О пасеке

Пчеловодство, разведение и содержание пчел. Пчелы и здоровье. Огород, сад, дача.

Сен, 2019
04

Свойства меланина

Опубликовал: Petr_MS

Свойства меланина, выделенного из пчелиного подмора

Меланины — это макромолекулярные, отрицательно заряженные соединения с гидрофобными свойствами и неопределенной молекулярной структурой. Меланины чрезвычайно широко распространены в природе и присутствуют в различных организмах, включая бактерии, грибы, растения, животных и человека. Будучи пигментами, они выполняют множество адаптивных функций: защита от ультрафиолета и радиации, хелатирование ионов металлов, выраженная антиоксидантная активность. Указанные свойства меланинов обусловливают их огромный биотехнологический потенциал. Применение этих высокомолекулярных веществ перспективно в косметологии, медицине, фармакологии, сельском хозяйстве, материаловедении и нанотехнологиях [3].

Из-за дороговизны, сложности выделения и очистки от примесей сфера меланинов весьма ограничена. Трудности выделения и очистки меланинов из биологических материалов и изучения их структуры связаны с тем, что все меланиновые пигменты являются аморфными веществами. Вследствие этого, а также из-за большого разнообразия путей их биосинтеза точная структура и функции многих меланинов до сих пор не выяснены и приведенные в литературе данные об их физико-химических свойствах в основном относятся к водонерастворимым диоксифенилаланин-меланинам [8]. Меланины получают химическим и микробиологическим синтезом, а также экстракцией из животного и растительного материала [5].

Объем сырья в виде погибших пчел (подмор) представляется достаточным для получения из него биологически активных веществ, в частности меланина. Так, объем подмора, пригодного для промышленной переработки, оценивается в десятки тонн в год из расчета содержания в России 3 млн пчелиных семей [2].

Цель настоящей работы — выделение меланина из пчелиного подмора и характеристика его физико-химических и биологических свойств. В качестве сырья использовали весенний подмор среднерусских медоносных пчел (Apis mellifera mellifera L), полученный в УНЦ «Экология и морфофизиология медоносной пчелы» ФГБОУ ВО «Пермский государственный аграрно-технологический университет им. академика Д.М.Прянишникова». Меланин из сухой и измельченной биомассы пчел получали путем экстракции 10%-ным раствором NaOH в соотношении 1:10. Сырье перемешивали при температуре 80...90°С без доступа воздуха в течение 1,5-2 ч. При этом происходило депротеинирование сырья.

Затем к смеси добавляли 50%-ный раствор NaOH и проводили дополнительный гидролиз уже в 30%-ном растворе NaOH при 90...95°С в течение 1,5-2 ч [6]. Охлажденную массу фильтровали через марлевый фильтр. К полученной щелочной смеси добавляли концентрированную соляную кислоту, доводя рН примерно до 3. Меланин в виде выпавшего хлопьевидного темно-коричневого осадка отделяли центрифугированием при 6 тыс. об/мин в течение 15 мин, после чего промывали подкисленной водой и вновь центрифугировали. Далее меланин высушивали до порошкообразного состояния на роторном испарителе. Оставшуюся после отделения меланина надосадочную жидкость можно использовать для выделения хитозана путем дальнейшего снижения рН.

Растворимость полученного меланина определяли в буферных растворах (10 мМ фосфатного буфера с рН 6,0-8,0). О растворимости судили по исчезновению гранул меланина в растворе и по спектру поглощения в диапазоне 200-400 нм (спектрофотометр UV-VIS Shimadzu). Защитные свойства меланина от действия ультрафиолетовых (УФ) лучей изучали с использованием бактерий Escherichia coli К-12 и Staphylococcus cohnii BKM-3165, выращенных в течение 16-18 ч на жидкой питательной среде. Затем готовили суспензии из отмытых бактерий, содержащих 108 колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 мл в 10 мМ буферного раствора с рН 7,8. В стерильную чашку Петри вносили 4,5 мл раствора меланина в указанном буферном растворе (концентрация 0,5 мг/мл) и добавляли 0,5 мл приготовленной суспензии бактерий Е. coli или S. cohnii.

В контрольном варианте вместо раствора меланина вносили буферный раствор. Суспензии бактерий в чашках Петри устанавливали под бактерицидную лампу (на расстоянии 50 см от нее), излучающую короткие УФ-лучи с пиком при длине волны 253,7 нм. Облучение проводили в течение 0, 15, 30 и 60 с при умеренном перемешивании. В указанные промежутки времени отбирали пробы для определения количества КОЕ методом последовательных десятичных разведений и высева на питательный агар [4].

Меланин из пчелиного подмора хорошо растворялся в щелочных растворах с рН 7,8 и выше. При спектрофотометрии полученных растворов в УФ-спектре пик наблюдался при длине волны 210 нм, что соответствует поглощению фенола в щелочной среде [1]. Максимальное значение оптической плотности растворов меланина (0,1 мг/мл) при длине волны 210 нм соответствовало значению (1,4±0,25) при рН 8,0. Инкубация бактериальных клеток в растворе меланина способствовала более успешному их выживанию после воздействия УФ-облучения.

Результаты наших исследований показали, что бактерии Е. coli полностью погибают после облучения в течение 60 с. Такой же режим облучения снижает число жизнеспособных клеток S. cohnii на четыре порядка по сравнению с исходным их количеством. Присутствие меланина, выделенного из пчелиного подмора, существенно повышает выживаемость бактерий при действии УФ-облучения (рис.).

Свойства меланина

Так, в суспензии с меланином через 60 с УФ-облучения живых бактерий Е. coli оказалось более 104 КОЕ/мл, а живые бактерии S. cohnii превысили количество живых клеток контрольной пробы более чем в 2 раза. Защитная функция меланинов заключается в поглощении УФ-лучей, предотвращая повреждение клеток. Меланин функционирует как ловушка активных продуктов облучения и замедляет перекисное окисление липидов. В результате свободнорадикальные продукты, образующиеся при окислении липидов, инактивируются на меланиновои матрице и не выходят в окружающее пространство [7].

Таким образом, меланин, выделенный из пчелиного подмора, проявляет выраженные протекторные свойства, защищая бактерии от УФ-излучения. Требуется дальнейшее изучение физико-химических свойств полученного продукта и его влияния на живые организмы.

Т.В.ПОЛЮДОВА1, 2, М.К.СИМАНКОВ2, С.В.ЛИХАЧЕВ2
1Институт экологии и генетики микроорганизмов
УрО РАН, г, Пермь
2ФГБОУ ВО «Пермский государственный
аграрно-технологический университет
им. академика Д.Н.Прянишникова»,
кафедра экологии, г. Пермь
ж-л «Пчеловодство» №5, 2019 г.

Литература

1. Гридяева Е.С., Котов В.В., Стекольников К.Е., Ненахов Д.В. УФ-спектроскопическое исследование состава гумусовых веществ // Сорбционные и хроматографические процессы. — 2006. — Т. 6. — № 3.

2. Немцев С.В., Зуева О.Ю., Хисматуллин Р.Г., Хисматуллин М.Р., Лариков В.В., Варламов В.П. Хитозан из подмора — новый продукт пчел // Пчеловодство. — 2001. — № 5.

3. Погарская Н.В. Технология получения хитозан-мела-нинового комплекса из подмора пчел и его применение в ветеринарии и медицине. — Ставрополь, 2013.

4. Полюдова Т.В., Лемкина Л.М., Коробов В.П. Селекция активных продуцентов катионного пептида варнерина под действием ультрафиолета // Вестн. Пермск. ун-та. Сер. Биология. — 2013. — № 3.

5. Прутенская Е.А., Васильев А.С, Лебедева Е.Ю., Сидоров А.И. Технологии получения меланинов // Вестн. ТвГТУ — 2017. — Т. 31. — № 1.

6. Селионова М.И., Погарская Н.В. Способ получения хитозан-меланинового комплекса из подмора пчел / Патент РФ 2382051.—2010.

7. Hung Y. — C, Sava V.M., MakanSX, Chen J., Hong M. — Y., Huang G.S.Antioxidant activity of melanins derived from tea: comparison between different oxidative states // Food Chemistry. — 2002. — V. 78. — № 2.

8. Solano F. Melanins: Skin Pigments and Much More-Types, Structural Models, Biological Functions, and Formation Routes // Department of Biochemistry and Molecular Biology В & Immunology. — 2014.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Общайтесь со мной:

Google Bookmarks Digg Reddit del.icio.us Ma.gnolia Technorati Slashdot Yahoo My Web News2.ru БобрДобр.ru RUmarkz Ваау! Memori.ru rucity.com МоёМесто.ru Mister Wong

Хотите получать новые статьи на почту? Введите свой Email

 

 

«С этой статьей также смотрят:»

Ваш отзыв


    Обо мне

    E-mail: petr9921()yandex.ru

    Skype: Petr_MS