INFLUENCE OF WOOD SUBSTRATE ON THE FATTY ACID COMPOSITION OF MYCELIUM OF INOCUTIS DRYOPHILA (BULL.) P. KARST
INFLUENCE OF WOOD SUBSTRATE ON THE FATTY ACID COMPOSITION OF MYCELIUM OF INOCUTIS DRYOPHILA (BULL.) P. KARST
Abstract
A comparative analysis of fatty acids of total lipids of I. dryophila mycelium obtained on two species of wood substrate B. pendula and P. tremula was carried out. Substrate dependence in fatty acid synthesis was detected. The main changes in saturated fatty acids were in stearic, heptadecanoic, arachidic, behenic and myristic acids; for unsaturated fatty acids in linoleic, palmitic, oleic and cis-vaccenic acids. The mycelium of I. dryophila obtained on P. tremula substrate was characterized by an increase in unsaturated fatty acids, double bond index and unsaturation coefficient, therefore it can be recommended as a potential raw material for further practical application.
1. Введение
В последнее десятилетие грибы занимают одну из ведущих ролей в качестве продуцентов в биотехнологических производствах. С увеличением спроса на БАД грибы рассматриваются как наиболее прогрессивные источники получения эссенциальных жирных кислот . Для грибов характерно преобладание диеновой линолевой кислоты (С18:2) и высокая степень ненасыщенности липидов (1,2-1,4), что выгодно отличает их липиды от бактериальных и дрожжевых с позиции практического применения . Учитывая гетеротрофный способ питания дереворазрушающих грибов, субстрат является основным фактором окружающей среды, влияющий на все важные процессы жизнедеятельности и распространение видов . Изменения в субстрате при получении плодовых тел или мицелия грибов несет значительные изменения в физиологических процессах и влияет на их биохимический состав . Липиды служат показателем состояния клеточных мембран, отражая тем самым специфику адаптации мицелия к условиям культивирования, в том числе и на изменение в субстрате . Правильно подобранный субстрат ведет к получению качественного сырья или функционального продукта нужного состава. Возможное получение незаменимых ЖК – линолевой, линоленовой и арахидоновой из малоизученных видов, является актуальной задачей биотехнологии грибов. Ранее нами показано, что мицелий I. dryophila способен активно накапливать мицелиальную массу на древесном субстрате .
Цель данного исследования – изучить и сравнить относительный состав жирных кислот общих липидов мицелия Inocutis dryophila полученного на разных породах древесного субстрата Betula pendula и Populus tremula.
2. Методы и принципы исследования
В работе использовали мицелий Inocutis dryophila, чистая культура была получена из коллекции культур высших базидиальных грибов Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН (LE BIN). Далее штамм поддерживался в ЦКП «Биоресурсный центр» СИФИБР СО РАН. Мицелиальную массу получали выращиванием на древесных дисках в стерильных емкостях в стационарных камерах KBF 720 (Binder, Tuttlingen, Deutschland) при температуре 25 °С на субстрате двух разных древесных пород Betula pendula Roth (Betulaceae) и Populus tremula L. (Salicaceae) в темноте. Полученную чистую мицелиальную массу высушивали до воздушно-сухого состояния при температуре не выше 45 °С, измельчали в однородную массу с величиной частиц не больше 2 мм и далее использовали для выделения липидной фракции и получения метиловых эфиров жирных кислот (МЭЖК). Процедура выделения, а также анализ методом ГХ/МС, был описан ранее .
В ходе статистического анализа все данные были выражены как среднее значение ± стандартное отклонение после статистического анализа, осуществленного с помощью пакета SigmaPlot 12.0.
3. Основные результаты и обсуждение
В ходе анализа жирнокислотного состава общих липидов мицелия I. dryophila, полученного на древесном субстрате B. pendula и P. tremula в темноте на долю насыщенных (НЖК) приходилось 34,91-39,92%, с преобладанием пальмитиновой (С16:0), стеариновой (С18:0) и бегеновой (C22:0) кислот. Ненасыщенные жирные кислоты (ННЖК) составляли 60,08-65,09% липидного комплекса, мажорным компонентом была линолевая (C18:2(n-6)) кислота, что согласуются с результатами ЖК анализа мицелия разных видов базидиамицетов рода Ganoderma, полученного при глубинном культивировании . Не зависимо от субстрата, компонентный состав липидов мицелия I. dryophila был представлен жирными кислотами с длинной цепи С14-С22. Для синтеза пентадециловой (С15:0), пальметиновой (С16:0) и генэйкозановой (С21:0) кислот не было выявлено зависимости от субстратного фактора (табл.1).
При использовании в качестве субстрата березовых дисков наблюдалось повышение количества стеариновой, гептадекановой, арахидиновой НЖК на 5,3%, 1% и 0,9%, соответственно, больше чем на осине, при этом содержание бегеновой и миристиновой НЖК на 1,9 и 0,37%, соответственно, становилось меньше.
Таблица 1 - Характеристика состава жирных кислот мицелия I. dryophila при культивировании на разном древесном субстрате
Кислота | Субстрат, вес. % | ||
B. pendula | P. tremula | ||
Миристиновая | C14:0 | 0,84±0,19 | 1,21±0,19 |
Пентадекановая | C15:0 | 1,48±0,26 | 1,74±0,33 |
Пальмитиновая | C16:0 | 20,36±2,15 | 19,72±1,64 |
Изомеры Пальмитолеиновой кислоты | C16:1(n-5) | 0 | 0,17±0,28 |
C16:1(n-7) | 0,35±0,05 | 0,83±0,23 | |
Гептадекановая | C17:0 | 1,57±0,21 | 0,61±0,13 |
Стеариновая | C18:0 | 10,93±1,02 | 5,62±0,34 |
Олеиновая | C18:1(n-9) | 6,22±0,28 | 4,89±0,12 |
Цис-вакценовая | C18:1(n-7) | 5,06±0,41 | 3,90±0,4 |
Линолевая | C18:2(n-6) | 48,44±2,16 | 55,31±3,18 |
Арахидиновая | C20:0 | 1,32±0,24 | 0,42±0,08 |
Генэйкозановая | C21:0 | 0,64±0,27 | 0,90±0,21 |
Бегеновая | C22:0 | 2,78±0,26 | 4,70±0,31 |
DBI | 1,09±0,03 | 1,20±0,06 | |
Σ SFA | 39,92±1,10 | 34,91±3,41 | |
Σ USFA | 60,08±1,10 | 65,09±3,41 | |
Σ USFA /Σ SFA | 1,51±0,06 | 1,88±0,29 | |
Примечание: в таблице представлены средние значение и стандартное отклонение; втатистическую значимость отличий (р≤0,05) определяли, используя H-критерий Краскела-Уоллиса. DBI (Double Bond Index) – индекс двойной связи; Σ SFA – сумма насыщенных жирных кислот; Σ USFA – сумма ненасыщенных жирных кислот; Σ USFA /Σ SFA – отношение суммы ненасыщенных жирных кислот к сумме насыщенных жирных кислот
Субстратная зависимость выявлена для сумм НЖК и ННЖК, что согласуется с данными мицелия Inonotus rheades, полученного на разных субстратах . Повышение суммы НЖК на 5%, главным образом, связано с увеличением содержания стеариновой кислоты и, вероятно, частично обусловленное снижением содержания линолевой кислоты при использовании березы в качестве субстрата на столько же процентов. Основные изменения в пользу увеличения количества ННЖК наблюдали при использовании осины в качестве субстрата, были связаны с линолевой и пальмитиновой кислотой. Изомер (n-5) пальмитиновой кислоты был обнаружен только в мицелии, полученном на осине, а количество изомера (n-7) возросло на 0,5%, по литературе пальмитолеиновую кислоту удается обнаружить не у всех базидиомицетов, она считается редкой. Содержание олеиновой и цис-вакценовой кислоты уменьшалось на 1,3 и 1,17%, соответственно, относительно мицелия, полученного на березе. Повышение ненасыщенности ЖК мицелия, полученного на осине, также подтверждается соответствующими изменениями коэффициента ненасыщенности и в содержании индекса двойных связей. Стоит отметить, что грибы по-разному реагируют на изменения субстрата, так мицелий I. rheades, полученный на тех же субстратах, проявляет обратную зависимость в содержании ННЖК, их количество увеличивается при использовании березы, в большей степени за счет линолевой кислоты . С позиции практического использования большую ценность имеет сырье с высоким показателем ненасыщенности.
Полученные данные демонстрируют содержание в мицелии I. dryophila эссенциальных жирных кислот необходимых для организма человека. Линолевая кислота критически важна для функционирования клеточных мембранах, является их структурным элементом. Использование линолевой кислоты в диетологии оказывает положительное влияние на метаболический статус больных ожирением . Повышение содержания линолевой кислоты на 6,9% при использовании осины в качестве субстрата, очень важный аргумент с точки зрения регуляции количественного выхода и получения кислоты из природного источника. Также важно наличие в мицелии I. dryophila арахидоновой кислоты, условно эссенциальной, использующиеся в медицине для профилактики и лечения ряда заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, артериальная гипертензия, гипертриглицеридемия и сахарный диабет , неалкогольная жировая болезнь печени, болезни суставов, центральной нервной системы, аутоимунные и кожные заболевания .
Наличие незаменимых жирных кислот в мицелии I. dryophila дает предпосылки для более детального изучение химического состава данного сырья, с целью его дальнейшего практического применения.
4. Заключение
Исследование состава ЖК общих липидов мицелия I. dryophila при культивировании на древесине разных пород B. pendula и P. tremula в темноте показало, что этот состав может значительно изменяться под действием субстратного фактора. В зависимости от использованного субстрата наблюдалось изменение в накоплении стеариновой, олеиновой, линоленовой и бегеновой кислот. Мицелий, полученный на субстрате P. tremula, характеризовался более высоким содержанием ННЖК. Полученные данные дают основания рекомендовать мицелий I. dryophila в качестве сырья, как для целенаправленного получения незаменимых жирных кислот, так и в качестве побочного продукта.