Общая характеристика полисахаридов, образуемых ксилотрофными грибами распространенных в условиях Азербайджана Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Заключение

Полуфабрикаты на основе рыбного белка являются наиболее распространенным классом биологически обогащенных пищевых изделий, позволяющих создавать продукты с заданными свойствами различного назначения.

С современных научных позиций разработка новых промышленных технологий производства продуктов функционального питания является актуальной для пищевой отрасли. Особая актуальность использования указанных продуктов функционального питания в повседневном рационе объясняется рядом объективных причин, среди которых можно выделить следующие:

- высокая эффективность указанных продуктов в профилактическом питании;

- большой технологический потенциал создания новых пищевых продуктов с заданными лечебно-профилактическими свойствами и функциональным составом нутриентов;

- возможность их массового использования в качестве повседневных продуктов питания, что открывает широкие перспективы при проведении систематических широкомасштабных оздоровительных мероприятий среди населения;

- высокие органолептические свойства указанных продуктов;

- абсолютная обеспеченность региональными сырьевыми ресурсами.

Именно технология функциональных продуктов питания на основе рыбного белка наиболее близка к созданию так называемого «идеального» пищевого продукта, т. е. сбалансированного по основным ингредиентам. Она базируется на научно обоснованной теории оптимального питания, ориентированной на оптимизацию рационов человека для сохранения молекулярного состава и энергети-

ческого баланса организма, и учитывает особенности метаболизма через постоянный приток биологически активных веществ пищевого характера.

Литература

1. БайдалиноваЛ. С., ЛысоваА. С. Биотехнология морепродуктов. - М.: Мир, 2006. - 559 с.

2. Сушка сырья и производство сухих завтраков / Г. И. Касьянов, Г. В. Семенов, В. А. Грицких, Т. Л. Троянова. - М.: Март, 2004. - 160 с.

3. Касьянов Г. И., Запорожский А. А., Юдина С. Б. Технология продуктов питания для людей пожилого и преклонного возраста. - Ростов н/Д.: Март, 2001. - 192 с.

4. Тырсин Ю. А., Поверин А. Д. Технология продуктов функционального питания в форме крупяных каш быстрого приготовления с растительными добавками // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. - № 4. - С. 79-82.

5. Современная теория позитивного питания и функциональные продукты / А. А. Кочеткова, А. Ю. Ко- леснов, В. И. Тужилкин и др. // Пищевая промышленность. - 1999. - № 4. - С. 7-10.

6. Пат. 2279815 РФ, МПК А 23 L 1/29. Способ производства сухого продукта питания для детей школьного возраста / Г. И. Касьянов, С. В. Сысак, Т. Н. Эксузьян, И. В. Максюта, О. И. Квасенков; За-явл.07.06.2004; 0публ.20.07.06.

7. Пат. 2279816 РФ, МПК А 23 L 1/29. Способ производства сухого продукта питания для детей школьного возраста / О. И. Квасенков, Е. А. Юшина, Т. Н. Эксузьян, Г. И. Касьянов; Заявл. 07.06.2004; Опубл. 20.07.2006.

8. Пат. 2268618 РФ, МПК А 23 L 1/29. Способ производства композиции для геродиетического питания / О. И. Квасенков, Г. И. Касьянов, К. А. Ки-рий; Заявл. 31.01.2003; Опубл. 27.01.2006

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИСАХАРИДОВ, ОБРАЗУЕМЫХ КСИЛОТРОФНЫМИ ГРИБАМИ РАСПРОСТРАНЕННЫХ В УСЛОВИЯХ АЗЕРБАЙДЖАНА

Бахшалиева К. Ф. Караева С.Дж. Нагиева С.Э. Мурадов П.З.

Институт Микробиологии НАН Азербайджана, г.Баку

GENERAL CHARACTERISTIC OF POLYSACCHARIDES FORMED BY XYLOTROPHIC FUNGI SPREADED IN THE CONDITIONS OF AZERBAIJAN

Bakhshaliyeva K.F.

Garayeva S.J.

Nagiyeva S.E.

Muradov P.Z.

Institute of Microbiology of the NAS of Azerbaijan, Baku

АННОТАЦИЯ

Проведенные исследование показали, что в мицелиях базидиальных грибов распространенные в экологически разных лесах Азербайджана содержится водорастворимые и нерастворимые полисахаридные фракции и они способные также образовать экзополисахариды. Все фракции полисахаридов представляет собой смесь гетерополисахаридов, состояших премушественно из глюкозных (56,2-76,4%), манноз-ных(8,9-23,7%) и галактозных(9,2-15,8%) остатков.

ABSTRACT

The carried out research showed that in the mycelium of basidial fungi spreaded in ecologically different forests of Azerbaijan contains water-soluble and insoluble polysaccharide fractions and they also capable to form exopolysaccharides. All fractions of polysaccharides represents a mixture of heteropolysaccharides, which primarily consisted at glucose (56,2-76,4%), mannose (8,9-23,7%) and galactose (9,2-15,8%) residues.

Ключевые слова: ксилотрофные грибы, биомасса, оптимальные условия, полисахаридные фракции.

Keywords: xylotrophic fungi, biomass, optimal conditions, polysaccharide fractions.

Как всегда, здоровье человека в значительной степени определяется степенью обеспеченности организма энергией и целым рядом незаменимых нутриентов. Здоровье может быть достигнуто и сохранено только при условии полного удовлетворения физиологических потребностей человека в этих веществах.

Получение биологически активных ве-ществ(БАВ), в том числе имеющие фармакологически активность из природных источников является более перспективными, среди таких источников особую внимание представляет ксилотрофные ба-зидиальные грибы, которые является перспективными источниками различных средств, оказывающих различные(общеукрепляющие, тонизирующие, иммуностимулирующие, повышающие общий тонус организма, противовоспалительное, антибиотическое и др.) положительные действие[4-5, 8, 11, 14, 16]. Биологическая активность базидиальных грибов основном характеризуются присутствием в их различных субстанциях (в вегетативном мице-лиях и плодовых телах) ряда компонентов, среди которых важнейшими является полисахариды[12-13, 17]. Результаты различных исследований показали, что грибные полисахариды не является токси-ческими[1] и способны корректировать патологические нарушению организмов, связанных иммунной системой[15]. Следовательно, грибные гликаны обладают активности фармакологического действия.

В настоящее время препараты на основе грибных полисахаридов не используются в онкологической практике в качестве единственных средств для лечения раковых заболеваний из за недостаточной эффективности, однако их широко применяют в комплексной терапии раковых больных и в качестве средства поддерживающей терапии, что связано тем, что они обладают способностями значительно снижающие побочные эффекты химио- и радиотерапии.

Как отмечалось, для получения БАВ используется два субстанции грибов, однако в современном биотехнологии более перспективными считается получение БАВ из мицелия грибов, которая получается путем глубинного культивирования[4-5]. Так как такой подход позволяет осуществлять направленного синтеза различных БАВ, за короткий времени оптимизировать условия культивирования продуцента и показатели полученного продукта. Если добавит сказанному, что состав глубинной мицелий грибов по всем важнейшим показателям качественно ни чем не уступают составу плодовых тел[4-5], то тогда возрастающих интерес к базидиальным грибов как перспективных

объектов биотехнологического производства будет не вызывать никаких сомнений.

В этой связи целью представленной работы явилось изучение особенности роста базидальных грибов в условиях глубинного культивирования и образование ими полисахариды.

Материалы и методы

В работе исследовали мицелиальные культуры Armillaria mellea(Vahl.)P.Kumm., Fomes fomentarius(L.:Fr.)Fr., Flammulina velutipes (Curtis: Fr.) P. Kars, Ganoderma applanatum(Pers.)Pat., G.lu-cidum(Curtis) P. Karst., Laetiporus sulphureus(Bull.) Murrill, Lentinis sitriqosus(Schwein.) Fr., Panus tigrinus(Bull.) Singer, Pleurotus ostreatus(Jacq.) P. Kumm., Polyporus squamosus(Huds.)Fr., Pseudotrametes gibbosa(Pers.) Bondartsev & Singer, Schizofillium commune Fr.:Fr., Trametes hirzuta(Wulfen :Fr.) Lloyd., T.versicolor(L.:Fr.) Pilat. и T.zonata Wettst., которые были выделены в чистую культуры в ходе исследований из плодовых тел грибов собранных в экологически разных лесах(Азербайджанский часть Большого и Малого Кавказского хрепеты, Талышских горах, Кур-Арксинского низменности) Азербайджанской Республики, согласно методу, которые использовали в предыдущих работах[10].

Глубинное культивирование грибов[7] проводили на жидких глюкоза-пептоновую среде(ГПС). Для этого использовали колбы Эрленмейера(объем 750 мл) и лабораторные качалки(180 об/мин). Процесс культивирование осуществляли при температуре 26-280С в течение до 10 суток.

Изучение биохимического состава мицелия ба-зидиомицетов проводили по классическим мето-дам[9] по следующим параметрам: количество белка, содержание углеводов и глюканов, массовую долю золы.

Экзополисахариды(ЭП) определяли в культу-ральной жидкости(КЖ), которые получали в процессе культивирования грибов путем отделения мицелия центрифугированием(3 мин, 5000 об /мин). В случае надобности КЖ концентрировали на несколько раз(до 5 раз) на ротационном вакуумном испарителе и экзополисахарид осаждали 96%-ным этиловым спиртом( 1 объем КЖ и 2 спирт). Осадок опят отделяли центрифугированием(10 мин 5000 об/мин), сушили на воздухе(при температуре не более 30-350С) и измельчали в ступке[2].

Полисахаридные фракции выделяли согласно методу, используемым в работе Чиара Г. И.[]. Полученный мицелий также высушивали на воздухе и измельчали до мелкодисперсного состояния, при этом использовали дезинтегратор. Углеводных

компонентов измельченной мицелии выделяли следующим образом: 1 г измельченной мицелий добавили 10 мл дистиллированной воды и кипятили в водяной бане в течение 5 часов. Полученную суспензию на том же условиях центрифугировали и осадок промывали спиртом и обрабатывали ацетоном и высушивали(при 1050С) до постоянного веса. Этот высушенный осадок принимали как нерастворимую фракцию(НФ). Супернатант упариванием концентрировали, спиртом осаждали, осадок сушили на воздухе и данную фракцию принимали как растворимую(РФ).

В ходе исследований количество редуцирующих сахаров определяли согласно методу[2], основанного на при наличию карбонильной группы, провялят в щелочной среде кето-енольную таутомерию и рассчитали по стандартной кривой, поостренного по глюкозе[6].

Качественный и количественный анализ моно-сахаридного состава фракции определяли согласно методу, использованных в работе разных авторов [4-5].

Все опыты поставлены в 4-6 проворностях и полученные результаты статически обрабаты-вали[3] и достоверными считались различия между группами при Р<0,05.

Результаты и их обсуждения

В ходе исследований первоначально исследуемые базидальные грибы оценивались по росту на ГПС с конкретным составом. Полученные результаты показали, что полученные биомасса в зависимости от гриба варьируется между 1,2-6,1 г/л и самая высокая выход обнаруживается у штаммы Sch.commune SQ-42, Р^геа1ш SQ-14, SN-08, Т.уегасо1ог SN-15(табл. 1), которые были отобраны для дальнейших исследований в качестве перспективного продуцента полисахаридов. Так как, многие активные продуценты полисахаридов за этот период времени такое количество биомассы может образовать в течение 10-14 суток. Например, гриб в.арр1апаШт за 10 суток культивирование на оптимизированных условиях на ГПС образует около 6 г/л биомассы. Учитивая тот факт, что гриб Ьаейрогш su1phureus является перспективным продуцентом БАВ, представляющий интерес для медицины, для дальнейших работы были также отобраны гриб Ь^рМгеш SQ-17.

С целью повышения выхода биомассы на ГПС в дальнейшем были оптимизированы среда по основным параметрам(по питательные вещества, рН,

Таблица 1

Выход биомассы грибов на ГПС в условиях глубинного культивирования в течение 10 суток

№ Виды грибов Число штаммов Выход биомассы(г/л)

1 Armillaria mellea 3 3,1-5,2

2 Fomes fomentarius 3 2,2-4,2

3 Ganoderma applanatum 5 3,5-5,8

4 G.lucidum 6 4,1-6,5

5 Laetiporus sulphureus 5 3,0-5,5

6 Lentinis sitriqosus 3 2,4-3,6

7 Panus tigrinus 5 2,5-4,1

8 Pleurotus ostreatus 6 4,5-6,9

9 Polyporus squamosus 4 2,8-4,1

10 Pseudotrametes gibbosa 5 3,5-4,8

11 Schizofillium commune 5 3,6-7,1

12 Trametes heteromorfa 2 3,0-4,0

13 T.hirzuta 6 4,5-5,9

14 T.versicolor 6 4,1-6,5

15 T.zonata 4 2,7-3,1

температура выращивания и др.) среды. Полученные данные в обобщенном виде представлены в табл. 2., где видно, что в результате оптимизацию

условия выход биомассы у всех грибов по сравнению исходными данными повышался, количественный показатель которого в зависимости от грибы составляло 1,08-1,17 раза.

Таблица 2

Оптимальные показатели среды для отобранных грибов_

Грибы Источник угле- родв (г/л) Источник азота(% по азота) Исходный рН среды Температура вы-раши-ва-ние ВК (час) Выход биомассы в оптимальном варианте

Sch.commune SQ-42 Глюкоза(10) NH4NO3(0,04) + Pepton(3 г/л) 6,0 300С 144 8,2

G.lucidum HV-08 Глюкоза(10) NH4NO3(0,04) + ДА(20 мл/л) 5,0 280С 168 7,0

L.sulphureus SQ-17 Глюкоза(10) NH4N03(0,04)+ Pepton 5,5 260С 168 6,1

P.ostreatus SQ-14 Глюкоза(10) NH4N03(0,04) + ДЭ (2,5 г/л) 5,5 280С 168 7,8

T.versicolor SN-15 Глюкоза(10) NH4N03(0,04) + Pepton(3 г/л) 5.0 300С 144 7,6

Примечание: ДА - дрожжевой автолизат; ДЭ - дрожжевой экстракт и ВК - время культивирования

При анализе полученные в оптимальных условиях мицелий и КЖ отобранных грибов, установлено, что РФ, НФ и ЭП состоит преимущественно из углеводов(58-70%) и во всех случаях количество НФ было значительно больше(12-15 раза), чем РФ.

Известно, что глубинный мицелий гриба Р^-1геа1ш является в качестве основы функциональных препаратов и общее содержание углеводов в глубинным мицелиях этого гриба составляет 52,1-

56,8%, что также оправдывает выбора нами в качестве активного продуцента полисахаридов именно этих грибов(табл 2).

Химический анализ отдельных углеводных фракций и ЭП показало, что во всех фракциях и у всех грибов основным углеводным компонентом является глюкоза(табл. 3). Как видно, что в РФ мицелия Sch. commune FQ-43

Таблица 3.

Химический состав углеводного фракции мицелий грибов

Фракции РВ Белок Зола Моносахаридный состав(%)

Глюкоза Манноза галактоза Другие

Sch. commune FQ-43 НФ 73,4 7,6 0,62 63,2 20,3 11,8 4,7

РФ 82,4 3,2 0,34 65,7 17,2 13,0 4,1

ЭП 79,4 2,2 0,31 57,7 19,2 15,5 7,6

G.lucidum HV-07 НФ 72,2 8,5 0,75 76,4 9,1 9,3 5,2

РФ 87,4 2,1 0,39 74,8 8,9 11,3 5,0

ЭП 81,2 1,9 0,29 62,7 18,6 14,4 4,3

L.sulphureus SQ-17 НФ 70,6 9,4 0,87 70,4 11,9 12,5 5,2

РФ 83,4 4,3 0,56 71,2 13,6 9,8 5,4

ЭП 84,2 2,3 0,41 68,4 11,7 13,6 6,3

P.ostreatus FQ-18 НФ 76,2 8,9 0,81 72,8 10,5 10,3 6,4

РФ 85,4 4,3 0,36 64,3 21,2 9,2 5,3

ЭП 81,2 2,1 0,32 56,2 23,8 11,2 8,8

T.versicolor AF-17 НФ 70,1 7,1 0,65 65,3 20,2 9,7 4,8

РФ 78,4 1,7 0,26 60,8 17,8 15,8 5,6

ЭП 75,6 1,5 0,22 57,5 23,7 11,6 7,2

содержится больше РВ, чем НФ, хотя их ос-новной(почти одиноковой) части составляет глюкоза. Вообще во всех случаях количество РВ в РФ было больше, чем на НР и ЭП.

Надо отметить, что аналогичная ситуация наблюдается и других базидиальных грибов[4-5], следовательно, это способность, т.е. образование полисахаридов состоящих примушественно глю-козных, маннозных и галактозных остактов, может оценивать характерным свойствам базидальных грибов.

Таким образом, проведенные исследование показали, что в мицелиях базидиальных грибов рас-

пространенные в экологически разных лесах Азербайджана содержится водорастворимые и нерастворимые полисахаридные фракции и они способные также образовать экзополисахариды. Все виды полисахаридов (РФ, НФ и ЭП) представляет собой смесь гетерополисахаридов, состояших премуше-ственно из глюкозных(56,2-76,4%) остатков.

Литература

1. Громовых Т.И., Иванова И.Е., Шнырева А.В. и др. Исследование токсических свойств штамма LS 1-06 Laetiporus sulphureus (Bull.) Murrill

и оценка перспектив его использования.// Проблемы медицинской микологии, 2013, т. 15, № 4, с. 63-69.

2. Захарова И.Л., Косенко Л.В. Методы изучения микробных полисахаридов. Киетв: Наук, думка, 1982, 189 с.

3. Кобзарь А. И. Прикладная математическая статистика. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006, 816 с.

4. Ковалева Г.К. Биологические особенности и биохимический состав ксилотрофных базидиомицетов Fomitopsis officinalis (Vill.: Fr.) Bond. et Sing., Ganoderma applanatum (Pers.) Pat., Trametes versicolor (L.:Fr.) Pilat. Автореф. дис. ... канд. биол. Наук. М., 2009, 21 с.

5. Кожемякина Н.В. Состав и биологическая активность углеводных компонентов некоторых

базидиальных грибов. Дисертация........к.б.н. СПб,

2010, 150с.

6. Методы исследования углеводов / под ред.

A.Я. Хорлина. М.: Мир, 1975, 135 с.

7. Методы экспериментальной микологии (Под. ред. Билай В.И.) //Киев: Наукова думка, 1982, 500 с.

8. Мурадов П.З., Гахраманова Ф.Х., Гасанова

B.Я., Караюсифова А.К., Алиев Ф.Т., Рзаев А. А. Ба-зидальные грибы как продуценты веществ обладающие фармакологическими и радиопротекторными свойствами.// Успехи медицинской микологии (Россия), 2014, т.12, с. 326-328

9. Практикум по биохимии (Под. ред. Н.П.Мешковой и С.Е.Северина.). М: МГУ, 1979, 430 с.

10. Сулейманова В.О., Нагиева С.Э., Гараева

C.Дж., Бахшалиева К.Ф. Видовой состав и некоторые особенности ксилотрофных макромицетов,

распространенные в Азербайджанской части Большого Кафказского Хрепета.//Материалы конференции «Развития науки XXI столетие». Харков, 2018, с.5-10.

11. Феофилова Е. П., Алехин А. И., Гончаров Н. Г., Мысякина И. С., Сергеева Я. Э. Фундаментальные основы микологии и создание лекарственных препаратов из мицелиальных грибов. Москва: Национальная академия микологии, 2013, 152 с.

12. Chen W. Zhao Z., Chen S., Li Y.Optimization for the production of exopolysaccharide from Fomes fomentarius in submerged culture and its antitumor effect in vitro // Bioresource Technology. - 2008. - Vol. 99, № 8. - P. 3187-3194.

13. Chihara G. Immunopharmacology of Lenti-nan, a polysaccharide isolated from Lentinus edodes: its applications as a host defence potentiator // Int. J.Orient. Medicine. - 1992. - № 17. - P 57-77.

14. Gao Y., Zhou S. Cancer prevention and treatment by Ganoderma, a mushroom with medicinal properties / // Food Rev. Int. - 2003. - Vol. 19. - P. 275-325

15. Lindequist U., Niedermeyer T.H.J., Julich W.D. The pharmacological potential of mushrooms// Evid. Complem. Altem. Med., 2008,v. 2, № 3, p. 285299.

16. Popovic V., Zivkovic J., Davidovic S. et. al. Mycoterapy of cancer: an update on cytotoxic and antitumor activities of mushrooms, bioactive principles and molecular mechanisms of their action.// Curr. Top Med. Chem., 2013, v. 13, № 21, p. 2791-2806.

17. Ren L., Perera C., Hemar Y. Antitumor activity of mushroom polysaccharides: a review.// Food Funct., 2012, v. 3, № 11, p.1118-1130.