Улучшена технология получения ценных углеводов из красной микроводоросли

Специалисты БФУ имени Иммануила Канта совместно с коллегами из Кемеровского государственного университета и Пермского государственного национального исследовательского университета установили, что штамм красной микроводоросли Porphyridium sp. P-519 способен накапливать полисахариды, востребованные в пищевой и фармацевтической промышленностях.

В биотехнологии все чаще используют микроводоросли для производства полисахаридов, жирных кислот, белков и пигментов, востребованные в пищевой и фармацевтической промышленности. Такие микроорганизмы-производители удобны и выгодны тем, что они не требуют сложных условий выращивания и обычно не содержат токсичных для человека веществ.

Например, исследования показали, что одноклеточные красные водоросли Porphyridium могут служить источником полисахаридов с противоокислительными, противовоспалительными, противоопухолевыми и иммуностимулирующими свойствами. Однако до сих пор многие штаммы (разновидности) этой водоросли остаются плохо изученными, и потому не используются в производстве.

Авторы в течение месяца выращивали порфиридиум в питательных средах с разным составом и уровнем кислотности, чтобы понять, в каких условиях водоросли производят больше всего ценных биологических веществ. На следующем этапе исследователи выделили интересующие вещества несколькими способами: полисахариды — с помощью спирта, а пигменты — комбинированным методом: обработкой ультразвуком и растворителями разного состава. В качестве объекта использовали штамм Porphyridium sp. P-519 из коллекции Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН (Москва).

Оказалось, что порфиридиум накапливает большое количество полисахаридов: их вес составил 66 % от общей массы клеток. При этом было важно, чтобы кислотность среды находилась в нейтральных или слабощелочных значениях: любые отклонения от них подавляли рост клеток и синтез полисахаридов. Эксперименты также показали, что водоросли Porphyridium sp. P-519 активнее всего производят полисахариды в среде, основой для которой служит обычная водопроводная вода.

«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», — рассказал один из авторов исследования, директор Института естественных наук БФУ им. И. Канта, доктор технических наук Станислав Сухих.

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.

Исследователи считают, что полисахариды и пигменты, полученные из исследованного штамма, потенциально можно будет использовать для создания новых противовоспалительных, антибактериальных и противоопухолевых препаратов, а также пищевых добавок. Однако, чтобы доказать такую возможность, необходимо провести дополнительные тесты, подтверждающие активность этих соединений и их безопасность для человека.

Источник: Пресс –служба БФУ им. И. Канта