Работа 12. Получение фукоидана из фукусовых водорослей

Материал: сухие измельченные фукусы.

Оборудование, посуда: весы; водяная баня, спектрофотометр, мерные колбы, реактивы: 0,1 н раствор соляной кислоты, серная кислота, 3 %-ный раствор хлоргидрата L-цистеина

Ход работы. Около 2 г водорослей растворяют в 50 мл 0,1 н раствора соляной кислоты, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводят 0,1 н раствором соляной кислоты до метки (раствор А). 1 мл раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводят водой до метки (раствор Б). К 0,5 мл раствора Б прибавляют 4 мл серной кислоты, разбавленной водой 5:2, перемешивают и прибавляют 1 мл концентрированной серной кислоты, перемешивают и нагревают на водяной бане 10 мин, приливают 0,1 мл 3 %-го раствора хлоргидрата L-цистеина в воде, выдерживают 2 ч. Измеряют оптическую плотность полученного раствора на спектрофотометре при двух длинах волн – 396 и 430 нм – в кювете с толщиной слоя 10 мм. Параллельно измеряют оптическую плотность водного раствора L-фруктозы с концентрацией 150 мкг/мл, обработанного аналогично.

Содержание фукоидана в препарате в % (Хф) вычисляют по формуле:

Хф=2[m₀*(D⁴³⁰_ф –D³⁹⁶_ф)*100*100]/[m*(D⁴³⁰_o-D³⁹⁶_o)*(100-W)],

где m₀ - навеска L-фруктозы; m- навеска сырья; D⁴³⁰_ф –D³⁹⁶_ф – оптическая плотность раствора с фукоиданом при длинах волн 430 и 396 нм; D⁴³⁰_o – D³⁹⁶_o- оптическая плотность раствора L-фруктозы при длинах волн 430 и 396 нм; W – потеря массы сырья при высушивании.

 

Задачи

Задача 13. Из ламинарии получают альгинат – структурное вещество клеточных стенок бурых водорослей. Ламинарию выращивают на вертикальных субстратах – веревках длиной 10 м, оптимальное расстояние между растениями составляет 10 см. Субстраты (веревки с ламинарией, идущие вертикально) крепятся к горизонтальным канатам на расстоянии 2 м друг от друга. Чтобы канаты располагались горизонтально и не тонули под тяжестью ламинарии, к ним привязывают наплава (буйки). Представим, что расстояние между канатами составляет 2 м. Выход альгината составляет 25 % от сухого веса, на сухой вес приходится 20 % от сырого веса растений, средний вес взрослой ламинарии составляет 500 г (сырая масса). Рассчитайте, сколько альгината можно получить с плантации ламинарии площадью 1 га.

Задача 14. Добыча и переработка ламинарии в промышленных масштабах в приморских странах ведется с целью получения маннита и альгината. Маннит является одним из первых и основных продуктов фотосинтеза, выполняя функцию запасного вещества (наряду с ламинараном). Альгиновая кислота и ее соли в качестве структурных элементов входят в состав клеточных стенок. В ходе исследований была выявлена неравномерность распределения маннита и альгината по площади пластины ламинарии (табл. 6).

Таблица 6

Содержание маннита и альгината (% от сухого веса) в разных частях пластины ламинарии, выращенной на плантации (Баренцево море, лето) (Шмелева и др., 1998)

Зона роста (основание пластины)	Средняя часть пластины			Дистальная часть
	центр	Бугристая часть	волан
Маннит
17,0	14,54	13,9	8,13	12,4
Альгинат
19,3	24,7	21,6	20,2	22,4

Объясните представленные данные о распределении маннита и солей альгиновой кислоты в связи с особенностями роста и строения пластины ламинарии и в связи с функциями этих веществ в бурых водорослях.

Задача 15. Проведены исследования сезонных изменений в содержании маннита и альгината в пластине ламинарии сахаристой из губы Дальнезеленцкой (Мурманское побережье Баренцева моря). Показано, что содержание маннита подвержено сильным колебаниям – от 1 до 30 % (от сухого веса), тогда как сезонные изменения в содержании альгиновой кислоты варьируют в меньшей степени, в пределах 12-27 % (Шмелева и др., 1998). Наиболее высокое содержание маннита и альгиновой кислоты наблюдается в летне-осенний период. Во всех пробах содержание маннита в январе не превышало 6 %, составляя в среднем 2,5 %, тогда как в летних пробах оно достигало 20-24 %. Содержание альгината в январе было низким (10–15 %), тогда как в летних пробах содержалось 11–23 %. Зимой содержание маннита в базальной части (зона роста) было в 2-3 раза выше, чем в центральной и дистальной частях пластины.

Объясните представленные данные в связи с особенностями сезонного роста ламинарии в условиях Мурманского побережья Баренцева моря.

Задача 16. Проведено сравнение содержания маннита и альгината у растений ламинарии сахаристой из природных зарослей (Соловецкие острова, Белое море) и растений с плантации (табл. 7). Исследования показали, что содержание маннита и альгината может варьировать у рядом растущих растений в природных зарослях.

 

Таблица 7

Содержание альгиновой кислоты и маннита (% от сухого веса)

в ламинарии сахаристой из естественных зарослей и искусственно выращенной, Белое море (Макаров, 1982)

Растения в возрасте	Из естественных зарослей			Растения в возрасте	С плантации
	Золь-ность	альгиновая кислота	Маннит		зольность	альгиновая кислота	Манит
1+	15,5	31,2	16,5	1+	17,3	27,7	20,1
2+	13,2	24,2	20,1	2+	20,1	28,1	21,5
3+	19,2	26,6	16,2	3+	20,7	23,5	17,5

Представьте анализ представленных в таблице данных. Что вы можете сказать о содержании этих веществ в ламинарии, выращенной на плантации, т. е. обитающей в толще воды, и ламинарии из естественных зарослей (со дна водоема).

 

Контрольные вопросы к главе 4

1. В кондитерском производстве, в научных лабораториях широко используется вещество, получившее название агар. Какими свойствами оно обладает? Из каких красных водорослей получают агар?

2. Из каких водорослей получают каррагинан и где он применяется?

3. Как используют красные водоросли?

4. Какое значение бурые и красные водоросли имеют для медицины?

5. Что такое фикоколоиды морских водорослей?

6. Где находят применение вещества, извлекаемые из бурых водорослей?

7. Станут ли морские растения пищей для будущих поколений?

8. Перечислите основные приемы талассотерапии, основанные на применении водорослей.

9. В связи с чем морские водоросли рекомендуются для профилактики заболеваний?

10. Какие макроводоросли, используемые для извлечения фикоколлодов, культивируют? Приведите примеры.