Ученые Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта вместе с коллегами выяснили, что красная микроводоросль Porphyridium sp. P-519 эффективно накапливает полисахариды, востребованные в пищевой и фармацевтической отраслях.
Максимальный синтез этих веществ происходит при выращивании водоросли в среде с добавлением водопроводной воды. Исследователи также разработали метод извлечения большого количества ценных полисахаридов и пигментов.
Как сообщила пресс-служба Минобрнауки РФ порталу Наука Mail, полученные данные помогут оптимизировать промышленное выращивание Porphyridium и наладить выпуск природных биологически активных соединений. Результаты исследования опубликованы в журнале Biocatalysis and Agricultural Biotechnology.
Микроводоросли все чаще применяют в биотехнологии для получения полисахаридов, жирных кислот, белков и пигментов — веществ, востребованных в пищевой и фармацевтической промышленности. Они просты в выращивании и безопасны для человека.
Например, красные водоросли Porphyridium производят полисахариды с противовоспалительными, противоопухолевыми и иммуностимулирующими свойствами. Однако многие штаммы этих водорослей до сих пор слабо изучены и не используются в промышленности.
Исследователи из БФУ с коллегами из Кемеровского государственного университета и Пермского государственного национального исследовательского университета подобрали оптимальные условия для извлечения полезных веществ из штамма Porphyridium sp. P-519. Этот штамм хранится в коллекции Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН (Москва), а потому доступен российским ученым в качестве объекта исследования.
Ученые в течение месяца выращивали водоросли Porphyridium в средах с разным составом и кислотностью, чтобы выяснить, при каких условиях они лучше производят ценные вещества. Полисахариды извлекали с помощью спирта, а пигменты — ультразвуком и растворителями.
Выяснилось, что полисахариды составляют 66% массы клеток — это очень высокий показатель. Наилучший синтез достигается при нейтральной или слабощелочной среде, а максимальное накопление веществ происходит в среде на основе водопроводной воды. Отклонения от оптимальных условий замедляли рост водорослей и снижали выход продукта.
Хотя мы заметили, что в среде с водопроводной водой водоросль производит максимум полисахаридов, такой подход не удастся использовать для устойчивого культивирования, ведь при нем наблюдается повышенная гибель клеток. Мы предполагаем, что в будущем можно разработать двухстадийную стратегию: сначала выращивать штамм Porphyridium sp. P-519 в стандартной среде, а затем переносить его в стрессовые условия. Однако эта гипотеза требует экспериментальной проверки
Ученые также отметили, что исследуемый штамм накапливал меньше пигментов, чем полисахаридов, — около 8% от всей массы, — и это были преимущественно фикоэритрин и аллофикоцианин. Лучше всего эти вещества удалось выделить с помощью комбинированного метода: когда образцы обработали ультразвуком и цитратным буфером. В этом случае все ценные компоненты сохранили свою природную неповрежденную структуру.
Полисахариды и пигменты из исследованного штамма потенциально можно будет использовать для создания новых противовоспалительных, антибактериальных и противоопухолевых препаратов, а также пищевых добавок. Чтобы доказать такую возможность, необходимо будет провести биологические тесты, которые подтвердят активность и безопасность этих соединений для человека
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ученые нашли в почвах микроводоросль — производитель жирных кислот и витаминов.