Факторы, влияющие на концентрацию C-фикоцианина в клетках Limnospira platensis (Gomont) K. R. S. Santos & Hentschke (Spirulina) при различных сроках хранения в обезвоженном состоянии
Главное
Google Scholar
Подробности
Аннотация
Limnospira platensis (Gomont) K. R. S. Santos & Hentschke, 1973 (Spirulina) обладает высокой пищевой ценностью: в её состав входит до 70 % белка, а также каротиноиды, витамины группы B, витамин E и другие питательные вещества и минералы. Оптимальное хранение цианобактерий достигается высушиванием, и в таком виде биомасса долгое время не теряет своих полезных свойств. Кроме того, клетки сохраняют жизнеспособность, переходя в состояние ангидробиоза, что является крайне важным для сохранения биоразнообразия цианопрокариот и микроводорослей в хранилищах. Среди биохимических компонентов L. platensis особый интерес вызывает пигмент C-фикоцианин (C-фц), который обладает антиоксидантными, иммуномодулирующими и онкопротекторными свойствами и входит в состав фотосинтезирующих пигментных комплексов цианобактерий. Целью данной работы было определить содержание C-фц в образцах L. platensis, сохраняемых в состоянии ангидробиоза от 1 до 19 лет, и выявить основные факторы, влияющие на снижение концентрации пигмента. Использованы стандартные (биохимический и оптический) методы исследования биомассы L. platensis, а также микроскопический — для контроля сопутствующей микрофлоры. Максимальное количество C-фц получено при температуре +30 °C (5,6 и 3,4 % для 2-го и 12-го года хранения соответственно). Дегидратация при более высоких температурах, +50 и +60 °C, приводила к снижению содержания пигмента (1,9 и 0,54 % для 2-го и 12-го года хранения соответственно). Чёткой зависимости между уровнем концентрации C-фц и остаточной влажностью не обнаружено, однако в 23 % образцов при высоких значениях температуры дегидратации выявлена повышенная остаточная влажность (12–16 %). Хранение в течение 19 лет, в отличие от хранения в течение 2 лет, характеризовалось доминированием разрушенных трихомов и массовым развитием сопутствующих бактерий. Обнаружено снижение концентрации C-фц и уменьшение вариабельности показателя при увеличении сроков хранения образцов. По-видимому, длительность хранения, наряду с температурой и остаточной влажностью, оказывала влияние на концентрацию пигмента. Вероятно, содержание C-фц может рассматриваться как индикатор жизнеспособности клеток L. platensis. При переводе цианобактерий в состояние ангидробиоза оптимальны дегидратация при температуре +30 °C и хранение образцов при остаточной влажности 9–11 % (срок — не более 2 лет). Результаты могут быть полезны для сохранения биоразнообразия и получения биомассы, богатой C-фц, в ангидробиозных коллекциях водорослей и цианобактерий.
Авторы
Библиографические ссылки
Беккер М. Е., Дамберг Б. Э., Рапопорт А. И. Анабиоз микроорганизмов. Рига : Зинатне, 1981. 252 с. [Bekker M. E., Damberg B. E., Rapoport A. I. Anabioz mikroorganizmov. Riga : Zinatne, 1981, 252 p. (in Russ.)]
Беккер М. Е., Лиепиньш Г. К., Райпулис Е. П. Живая клетка и её жизнедеятельность // Беккер М. Е., Лиепиньш Г. К., Райпулис Е. П. Биотехнология. Москва : Агропромиздат, 1990. С. 7–41. [Bekker M. E., Liepin’sh G. K., Raipulis E. P. Zhivaya kletka i ee zhiznedeyatel’nost’. In: Bekker M. E., Liepin’sh G. K., Raipulis E. P. Biotekhnologiya. Moscow : Agropromizdat, 1990, pp. 7–41. (in Russ.)]
Воронин А. В., Первушкин С. В., Сохина А. А., Шаталаев И. Ф. Количественное определение фикоцианина в биомассе спирулины // Фармация. 2001. № 1. С. 16–17. [Voronin A. V., Pervushkin S. V., Sokhina A. A., Shatalaev I. F. Kolichestvennoe opredelenie fikotsianina v biomasse spiruliny. Farmatsiya, 2001, no. 1, pp. 16–17. (in Russ.)]
Геворгиз Р. Г., Нехорошев М. В. Количественное определение массовой доли C-фикоцианина и аллофикоцианина в сухой биомассе Spirulina (Arthrospira) platensis North. Geitl. Холодная экстракция : учебно-методическое пособие / РАН, Ин-т морских биологических исследований им. А. О. Ковалевского. Севастополь, 2017. 21 с. (Препринт / РАН, ИМБИ). [Gevorgiz R. G., Nekhoroshev M. V. Kolichestvennoe opredelenie massovoi doli C-fikotsianina i allofikotsianina v sukhoi biomasse Spirulina (Arthrospira) platensis North. Geitl. Kholodnaya ekstraktsiya : uchebno-metodicheskoe posobie / RAN, In-t morskikh biologicheskikh issledovanii im. A. O. Kovalevskogo. Sevastopol, 2017. 21 p. (Preprint / RAN, IMBI). (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/46
Ефимов А. А. Обоснование технологии получения фикоцианина из синезелёных водорослей как пищевой добавки // Фундаментальные исследования. 2007. № 11. С. 44–46. [Efimov A. A. Obosnovanie tekhnologii polucheniya fikotsianina iz sinezelenykh vodoroslei kak pishchevoi dobavki. Fundamental’nye issledovaniya, 2007, no. 11, pp. 44–46. (in Russ.)]. https://elibrary.ru/iqgayf
Кедик С. А., Ярцев Е. И., Панов А. В. Спирулина – пища XXI века. Москва : Институт фармацевтических технологий, 2010. 180 с. [Kedik S. A., Yartsev E. I., Panov A. V. Spirulina – pishcha XXI veka. Moscow : Institut farmatsevticheskikh tekhnologii, 2010, 180 p. (in Russ.)]. https://elibrary.ru/qmcrbv
Лось Д. А. Физиология и биотехнология микроводорослей: состояние исследований и перспективы // Физиология растений. 2013. Т. 60, № 4. С. 459–467. [Los D. A. Fiziologiya i biotekhnologiya mikrovodoroslei: sostoyanie issledovanii i perspektivy. Fiziologiya rastenii, 2013, vol. 60, no. 4, pp. 459–467. (in Russ.)]. https://doi.org/10.7868/s001533031304009x
Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике / отв. ред. А. В. Топачевский. Киев : Наукова думка, 1975. 248 с. [Metody fiziologo-biokhimicheskogo issledovaniya vodoroslei v gidrobiologicheskoi praktike / A. V. Topachevsky (Ed.). Kyiv : Naukova dumka, 1975, 248 p. (in Russ.)]
Патент 2541452 Российская Федерация. МПК6 C12N 1/04. Способ длительного хранения микроводорослей / Харчук И. А. ; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт морских биологических исследований имени А. О. Ковалевского РАН». № 2014149881/93 ; заявл. 26.09.2014 ; приор. 17.03.2008 ; опубл. 10.02.2015, Бюл. № 4. [Patent 2541452 Rossiiskaya Federatsiya. MPK6 C12N 1/04. Sposob dlitel’nogo khraneniya mikrovodoroslei / Kharchuk I. A. ; zayavitel’ i patentoobladatel’ Federal’noe gosudarstvennoe byudzhetnoe uchrezhdenie nauki “Institut morskikh biologicheskikh issledovanii imeni A. O. Kovalevskogo RAN”. No. 2014149881/93 ; zayavl. 26.09.2014 ; prior. 17.03.2008 ; opubl. 10.02.2015, Byul. no. 4. (in Russ.)]
Петряков В. В. Изучение физических свойств и состава питательных веществ микроводоросли Spirulina platensis, выращенной в лабораторных условиях // Научный альманах. 2015. № 2. С. 149–152. [Petryakov V. V. The study of the physical properties and composition of nutrients in microalgae Spirulina platensis grown in laboratory conditions. Nauchnyi al’manakh, 2015, no. 2, pp. 149–152. (in Russ.)]. https://elibrary.ru/txzgzb
Тархова Э. П. Микроорганизмы, сопутствующие Spirulina platensis в накопительной культуре // Экология моря. 2005. Вып. 70. С. 49–52. [Tarhova E. P. Microorganisms associated with Spirulina platensis (Nordst.) in accumulated culture. Ekologiya morya, 2005, iss. 70, pp. 49–52. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/4705
Троцкая Т. П., Раицкий Г. Е., Леонович И. С. Экономия энергии при работе распылительных сушилок за счёт снижения влажности сушащего агента // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2014. № 2 (24). С. 70–74. [Trockaya T. P., Raitsky G. E., Leonovich I. S. Economy of energy during the work of spray dryers due to decrease in humidity of the drying agent. Pishchevaya promyshlennost’: nauka i tekhnologii, 2014, no. 2 (24), pp. 70–74. (in Russ.)]. https://elibrary.ru/szjqct
Харчук И. А. Ангидробиоз микроводорослей как способ сохранения их жизнеспособности : автореф. дис. … канд. биол. наук : 03.02.10. Севастополь, 2008a. 27 с. [Kharchuk I. A. Angidrobioz mikrovodoroslei kak sposob sokhraneniya ikh zhiznesposobnosti : avtoref. dis. … kand. biol. nauk : 03.02.10. Sevastopol, 2008a, 27 p. (in Russ)]. https://elibrary.ru/gfgzwi
Харчук И. А. Динамика жизнеспособности и компонентов биохимического состава Arthrospira (Spirulina) platensis (Nords) Gomont в зависимости от температуры дегидратации при переводе в состояние ангидробиоза // Вопросы современной альгологии. 2018. № 1 (16). [Kharchuk I. A. Dynamics of viability and components of biochemical composition of Arthrospira (Spirulina) platensis (Nords) Gomont depending on the dehydration temperature transferring at anhydrobiosis state. Voprosy sovremennoi al’gologii, 2018, no. 1 (16). (in Russ.)]. URL: http://algology.ru/1258 [accessed: 13.06.2025].
Харчук И. А. Динамика компонентов биохимического состава Spirulina platensis при ангидробиозе // Экология моря. 2008b. Вып. 76. С. 67–71. [Kharchuk I. A. Dynamics of components of biochemical structure of Spirulina platensis at the anhydrobiosis. Ekologiya morya, 2008b, iss. 76, pp. 67–71. (in Russ)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/4821
Харчук И. А., Копытов Ю. П. Динамика концентрации липидов в клетках Dunaliella salina при лимитировании углеродного питания // Экология моря. 2005. Вып. 67. С. 111–113. [Kharchuk I. A., Kopitov Y. P. Dynamics of lipid concentration in Dunaliella salina cells in conditions of limited carbon feed. Ekologiya morya, 2005, iss. 67, pp. 111–113. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/4660
Becker E. W. Development of Spirulina research in a developing country – India. In: Spirulina, Algae of Life / F. Doumenge, H. Durand-Chastel, A. Toulemont (Eds). Leiden : Monaco, Musee Océanographique, 1993, pp. 141–157. (Bulletin de l’Institut océanographique. Special ; no. 12). (in French).
Bratbak G. Microscope methods for measuring bacterial biovolume: Epifluorescence microscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. In: Handbook of Methods in Aquatic Microbial Ecology / P. F. Kemp, J. J. Cole, B. F. Sherr, E. B. Sherr (Eds). Boca Raton : CRC Press, 1993, chap. 36, pp. 309–318. https://doi.org/10.1201/9780203752746
Chaouachi M., Vincent S., Groussard C. A review of the health-promoting properties of Spirulina with a focus on athletes’ performance and recovery. Journal of Dietary Supplements, 2024, vol. 21, iss. 2, pp. 210–241. https://doi.org/10.1080/19390211.2023.2208663
Choopani A., Poorsoltan M., Fazilati M., Latifi A. M., Salavati H. Spirulina: A source of gamma-linoleic acid and its applications. Journal of Applied Biotechnology Reports, 2016, vol. 3, iss. 4, pp. 483–488.
Ermolaev V. A. Selection of the temperature regime for freeze-drying Spirulina. Vestnik Mezhdunarodnoi akademii kholoda, 2020, no. 1, pp. 84–88. https://doi.org/10.17586/1606-4313-2020-19-1-84-88
Faucher O., Coupal B., Leduy A. Utilization of seawater-urea as a culture medium for Spirulina maxima. Canadian Journal of Microbiology, 1979, vol. 25, no. 6, pp. 752–759. https://doi.org/10.1139/m79-109
Kharchuk I. A., Rylkova O. A., Beregovaya N. M. State of cyanobacteria Arthrospira platensis and of associated microflora during long-term storage in the state of anhydrobiosis. Microbiology, 2022, vol. 91, no. 6, pp. 704–712. https://doi.org/10.1134/s0026261722601786
Liu Q., Huang Y., Zhang R., Cai T., Cai Y. Medical application of Spirulina platensis derived C-phycocyanin. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, 2016, vol. 4, art. 7803846 (14 p.). https://doi.org/10.1155/2016/7803846
Mogale M. Identification and Quantification of Bacteria Associated with Cultivated Spirulina and Impact of Physiological Factors. Master Thesis / University of Cape Town. Cape Town, 2016, 184 p. http://hdl.handle.net/11427/22921
Mróz M., Parchem K., Jóźwik J., Domingues M. R., Kusznierewicz B. The impact of different drying methods on the metabolomic and lipidomic profiles of Arthrospira platensis. Molecules, 2024, vol. 29, iss. 8, art. 1747 (21 p.). https://doi.org/10.3390/molecules29081747
Soni R. A., Sudhakar K., Rana R. S. Spirulina – from growth to nutritional product: A review. Trends in Food Science & Technology, 2017, vol. 69, pt A, pp. 157–171. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.09.010
Spirulina platensis (Arthrospira). Physiology, Cell-Biology and Biotechnology / A. Vonshak (Ed.). London : CRC Press, 1996, 233 p. https://doi.org/10.1201/9781482272970
Stadnichuk I. N., Krasilnikov P. M., Zlenko D. V. Cyanobacterial phycobilisomes and phycobiliproteins. Microbiology, 2015, vol. 84, iss. 2, pp. 101–111. https://doi.org/10.1134/s0026261715020150
Vardaka E., Kormas K. A., Katsiapi M., Genitsaris S., Moustaka-Gouni M. Molecular diversity of bacteria in commercially available “Spirulina” food supplements. Peer J, 2016, vol. 4, art. e1610 (14 p.). https://doi.org/10.7717/peerj.1610
