Анализ биомассы, используемой для получения галактанов

Применение спектроскопии ЯМР позволило модернизировать процедуру установления строения, но никак не сказалось на процессе выделения полисахаридов. В то же время было очень заманчиво научиться получать данные о полисахаридном составе исходного сырья заранее, до выделения из нее сульфатированных галактанов (рис.5, e). Такая возможность появилась вместе с введением в практику исследований полного и частичного восстановительного гидролиза.

Рассмотрим такой анализ на примере биомассы морских водорослей. При полном восстановительном гидролизе небольших навесок биомассы водоросли можно получить данные о соотношении 3,6-ангидрогалактозы и галактозы, а также о содержании глюкозы и ксилозы, компонентов сопутствующих галактанам полисахаридов – флоридного крахмала и ксилана. Высокое содержание 3,6-ангидрогалактозы означает, что водоросль может оказаться перспективным источником гелеобразующего галактана. При низком содержании 3,6-ангидрогалактозы имеет смысл обработать биомассу щелочью и повторить полный восстановительный гидролиз: если содержание 3,6-ангидрогалактозы при этом существенно возрастает, то гелеобразующие свойства галактану можно, вероятно, придать путем несложной щелочной обработки. Параллельно с другой навеской биомассы проводят частичный восстановительный гидролиз. Обнаружение в продуктах этого гидролиза агаробиита или каррабиита позволяет отнести галактан к группе агара или каррагинана. Следует иметь в виду, что низкий выход восстановленных дисахаридов, определяемых в виде ацетатов методом ГЖХ, может быть следствием высокой степени сульфатирования исходного полисахарида, поэтому целесообразно ацетилировать продукты частичного восстановительного гидролиза в условиях, способствующих десульфатированию. Интересно отметить, что для агаров с высокой степенью метилирования частичный восстановительный гидролиз приводит к получению набора метилированных агаробиитов, в которых можно локализовать метильные группы с помощью хромато-масс-спектрометрии.

Описанный анализ биомассы водорослей позволяет быстро получить предварительные сведения о полисахаридном составе больших серий образцов и особенно полезен при выборе объектов для более подробных исследований, поиске новых источников практически ценных полисахаридов или установлении корреляций между полисахаридным составом и таксономическим положением водоросли.

Из физико-химических методов исследования для анализа биомассы предложен специальный вариант ИК-спектроскопии (спектроскопия диффузного отражения), позволяющий идентифицировать каррагинаны в высушенных и измельченных образцах водорослей.

Сульфатированные галактаны как таксономические маркеры красных водорослей

Отдел красных водорослей насчитывает около 4000 видов растений, разделенных на несколько порядков, несколько десятков семейств и несколько сотен родов. Поскольку высококачественный агар или гелеобразующие каррагинаны традиционно получают всего из нескольких видов водорослей, постоянно существует проблема поиска новых перспективных источников сырья. Установление корреляций между таксономическим положением водоросли и ее полисахаридным составом могло бы оказать большую пользу в этом поиске.

Первая попытка связать полисахаридный состав и ботаническую классификацию красных водорослей была сделана еще в 1957 г., когда сведения о химическом строении галактанов практически отсутствовали, и принимали во внимание главным образом физико-химические свойства экстрактов. Более позднее рассмотрение этого вопроса с учетом структур полисахаридов можно найти в обзоре Крэйги, опубликованном в 1990 г., однако за последние годы получено много новых данных, позволяющих существенно дополнить картину пятнадцатилетней давности.

Главное открытие этого периода заключается в том, что между водорослями, производящими каррагинан, и агарофитами нет такого глубокого различия, какое предполагалось ранее в течение многих лет. В последние годы все чаще обнаруживаются галактаны, в которых соотношение производных D- и L-галактозы отличается от единицы и которые можно рассматривать как молекулярные гибриды агара и каррагинана. Фракции галактанов, содержащие L-галактозу, найдены в составе нескольких «классических» каррагинанофитов, а фракции, содержащие D-галактозу, – в составе агарофитов.

По-видимому, не вызывает сомнений тот факт, что водоросли, принадлежащие к разным порядкам, различаются и по структуре полисахаридов (табл.1).

Таблица 1