CHLORELLA BIOMASS EXTRACTANTS WITH HIGH CONTENT OF BIOLOGICALLY ACTIVE COMPOUNDS

В современном мире применение микроводорослей в различных областях становится все шире: в сельском хозяйстве, в пищевой промышленности, в медицине и косметологии, для очистки сточных вод, для производства кислорода и биотоплива. Они являются возобновляемыми, устойчивыми и экономически выгодными источниками, подходящими для производства лекарственных препаратов, в том числе рекомбинантных белков/пептидов, таких как моноклональные антитела, вакцины и пищевых продуктов. Метаболиты микроводорослей обладают многими фармакологическими эффектами, а именно: антиоксидантными, противовоспалительными, противогрибковыми, антимикробными, антиферментативными, противовирусными, противоопухолевыми, антикоагулянтными и иммунодепрессивными.

Важность открытия новых соединений с антимикробной активностью обусловлена развитием антибиотикорезистентности у человека вследствие постоянного клинического применения антибиотиков. Микроводоросли являются важным источником антибиотиков с широкой и эффективной антибактериальной активностью [1].

Одной из разновидностей активно используемых водорослей является Chlorella vulgaris. Работы со штаммами этой культуры активно велись на протяжении последних десятилетий, но, тем не менее, не утратили своей актуальности [1].

Хлорелла (Chlorella spp.) – представитель многочисленного типа одноклеточных зеленых водорослей. Богатый состав объясняет возможность широкого использования в фармацевтической и клинической практике микроводоросли хлореллы. В биомассе хлореллы содержится комплекс БАС: аминокислоты, полиненасыщенные жирные кислоты, пигменты: хлорофиллы α и β, каротиноиды, витамины группы В, А, С, Е, а также ароматические соединения [2]. Биологически активные вещества биомассы хлореллы оказывают противовоспалительное, антиоксидантное, противомикробное и ранозаживляющее действие [3], [4], [5]. Антимикробная активность обусловлена способностью синтезировать такие соединения, как жирные кислоты, акриловые кислоты, галогенированные алифатические соединения, терпеноиды, стерины, серосодержащие гетероциклические соединения, углеводы, ацетогенины и фенолы [5].

Полярность структур природных соединений определяет их физико-химические свойства. Неполярные вещества (липиды, алифатические соединения, каротиноиды) хорошо экстрагируются из сырья неполярными растворителями (нефрас, гексан, петролейный эфир, ацетон), а полярные (флавоноиды, фенолкислоты, иридоиды) – полярными [6]. Меняя полярность экстрагента, можно программировать спектр извлекаемых веществ, тем самым достигая оптимального фармакологического эффекта лекарственных средств на их основе.

Например, этанольный экстракт Chlorella был активен к S. aureus E. coli, P. aeruginosa [7], водный [8], метанольный и гексанольный экстракты [4], [9]  оказывали воздействие на B. subtilis, S. aureus, S. epidermidis, E. coli, P. aeruginosa, S. typhi. Также полярные экстракты микроводорослей продемонстрировали значительную антибактериальную активность в отношении шести штаммов Vibrio: V. parahaemolyticus, V. anguillarum, V. splendidus, V. scophthalmi, V. alginolyticus и V. lentus [8]. Ряд исследователей идентифицировали соединения, оказывающие противогрибковый эффект. Pradhan et all (2014) [9] показали противогрибковую активность метанольных экстрактов Chlorella.

В связи с этим, целью настоящего исследования явился выбор оптимального экстрагента для получения извлечений с высоким содержанием БАС из биомассы Chlorella vulgaris Beyerinck IPPAS C-2019.

Объектом исследования являлась воздушно-сухая биомасса штамма Chlorella vulgaris Beyerinck ИФР C-2019, выращенная глубинным методом на среде Тамия. Влажность, экстрактивные вещества лекарственного растительного сырья определяли фармакопейным методом ОФС.1.5.3.0006.15 «Определение содержания экстрактивных веществ в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах». [10]. Экстракцию сырья проводили методом мацерации, при температуре 40±2°С. В качестве экстрагентов использовались: вода очищенная, спирт этиловый (в концентрациях 30, 40, 50, 70, 80, 90, 95%), гексан, нефрас. Соотношение сырье:экстрагент составляло 1:30 (по массе). Количественное содержание хлорофиллов, каротиноидов и флавоноидов проводили спектрофотометрическим методом на Спектрофотометре СФ-201 (ЗАО "НПКФ Аквилон", Россия) [10]. Статистическую обработку результатов исследования выполняли согласно ГФ XIV, т.1 ОФС.1.1.0013.15 с использованием программ Microsoft Excel.

В результате проведенной экстракции методом мацерации были получены 10 экстрактов хлореллы. Качественные реакции и спектрофотометрическое исследование свидетельствуют о различии состава извлечений, полученных с использованием полярных и неполярных экстрагентов (таблица 1).

Полученные экстракты различались по цвету, запаху и консистенции (таблица 2).

При использовании экстрагентов разной полярности в экстракции биомассы хлореллы позволяют получить извлечения, содержащие различные концентрации основных биологически активных соединений. Полученные экстракты различались по органолептическим характеристикам (цвет, запах, консистенция). Насыщенность цвета и выраженность запаха увеличивались от водного экстракта (светло-зеленый) к спиртовому 95% (черно-зеленый). Гексановые и нефрасовые экстракты представляли собой аморфные порошки с характерным запахом. Водные экстракты биомассы хлореллы характеризовались высоким содержанием экстрактивных веществ (39,7%), низким содержанием пигментов (0,19%) и флавоноидов (0,01%). В спиртовых экстрактах обнаружены хлорофиллы, каротиноиды, флавоноиды. При увеличении концентрации этилового спирта с 30 до 95% снижается концентрация экстрактивных веществ (с 16,74% до 7,83%), а концентрация хлорофиллов (с 0,11% до 1,01%), каротиноидов (0,08% до 0,247%) и флавоноидов (с 0,09% до 0,83%) увеличивается. Экстракты неполярных экстрагентов (нефрас, гексан) отличались высоким содержанием флавоноидов 0,79% и 0,9 соответственно, с преобладанием кверцетина (0,57%).