CC BY
30
УДК 576 (07)
Буракаева А.Д.1, Сираева Р.Р.2
1НОУ ВПО МТИ «ВТУ» филиал в г Оренбурге 2Оренбургский государственный университет E-mail: [email protected]
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПИГМЕНТА НОВОГО ШТАММА МИКОФИЛЬНОГО ГРИБА HYPOMYCES ROSELLUS
В настоящей работе рассматриваются результаты по выделению, химическому составу и структурные особенности пигмента, выделенного из биомассы нового штамма микофильного гриба Hypomyces rosellus. Методами спектрального анализа установлено, что в составе нейтральных липидов содержатся жирные кислоты. Показано, что наряду с образованием жирных кислот происходит биосинтез пигмента. Согласно спектральным данным (яМр 1Н, ИК-, хромато-масс-спект-рометрии), качественным реакциям пигмент относится к красителям антрохинонового ряда.
Ключевые слова: микофильный гриб Hypomyces rosellus, антрахиноновые пигменты, липи-ды, жирные кислоты.
Интерес к пигментам природного происхождения обусловлен возможностью их использования в пищевой и медицинской практике как нетоксичные и биосовместимые с живыми организмами красители. Источниками пигментов ароматической природы являются растения и мицелиальные грибы. Установлено, что биосинтез антрахиноновых и фено-леновых пигментов у растений протекает по шикиматному пути, а в грибах - по полике-тидному [1], [2].
С целью биосинтеза новых типов хиноно-вых пигментов нами изучен новый штамм Нурошуеез гозеПиз в микробиологических трансформациях на питательных средах на основе отходов агропромышленного комплекса.
Объект и методы исследований
В работе использовался штамм микофильного гриба Нурошуеез гозеПиз №500 КММГУ и хранящийся в музее чистых культур кафедры микробиологии Биологического факультета МГУ.
Способ культивирования гриба, состав питательных сред описаны ранее [3]. Для проведения экстракции были использованы следующие растворители: хлороформ, этилацетат, ацетон, формамид, этиловый спирт, хлористый метилен, четыреххлористый углерод, толуол, гексан, петролейный эфир, метил-трет-бути-ловый эфир [4]. Для хроматографии в тонких слоях в качестве проявителей использовали йодную камеру, анисовый проявитель, ванилиновый проявитель. Для колоночной хроматографии было взято 100 мг исследуемого вещества (красные кристаллы), 3000 мг силика-геля активированного. Хроматографическую
колонку промывали петролейным эфиром, после чего нанесли исследуемое вещество и элюи-ровали его петролейным эфиром, затем смесью петролейный эфир - хлороформ (9:1). Пробы приобретали желтую окраску, тогда элюирование вели до исчезновения окраски. Затем использовали системы петролейный эфир - хлороформ (7:3; 5:5; 3:7). После элюи-рование проводили хлороформом, при этом пробы имели интенсивно желтую окраску, затем после исчезновения окраски разделение вели последовательно следующими системами растворителей: хлороформ - метанол (30:1; 20:1; 15:1; 10:1; 7:1; 2:1; 1:1), метанол.
Контроль вели методом ТСХ в различных системах: хлороформ - метанол (20:1; 12:1; 5:1; 1:1; 1:2), гексан - этилацетат (3:1), хлористый метилен - метанол (5:1), гексан - этилацетат -метанол (7:3:2), хлороформ - петролейный эфир (12:1), хлороформ - этилацетат (12:1; 4:1). Наилучшее разделение наблюдалось в системах хлороформ - метанол (5:1; 1:1) [5,6].
Пробы, полученные элюированием хлороформ - метанол (30:1; 20:1; 15:1; 10:1) проанализировали методом ЯМР.
ИК-спектры полученных соединений снимали на спектрофотометре «Зрееогё» Ш-75 в области частот 500-4000 см-1. УФ-спектр полученных соединений снимали на спектрофотометре «^рееогё» М-40, растворитель хлороформ, метанол. Спектры ЯМР растворов записаны на спектрометре Тез1а BS-487 В (60 МГц), растворитель CDC13, внутренний стандарт ТМС. Элементный анализ органических соединений (С, Н, К, S) проводился на элементном анализаторе Каг1о ЕгЬа модели 1106.
Результаты и обсуждение
На первом этапе с небольшим количеством мицелия провели качественную реакцию на содержание 1,8-диоксиантрохинонов, после реакции исследуемое вещество приобрело вишневую окраску, что и свидетельствует о наличии 1,8-диоксиантрохинонов. Экстракцию пигмента вели из разрушенных клеток мицелия по схеме 1:
Мицелий Гексан Липидный экстракт
МТБЭ
Экстракт
смолы
Хлороформ
Экстракт пигмента
Схема 1. Экстракция пигмента
Полученный гексановый экстракт сконцентрировали и проанализировали методом ИК-спектроскопии. ИК- спектр гексановой фракции: 690-750 см-1(область отпечатков пальцев); 1100-1050 см-1(эфиры ароматических кислот); 1465-1440 см-1 (колебания ароматического коль-
ца); ~1750 см-1 (сложные эфиры алифатических кислот); 2940-2915 см-1 (асимметричная СН2 группа).
После этого сухую массу мицелия экстрагировали метил-трет-бутиловым эфиром в течение 3,5 часов, после отгона растворителя была получена проба, которая также была проанализирована методами ИК-спектроскопии и УФ-спектроскопии (рисунок 1, 2).
После экстракции пигмент многократно переосаждали диэтиловым эфиром до получения красных кристаллов. Исследуемое вещество было проанализировано методами ИК-, УФ-спектроскопии (рисунок 3, 4).
В результате чего была выделена сумма веществ в количестве 15% от веса сухого мицелия, которую разделяли методом колоночной хроматографии и проанализированы спектральными методами. ИК-спектры свидетельствовали о наличии ароматических соединений (1465-1440 см -1), жирных кислот (1750-1700 см-1), алифатики (2940-2910 см -1), причем спектры отличались лишь по интенсивности пиков, что доказывает присутствие идентичной молекулы. С использованием спектральных методов установлено, что в составе продуцентов гриба содержатся жирные
Рисунок 1. ИК-спектр метилтретбутиловой фракции: 690-750 см-1 (область
отпечатков пальцев); 1100-1050 см-1(эфиры ароматических кислот); 1465-1440 см-1 (колебания ароматического кольца); около 1750 см-1 (сложные эфиры алифатических кислот); 2940-2915 см-1 (асимметричная СН2 группа)
Рисунок 2. УФ-спектр смолоподобных веществ: 270 нм - сложноэфирные группировки
Проблемы экологии Южного Урала
Рисунок 3. ИК-спектр кристаллов: 690-750 см-1 (область отпечатков
пальцев); 1100-1050 см-1 (эфиры ароматических кислот); 1480-1440 см-1 (СН2 группа, ножничное); 1750-1735 см-1 (предельные алифатические эфиры СН2-С-СООИ); 2870-2845 см-1 (симметричная СН2 -для насыщенных углеводородов)
Рисунок 4. 230 нм и 231 нм: СН2 группы
Рисунок 5. Данные хромато-масс-спектроскопии
кислоты: пальмитиновая (21,05%), олеиновая (20,04%), линолевая (9,05%), стеариновая (5,22%), для которых была разработана методика выделения (рисунок 5).
По данным ЯМР-спектров установлен приблизительная структура выделенного вещества: замещенный антрохинон, со следующими функциональными группами -ОН, СН3-, -СН2- (рисунок 6). Однако на данный момент какое расположение заместителей однозначно не установлено. Дальнейшее исследование структуры соединения будет продолжено с привлечением ЯМР13С, хро-мато-масс-спектров.
Таким образом, наряду с жирными карбоновыми кислотами происходит биосинтез антрохинона. Мы полагаем, так как хлороформный экстракт содержит 4 жирные кислоты, то отсюда следует, что в состав экстракта также возможно входят 4 разных по структуре антрохинона. Можно предположить, что в данном случае именно поликетид-
2,1-2,5 - СИ3-Аг; 7,26 - ароматическое кольцо [35]
ный путь синтеза антрахинона довольно близок к ступенчатому удлинению цепи при биосинтезе жирных кислот.
2.09.2013
Список литературы:
1. Беккер З.Э. Физиология грибов и их практическое использование. М.: изд-во МГУ, 1963. С.267-279.
2. Bennett J.W. Mycotechnology: The role of fungi in biotechnology. 1998, v. 66, №2, С. 101-107
3. Способ получения красителя. Патент РФ №2065462, опубл.20.08.96, бюл.№23
4. Куковинец О.С., Ахметова В.Р. и др. «Методические указания по выполнению лабораторных работ на тему: методы выделения, очистки и идентификации органических соединений», Уфа, 1997 г., С.24.
5. Никольский Б.П. и др. «Справочник химика: основные свойства неорганических и органических соединений», изд-во «Химия», Л., М., 1964 г., с. 758, 852, 858, 956.
6. Васильева Н.В., Смолина Т.А. и др. «Органический синтез», изд-во «Просвещение», 1986 г., с. 25.
7. Казицына Л.А., Куплетская Н.Б. «Применение УФ-, ИК- и ЯМР спектроскопии для органических соединений» М., 1979 г., с. 235-258.
Сведения об авторах:
Буракаева Айгуль Дикатовна, доцент кафедры технологии пищевых производств и техносферной безопасности НОУ МТИ «ВТУ» Филиал в г. Оренбурге, кандидат биологических наук Сираева Римма Радиковна,заведующая лабораторией кафедры общей биологии Оренбургского государственного университета, e-mail: [email protected]
UDC 576 (07)
Burakaeva A.D., Siraeva R.R.
Orenburg state university, e-mail: [email protected]
CHEMICAL COMPOSITION AND STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF THE PIGMENT OF A NEW STRAIN OF THE FUNGUS MIKOFILNOGO HYPOMYCES ROSELLUS
This paper discusses the results on the isolation, chemical composition and structural characteristics of the pigment extracted from the biomass of a new strain of the fungus mikofilnogo Hypomyces rosellus. Methods of spectral analysis revealed that the composition of the neutral lipids contain fatty acids. It is shown that along with the formation of fatty acid biosynthesis occurs pigment. According to the spectral data (1 H NMR , IR , GC -MS), high-quality pigment reactions related to dyes antrohinonovogo series.
Key words: mikofilny fungus Hypomyces rosellus, anthraquinone pigments , lipids, fatty acids.
Bibliography:
1. Becker Z.E. Physiology of fungi and their practical use. Moscow: Moscow State University Press , 1963 . P.267 -279.
2. Bennett J.W. Mycotechnology: The role of fungi in biotechnology. 1998, v. 66 , №2, pp. 101-107.
3. A process for preparing dye. RF patent number 2065462, opubl.20.08.96 , Bull. № 23.
4. Kukovinets O.S., Akhmetov V.R. and others, «Guidelines for the laboratory works on the topic: Methods of isolation, purification and identification of organic compounds», Ufa, 1997, p.24 .
5. Nicholas BP etc. « Handbook of chemical : the basic properties of inorganic and organic compounds» , publishing house «Chemistry» , L. , M. , 1964 , p. 758 , 852, 858 , 956 .
6. Vasilyev N.V., Smolin T.A. etc. «Organic Synthesis» , publishing house «Education», 1986, p. 25.
7. Kazitsyna L.A., N.B. Kupletskaya «Application of UV-, IR- and NMR spectroscopy of organic compounds», Moscow, 1979, p. 235-258.
