В настоящее время из бурых водорослей выделили фукоиданы, кото-
95
рые условно можно разбить на структурные типы следующим образом: фуканы (1,3- и 1,3;1,4-а-1-фуканы), саргассаны (галактофуканы), аско-филланы (фукоманноуронаны или фукогалактоманноуронаны) и другие промежуточные структуры (Berteau et al., 2003). В связи с этим возникает серьезная проблема стандартизации препаратов, которая осложняется тем, что состав и структура полисахаридов зависит не только от вида водоросли, но и от других как внешних, так и внутренних факторов.
В меньшей степени это касается альгиновых кислот и их водорастворимых аналогов. Установлено, что альгиновые кислоты вегетативных растений состоят, главным образом, из остатков маннуроновой кислоты, и поэтому аналогичны в разных видах водорослей. Генеративные растения накапливают альгиновые кислоты с большим или меньшим содержанием гулуроновой кислоты, что приводит к видоспецифической разнице в структуре и свойствах альгиновых кислот (Jothisaraswathi et al., 2006). Данные о влиянии спороношения на содержание альгиновых кислот в тканях водорослей весьма противоречивы: одни исследователи отмечали накопление этих полисахаридов в фертильных растениях или частях растений, содержащих репродуктивные структуры (Nishide et al., 1988), другие, напротив, нашли снижение содержания альгината в тканях при развитии сорусов (Hosoda, 1979; Apoya et. al., 2002).
Сведения о различиях в содержании и структуре фукоиданов в зависимости от вида, сезона или стадии развития водоросли еще более ограничены (Rioux et al., 2009; Honya et al., 1999). Считают, что фуко-иданы являются видоспецифическими полисахаридами, однако сложности со стандартизацией в данном случае связаны с тем, что один вид водоросли может синтезировать несколько типов фукоиданов. Так, из Fucusvesiculosisвыделено 16 фракций фукоиданов, имеющих различный моносахаридный состав (Fitton , 2005). Кроме того, содержание и структура этих полисахаридов претерпевают значительные изменения в течение жизненного цикла водоросли (Имбс и др., 2009; Skriptsova et al., 2010). Honya с соавторами исследовали изменение содержания и моно-сахаридного состава фукоидана из Saccharinajaponicaв зависимости от сезона (Honya et al., 1999). Немногочисленными исследованиями (Усов и др., 20056) показано, что спороношение значительно влияет на состав фукоидана и что наибольшее количество фукоиданов накапливается в репродуктивных органах бурых водорослей. В публикациях (Rioux et al., 2009; Zvyagintseva et al., 2005) изучали влияние возраста растений на содержание фукоидана. Анализ имеющихся в литературе данных о влиянии эндо- и экзогенных факторов на композиции и структуру полисахаридов бурых водорослей позволил нам сделать предположительный вывод о
96
том, что содержание и структура полисахаридов значительным образом могут зависеть от репродуктивного статуса водоросли. В особенности это справедливо для фукоиданов.
С целью подтверждения этого предположения нами были выбраны широко распространенные в морях Дальнего Востока водоросли: Saccharinajaponicaf. diabolica, Costariacostata, Undariapinnatifida, Alariaochotensis, Fucusevanescens, Silvetiababingtoniiи Sargassumpallidumдля изучения зависимости моносахаридного состава водорастворимых полисахаридов и, соответственно, содержания фукоидана и ламинарана, а также альгиновых кислот от вида и стадии развития водоросли. Краткая общая характеристика исследованных образцов дана в табл. 4.1.
Для стерильной и фертильной тканей семи видов бурых водорослей (S. japonicaf. diabolica, Fevanescens, S. babingtonii, S. pallidum, A. ochotensis), относящихся к разным семействам, был проведен сравнительный анализ содержания полисахаридов (альгиновых кислот, ламинарана и фукоидана) (Skriptsova et al., 2012). Основная часть полисахаридов, выбранных для исследования водорослей, была представлена альгинатами (табл. 2). Наиболее высокое содержание этого полисахарида отмечено у водоросли S. japonicaf. diabolica, находящейся в стерильном состоянии. Содержание альгинатов в остальных образцах бурых водорослей различалось незначительно и находилось, в основном, в интервале от 20 до 30 %. Ранее отмечалось, что содержание альгиновой кислоты в ламинариевых водорослях в среднем выше, чем в фукусовых (Суховеева и др., 2006), эти наблюдения были подтверждены нашими исследованиями (табл. 4.2).
Содержание фукоидана в исследованных видах варьировало в широких пределах — от 3 до 25% в расчете на сухую биомассу (табл. 4.2). Минимальное количество полисахарида отмечено в вегетативной ткани S. japonicaf. diabolica— 3,4%. Ранее также отмечалось, что дальневосточные представители порядка Laminariales весьма бедны фукоиданами, содержание которых в тканях водорослей в среднем колеблется от 0,3—1,0 до 3—4% от сухой биомассы (Honya et al., 1999; Аминина и др., 2007; Усов, А. И. и др., 2001). Исключение составляют S. cichorioidesи спорофиллы A.fistulosa, A. marginataи U. pinnatifida, содержание полисахарида в которых может достигать 11; 7,8; 6,7 и 16% от сухой массы, соответственно (Zvyagintseva et al., 2005; Усов, Смирнова и др., 2005; Усов и др., 2001; Skriptsova et al., 2010). В нашем исследовании массовая доля фукоидана у трех видов фукусовых водорослей варьировала в довольно широких пределах: от 7—9% от сухой биомассы у
S. pallidum, что было сравнимо с содержанием полисахарида у проанализированных нами видов ламинариевых водорослей, до 25% у
S. babingtonii.97
Таблица 4.1 Общая характеристика проанализированных бурых водорослей
Вид
|
Систематическое положение
|
Проанализированная часть
|
Район сбора
|
Период сбора
|
Кол-во особей, каждой формы
|
Saccharina
japonica
f. diabolica
|
Laminariales, Laminariaceae
|
Вегетативные
части растений
и содержащие
спороносное
пятно
|
О-в Кунашир,
Тихоокеанское
побережье
|
Август 2008
|
5
|
Saccharina japonica
|
Laminariales, Laminariaceae
|
Стерильные и
фертильные
растения
|
Б. Соболь, зал. Петра Великого, Японское море
|
Август 2009
|
3
|
Alaria ochotensis
|
Laminariales, Alariaceae
|
Стерильные и фертильные спорофиллы
|
О-в Сахалин, Охотское море
|
Август 2008
|
не менее 10
|
Fucus evanescens
|
Fucales, Fucaceae
|
Стерильные и
фертильные
растения
|
О-в Кунашир, Охотское море
|
Август 2008
|
не менее 15
|
Sargassum pallidum
|
Fucales, Sargassaceae
|
Стерильные и
фертильные
растения
|
Б. Соболь, зал. Петра Великого, Японское море
|
Июль 2009
|
3
|
Silvetia babingtonii
|
Fucales, Fucaceae
|
Стерильные и
фертильные
растения
|
Рудная пристань, Японское море
|
Сентябрь 2009
|
не менее 15
|
Costaria costata
|
Laminariales, Costariaceae
|
Стерильные и
фертильные
растения
|
Б.Троица, зал. Петра Великого, Японское море
|
Май-июль 2006, 2007
|
не менее 15
|
Undaria pinnatifida
|
Laminariales, Alariaceae
|
Стерильные и фертильные спорофиллы
|
зал. Петра
Великого,
Японское море
|
Март-август
2000,2001,
2006
|
не менее 15
|
Таблица 4.2 Характеристика водорастворимых полисахаридов, выделенных из некоторых видов бурых водорослей на разных стадиях их жизненного цикла
Водоросль
|
Содержание фукоидана, %
|
Нейтральные моносахариды, мольные %**
|
Содержание альгиновой кислоты, %
|
Fuc
|
Gal
|
Man
|
Xyl
|
Glc
|
Rha
|
Sacharina japonica, фертильное состояние
|
(6,60±0,83)
|
24,9
|
13,4
|
4,1
|
3,0
|
47,5
|
7,1
|
(17,54±0,66)
|
Sacharina japonica, стерильное состояние
|
(3,36±0,89)
|
40,7
|
13,9
|
11,9
|
8,1
|
14,2
|
11,1
|
(43,32±1,43)
|
Alaria ochotensis,
спороносящие
спорофилы
|
(8,04±0,69)
|
25,2
|
22,7
|
4,8
|
3,3
|
40,5
|
3,6
|
(36,04±3,40)
|
Alaria ochotensis, стерильные спорофилы
|
(5,94±0,92)
|
17,6
|
10,0
|
3,8
|
3,8
|
59,2
|
6,0
|
(23,69±1,21)
|
Fucus evanescens, фертильное состояние
|
(17,60±1,38)
|
76,6
|
4,9
|
2,8
|
5,1
|
10,2
|
0,5
|
(21,26±2,04)
|
Fucus evanescens, стерильное состояние
|
(10,21±0,65)
|
69,0
|
8,7
|
7,6
|
7,3
|
5,9
|
1,4
|
(20,70±2,42)
|
Sargassum pallidum, фертильное состояние
|
(8,69±0,59)
|
51,7
|
15,9
|
8,6
|
6,4
|
3,5
|
13,9
|
(31,56±0,42)
|
Sargassum pallidum, стерильное состояние
|
(6,92±0,26)
|
45,6
|
9,7
|
10,2
|
7,7
|
13,8
|
13,0
|
(28,59±1,31)
|
Silvetia babingtonii, фертильное состояние
|
(24,88±3,55)
|
79,9
|
6,2
|
3,6
|
5,7
|
3,6
|
1,0
|
(33,82±0,10)
|
Silvetia babingtonii, стерильное состояние
|
(16,16±1,60)
|
71,0
|
6,5
|
5,3
|
6,8
|
10,0
|
0,4
|
(27,61±2,05)
|
99
Undariapinnatifida,
спороносящие спо-
рофилы
|
(15,0±1,60)***
|
53,5
|
42,8
|
2,7
|
0,3
|
0,7
|
0
|
(32,0±0,10)***
|
Undariapinnatifida,
стерильные споро-
филы
|
(3,36±0,51)***
|
52,9
|
27,0
|
17,2
|
1,5
|
1,4
|
0
|
(21,3±0,42)***
|
Costaria costata, фертильное состояние
|
(28,3±)****
|
65,2
|
17,9
|
3,8
|
2,2
|
8,5
|
2,4
|
(20,6±0,6)
|
Costaria costata, стерильное состояние
|
(13,4±)****
|
47,4
|
13,1
|
18,2
|
6,4
|
2,2
|
13,2
|
(15,6±0,6)
|
^Результаты спектрофотометрического определения (Skriptsova A.V. et al, 2012),**Опре-деление моносахаридного состава фракций ВЭЖХ после их полного кислотного ги-дролиза,***% от веса сухой водоросли (Skriptsova A.V. et al, 2010),****% от фракции водорастворимых полисахаридов (Имбс Т.И и др., 2009)
С целью изучения полисахаридного состава и структурных характеристик фукоиданов в зависимости от репродуктивного статуса водоросли был проведен анализ моносахаридного состава фракций, выделенных из вышеперечисленных водорослей. В гидролизатах общих фракций водорастворимых полисахаридов, экстрагированных из 5 образцов водорослей, преобладала фукоза, доля которой варьировала от 17% у Л.
ochotensisдо 70—80 % у
Е evanescensи
S. babingtonii(табл. 4.2). В экстрактах из
A. ochotensisи фертильных образцов
S. japonicaf.
diabolicaпреобладала глюкоза, по мольной доле которой можно судить о содержании ламинарана в водорослях. Мольная доля глюкозы в этих водорослях достигала 40—59 и 14—47%, соответственно, тогда как у других исследованных видов эти значения не превышали 10%.