ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МОРСКИХ РАСТЕНИЙ [8-14]
Неорганические соединения. Морские растения содержат около 50-89% воды в виде растворов солей и связанных в коллоидной структуре веществ. Общее содержание воды в различных видах растений колеблется в довольно широких пределах и зависит от времени года, географического района, а также возраста и состояния растения. Наибольшее количество (до 89%) воды содержится в крупных бурых водорослях, около 80%-в малых бурых и зеленых водорослях и около 70%-в красных водорослях. В морских семенных растениях, особенно в таласии (Thalassia), содержание воды составляет всего лишь 50-55%. Вообще говоря, в простейших листовидных культурах содержится более 80% воды, в то время как в кустообразных и листиковых видах менее 80%.
Кроме воды общим показателем содержания неорганических веществ в морских растениях является зола. Зола морских растений, как правило, содержит щелочные металлы и соли (хлориды, сульфаты, фосфаты, карбонаты и силикаты). Обычно содержание золы в растениях составляет около 5% на сухую массу, причем 4% золы растворимы в воде.
Основными неорганическими элементами, входящими в состав растений являются бром, кальций, иод, железо, магний, фосфор, калий, кремний и сера (табл. 4). Особенно важное значение имеет содержание в растениях серы: в морских водорослях содержится серы больше (0,5-1,0% сухой массы), чем в любых других живых организмах, за исключением бактерий, связывающих серу.
Более 90% азота в морских растениях встречается в составе протеина, а остальная часть-в составе нитратов, нитритов и аммиака, причем от 1/2 до 2/3 протеина и практически весь неорганический азот ра-
Таблица 4. Содержание химических соединений в морских водорослях Вид растения Химические соединения, % иа сухую беззольную массу --------------------------------------------------------------------------------------
|
Створимы в воде. Средняя концентрация азота в морских растениях составляет около 3% сухой массы. Наибольшее и наименьшее содержание азота соответственно в красных (3-7% сухой массы) и бурых (1,5-2%) водорослях; в зеленых водорослях оно около 3%. Содержание азота в водорослях, особенно бурых, зависит от географической широты и уменьшается по мере перемещения популяций от больших широт к малым.
Органические соединения. Содержание протеинов колеблется от 7,4 до 41,1% сухой массы [15]. При этом состав протеинов в различных частях растения неодинаков, но, по-видимому, не изменяется с возрастом растения. В некоторых морских водорослях встречаются токсичные белковые соединения, например 2-аминокаприловая кислота. Однако аминокислоты, содержащиеся в большинстве водорослей, являются полезными питательными веществами.
Был исследован целый ряд органических соединений, содержащихся в морских водорослях, в том числе линолевая и акриловая кислоты, сесквитерпены, терпеноидные лактоны, фенолы и производные хлорофилла [16]. Особенно тщательно исследовались некоторые комплексные углеводы, имеющие практическое значение:
- альгиновая кислота-малорастворимый в воде полисахарид бурой водоросли, состоящий в основном из солей кальция и магния, смесей полимеров D-маннуроновой и L-глюкуроновой кислот. Натриевые соли этих полимеров называют алъгином;
- агар-комплексный полисахарид, который содержится главным образом в красных водорослях. Он подобен альгину и содержит нейтральную гелеобразующую фракцию-агарозу и сульфированную геле - необразующую фракцию-агаропектин;
- ламинарины - содержатся главным образом в Laminaria, в состав которого входят полисахариды p-D-глюкозы по связям 1 :3. Известны как водорастворимые, так и водонерастворимые виды. Другие из этих так называемых фикоколлоидов включают фукоидин (содержащий L - фукозу), каррагеенан (комплексный галактин), иридофицин и фунорин (табл. 5).
Исследования углеводородов, содержащихся в Macrocystis pyriferia, с помощью методов жидкостной и газовой хроматографии [17] позволили установить в них наличие небольшого количества насыщенных (2-9 мкг/г сухой массы) и ненасыщенных (2-5 мкг/г сухой массы) углеводородов. На долю неомыляющихся липидов приходилось около 0,1% сухой массы. Из ненасыщенных углеводородов (44-81%) преобладали 3, 6, 9, 12, 15, 18-генейкозангексен и 3, 6, 9, 12, 15-генейкозанпентен. Содержание сквалена (2, 6, 10, 15, 19, 23-гексаметил-2, 6, 10, 14, 18, 22-тетрако - зангексен) составляло до 7,4% общего содержания углеводородов. Из предельных углеводородов преобладает н-пентадекан, на долю которого приходилось 9-92% предельных углеводородов и до 15% общего содержания углеводородов. В значительных количествах содержится также н-гептадекан. Алканы нормального строения С18-С22 и более тяжелые, чем С32, отсутствовали. В незагрязненных образцах отсутствовали многоядерные ароматические углеводороды. Аналогичные результаты были получены для Macrocystis и Eisenia [18]. Было установлено несколько более высокое содержание (0,5-1,5% сухой массы)
Таблица 5. Распространение ценных полисахаридов
|
Неомыляющейся фракции, а также полициклических ароматических углеводородов, которые, по-видимому, содержались в незагрязненных образцах.
Потенциально важное значение имеют обнаруженные в значительных количествах внеклеточные продукты морских водорослей. Так, было установлено [19], что содержание внеклеточного органического вещества может достигать 30% общего органического вещества в культурах морских видов Chlamydomonas. В некоторых сине-зеленых водорослях было обнаружено до 50% связанного азота в растворимой форме, возможно в составе полипептидов [19]. Кроме того, оказалось, что водоросли образуют вне клеток большое количество гликолевой и щавелевой кислот, а также полисахариды, составляющие до 25% общего содержания органических соединений. Во всех случаях вещества, обнаруженные в растворе, были характерны для здоровых клеток и не являлись продуктами распада.