CC BY
101
УДК 663.88:582.232+582.5+581.19:547.458+615-015
ЗОСТЕРИН. ПЕРСПЕКТИВЫ ПЕРЕРАБОТКИ КАМЧАТСКОЙ ЗОСТЕРЫ
Г. Т. Козлов (КамчатГТУ)
Рассмотрены вопросы химического состава и биологии морских трав рода Zostera. Приведены технологии получения зостерина и перспективы получения его в Камчатском регионе.
The questions concerning chemical composition and the biology of the see plants of Zostera kind were considered. The technologies for obtaining Zosterin substance and the perspective of obtaining it in the Kamchatka region were researched.
Химические соединения морского происхождения отличаются рядом особенностей, которые нашли свое отражение в соответствующей терминологии: морские биополимеры, морские полисахариды, морские липиды и т. п. В Мировом океане ежегодно продуцируется более 550 млрд. сырой массы водорослей и трав [4]. Среди морских трав в бореальных водах Мирового
океана наибольшее распространение имеют представители рода Zostera, относящегося к семейству взморниковых. Несколько представителей этого рода распространены на российском Дальнем Востоке. Виды указанного рода развиваются обычно в кутовой части бухт и заливов, в приустьевых участках, лагунах и других участках морского дна с песчаным и илисто-песчаным грунтом. Они имеют хорошо развитое многолетнее вальковатое ползучее корневище, которое укореняется на узлах и переходит в вертикальный побег. Стебель растений ветвистый, длиной
60-150 см. На коротких побегах зостеры развиваются плоские, узко-линейные листья длиной до 1 м (см. рис).
В наиболее обычных для вида местах произрастания зостера дает большую годовую массу. При этом ее надземная часть в течение вегетационного сезона постоянно обновляется, и на месте отмирающих листьев образуются новые. Размножается зостера не только вегетативным путем, разрастанием корневищ, но и
семенами, которые появляются во второй половине вегетационного периода на специальных фертильных побегах, несущих колоски [1].
Как и любое другое растительное сырье, морские травы содержат вещества пектиновой природы. В 1940 г. сотрудником Водорослевого научно-исследовательского института (г. Архангельск) В.И. Мирошниковым из морской травы Zostera marina было выделено вещество, названное автором зостерином.
Зостерин является высокоактивным полианионным адсорбентом, который, проходя по желудочно-кишечному тракту, связывает и выводит из организма ионы тяжелых металлов,
желчные кислоты, патогенные микроорганизмы и т. п. Энтеросорбентные свойства зостерина
могут быть использованы при ликвидации явлений эндогенного токсикоза, нередко возникающих на фоне травм, болезней внутренних органов, острых инфекционных кишечно-желудочных и гнойно-септических заболеваний, а также при ожоговой и лучевой болезнях [3].
Применение зостерина в качестве пищевой добавки оказывает противоязвенный эффект, нормализует функцию желудочно-кишечного тракта, усиливает ощущение сытости, облегчая тем самым переносимость малокалорийных диет. Важным свойством пектина является его способность снижать содержание холестерина в крови, что обеспечивает антисклеротический эффект. Особенности метаболизма пектинов позволяют использовать зостерин при сахарном диабете в качестве вспомогательного антидиабетического средства. Исключительный интерес представляют экспериментальные данные о противоопухолевых свойствах зостерина и его способности продлевать жизнь нормальных животных, т. е. выступать в качестве потенциального геропротектора. Наблюдаемые эффекты указывают на полифункциональный характер воздействия данного пектина на организм.
В экспериментах В.И. Мирошникова, упомянутых выше, содержание зостерина в сырье
колебалось в пределах 20-25% от его массы. Сущность способа выделения этого вещества заключалась в следующем. Зостеру заливают 0,5-1%-ным раствором кислоты (HCI или H2SO4), нагревают до 80-100°С и оставляют стоять на несколько часов. После этого зостеру промывают водой, добавляют 0,5-1%-ный раствор NaOH или КОН (при нагревании до 70-100°С) и настаивают в течение нескольких часов. После операции щелочной экстракции зостерин высаждают из раствора спиртом, кислотой или растворами солей тяжелых металлов (в последних двух случаях высаждаются соли зостерина, названные автором зостератами).
Зостерин или зостераты всегда выпадали в виде сильно набухшего геля, содержащего большое количество поглощенной жидкости. Последняя легко удалялась отжиманием. Полученный зостерин имел коричневый цвет, что было связано, по мнению автора, с адсорбцией оставшихся в щелочах простых сахаров. Кроме окрашивающих веществ зостерин содержал минеральные и органические вещества, также присутствующие в щелочном экстракте зостеры. В.И. Мирошников показал, что без предварительной обработки зостеры раствором кислоты щелочная экстракция зостерина затруднялась из-за его комплексования с какими-то другими веществами. Была предпринята попытка доочистки зостерина эфиром и этанолом, а также многократным переосаждением зостерата аммония этиловым спиртом. В результате проведенных операций получался бесцветный и прозрачный гель зостерина. Значительно быстрее и проще обесцвечивание геля зостерина достигалось обработкой 1-2%-ным раствором хлорной извести.
Основной структурной составляющей зостерина является полигалактуроновая кислота (до 75%). В составе зостерина были обнаружены также различные метилпептозы и небольшое количество метоксильных групп (0,178%). Элементный анализ зостерина дал следующие результаты: С - 40,91%; Н - 4,54%; О - 54,55%.
Более высокой вязкостью обладали растворы зостерата аммония, нежели зостерата натрия или калия. В растворах зостерин вел себя как прямой представитель уроновых кислот - при титровании КОН кислотное число зостерина полностью соответствовало содержанию калия в одной грамм-молекуле калийной соли гексауроновой кислоты. По наблюдениям автора, коагуляцию солей зостератов можно было вызвать и приливанием к их растворам водных растворов щелочей или аммиака. Скоагулированный гель при удалении из него адсорбированных катионов вновь приобретал способность переходить в состояние геля.
Характерной особенностью растворов зостератов является их способность переходить в состояние студня. Такие студни по своей консистенции не походят на студни агара или желатина: их консистенция более напоминает фруктовое желе [4].
Это свойство зостерина нашло большое применение в пищевой промышленности. На основе способности зостерина к желеобразованию разработана рецептура желейного мармелада с применением в качестве составляющих клюквенного экстракта, сахара, лимонной и винной кислот. Была разработана рецептура на многие другие виды пищевой продукции. Изучение свойств этих продуктов показало, что зостерин сможет найти широкое применение для изготовления продуктов со своеобразным качеством, таких как фруктовое желе, джемы, пастилы, зефиры, конфетные начинки и другие подобные им продукты. Эти продукты обладают уникальными лечебно-профилактическими свойствами. Производство таких продуктов на Камчатке было бы весьма своевременно, особенно для людей, страдающих заболеваниями желудочно-кишечного тракта, лиц, связанных с вредными условиями труда и получающих отравление тяжелыми металлами и радионуклидами. Такое производство могло бы оказаться весьма рентабельным, если учесть, что в настоящее время известны технологии комплексной переработки зостеры, предусматривающие полное использование растительной массы.
С целью полной утилизации отходов зостеры, оставшейся после получения зостерина, из них извлекается клетчатка. Для этого остатки зостеры провариваются в течение 5-6 часов в 1-2%-ном растворе щелочи. В варочных котлах, употребляемых в целлюлозном производстве, этот процесс может быть закончен в более короткий срок. Клетчатка зостеры отбеливалась теми же средствами, что и древесная целлюлоза. Содержание клетчатки в зостере при этом колеблется в пределах 15-18% от массы травы. В полученных образцах содержание целлюлозы достигает 93%, при этом данная целлюлоза по некоторым показателям превосходит целлюлозу, полученную из обычной древесной клетчатки. В связи с этим клетчатка зостеры может быть с успехом использована в производстве для получения высокосортных бумаги и картона [2].
Камчатский регион, как и многие другие районы российского Дальнего Востока, богат запасами зостеры. В прикамчатских водах встречается два вида этого рода: Zostera marina L.
и Z. nana Roth. Последний вид отличается небольшими размерами, достаточно ограниченным распространением и особого промыслового значения не имеет. Что касается зостеры морской, то у западного побережья Камчатки она распространена на многих участках юго-западного берега. На восточнокамчатском шельфе она особенно широко распространена в северных бухтах Корфо-Карагинского района. Местами она формирует там 100%-ное проективное покрытие. Зостера наряду с другими травами встречается в оз. Калыгирь и других более мелких лагунных озерах, в некоторых закрытых бухтах.
Богатейшим источником зостерового сырья до последних десятилетий была Авачинская губа. Морская трава здесь формировала мощный бордюр в устьях рек Авача и Паратунка, была распространена в бухтах Крашенинникова и Раковая. Из-за сильного антропогенного загрязнения вод губы, строительства береговых сооружений, дноуглубительных работ большая часть донных зарослей исчезла. В местах, где зостера еще продолжает встречаться, ее заросли стали очень разреженными, а образуемый ею пояс растительности - узким [1]. В связи с этим наиболее целесообразным местом размещения на Камчатке производства по переработке зостеры являются северные районы восточного побережья.
Наши исследования показали, что зостерин, полученный из камчатской зостеры, не уступает по своим качествам и проценту выхода этому веществу, произведенному из зрелого зостерового сырья, выращенного на юге российского Дальнего Востока.
Литература
1. Клочкова Н.Г., Березовская В. А. Макрофитобентос Авачинской губы и его антропогенная деструкция. - Владивосток: Дальнаука, 2001. - 208 с.
2. Влияние полисахарида зостерина на иммунобиологическую реактивность интактного организма / Ю.Н. Лоенко, Г.П. Лямкин, А.А. Артюков и др. // Научная конференция по актуальным проблемам иммунологии: Тез. докл. - Владивосток, 1987. - С. 129.
3. Зостерин / Ю.Н. Лоенко, А.А. Артюков, Э.П. Козловская и др. - Владивосток: Дальнаука, 1997. - 212 с.
4. Изучение фармокинетики зостерина - пектина из морских трав / Т.Н. Лямкин, А.М. Попов, Ю.Н. Лоенко и др. // ДАН. - 1990. - Т. 315, № 1. - C. 232-235.
