Биотехнологический потенциал ряски малой

Размещено на http://www.allbest.ru/

Биотехнологический потенциал ряски малой

Е.В. Климова, кандидат технических наук, доцент, кафедра промышленной химии и биотехнологии, ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имена И.С.Тургенева»

Е.В. Костромичева, магистр, кафедра промышленной химии и биотехнологии, ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имена И.С. Тургенева»

Аннотация

В статье рассмотрен биотехнологический потенциал и перспективы использования ряски малой как объекта для извлечения биологически активных веществ, которые возможно использовать в качестве функциональных добавок пищевых продуктов. Проведено исследование содержания флавоноидов, хлорофилла в биомассе ряски малой, выделение полисахарида лемнан и изучение его свойств.

Ключевые слова: ряска малая, лемнан, флавоноиды, хлорофилл.

Abstract

The article is investigated the biotechnological potential and prospects for using duckweed small (Lemna minor L.) as an object for extracting biologically active substances, which can be used as a functional additive in food products. Data on the content of flavonoids, chlorophyll in biomass duckweed small, isolation of the polysaccharide - lemnan and the study of its properties.

Key words: duckweed small, lemnan, flavonoids, chlorophyll.

Увеличение заболеваний населения, проживающего в России, и во всем мире в последнее десятилетие связывают как с ухудшением экологической обстановки, так и с несбалансированностью питания. В связи с этим возрастает необходимость использования в пищу натуральных пищевых продуктов сбалансированных по содержанию биологически активных веществ различного спектра действия, положительно влияющих на функции органов и тканей человека [2]. В настоящее время к пищевым продуктам стали относиться как к эффективному средству, улучшающему физическое и психическое здоровье, снижающему риск возникновения многих заболеваний[1].

Современная пищевая биотехнология представляет собой индустрию пищевых ингредиентов - вспомогательных технологических добавок, вводимых в пищевые продукты в процессе их изготовления для повышения их полезных свойств. Подавляющее большинство пищевых ингредиентов в настоящее время импортируется, в связи, с чем организация их производства в России является актуальной, социально значимой [9].

Поиск источников биологически активных веществ растительного происхождения, а также способов их выделения и очистки перспективная и востребованная задача современной биотехнологии, медицины, прикладной промышленности. Биологически активные компоненты ряски малой - могут быть использованы для профилактики и лечения ряда заболеваний. Ряска содержит ряд незаменимых аминокислот - аргинин, лизин, витамины группы А, В, Е, полисахарид лемнан, тритерпеновые соединения и флавоноиды, бром, йод, кальций, фосфор. Препараты ряски применяют как жаропонижающее средство, при лечении воспаления верхних дыхательных путей, ревматизме, заболеваний печени и щитовидной железы. Наружно препараты ряски применяют для обеззараживания гнойных ран, фурункулов. Характерным для ряски является десенсибилизирующее свойство[3]. Основной полисахарид ряски - лемнан, редко встречающийся в природе пектин, являющийся апиогалактуронаном, обладающим иммуномодулирующим и гастропротективном действием [6,7].

Полисахариды в основном используются как добавка, улучшающая качество самых различных продуктов и технологических операций. В результате реализации комплекса мероприятий биотехнология должна обеспечить производителям пищевых продуктов возможность синтеза большого количества пищевых добавок, которые в настоящее время слишком дороги либо малодоступны из-за ограниченности природных источников этих соединений [9].

В связи с этим исследование биологически активных веществ ряски малой с целью их использования в качестве пищевой добавки представляется перспективным и своевременным. Объектом исследования послужила воздушно-сухая биомасса ряски малой собранная на водоемах Орловской области в период с июля по август 2017 года.

Определения флавоноидов, хлорофилла в биомассе Lemna minor L. проводили спекторофотометрическим методом. Полисахарид лемнан выделяли методом многоступенчатой экстракции с использованием формальдегида. Водосвязывающую способность лемнана определяли как отношение массы воды, связанной продуктом, к исходной массе последнего.

В работе проводите исследование полисахарида лемнан. Для его извлечения свежесобранную ряску малую обрабатывали растворами формальдегида и соляной кислоты. Затем полученное сырье заливали 0.7 % водным раствором оксалата аммония и проводили экстракцию полисахарида при температуре 68-70°С в течение 6 ч. Раствор подкисляли до рН 4.0 и концентрировали, постепенно добавляя к экстракту дистилированную воды. Полученный экстракт лиофилизовали. В результате получали лемнан для дальнейшего исследования. Выход полисахарида составил 2,7% сухой биомасы [4]. В дальнейшем проводили исследование водосвязывающих свойств полисахарида лемнан. Общая влажность продукта указывает на количество влаги в нём, но не характеризует её причастность к химическим и биологическим изменениям в продукте. В обеспечении его устойчивости при хранении важную роль играет соотношение свободной и связанной влаги.

В выделенном образце лемнана определяли водоудерживающую способность. Проведенные исследования показали, что массовая доля связанной влаги в образцах лемнана составила - 41%.

Перспектива переработки полисахаридов растительных тканей методом гидролиза в сахара и получение на их основе таких продуктов, как глюкоза, ксилит, белковые дрожжи, этиловый спирт, фурфурол имеет важное хозяйственное значение в связи с открывающейся возможностью получения этих продуктов в массовом масштабе из ежегодно возобновляющихся малоценных растительных материалов [5]. В связи с этим нами были проведены исследования процесса гидролиза полисахарида лемнан под действие фермента целлолюкс в течении 4 часов, при 240С. В качестве контроля проводили гидролиз соляной кислотой. В ходе эксперимента было установлено, что количество сахаров при ферментативном гидролизе постепенно увеличивается от 0,8 до 1%, при кислотном гидролизе 0,8-35% соответственно. По истечению 180 мин. гидролиза целлолюксом количества сахаров не изменялось. Таким образом, показано, что ферментативный гидролиз лемнана препаратом целлолюкс не приводит к максимальному выходу сахаров в сравнение с кислотным гидролизом.

В ходе эксперимента определяли количество флавоноидов в биомасе Lemna minor L. используя спектрофотометрический метод. Флавоноиды являются наиболее многочисленным классом природных фенольных соединений. Под термином флавоноиды объединены различные генетически связанные между собой соединения общей формулы углеродного скелета С6-С3-С6 и их производные. Диапазон терапевтического применения растительного сырья, богатого флавоноидами, очень широк. Флавоноиды не токсичны для человека при любом способе введения. Многие флавоноиды обладают Р-витаминной активностью, уменьшают хрупкость кровеносных капилляров, усиливают действие аскорбиновой кислоты, оказывают седативное действие. Используются как противовоспалительное, противоязвенное средство. Некоторые обладают кровоостанавливающими свойствами, служат хорошими желчегонными средствами. В последние годы появились сообщения о противоопухолевом действии флавоноидов. Однако препаратов, содержащих чистые флавоноиды, пока имеется немного. Чаще эти соединения находятся в растениях в комплексе с другими БАВ и используются суммарно [5,10]. В ходе эксперимента флавоноиды выделяли методом экстракции 96% этанолом из расчета 800 его концентрации. Полноту экстракции определяют реакцтей с 15% раствором щелочи. Проведенные исследования показали, что содержание флавоноидов в пересчете на катехины составило 0,79%. При разведении 40.

Известно, что хлофилл водорослей, обладает противовоспалительным и антиоксидантным действием [8]. В связи, с чем рассмотрены возможности его применения в качестве пищевой добавки. В работе проведено исследование содержания хлорофилла в биомассе ряске малой. Установлено, что его содержание достигает 7,8% от сырой биомассы.

Проведенные исследования показывают перспективность ряски малой Lemna minor L. как биотехнологического объекта для извлечения биологически активных веществ, которые возможно использовать как функциональной добавки в пищевых продуктах.

добавка пищевой ряска биомасса

Литература

1. Вафина Л.Х. Обоснование комплексной технологии переработки бурых водорослей (Phaeophyta) при получении функциональных пищевых продуктов автореф. дис. … д-ра техн. наук. Москва, 2010

2. Вафина Л.Х., Подкорытова А. В.Новые продукты функционального питания на основе биоактивных компонентов бурых водорослей// Известия ТИНРО. 2009. Т.156. С. 348 -355

3. Владимирова И.Н., Геогриянц В.А. Биологически активные соединения Lemna minor S.F.Gray//Химико-фармацевтический журнал. Т 47. №11. 2013 С.27-29

4. Головченко В.В. Строение лемнана - пектинового полисахарида из ряски малой Lemna minor L. автореф. дис. … канд хим. наук. Сыктывкар, 2003

5. Горькова И.В., Павловская Н.Е., Гагарина И.Н., Костромичева Е.В. Биотехнологии коммерчески значимых продуктов на основе отходов возделывания, переработки гречихи //В книге: V Международный балтийский морской форум. Калининград, 2017. С. 30-32.

6. Гюнтер Е.А. Полисахариды из каллусной культуры Lemna minor L.//Химия растительного сырья. 2001. №2. С. 63-67

7. Гюнтер Е.А., Попейко О.В., Оводов Ю.С. Получение полисахаридов из каллусной культуры Lemna minor L.//Прикладная биохимия и микробиология. 2004. Т. 40. № 1. С. 94-9

8. Климова Е.В., Исследование химического состава ряски малой (lemna minor) и перспективы использования в технологии замороженных продуктов: Материалы VIII международной научно-практической конференции// Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг/ под ред. О. В. Евдокимовой: Изд-во ОрёлГИЭТ, 2015. С. 339-345

Размещено на Allbest.ru