Ученые показали, что липиды микроводорослей, выращенных в среде с малым содержанием азота, по своей структуре схожи с жирами грудного молока человека. В частности, в таких липидах пальмитиновая кислота, жизненно необходимая для развития ребенка, в 40% случаев занимает положение, которое способствует ее максимальному усвоению. Таким образом, липиды микроводорослей, структурно имитирующие жир грудного молока, потенциально могут использоваться в пищевой промышленности для производства высококачественных детских питательных смесей. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Functional Plant Biology.
Микроводоросли набирают популярность в пищевой промышленности в качестве источника ценных жирных кислот. В ряде исследований была показана целесообразность приема масла из микроводорослей в составе пищевых добавок при лечении и профилактике атеросклероза, тромбозов, а также для поддержания когнитивных функций при нейродегенеративных заболеваниях, например, болезни Альцгеймера. Это связано с тем, что микроводоросли накапливают триацилглицерины — липиды, в структуре которых находятся три жирных кислоты. Такой же тип липидов составляет основу и растительных масел, и жиров материнского молока у человека. Однако данных о составе триацилглицеринов микроводорослей и об их сходстве с составляющими человеческого молока еще недостаточно.
Ученые из Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН (Москва) впервые определили, какие жирные кислоты входят в состав триацилглицеринов перспективной для промышленности пресноводной микроводоросли Vischeria punctata, а также то, как эти кислоты расположены внутри молекулы триацилглицерина. Авторы выращивали водоросль в разных условиях: контрольную группу — при нормальном содержании азота в среде, опытную — в условиях азотного голодания, способствующего накоплению «масляных капель». Из выращенных клеток авторы получили экстракты — их внутреннее содержимое, из которого затем выделили триацилглицерины. Для этого биологи применили препаративную хроматографию — метод, позволяющий разделить вещества в зависимости от того, с какой скоростью они распределяются по слою сорбента (впитывающего состава).
Авторы обнаружили, что в условиях азотного голодания почти весь объем клетки микроводоросли заполнялся липидными каплями. Если же водоросль росла в нормальной среде, в ее клетках почти не накапливались масла. При этом общее количество липидов у опытной группы было в 2,5 раза выше, чем у контрольной.
Затем ученые, расщепив триацилглицерины ферментами поджелудочной железы, показали, что из трех возможных положений в составе молекулы два крайних в 73,7% случаев были заняты пальмитолеиновой кислотой, а центральное в 40,1% случаев — пальмитиновой кислотой. Схожее расположение жирных кислот наблюдается в триацилглицеринах материнского молока. При этом пальмитиновая кислота необходима для развития младенцев, и размещение этой кислоты именно в центральном положении липида способствует ее максимальному усвоению в кишечнике младенцев. Таким образом, липиды микроводорослей потенциально могут стать заменителями жиров грудного молока при искусственном вскармливании.
«Младенцы преимущественно усваивают пальмитиновую кислоту из жира материнского молока, в котором она занимает центральное положение в триацилглицеринах. В растительных маслах, используемых в современных детских смесях для искусственного вскармливания, эта кислота находится в крайних положениях, что ухудшает ее усвоение и может приводить не только к проблемам с пищеварением — например к запорам — у некоторых детей, но также к нарушению обмена кальция — важного для развития скелета элемента. Единственным близким по структуре к жиру грудного молока до недавнего времени был жир свиного сала, однако его применение ограничено из-за религиозных и этических проблема. Поэтому поиск новых заменителей остается актуальной задачей. В дальнейшей работе мы планируем оптимизировать и масштабировать методы культивирования исследованной микроводоросли до полупромышленного уровня, чтобы разработать технологию получения ценного для функционального питания человека масла», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Роман Сидоров, кандидат биологических наук, заведующий Лабораторией липидного обмена, ведущий научный сотрудник Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
