Введение к работе
Актуальность проблемы. Исследование морских липидов (жиров) имеет давнюю историю. В первой трети нашего века эти продукты играли включительно важную роль как пищевое и техническое сырье. К этому фемени относятся пионерские работы в данной области. Тогда же были начаты і структурные работы. Вероятно следует упомянуть имена исследователей, інесших принципиальный вклад в изучение морских липидов и жиров — это VoeepH и Акман.
Липиды морских организмов обладают рядом особенностей, которые ітличают их от липидов наземных растений и животных. Пожалуй, самое іольшое различие связано с распределением ненасыщенных ЖК1 3 и об :емейств. Морские организмы содержат больше ЖК (п — 3) или е>3 семейства, лавными представителями которых являются эйкозапентаеновая и ,окозагексаеновая кислоты. Именно с этими компонентами связывают ібнаруженную более 20 лет назад высокую биологическую активность рыбьих киров против сердечно — сосудистых и ряда других заболеваний. В этой связи юль морских жиров как пищевого продукта получила новое развитие. Важность гсследования морских липидов подтвердилась в связи с их профилактическим ,ействием против многих хронических заболеваний, таких как атеросклероз, юронарная болезнь сердца и даже некоторых форм рака.
Морские ЖК являются незаменимыми компонентами пищи многих беспозвоночных и рыб и без использования <яЗ кислот в диете невозможна іарикультура этих животных.
'Используемые в работе сокращения: ГЖХ— газо — жидкостная хроматография; АК — рахидоновая кислота; ДГК— докоэагексаеновая кислота; ЖК— жирные кислоты; КХ— олоночная хроматография; МС— масс спектрометрия; НМР ЖК— неметиленразделенные <К; МЭ— метиловые эфиры; МЭЖК — метиловые эфиры жирных кислот; ОЛ— общие липиды; НЖК- полиненасыщетше жирные кислоты; ТПК— гетракозаполиеновые кислоты, ФЛ— юсфолипиды; ЭДЦ — эквивалентная длина цепи; ЭПК — эйкозапентаеновая кислота.
В обозначении ЖК первая число обозначает количество углеродных атомов в молекуле, горое число после значка ";" — количество двойных связей, и последнее выражение — "(п —3)" ли ранее широко используемая "о" — указывает положение двойной связи, ближайшей к етилыюму концу. При этом предполагается, что все остальные двойные связи в молекуле азделены метиленовыми мостиками. Для ЖК с нерегулярным расположением двойных связей х позидия указывается значком "Д". Префиксом "і" и "аі" обозначают изо— и аіипеизо — кслоты, имеющие разветвление при 2 или 3 атоме С, считая от от метального конца.
таким образом, прослеживать пищевые цепи в морских экосистемах. Следует иметь в виду, что около 50% углерода фиксируется в Мировом океане в виде эфиров восков и затем перераспределяется по пищевым цепям.
Важным направлением в исследовании ЖК различных групп морских организмов является выяснение их роли как хемосистематических маркеров различного уровня.
Несмотря на многолетнюю историю исследования ЖК морских организмов, следует отметить, что большинство работ связанно с исследованием липидов и ЖК рыб. В то же время ЖК морских беспозвоночных, водорослей и микроорганизмов уделено значительно меньше внимания. Множество животных различных типов и классов остались практически вне поля зрения исследователей. До сих пор не ясны полностью закономерности распределения ЖК в морских организмах, происхождение и пути обмена многих из них.
Можно отметить еще один момент, подчеркивающий необходимость проведения данного исследования. В 70—х и 80 —х годах начато широкое использование современных методов исследования ЖК, а именно капиллярной ГЖХ и ГЖХ —МС, что позволяет получить принципиально новую информацию, и критически оценить ранее полученные в данной области результаты.
Цель и задачи работы. Основная цель данной работы — изучение закономерностей распределения жирных кислот в морских организмах, определение их возможного значения как хемосистематических маркеров и маркеров для исследования пищевых взаимоотношениях в экосистемах. Задачей работы, направленной на достижение ее цели, было совершенствование техники исследования ЖК, включая надежную идентификацию и установление химического строения в необходимых случаях.
Научная новизна. Исследовано распределение жирных кислот в липидах более 300 видов — представителей основных типов (отделов) морских организмов: губок; кишечнополостных (рифообразующих кораллов, мягких кораллов, актиний, роговых кораллов, морские перьев, горгонарий); моллюсков (брюхоногих и двустворчатых); иглокожих (морских ежей, голотурий, звезд, офиур, морских лилий); мшанок, а также морских макрофитов и бактерий. Показано, что качественный и количественный состав ЖК является в
большинстве случаев характерным для типов (отделов) и классов животных и растений. В ряде случае ЖК могут использоваться как хемосистематические маркеры на уровне семейств и родов. Особенности состава ЖК отдельных видов организмов, их переход по пищевым цепям позволяют использовать ЖК как маркеры для изучения пищевых взаимоотношений в морских экосистемах. Показано, что отличительной чертой липидов донных беспозвоночных является высокий уровень у них не только кислот семейства (п —3), прежде всего эйкозапентаеновой и докозагексаеновой, что характерно для морских пелагических организмов, но и ЖК семейства (п—6), более характерных для пресноводных и наземных животных. Обнаружены, выделены и химически охарактеризованы две гетракозаполиеновые кислоты 24:5(п-6) из альционарий и 24:6{п— 3) из горгонарий и изучено их распределение в морских беспозвоночных. В типе Coelenterata ТПК характерны только для представителей подкласса Octacorallia (отряды Gorgonaria, Alcyonaria, Pennatularia и Helioporida), где их содержание варьирует от 2% до 24%. Кроме того, эти ЖК обнаружены в липидах мшанок, некоторых крабов и представителях двух классов иглокожих (Ophiuroidea and Crinoidea). Впервые показано столь широкое распределение в природе этих редких ЖК. В пресноводных байкальских губках была обнаружена новая ЖК, структура которой определена с помощью химических и физико-химических методов как 26:ЗД5с,9с, 19t. Разработан ряд методов исследования ЖК: ТСХ меченных ЖК, ГЖХ в виде производных фторированных спиртов и масс —спектрометрии диссоциативного захвата электронов.
Практическая ценность работы. Исследован состав жирных кислот многих практически значимых как сырье и важных как компоненты морских экосистем беспозвоночных, водорослей и бактерий. Для беспозвоночных, употребляемых в пищу, получена важная характеристика пищевой ценности, с точки зрения , Найдены удобные источники для выделения эйкозапентаеновой, дигомогамма— линоленовой, тетракозаполиеновых, а также ряда других, ценных для науки и практики ЖК. Полученная информация о распределении ЖК в основных таксонах морских организмов создает основу для изучения пищевых взаимоотношений в сложных экосистемах с участием промысловых видов. Разработанные и усовершенствованные методы исследования ЖК могут быть использованы другими научными коллективами.
Апробация работы. Основные результаты диссертации были представлены на Всесоюзном симпозиуме "Структура, биосинтез и превращение липидов в организме животного и человека (Ленинград, 1975); Всесоюзном симпозиуме "Липиды биологических мембран" (Львов, 1978); Международных конференциях ФЕХО по химии и биотехнологии биологически активных природных веществ (София, 1985 и Варна, 1989); Симпозиуме "Полиненасыщенные жирные кислоты N —6 и N —3 семейств: медико — биологические, биохимические и биотехнологические аспекты (Владивосток, 1995).
Публикации. Основные результаты исследований, проведенных по теме диссертации, изложены в 33 статьях.
Объем диссертации и ее структура. Диссертация представлена к защите в виде научного доклада, изложенного на 50 страницах, содержит 8 рисунков и 1Є таблиц.