P. 271-276.

Kamenarska Z., Stefanov K., Dimitrova-Konaklieva S., Najdenski H. et al. Chemical composition and biological activity of the 24. brackishwater green alga Cladophora rivularis (L.) Hoek // Botanica Mar. 2004. Vol. 47, N 3. P. 215-221.

Возжинская В.Б. Донные макрофиты Белого моря. М. : Наука. 1986. 191 с.

Имбс Т.И., Красовская Н.П., Ермакова С.П., Макарьева Т.Н., Шевченко Н.М., Звягинцева Т.Н. Сравнительное исследование хими- 25. ческого состава и противоопухолевой активности водно-эта-нольных экстрактов бурых водорослей Laminaria cichorioides, Costaria costata и Fucus evanescens // Биология моря. 2009. Т. 35, 26. № 2. С. 140-146.

Клиндух М.П., Облучинская Е.Д. Сравнительное исследование химического состава бурых водорослей Fucus vesiculosus и Ascophyllum nodosum // Вестн. МГТУ. 2013. Т. 16, № 3. С. 466-471.

Tabakaeva O.V., Semiletova E.V. Phytochemical compositions of potentially commercial far-east brown algae // Chem. Nat. Compounds. 2015. Vol. 51, N 4. P. 611-614. ГОСТ 26185-04. Водоросли морские, травы морские и продукты их переработки. Методы анализа. М. : Стандартинформ. 2010. 36 с.

Сиренко Л.А., Сакевич А.И., Осипов Л.Ф. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике. Киев : Наукова думка, 1975. 247 с. Усов А.И., Смирнова Г.П., Клочкова Н.Г. Полисахаридный состав некоторых бурых водорослей Камчатки // Биоорган. химия, 2001. Т. 27, № 6. С. 444-448.

ГОСТ 30178-96. Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбци-онный метод определения токсичных элементов. М. : Стандартинформ. 2010. 10 с.

ГОСТ 26927 - 86. Сырье и продукты пищевые. Методы определения ртути. М. : Стандартинформ. 2010. 14 с. ГОСТ 26929-94 Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсичных элементов. М. : Стандартинформ. 2010. 12 с. Сапожников Д.И. Пигменты пластид зеленых растений и методика их исследования, М.; Л. : Наука, 1964. 120 с. Рогожин В.В., Т.В. Рогожина Практикум по физиологии и биохимии растений. М. : ГИОРД, 2013. 352 с.

Облучинская Е.Д., Воскобойников Г.М., Галынкин В.А. Содержание альгиновой кислоты и фукоидана в фукусовых водорослях Баренцева моря // Приклад. биохим. 2002. Т. 38, № 2. С. 213-216.

Репина О.И. Фукоиды Белого моря: химический состав и перспективы использования. Морские прибрежные экосистемы: водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки // Материалы II научно-практической конференции. М. : ВНИРО, 2005. С. 216-219.

СанПиН 2.3.2.2401-08 Дополнения и изменения № 10 к санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов». URL: http://03. rospotrebnadzor.ru/documents/ob-utverzhdenii-sanpin-2-3-2-2401-08-id-1868/

Cooke M.S., Evans M.D., Mistry N., Lunce J. Role of dietary antioxidants in the prevention of in vivo oxidative DNA damage // Nutr. Res. Rev. 2002. Vol. 15, N 1. Р. 19-41. Кузнецова Т.А., Макаренкова И.Д., Аминина Н.М., Якуш Е..В. Влияние пробиотического продукта, содержащего бифидобакте-рии и биогель из бурых водорослей, на кишечную микрофлору и показатели врожденного иммунитете у мышей с экспериментальным лекарственным дисбактериозом кишечника // Вопр. питания. 2015. Т. 84, № 1. С. 73-79.

References

Aminina N. M., Vishnevskaya T.I., Gurulyov O. N., Kovekovdova L.T. Composition and possibilities of use of brown seaweed of the Far

East seas. [DVO Russian Academy of Sciences Bulletin]. Vol. 6: 123-30. (in Russian)

2007;

1.

2

3.

4

5

6

7

8

9

2. Matishov G.G. Seaweed, trade and perspective for use, and invertebrates of the Barents and White seas. Apatity: KNTs Russian Academy of Sciences, 1998: 628 p. (in Russian)

3. Sukhoveeva M.V., Podkorytov A.V. Trade seaweed and herbs of the seas of the Far East: biology, distribution, stocks, technology of processing. Vladivostok: The TINRO-center, 2006: 243 p. (in Russian)

4. Engel S., Puglisi M.P., Jensen P.R., Fenical W. Antimicrobial activities of extracts from tropical Atlantic marine plants against marine pathogens and saprophytes. Mar Biol. 2006; Vol. 149 (5): 991-1002.

5. Deslandes E., Pondaven P., Auperin T., Roussakis C., et al. Preliminary study of the in vitro antiproliferative effect of a hydroethanolic extract from the subtropical seaweed Turbinaria ornate on a human non-small-cell bronchopulmonary carcinoma line (NSCLC-N6). J Appl Phycol. 2000; Vol. 12 (3-5): 257-62.

6. Hudson J.B., Kim J.H., Lee M.K., DeWreede R.E., Hong Y.K. Antiviral compounds in extracts of Korean seaweeds: evidence for multiple activities. J Appl Phycol. 1999; Vol. 10 (5): 427-34.

7. Alekseenko T.V., Zhanayeva S. Ya., Venediktova A.A. Antitumor and anti-metastatic activity of fukoidan, a sulfated polysaccharide isolated from Okhotsk sea Fucus evanescens brown alga. [Bulletin of Experimental Biology and Medicine]. 2007; Vol. 143 (6): 675-7. (in Russian)

8. Stirk W.A., Reinecke D.L., Staden J. van. Seasonal variation in antifungal, antibacterial and acetylcholinesterase activity in seven South African seaweeds. J Appl Phycol. 2007; Vol. 19 (3): 271-6.

9. Kamenarska Z., Stefanov K., Dimitrova-Konaklieva S., Najdenski H., et al. Chemical composition and biological activity of the brackish-water green alga Cladophora rivularis (L.) Hoek. Botanica Mar. 2004; Vol. 47 (3): 215-21.

10. Vozzhinskaya V. B. Ground makrofita of the White Sea. Moscow: Nauka. 1986: 191 p. (in Russian)

11. Imbs T.I., Krasovskaya N.P., Ermakova S.P., Makaryeva T.N., et al. Comparative study of chemical composition and antitumor activity of aqueos-ethanol extracts of brown algae Laminaria cichorioides, Costaria costata and Fucus. [Russian Journal of Marine Biology]. 2009; Vol. 35 (2): 140-6. (in Russian)

12. Klindukh M.P., Obluchinskaya E.D. Comparative research of a chemical composition of brown seaweed of Fucus vesiculosus and Asco-phyllum nodosum. [Bulletin of MGTU]. 2013; Vol. 16 (3): 466-71. (in Russian)

13. Tabakaeva O.V., Semiletova E.V. Phytochemical compositions of potentially commercial far-east brown algae. Chem Nat Compounds. 2015; Vol. 51 (4): 611-4.

14. GOST 26185-04. Seaweed, herbs sea and products of their processing. Analysis methods. M.: Standartinform, 2010: 36 p. (in Russian)

15. Sirenko L.A., Sakevich A.I., Osipov L.F. Methods of fiziologo-bio-chemical research of seaweed in hydrobiological practice. Kiev: Naukova thought, 1975: 247 p. (in Russian)

16. Usov A.I., Smirnova G.P., Klochkova N.G. Polysaccharides of algae: 55.1 Polysaccharide composition of several brown algae from Kamchatka. [Russian Journal of Bioorg. Chemistry]. 2001; Vol. 27 (6): 444-8. (in Russian)

17. GOST 30178-96. Raw materials and foodstuff. Nuclear and absorbing method of definition of toxic elements. Moscow: Standartinform, 2010: 10 p. (in Russian)

18. GOST 26927-86. Raw materials and foodstuff. Mercury definition methods. Moscow: Standartinform, 2010: 14 p. (in Russian)

19. GOST 26929-94 Raw materials and foodstuff. Preparation of tests. A mineralization for definition of the maintenance of toxic elements. Moscow: Standartinform, 2010: 12 p. (in Russian)

20. Shoemakers D.I. Pigments of plastids of green plants and technique of their research. Moscow; Leningrad: Nauka, 1964: 120 p. (in Russian)

21. Rogozhin V.V., Rogozhina T.V. Praktikum on physiology and biochemistry of plants. Moscow: GIORD, 2013; 352 p. (in Russian)

22. Obluchinskaya E.D., Voskoboynikov G.M., Galynkin V.A. Content of alginic acid and fukoidan in fucus algae of the Barents Sea. [Applied Biochemistry and Microbiology]. 2002; Vol. 38 (2): 213-6. (in Russian)

23. Repina O.I. Fukoida of the White Sea: chemical composition and prospects of use. Marine coastal ecosystems: seaweed, invertebrates and products of their processing. Materialy II nauchno-prak-ticheskoy konferentsii [Proceedings of the II scientific-practical conference]. Moscow: VNIRO, 2005: 216-9. (in Russian)

24. A SanPiN of 2.3.2.2401-08 Additions and change No. 10 to sanitary and epidemiologic rules and standards the SanPiN 2.3.2.1078-01 «Hygienic requirements of safety and a nutrition value of foodstuff». URL: //http://03.rospotrebnadzor.ru/documents/ob-utverzhdenii-sanpin-2-3-2-2401-08-id-1868/ (in Russian)

25. Cooke M.S., Evans M.D., Mistry N., Lunce J. Role of dietary antioxidants in the prevention of in vivo oxidative DNA damage. Nutr Res Rev. 2002; Vol. 15 (1): 19-41.

26. Kuznetsova T.A., Makarenkova I.D., Aminina N.M., Yakush E.B. Effect of probiotic product containing bifidobacteria and biogel from brown algae on the intestinal microflora and parameters of innate immunity at mice with experimental drug dysbacteriosis. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2015; Vol. 84 (1): 73-9 (in Russian)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.