Учёные Северного (Арктического) федерального университета имени М. В. Ломоносова, Института экологических проблем Севера Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики им. Н.П. Лаверова, Уральского отделения Российской академии наук предложили способы увеличения выхода антиоксидантных веществ из Арктических бурых водорослей.
Способ заключается в предварительной обработке водорослей перед экстракцией ультразвуком, микроволновым излучением или замачиванием в воде. Удельная поверхность водорослей после предварительной обработки увеличивается примерно в полтора раза, а доля мезопор становится больше в три раза. Изменение капиллярно-пористой структуры водоросли увеличивает выход антиоксидантных соединений.
Этот эффект становится выше благодаря правильно подобранному экстрагирующему раствору. Учёные назвали растворы для выхода каждого полезного соединения в составе растения. Так, например, компоненты антиоксидантного комплекса проявляют склонность к выделению в умеренно полярные среды, такие как спирты и их водные растворы. Оптимальным для всех компонентов бурых водорослей стал метод извлечения полезных веществ сорокапроцентным изопропиловым спиртом в сочетании с предварительной активацией биомассы макрофитов набуханием и воздействием ультразвуком.
Участники исследования зафиксировали, что изменяя условия экстракции – полярность экстракционной среды, методы предварительной обработки – можно регулировать компонентный состав экстрактов и усиливать тот или иной вид их биологической активности.
Коллектив учёных, состоящий из Константина Боголицына, Хуршеда Маматмуродова, Николая Попова и др., проводили эксперименты с макрофитами Белого моря: аскофиллумом узловатым, фукусом пузырчатым, ламинарией пальчаторассечённой, ламинарией сахаристой (Ascophyllum nodosum, Fucus vesiculosus, Laminaria digitata, Saccharina latissima).
В ходе оценки эффективности экстрактов учёные сделали вывод, что фукусовые водоросли в сто раз лучше поглощают свободные радикалы (в том числе опасные активные формы кислорода), чем ламинариевые. Фукусовые виды в пять раз активнее восстанавливают железо и в 2,5 раза лучше хелатируют его. Всё это свидетельствует об их большей антиоксидантной способности.
Арктические бурые водоросли стали объектом изучения учёных благодаря своим уникальным адаптационным механизмам, которые позволяют растениям выживать в экстремальных условиях. Благодаря этому северные водоросли содержат широкий спектр биологически активных веществ, включая полифенолы, каротиноиды, полисахариды, маннит и витамины, которые обладают выраженными антиоксидантными свойствами и помогают в лечении сердечно-сосудистых заболеваний, диабета, рака, замедляют старение.
Кроме того, испытания, проведённые в Карельском научном центре РАН, на САС «Архангельская» и в ФИЦКИА УрО РАН показали, что экстракты можно использовать и в сельском хозяйстве в качестве фитостимуляторов, а также в медицине в качестве антисептиков.
Работа стала частью выполнения в САФУ государственного задания: проект № FSRU-2023-004 «Биологический мониторинг человека в изменяющихся условиях Российской Арктики».