CC BY
5
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ
Научная статья УДК 661.123 EDN: JRWASG
DOI: 10.21285/2227-2925-2023-13-3-416-424
Сверхкритический экстракт из бурой водоросли Японского моря Undaria pinnatifida как источник биологически
активных веществ
О.В. Табакаевам, А.В. Табакаев
Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток, Российская Федерация
Аннотация. Биологически активные вещества водорослей имеют практическое применение в фармацевтической отрасли, производстве продуктов питания для человека и кормов для животных и в других сферах. Получение химически безопасных экстрактов высокого качества из бурых водорослей, характеризующихся широким спектром биологически активных веществ, является актуальной задачей. Целью представленного исследования являлась характеристика сверхкритического экстракта из бурой водоросли U. pinnatifida, идентификация и оценка содержания биологически активных веществ. Содержание каротиноидов, фенольных соединений, маннита определяли спектрофотометрическим методом, жирнокислотный анализ проводили с помощью газо-жидкостной хроматографии, качественный состав каротиноидов и фенольных соединений анализировали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Сверхкритическая экстракция СО2 с использованием в качестве полярного модификатора этилового спирта бурой водоросли U. рinnatifida характеризуется высокой эффективностью в части извлечения жирных кислот, каротиноидов и фенольных соединений. Каротиноидный профиль полученного сверхкритического экстракта бурой водоросли U. рinnatifida характеризуется присутствием 14 представителей, максимально представлены фукоксантин (58,1% от суммы), зеаксантин (12,6% от суммы) и фукоксантинол (14,5% от суммы). Жирнокислотный состав сверхкритического экстракта бурой водоросли U. рinnatifida определяется присутствием 20 представителей, основными из которых являются пальмитиновая, олеиновая, арахидоновая и эйкозопентаеновая кислоты. Класс полиненасыщенных жирных кислот является преобладающим, содержание жирных кислот семейств ш-6 и ш-3 несущественно различается. Установлено, что общее содержание фенольных соединений составляет 13,45+0,43 мггалловой кислоты/г, наиболее представлены эпикатехин, галлатэпигаллокатехин, сиринговая, кумаровая, феруловая и салициловая кислоты.
Ключевые слова: сверхкритические экстракты, бурая водоросль U. рinnatifida, биологически активные вещества, ксантофиллы, жирные кислоты, фенолы
Финансирование. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ (проект 23-26-00197).
Для цитирования: Табакаева О.В., Табакаев А.В. Сверхкритический экстракт из бурой водоросли Японского моря Undaria pinnatifida как источник биологически активных веществ // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023. Т. 13. N 3. С. 416-424. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2023-13-3-416-424. EDN: JRWASG.
PHYSICOCHEMICAL BIOLOGY
Original article
Supercritical extract from the Japanese sea brown algae Undaria pinnatifida as a source of bioactive compounds
Oksana V. Tabakaeva, Anton V. Tabakaev
Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russian Federation
Abstract. Bioactive compounds contained in algae have practical applications in the pharmaceutical industry, production of human food and animal feed, and other fields. Since brown algae contain a wide range of bioactive substances, producing high-quality and chemically safe extracts on their basis is an urgent task. This study was aimed at characterization of supercritical extract from the corresponding algae, as well as the identification and evaluation of the content of bioactive compounds. The content of carotenoids, phenolic compounds and mannitol was determined by UV-Vis spectroscopy; a fatty acid analysis was carried out by GLPC; the qualitative composition of carotenoids and phenolic compounds was analyzed by HPLC. Supercritical CO2 extraction of the brown alga U. rinnatifida with EtOH as a polar modifier is characterized by high ejection efficiency of fatty acids, phenolic compounds and carotenoids.
© Ta6aKaeBa O.B., Ta6aKaeB A.B., 2023
The latter profile of the collected supercritical extract consists of 14 representatives. In particular, fucoxanthin (58.1% of the sum), zeaxanthin (12.6% of the sum), and fucoxanthinol (14.5% of the sum) are the most abundant compounds. Palmitic acid, oleic acid, arachidonic acid, and eicosapentaenoic acids are the main of the 20 fatty acids found in the corresponding extract. However, the class of polyunsaturated fatty acids is predominant, which content of the ti-6 and ti-3 groups does not differ significantly. The total content of phenolic compounds is 13.45+0.43 mg/g of gallic acid equivalent. For instance, the most represented phenolic substances are epicatechin, epigallocatechin gallate, syringic acid, coumaric acid, ferulic acid and salicylic acid.
Keywords: supercritical extracts, brown algae U. rinnatifida, bioactive substances, xanthophylls, fatty acids, phenols
Funding. The work was supported by a grant from the Russian Science Foundation (project 23-26-00197).
For citation: Tabakaeva O.V., Tabakaev A.V. Supercritical extract from the Japanese sea brown algae Undaria pinnat-ifida as a source of bioactive compounds. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya = Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2023;13(3):416-424. (In Russian). https://doi.org/10.21285/2227-2925-2023-13-3-416-424. EDN: JRWASG.
ВВЕДЕНИЕ
Несмотря на долгую историю использования водорослей в различных сферах жизни человека, их биогенный и биотехнологический потенциал все еще остается в значительной степени неизученным, что обусловливает активное исследование состава и содержания биологически активных веществ (БАВ) с целью дальнейшего практического использования [1]. Морские водоросли (бурые, зеленые, красные) известны как богатый источник биологически активных соединений, включая белки, минералы, витамины, полисахариды, полифенолы, фло-ротанины, пигменты, ненасыщенные жирные кислоты, стерины и фитогормоны [2-4]. БАВ морских водорослей характеризуются свойствами различной направленности - антиоксидантными [5], антибактериальными, противовоспалительными и антиканцерогенными [6, 7]. БАВ водорослей имеют практическое применение в фармацевтической отрасли, производстве продуктов питания для человека и кормов для животных, а также интегрированных систем выращивания растений [1, 8, 9].
Наиболее приемлемыми и часто используемыми способами применения БАВ водорослей как компонентов для обогащения пищевых систем или в качестве фармацевтических компонентов является добавление водорослей в нативном виде или в виде экстракта. При получении экстрактов для более эффективного извлечения БАВ из измельченной биомассы водорослей следует выбирать подходящий растворитель (например, воду и органические растворители). Применение традиционных методов экстракции, в частности экстракции в аппарате Сокслета, твердожидкостной экстракции и жидкостно-жидкостной экстракции, имеет некоторые недостатки, например, использование больших объемов растворителей и сложное разделение экстрагируемых веществ [10]. В качестве альтернативы традиционным процедурам экстракции предлагается применение сверхкритической технологии, позволяющей получать химически безопасные экстракты высокого качества [11].
Сверхкритическая СО2-экстракция, использующая высокие давления, является отличной техникой для получения натуральных термолабильных соединений. Кроме того, в получаемых экстрактах не имеется остатков органических растворителей, что происходит при обычных методах экстракции, растворители могут быть токсичными, например, в случае метанола и гексана. Легкое удаление растворителя из конечного продукта, высокая селективность и использование умеренных температур в процессе экстракции являются главными привлека-
тельными факторами сверхкритической экстракции, приводя к значительному увеличению исследований для применения получаемых экстрактов в пищевой и фармакологической промышленности [12]. Сверхкритический углекислый газ, в частности, является привлекательным сверхкритическим растворителем из-за низких критических температур использования (30-40 °C), его нетоксичности и инертности.
Также необходимо учитывать, что с помощью спиртовых и водных экстрактов получается извлечь не все типы соединений, присутствующих в сырье. На современном этапе необходимо извлечение из растительной матрицы не только основных компонентов, но и минорных соединений. Сверхкритическая СО2-экс-тракция с использованием сорастворителя этанола позволяет экстрагировать из растительной матрицы более расширенный спектр биологически активных веществ по сравнению с обычными методами экстракции, в том числе и термолабильные соединения [13, 14]. Использование сверхкритических флюидов как растворителей является интересной альтернативой для получения натуральных продуктов высокого качества без создания токсичных остатков. Внедрение технологии сверхкритической экстракции возрастает благодаря новым техническим достижениям [10].
Целью работы являлась характеристика сверхкритического экстракта из бурой водоросли Undaria pinnatifida, идентификация и оценка содержания БАВ.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Объекты исследований. В качестве растительной матрицы для получения сверхкритического экстракта были использованы талломы бурой водоросли Undaria pinnatifida (Harv.) Sur. Данная водоросль является однолетней. Слоевище состоит из пластины, стволика и ризоидов. Пластина тонкая, перепончатая, перисто-рассеченная, темно-зеленого или оливкового цвета, длиной 40-80 см, шириной 25-45 см. В молодом возрасте пластина овальная. Стволик 8-12 см, внизу округлый или слабосдавленный, вверху уплощенный, постепенно переходит в широкое плоское ребро пластины. Данный вид бурых водорослей произрастает в водах Китая, Японии, Кореи, а также США, Великобритании, Франции, Италии, Испании, Аргентины, Австралии и Новой Зеландии. Растет на литорали и в сублиторали на глубинах 0,5-6,0 м, на скалистом и каменистом фунтах у открытых прибойных участков побережья. Образует небольшие заросли между крупными камнями
Табакаева О.В., Табакаев А.В. Сверхкритический экстракт из бурой водоросли Японского моря. Tabakaeva O.V., Tabakaev A.V. Supercritical extract from the Japanese sea brown algae Undaria...
и валунами. Встречается в сообществах с бурыми водорослями и морскими травами, является объектом культивирования в странах Юго-Восточной Азии. Биомасса составляет до 2 кг/м2, плотность поселения - 1-10 экз/м2, масса одного слоевища - до 0,4 кг [15].
Получение сверхкритического экстракта. Экстракцию CO2 в сверхкритическом состоянии проводили с использованием системы TharSCF SFE-500 (Waters, Pittsburgh, США). Скорость потока составляла 10 мл/мин для жидкого CO2 и 1,0 мл/мин для этанола. Для экстракции использовали образцы 28 г сухого таллома бурой водоросли U. pinnatifida. Используемое давление - 300 бар, время экстракции - 60 мин, температура процесса - 60 °C.
Содержание каротиноидов определяли спектрофото-метрическим методом. Пигментный комплекс выделяли 100%-м ацетоном. Гомогенат фильтровали через фильтр Шотта при помощи водоструйного насоса. Для полноты извлечения каротиноидов остаток с фильтра переносили в ступку для повторной экстракции еще 5 мл ацетона. Остаток на фильтре промывали ацетоном до обесцвечивания растворителя. Каротиноиды переводили в гексан, смешивая в делительной воронке объединенные ацетоновые экстракты с 5 мл гексана и осторожно добавляя 150 мл 5%-го водного раствора NaCl для разделения гексанового и водного слоев. Экстракт промывали небольшим количеством дистиллированной воды (20-30 мл) для удаления следов ацетона, после чего сушили в течение суток безводным сульфатом натрия. К аликвоте спиртового раствора приливали равное количество 5%-го раствора NaOH в этаноле и ставили в темное место на 12 ч. Каротиноиды реэкстрагировали гексаном, который промывали водой для удаления следов щелочи и высушивали безводным сульфатом натрия. Количественное содержание каротиноидов определяли спектрофотометрически на сканирующем спектрофотометре UV-1800 (Shimadzu, Япония) в ацетоновой вытяжке при длине волны 450 нм [16].
Качественный состав каротиноидов анализировали методом ВЭЖХ с использованием жидкостного хроматографа высокого давления LC-20A (Shimadzu, Япония), снабженного колонкой Zorbax ODS (4,6^250 мм), скорость подачи элюента - 0,8 мл/мин. Количественная оценка содержания пигментов проводилась с использованием спектров поглощения в потоке, полученных на детекторе SPD-M20A (Shimadzu, Япония) со встроенной фотодиодной матрицей. Для анализа полярных свободных каротиноидов была использована следующая система: вода-ацетонитрил 50-50, 0-30 мин - линейный градиент до 100% ацетонитрила; 30-50 мин - 100% ацетонитрил.
Жирнокислотный анализ проводили с помощью ГЖХ-масс-спектрометра (Hewlett-Packard, США). Липиды из образца экстрагировали смесью хлороформ-метанол (2:1). Хлороформенную фазу упаривали и обрабатывали 1%-м метилатом натрия при температуре 56 °С в течение 20 мин. Метиловые эфиры жирных кислот экстрагировали хлороформом и анализировали [17, 18].
Содержание фенольных веществ и маннита. Для определения суммарного содержания фенольных соединений использован спектрофотометрический метод с реактивом Фолина-Чокалтеу. Метод основан на восстановлении смеси фосфорновольфрамовой и
фосфорномолибденовой кислот в щелочной среде и является основным методом для определения общего содержания фенолов в лекарственном растительном сырье и пищевых продуктах1. Использовался сканирующий спектрофотометр UV-1800 (Shimadzu, Япония). Количественное определение суммы фенольных соединений проведено в пересчете на галловую кислоту.
Определение содержания маннита проводили спектрофотометрическим методом, основанным на образовании медных комплексов при периодатном окислении2.
Идентификация фенольных соединений проводилась с использованием ВЭЖХ на жидкостном хроматографе высокого давления LC-20A (Shimadzu, Япония) при температуре 30 °С на обратнофазной колонке Phenomenex RPC18 250x4,6 мм, 5 мкм (Phenomenex, США). Экстракты пропускали через фильтр 0,45 мкм (Millipore, США) перед инъекцией в ВЭЖХ. Общее время выполнения составило около 50 мин при скорости потока 0,6 мл/мин. Подвижной фазой был метанол (б): вода (а) с 0,2%-й уксусной кислотой (65:35, в/в). Градиентное элюирование проводили следующим образом: 0-2 мин, 5% б изократический; 2-10 мин, линейный градиент 5-25% б; 10-20 мин, линейный градиент 25-40% B; 20-30 мин, линейный градиент 40-50% B; 30-40 мин, линейный градиент 50-100% B; 40-45 мин, 100% B изократический и 45-55 мин, линейный градиент 100-5% B. Индивидуальные фенольные соединения идентифицировали путем сравнивания их времени удерживания с тем же для подлинных стандартов (Sigma, США) с использованием тех же условий. Одновременный контроль длины волны обнаружения был установлен на 324 нм для хлорогеновой, кофейной, 2,5-дигидрок-сибензойной, кумаровой, феруловой и салициловой кислот и 277 нм для галлата эпигалокатехина (ЭГКГ), эпикатехина (ЭК), галлата эпикатехина (ЭКГ) и сиринговой кислоты. Количественная оценка каждого соединения была определена на основании измерений пиковой площади с использованием градуировочного графика для каждого соединения.
Все исследования проводили в 3-кратной повтор-ности. Экспериментальные данные представлены в виде M±m. Статистическую обработку проводили с использованием пакетов прикладных статистических программ Excel. Достоверность различий оценивали по критерию Стьюдента при 95%-м уровне значимости.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Первоначально полученный сверхкритический экстракт бурой водоросли U. pinnatifida был проанализирован на предмет содержания основных соединений и групп соединений, характерных для состава бурых водорослей. Полученные данные представлены в табл. 1. Содержание биологически активных веществ в бурой водоросли U. рinnatifida представлено в мг/г сухого веса водоросли по результатам экстракции традиционными органическими растворителями [4, 19]. Выход СО2-экстракта составил 0,77%. Выход от исходного содержания в водоросли, % отн., рассчитан как соотношение содержания в исходной водоросли, мг/г сухого веса водоросли, к содержанию в экстракте, пересчитанном в мг/г сухого веса водоросли.
Представленные в табл. 1 данные демонстрируют,
Таблица 1. Содержание биологически активных веществ в бурой водоросли U. pinnatifida и сверхкритическом экстракте
Table 1. Content of biologically active substances in brown algae U. pinnatifida and supercritical extract
Группа соединений, соединения Содержание в исходной водоросли, мг/г сухого веса Содержание в экстракте, мг/г сухого веса СО2-экстракта Выход от исходного содержания в водоросли, % отн.
Жирные кислоты 12,30+0,52 22,41+0,98 68,70+3,10
Полифенолы 140,62+6,17 25,31+1,09 8,3+0,31
Маннит 53,75+2,40 6,50+0,25 5,61+0,20
Хлорофилл 0,30+0,01 0,01+0,00 1,55+0,03
Каротиноиды 0,08+0,03 0,05+0,00 28,99+1,26
что применение сверхкритической СО2-экстракции позволяет достаточно эффективно извлекать жирные кислоты, каротиноиды, фенольные соединения и маннит. Необходимо отметить существенно высокий выход жирных кислот (около 70% отн.), что, вероятно, объясняется более эффективной растворимостью данных соединений в СО2, чем в традиционных органических растворителях. Выход других липофильных соединений - каротиноидов - также является достаточно высоким (около 30% отн.), что позволяет утверждать о перспективности использования сверхкритической экстракции в качестве метода для получения экстрактов с высоким содержанием каротиноидов.
Исследование каротиноидного профиля полученного сверхкритического экстракта бурой водоросли U. pinnatifida позволило установить, что он характеризуется присутствием 14 представителей: а- и ß-каротины, фукоксантин, фукоксантинол, зеаксантин, неоксантин, 9-цис-неоксантин, виолаксантин, лютеин, диатоксантин, диадитоксантин, кантаксантин, антероксантин, астак-сантин. По количественному содержанию исследованные каротиноиды можно разделить на 2 группы - минорные (содержание менее 1%) и мажорные (более 1%). Количественный состав минорных каротиноидов сверхкритического экстракта бурой водоросли U. pinnatifida представлен на рис. 1.
Представленные на рис. 1 данные демонстрируют, что максимально представленными минорными каро-тиноидами являются ß-каротин и кантаксантин, минимальное содержание определено для антероксантина. Лютеин, а-каротин, 9-цис-неоксантин и астаксантин характеризуются промежуточным содержанием.
Количественный состав мажорных каротиноидов сверхкритического экстракта бурой водоросли U. pinnatifida представлен на рис. 2.
Максимально представленными в исследованном сверхкритическом экстракте бурой водоросли U. pinnatifida мажорными каротиноидами являются фукоксантин (58,1% от суммы каротиноидов), зеаксантин (12,6% от суммы каротиноидов) и производное фукоксантина -фукоксантинол (14,5% от суммы каротиноидов). Содержание диатоксантина и диадитоксантина является минимальным (1,8 и 1,3% от суммы каротиноидов соответственно). Виолаксантин и неоксантин характеризуются невысоким содержанием (4,6 и 6,5% от суммы каротиноидов соответственно). Содержание неидентифицированных каротиноидов составило 1,8% от суммы каротиноидов.
Полученные данные согласовываются с результатами
исследования каротиноидного состава других бурых водорослей [20, 21].
Кроме каротиноидов, в сверхкритическом экстракте присутствуют различные жирные кислоты. Содержание минорных (менее 1% от суммы) жирных кислот в сверхкритическом экстракте бурой водоросли U. pinnatifida представлено на рис. 3.
Согласно представленным на рис. 3 данным, жир-нокислотный профиль сверхкритического экстракта бурой водоросли U. pinnatifida определяется присутствием 10 минорных представителей: пентадециловой, цис-9-гексадеценовой (ш5 и ш7), гептадеценовой, цис,-цис,цис-9,12,15-октадекатриеновой (а-линолевой), эйко-зановой (арахиновой), эйкозодиеновой, эйкозотетрае-новой, генэйкозотетраеновой, генэйкозопентаеновой кислот. Максимальным содержанием характеризуются 3 минорных жирных кислоты - 16:1, 20:2, 20:4, минимальным - 15:0 и 16:1 (ш5). Содержание жирных кислот 17:1, 18:3, 20:0, 21:4 и 21:5 можно охарактеризовать как среднее среди минорных кислот.
Содержание мажорных жирных кислот (более 1% от суммы всех жирных кислот) в сверхкритическом экстракте бурой водоросли U. pinnatifida представлено на рис. 4.
Среди мажорных жирных кислот, согласно данным рис. 4, выделяются следующие кислоты: гексадека-новая (пальмитиновая), цис-9-октадеценовая (олеиновая), цис-5,8,11,14-эйкозотетраеновая (арахидо-новая), цис,цис,цис-8,11,14,17-эйкозатетраеновая и 5,8,11,14,17-эйкозопентаеновая, их содержание не менее 10% от суммы всех жирных кислот. Максимальное содержание определено для олеиновой и пальмитиновой кислот, однако необходимо отметить существенно высокое содержание (13,1%) эйкозопента-еновой кислоты. Гораздо меньшим содержанием характеризуются цис,цис,цис-11,14,17-эйкозатриеновая, цис,цис,цис-6,9,12-октадекатриеновая (гамма линоле-новая), цис,цис-9,12-октадекадиеновая (линолевая), стеариновая и миристиновая кислоты.
Немаловажной характеристикой жирнокислотного профиля объекта является не только количественное содержание отдельных жирных кислот, но и содержание отдельных групп и семейств жирных кислот (насыщенных - НЖК, мононенасыщенных - МНЖК, полиненасыщенных - ПНЖК). На рис. 5 представлено соотношение НЖК, МНЖК и ПНЖК, а также омега-3 и омега-6 жирных кислот в сверхкритическом экстракте бурой водоросли U. pinnatifida.
Визуализированные на рис. 5 данные демон-
Табакаева О.В., Табакаев А.В. Сверхкритический экстракт из бурой водоросли Японского моря... Tabakaeva O.V., Tabakaev A.V. Supercritical extract from the Japanese sea brown algae Undaria .
0,8
Каротиноид
Рис. 1. Содержание минорных каротиноидов в сверхкритическом экстракте бурой водоросли U. pinnatifida Fig. 1. Minor carotenoids content in the brown algae U. pinnatifida supercritical extract
70
a
Каротиноид
Рис. 2. Содержание мажорных каротиноидов в сверхкритическом экстракте бурой водоросли U. pinnatifida Fig. 2. Major carotenoids content in the brown algae U. рinnatifida supercritical extract
0,8 -,-
ж
15:0 1б:1о)7 1б:1ш5 17:1 18:3lü3 20:0 20:2 20:4шЗ 21:4ы9 21:5 шЗ
Код жирных КИСЛОТ
Рис. 3. Содержание минорных жирных кислот в сверхкритическом экстракте бурой водоросли U. рinnatifida Fig. 3. Minor FAs content in the brown algae U. pinnatifida supercritical extract
14:0 16:0 18:0 18:lw9 18:2w6 18:3ш6 18:4шЗ 20:3 шЗ 20:4ш6 20:5шЗ
Код жирных кислот
Рис. 4. Содержание мажорных жирных кислот в сверхкритическом экстракте бурой водоросли U. pinnatifida Fig. 4. Major FAs content in the brown algae U. pinnatifida supercritical extract
60
НЖК МНЖК ПНЖК шЗЖК шбЖК
Группы жирных кислот
Рис. 5. Содержание отдельных групп и семейств жирных кислот в сверхкритическом экстракте бурой водоросли U. pinnatifida
Fig. 5. Content of individual groups and families of FAs in the brown algae U. pinnatifida supercritical extract
стрируют, что класс ПНЖК является преобладающим в составе сверхкритического экстракта бурой водоросли и. рinnatifiCa. Содержание НЖК и МНЖК несущественно отличается друг от друга. Отдельно необходимо отметить практически одинаковое содержание жирных кислот семейств ш-6 и ш-3, что характеризует исследуемый экстракт как перспективный с точки зрения биологической активности, проявляемой эссенциальными жирными кислотами.
Кроме исследованных липофильных соединений, в сверхкритическом экстракте бурой водоросли и. рinnatifiCa определено общее содержание фенольных соединений, которое составило 13,45+0,43 мг галловой кислоты/г. Содержание основных фенольных соединений, идентифицированных в сверхкритическом экстракте бурой водоросли и. ртпаИЛСа, представлено в табл. 2.
Представленные в табл. 2 данные демонстрируют,
что в составе сверхкритического экстракта бурой водоросли и. р/'ппаШСа присутствует 9 фенольных соединений. Первым из фенольных соединений элюирует галлат эпи-галлокатехина. Мажорными фенольными соединениями в экстракте являются эпикатехин, галлат эпигаллокатехина, сиринговая, кумаровая, феруловая и салициловая кислоты. Минимальное содержание определено для галлат эпи-катехина и 2,5-дигидроксибензойной кислоты.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полученные результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы: сверхкритическая экстракция СО2 с полярным модификатором этанолом бурой водоросли и. рinnatifiCa характеризуется высокой эффективностью в части извлечения жирных кислот, каротиноидов и фенольных соединений. Каротиноидный профиль полученного сверхкритического экстракта бурой
Табакаева О.В., Табакаев А.В. Сверхкритический экстракт из бурой водоросли Японского моря. Tabakaeva O.V., Tabakaev A.V. Supercritical extract from the Japanese sea brown algae Undaria .
Таблица 2. Содержание основных фенольных соединений, идентифицированных в сверхкритическом экстракте бурой водоросли U. pinnatifida
Table 2. Content of the main phenolic compounds identified in the brown alga U. pinnatifida supercritical extract
Соединение Длина Rt, мин Содержание, мг/г
волны, нм
Кофейная кислота 10,49 2,30+0,11
2,5-дигидроксибензойная кислота 17,43 0,89+0,03
Кумаровая кислота 324 20,56 8,04+0,31
Феруловая кислота 24,19 14,88+0,53
Салициловая кислота 44,92 4,90+0,22
Галлат эпигаллокатехина 8,13 7,02+0,28
Эпикатехин 10,11 36,40+1,61
277
Галлат эпикатехина 13,00 0,52+0,01
Сиринговая кислота 14,78 41,28+2,06
водоросли U. pinnatifida характеризуется присутствием 14 представителей, максимально представлены фукоксантин (58,1% от суммы каротиноидов), зеаксантин (12,6% от суммы каротиноидов) и фукоксантинол (14,5% от суммы каротиноидов). Жирнокислотный состав сверхкритического экстракта бурой водоросли U. pinnatifida определяется присутствием 20 представителей, основными из которых являются пальмитиновая, олеиновая, арахи-
СПИСОК
1. Craigie J.S. Seaweed extract stimuli in plant science and agriculture // Journal of Applied Phycology. 2011. Vol. 23, no. 3. P. 371-393. https://doi.org/10.1007/s10811-010-9560-4.
2. Gerasimenko N.I., Martyyas E.A., Busarova N.G. Composition of lipids and biological activity of lipids and photosynthetic pigments from algae of the families Lam-inariaceae and Alariaceae // Chemistry of Natural Compounds. 2012. Vol. 48, no. 5. P. 737-741. https://doi.org/10.1007/s10600-012-0371-5. EDN: RGDLHZ.
3. Суховеева М.В., Подкорытова А.В. Промысловые водоросли и травы морей Дальнего Востока: биология, распространение, запасы, технология переработки: монография. Владивосток: ТИНРО-центр, 2006. 243 с. EDN: QKYIZV.
4. Табакаева О.В., Табакаев А.В. Биологически активные вещества потенциально промысловых бурых водорослей Дальневосточного региона // Вопросы питания. 2016. Т. 85. N 3. С. 126-133. EDN: WFGBEB.
5. Rajauria G. In-vitro antioxidant properties of lipophilic antioxidant compounds from 3 brown seaweed // Antioxidants. 2019. Vol. 8, no. 12. P. 596-599. https://doi.org/10.3390/antiox8120596.
6. Meresse S., Fodil M., Fleury F. Fucoxanthin, a marine-derived carotenoid from brown seaweeds and microalgae: a promising bioactive compound for cancer therapy // International Journal of Molecular Sciences. 2020. Vol. 21, no. 23. P. 9273-9278. https://doi.org/10.3390/ijms21239273 .
7. Jesumani V., Du H., Aslam M. Potential use of seaweed bioactive compounds in skincare // Marine Drugs. 2019. Vol. 17, no. 12. P. 688-694. https://doi.org/10.3390/md17120688.
8. Gupta S., Abu-Ghannam N. Recent developments in the application of seaweeds or seaweed extracts as a means for enhancing the safety and quality attributes of foods // Innovative Food Science and Emerging Tech-
доновая и эйкозопентаеновая жирные кислоты. Класс ПНЖК является преобладающим, содержание жирных кислот семейств ш-6 и ш-3 различается несущественно. Установлено, что общее содержание фенольных соединений составляет 13,45+0,43 мг/г в перерасчете на галловую кислоту, наиболее представлены эпикатехин, галлат эпигаллокатехина, сиринговая, кумаровая, феру-ловая и салициловая кислоты.
ИСТОЧНИКОВ
nologies. 2011. Vol. 12, no. 4. P. 600-609. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2011.07.004 .
9. Salehi B., Sharifi-Rad J., Seca A.M.L., Pinto D.C.G.A., Michalak I., Trincone A., et al. Current trends on seaweeds: looking at chemical composition, phytopharma-cology, and cosmetic applications // Molecules. 2019. Vol. 24, no. 22. P. 4182. https://doi.org/10.3390/molecules24224182.
10. Herrero M., Mendiola J.A., Cifuentes A., Ibanez E. Supercritical fluid extraction: recent advances and applications // Journal of Chromatography A. 2010. Vol. 1217, no. 16. P. 2495-2511. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2009.12.019.
11. Herrero M., Cifuentes A., Ibanez E. Sub- and supercritical fluid extraction of functional ingredients from different natural sources: plants, food-by-products, algae and microalgae // Food Chemistry. 2006. Vol. 98, no. 1. P. 136-148.
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.05.058.
12. Valderrama J.O., Perrut M., Majewski W. Extraction of astaxantine and phycocyanine from microalgae with supercritical carbon dioxide // Journal of Chemical and Engineering. 2003. Vol. 48, no. 4. P. 827-830. https://doi.org/10.1021/je020128r.
13. Razgonova M.P., Tekutyeva L.A., Podvolotskaya A.B., Zakharenko A.M., Golokhvast K. Zostera marina L.: supercritical CO2-extraction and mass spectrometric characterization of chemical constituents recovered from seagrass // Separations. 2022. Vol. 9, no. 7. P. 182. https://doi.org/10.3390/separations9070182.
14. Razgonova M.P., Cherevach E.I., Tekutyeva L.A., Kirilenko N.S., Golokhvast K. Maackia amurensis Rupr. et Maxim.: supercritical CO2-extraction and mass spectrometric characterization of chemical constituents // Molecules. 2023. Vol. 28, no. 5. P. 2026. https://doi.org/10.3390/molecules28052026.
15. Дизюров В.Д., Кулепанов В.Н., Шапош-
никова Т.В. Атлас массовых видов водорослей и морских трав российского Дальнего Востока: монография. Владивосток: ТИНРО-центр, 2008. 328 с. EDN: QKTKOP.
16. Britton G., Liaaen-Jensen S., Pfander H. Carot-enoids. Isolation and analysis. Basel: Birkhauser Verlag, 1995. Vol. 1A. 328 p.
17. Новак И.С. Количественный анализ методом газовой хроматографии. М.: Мир, 1978. 180 с.
18. Carreau J.P., Dubacq J.P. Adaptation of a macro-scale method to the micro-scale for fatty acid methyl transesterification of biological lipid extracts // Journal of Chromatography A. 1978. Vol. 151. Р. 384-390. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(00)88356-9.
19. Табакаева О.В., Семилетова Е.В. Фитохими-
ческий состав потенциально промысловых бурых водорослей Дальневосточного региона // Химия природных соединений. 2015. N 4. С. 529-531.
20. Pereira A.G., Otero P., Echave J., Carreira-Casais A., Chamorro F., Collazo N., et al. Xanthophylls from the sea: algae as source of bioactive carotenoids // Marine Drugs. 2021. Vol. 19, no. 4. P. 188. https://doi.org/10.3390/md19040188.
21. HeffernanN.,SmythT.,FitzGeraldR.J.,Vila-SolerA., Mendiola J., Ibanez E., et al. Comparison of extraction methods for selected carotenoids from macroalgae and the assessment of their seasonal/spatial variation // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2016. Vol. 37. Р. 221-228.
https://doi.org/10.1016/j.ifset.2016.06.004.
REFERENCES
1. Craigie J.S. Seaweed extract stimuli in plant science and agriculture. Journal of Applied Phycology. 2011;23(3):371-393.
https://doi.org/10.1007/s10811-010-9560-4.
2. Gerasimenko N.I., Martyyas E.A., Busarova N.G. Composition of lipids and biological activity of lipids and photosynthetic pigments from algae of the families Laminariaceae and Alariaceae. Chemistry of Natural Compounds. 2012;48(5):737-741. https://doi.org/10.1007/s10600-012-0371-5.
EDN: RGDLHZ.
3. Suhoveeva M.V., Podkorytova A.V. Commercial algae and grasses of the seas of the Far East: biology, distribution, reserves, processing technology: monograph. Vladivostok: TINRO-centr; 2006. 243 p. (In Russian). EDN: QKYIZV.
4. Tabakaeva O.V., Tabakaev A.V. Biologically active agents of potential trade brown seaweed of the Far East Region. Voprosy pitanija = Problems of Nutrition. 2016;85(3):126-133. (In Russian). EDN: WFGBEB.
5. Rajauria G. In-vitro antioxidant properties of lipophilic antioxidant compounds from 3 brown seaweed. Antioxidants. 2019;8(12):596-599. https://doi.org/10.3390/antiox8120596.
6. Meresse S., Fodil M., Fleury F. Fucoxanthin, a marine-derived carotenoid from brown seaweeds and microalgae: a promising bioactive compound for cancer therapy. International Journal of Molecular Sciences. 2020;21(23):9273-9278. https://doi.org/10.3390/ijms21239273.
7. Jesumani V., Du H., Aslam M. Potential use of seaweed bioactive compounds in skincare. Marine Drugs. 2019;17(12):688-694. https://doi.org/10.3390/md17120688.
8. Gupta S., Abu-Ghannam N. Recent developments in the application of seaweeds or seaweed extracts as a means for enhancing the safety and quality attributes of foods. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 2011;12(4):600-609. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2011.07.004.
9. Salehi B., Sharifi-Rad J., Seca A.M.L., Pinto D.C.G.A., Michalak I., Trincone A., et al. Current trends on seaweeds: looking at chemical composition, phytophar-macology, and cosmetic applications. Molecules. 2019;24(22):4182.
https://doi.org/10.3390/molecules24224182.
10. Herrero M., Mendiola J.A., Cifuentes A.,
Ibanez E. Supercritical fluid extraction: recent advances and applications. Journal of Chromatography A. 2010;1217(16):2495-2511. https://doi.Org/10.1016/j.chroma.2009.12.019.
11. Herrero M., Cifuentes A., Ibanez E. Sub- and supercritical fluid extraction of functional ingredients from different natural sources: plants, food-by-products, algae and microalgae. Food Chemistry. 2006;98(1):136-148. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.05.058.
12. Valderrama J.O., Perrut M., Majewski W. Extraction of astaxantine and phycocyanine from microalgae with supercritical carbon dioxide. Journal of Chemical and Engineering. 2003;48(4):827-830. https://doi.org/10.1021/je020128r.
13. Razgonova M.P., Tekutyeva L.A., Podvo-lotskaya A.B., Zakharenko A.M., Golokhvast K. Zostera marina L.: supercritical CO2-extraction and mass spectrometry characterization of chemical constituents recovered from seagrass. Separations. 2022;9(7):182. https://doi.org/10.3390/separations9070182.
14. Razgonova M.P., Cherevach E.I., Tekutyeva L.A., Kirilenko N.S., Golokhvast K. Maackia amurensis Rupr. et Maxim.: supercritical CO2-extraction and mass spectrometry characterization of chemical constituents. Molecules. 2023;28(5):2026. https://doi.org/10.3390/molecules28052026.
15. Dizjurov V.D., Kulepanov V.N., Shaposhnikova T.V. Atlas of mass species of algae and sea grasses of the Russian Far East: monograph. Vladivostok: TINRO-centr; 2008. 328 p. (In Russian). EDN: QKTKOP.
16. Britton G., Liaaen-Jensen S., Pfander H. Carotenoids. Isolation and analysis. Basel: Birkhäuser Verlag; 1995, vol. 1A. 328 p.
17. Novak I.S. Quantitative analysis by gas chromatography. Moscow: Mir; 1978. 180 p. (In Russian).
18. Carreau J.P., Dubacq J.P. Adaptation of a macro-scale method to the micro-scale for fatty acid methyl transesterification of biological lipid extracts. Journal of Chromatography A. 1978;151:384-390. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(00)88356-9
19. Tabakaeva O.V., Semiletova E.V. Phytochemical composition of potentially commercial brown algae of the Far Eastern region. Himija prirodnyh soedinenij = Chemistry of Natural Compounds. 2015;(4):529-531. (In Russian).
20. Pereira A.G., Otero P., Echave J., Carreira-Casais A., Chamorro F., Collazo N., et al. Xanthophylls from the
Табакаева О.В., Табакаев А.В. Сверхкритический экстракт из бурой водоросли Японского моря. Tabakaeva O.V., Tabakaev A.V. Supercritical extract from the Japanese sea brown algae Undaria .
sea: algae as source of bioactive carotenoids. Marine Drugs. 2021;19(4):188. https://doi.org/10.3390/md19040188.
21. Heffernan N., Smyth T., FitzGerald R.J., Vila-Soler A., Mendiola J., Ibáñez E., et al. Comparison of
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Табакаева Оксана Вацлавовна,
д.т.н., доцент, профессор базовой кафедры пищевой и клеточной инженерии, Дальневосточный федеральный университет, 690922, г. Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10, Российская Федерация, Myankovskaya68@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-7068-911X
Табакаев Антон Вадимович,
к.т.н., доцент базовой кафедры пищевой
и клеточной инженерии,
Дальневосточный федеральный университет,
690922, г. Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10,
Российская Федерация,
tabakaev92@mail.ru
https://orcid.org/0000-0001-5658-5069
Вклад авторов
Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
Информация о статье
Поступила в редакцию 15.04.2023. Одобрена после рецензирования 08.06.2023. Принята к публикации 31.08.2023.
extraction methods for selected carotenoids from mac-roalgae and the assessment of their seasonal/spatial variation. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2016;37:221-228. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2016.06.004.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Oksana V. Tabakaeva,
Dr. Sci. (Engineering), Associate Professor, Professor,
Far Eastern Federal University,
10, Ajax Village, Russkii Isl., Vladivostok, 690922,
Russian Federation,
Myankovskaya68@mail.ru
https://orcid.org/0000-0002-7068-911X
Anton V. Tabakaev,
Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor,
Far Eastern Federal University,
10, Ajax Village, Russkii Isl., Vladivostok, 690922,
Russian Federation,
tabakaev92@mail.ru
https://orcid.org/0000-0001-5658-5069
Contribution of the authors
The authors contributed equally to this article.
Conflict interests
The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.
The final manuscript has been read and approved by all the co-authors.
Information about the article
The article was submitted 15.04.2023. Approved after reviewing 08.06.2023. Accepted for publication 31.08.2023.
