tinroИзвестия ТИНРОIzvestiya TINRO1606-99192658-5510ТИНРО10.26428/1606-9919-2017-190-204-211tinro-328Research ArticleТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ГИДРОБИОНТОВTECHNOLOGY FOR PROCESSING OF AQUATIC ORGANISMS,Новые аспекты применения альгинатсодержащего биогеля из бурых водорослей в технологии пробиотиковNew aspects of application of the alginate-containing biogel from brown algae in probiotic technologyЯкушЕвгений ВалентиновичYakushEugeny V.evyakush@tinro.ruКоневаЕлена ЛеонидовнаKonevaElena L.koneva-ele@yandex.ruАмининаНаталья МихайловнаAmininaNatalia M.aminina@tinro.ruЖуравлеваОльга ВикторовнаZhuravlevaOlga V.olga.zhuravlyova@tinro-center.ruМамыркинГлеб ДмитриевичMamyrkinGleb D.glebmamyrkin@yandex.ruТихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центрRussian FederationДальневосточный научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт морского флотаRussian FederationНациональный исследовательский институт мировой экономики и международных отношений им. Е.М. Примакова РАНRussian Federation2017300920171903204211Copyright © Якуш Е.В., Конева Е.Л., Аминина Н.М., Журавлева О.В., Мамыркин Г.Д., 20172017Якуш Е.В., Конева Е.Л., Аминина Н.М., Журавлева О.В., Мамыркин Г.Д.Yakush E.V., Koneva E.L., Aminina N.M., Zhuravleva O.V., Mamyrkin G.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya.tinro-center.ru/jour/article/view/328

Представлены результаты исследования влияния экзаметаболитов бифидобактерий Bifidobacterium bifidum 791 на структурно-механические свойства биогеля из бурых водорослей. Установлено, что метаболиты бифидобактерий способствуют ферментативной деградации альгиновых кислот. Чем ниже концентрация альгиновых кислот, тем выше скорость деградации. На примере чистого раствора альгината натрия показано, что метаболиты бифидобактерий, полученные в разной стадии развития микроорганизмов, снижают его вязкость и молекулярную массу. Способность метаболитов бифидобактерий расщеплять альгинат натрия зависит от стадии развития микроорганизмов. Полученные данные открывают перспективы изучения механизма утилизации альгината натрия бифидобактериями.

Ability of the bifidobacteria metabolites to break down the sodium alginate molecules is shown for the case of alginate-containing biogel from brown algae with 0.2 % of sodium alginate and the metabolites of bifidobacteria cultured on the semisolid Blaurock media in presence of this biogel. The allocated metabolites caused enzymatic degradation of alginic acids: the lower the alginic acids concentration, the higher the rate of degradation. Effectiveness of the bifidobacteria metabolites to split the sodium alginate depended on stage of the microorganisms development. The samples incubated with metabolites in the stationary phase of growth had viscosity of the polysaccharide solution reduced in 23.0 %, and those incubated in the phase of cell death - in 43.8 %, with the molecular mass of polysaccharide decreased in 1.8-2.0 times. Mechanisms of the sodium alginate utilization by bifidobacteria are discussed.

водорослибиогель из бурых водорослейальгинат натрияметаболитыбифидобактериивязкостьмолекулярная массаalgabiogel from brown algaesodium alginatemetabolitebifidobacteriumpolysaccharide solution viscositymolecular weightReferencesБурштейн А.И. Методы исследования пищевых продуктов : моногр. - Киев : Госмед-издат УССР, 1963. - 643 с.Бурштейн А.И. Методы исследования пищевых продуктов : моногр. - Киев : Госмед-издат УССР, 1963. - 643 с.Конева Е.Л., Аминина Н.М., Якуш Е.В. Бифидогенные свойства продуктов переработки бурых водорослей // Изв. ТИНРО. - 2010. - Т. 161. - С. 303-308.Конева Е.Л., Аминина Н.М., Якуш Е.В. Бифидогенные свойства продуктов переработки бурых водорослей // Изв. ТИНРО. - 2010. - Т. 161. - С. 303-308.Конева Е.Л., Терехова В.Е., Якуш Е.В., Аминина Н.М. Влияние продуктов переработки бурых водорослей на адгезивные свойства Bifidobacterium bifidum, штамм 791 // Биотехнология. - 2015. - № 3. - С. 64-70.Конева Е.Л., Терехова В.Е., Якуш Е.В., Аминина Н.М. Влияние продуктов переработки бурых водорослей на адгезивные свойства Bifidobacterium bifidum, штамм 791 // Биотехнология. - 2015. - № 3. - С. 64-70.Кузнецова Т.А., Макаренкова И.Д., Конева Е.Л. и др. Влияние пробиотического продукта, содержащего бифидобактерии и биогель из бурых водорослей, на кишечную микрофлору и показатели врожденного иммунитета у мышей с экспериментальным лекарственным дисбактериозом кишечника // Вопр. питания. - 2015. - Т. 84, № 1. - С. 73-79.Кузнецова Т.А., Макаренкова И.Д., Конева Е.Л. и др. Влияние пробиотического продукта, содержащего бифидобактерии и биогель из бурых водорослей, на кишечную микрофлору и показатели врожденного иммунитета у мышей с экспериментальным лекарственным дисбактериозом кишечника // Вопр. питания. - 2015. - Т. 84, № 1. - С. 73-79.Лазаревский А.А. Технохимический контроль в рыбообрабатывающей промышленности : моногр. - М. : Пищепромиздат, 1955. - 520 с.Лазаревский А.А. Технохимический контроль в рыбообрабатывающей промышленности : моногр. - М. : Пищепромиздат, 1955. - 520 с.Методы общей бактериологии : моногр. : пер. с англ. / под ред. Ф. Герхардта и др. - М. : Мир, 1983. - Т. 1. - 536 с.Методы общей бактериологии : моногр. : пер. с англ. / под ред. Ф. Герхардта и др. - М. : Мир, 1983. - Т. 1. - 536 с.Промысловые и перспективные для использования водоросли и беспозвоночные Баренцева и Белого морей : сб. статей / отв. ред. Г.Г. Матишов. - Апатиты : КНЦ РАН, 1998. - 628 с.Промысловые и перспективные для использования водоросли и беспозвоночные Баренцева и Белого морей : сб. статей / отв. ред. Г.Г. Матишов. - Апатиты : КНЦ РАН, 1998. - 628 с.Хотимченко Р.Ю. Разработка фармакологических средств на основе низкомолекулярных пектинов и альгинатов для антитоксической терапии : дис. … канд. техн. наук. - Владивосток, 2015. - 145 с.Хотимченко Р.Ю. Разработка фармакологических средств на основе низкомолекулярных пектинов и альгинатов для антитоксической терапии : дис. … канд. техн. наук. - Владивосток, 2015. - 145 с.Brownlee I.A. The impact of dietary fibre intake on the physiology and health of the stomach and upper gastrointestinal tract // Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre. - 2014. - Vol. 4, Iss. 2. - P. 155-169. DOI: 10.1016/j.bcdf.2014.09.005.Brownlee I.A. The impact of dietary fibre intake on the physiology and health of the stomach and upper gastrointestinal tract // Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre. - 2014. - Vol. 4, Iss. 2. - P. 155-169. DOI: 10.1016/j.bcdf.2014.09.005.Brownlee I.A., Allen A., Pearson J.P. et al. Alginate as a source of dietary fiber // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. - 2005. - Vol. 45, Iss. 6. - Р. 497-510. DOI: 10.1080/10408390500285673.Brownlee I.A., Allen A., Pearson J.P. et al. Alginate as a source of dietary fiber // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. - 2005. - Vol. 45, Iss. 6. - Р. 497-510. DOI: 10.1080/10408390500285673.Cheng W., Liu C.-H., Kuo C.-M., Chen J.-S. Dietary administration of sodium alginate enhances the immune ability of white shrimp Litopenaeous vannamei and its resistance against Vibrio alginolyticus // Fish Shellfish Immunol. - 2005. - Vol. 18, Iss. 1. - Р. 1-12. DOI: 10.1016/j.fsi.2004.03.002.Cheng W., Liu C.-H., Kuo C.-M., Chen J.-S. Dietary administration of sodium alginate enhances the immune ability of white shrimp Litopenaeous vannamei and its resistance against Vibrio alginolyticus // Fish Shellfish Immunol. - 2005. - Vol. 18, Iss. 1. - Р. 1-12. DOI: 10.1016/j.fsi.2004.03.002.Courtois J. Oligosaccharides from land plants and algae: production and applications in therapeutics and biotechnology // Curr. Opin. Microbiol. - 2009. - Vol. 12, Iss. 3. - Р. 261-273. DOI: 10.1016/j.mib.2009.04.007.Courtois J. Oligosaccharides from land plants and algae: production and applications in therapeutics and biotechnology // Curr. Opin. Microbiol. - 2009. - Vol. 12, Iss. 3. - Р. 261-273. DOI: 10.1016/j.mib.2009.04.007.Draget K.I., Skjåk-Bræk G., Smidsrød O. Alginic acid gels: the effect of alginate chemical composition and molecular weight // Carbohydrate Polymers. - 1994. - Vol. 25, Iss. 1. - P. 31-38. DOI: 10.1016/0144-8617(94)90159-7.Draget K.I., Skjåk-Bræk G., Smidsrød O. Alginic acid gels: the effect of alginate chemical composition and molecular weight // Carbohydrate Polymers. - 1994. - Vol. 25, Iss. 1. - P. 31-38. DOI: 10.1016/0144-8617(94)90159-7.Goulas T., Goulas A., Tzortzis G., Gibson G.R. Expression of four beta-galactosidases from Bifidobacterium bifidum NCIMB41171 and their contribution on the hydrolysis and synthesis of galactooligosaccharides // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2009. - Vol. 84(5). - Р. 899-907. DOI: 10.1007/s00253-009-2009-5.Goulas T., Goulas A., Tzortzis G., Gibson G.R. Expression of four beta-galactosidases from Bifidobacterium bifidum NCIMB41171 and their contribution on the hydrolysis and synthesis of galactooligosaccharides // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2009. - Vol. 84(5). - Р. 899-907. DOI: 10.1007/s00253-009-2009-5.Janczyk P., Pieper R., Smidt H., Souffrant W.B. Effect of alginate and inulin on intestinal microbial ecology of weanling pigs reared under different husbandry conditions // FEMS Microbiol. Ecol. - 2010. - Vol. 72(1). - Р. 132-142. DOI: 10.1111/j.1574-6941.2009.00826.x.Janczyk P., Pieper R., Smidt H., Souffrant W.B. Effect of alginate and inulin on intestinal microbial ecology of weanling pigs reared under different husbandry conditions // FEMS Microbiol. Ecol. - 2010. - Vol. 72(1). - Р. 132-142. DOI: 10.1111/j.1574-6941.2009.00826.x.Jedrzejas M.J. Structural and functional comparison of polysaccharide-degrading enzymes // Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. - 2000. - Vol. 35, № 3. - Р. 221-251. DOI: 10.1080/10409230091169195.Jedrzejas M.J. Structural and functional comparison of polysaccharide-degrading enzymes // Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. - 2000. - Vol. 35, № 3. - Р. 221-251. DOI: 10.1080/10409230091169195.Kim S.-K., Kalimuthu S. Introduction to anticancer drugs from marine origin // Handbook of Anticancer Drugs from Marine Origin / S.-K. Kim (ed.). - Switzerland : Springer International Publishing, 2015. - P. 1-13. DOI: 10.1007/978-3-319-07145-9_1.Kim S.-K., Kalimuthu S. Introduction to anticancer drugs from marine origin // Handbook of Anticancer Drugs from Marine Origin / S.-K. Kim (ed.). - Switzerland : Springer International Publishing, 2015. - P. 1-13. DOI: 10.1007/978-3-319-07145-9_1.Mirshafiey A., Rehm B.H.A. Alginate and its comonomer mannuronic acid: Medical relevance as drugs // Alginates: Biology and Applications / B.H.A. Rehm (ed.). Ser. Microbiology Monographs. Vol. 13. - Heidelberg : Springer-Verlag Berlin, 2009. - Р. 229-260. DOI: 10.1007/978-3-540-92679-5_10.Mirshafiey A., Rehm B.H.A. Alginate and its comonomer mannuronic acid: Medical relevance as drugs // Alginates: Biology and Applications / B.H.A. Rehm (ed.). Ser. Microbiology Monographs. Vol. 13. - Heidelberg : Springer-Verlag Berlin, 2009. - Р. 229-260. DOI: 10.1007/978-3-540-92679-5_10.Moe S.T., Draget K.I., Skjåk-Bræk G., Smidsrød O. Alginates // Food polysaccharides and their applications / A.M. Stephen (ed.). - N.Y. : Marcel Dekker, Inc., 1995. - P. 245-286.Moe S.T., Draget K.I., Skjåk-Bræk G., Smidsrød O. Alginates // Food polysaccharides and their applications / A.M. Stephen (ed.). - N.Y. : Marcel Dekker, Inc., 1995. - P. 245-286.Ouwehand A., Isolauri E., Salminen S. The role of the intestinal microflora for the development of the immune system in early childhood // Eur. J. Nutr. - 2002. - Vol. 41, Suppl. 1. - Р. 132-137. DOI: 10.1007/s00394-002-1105-4.Ouwehand A., Isolauri E., Salminen S. The role of the intestinal microflora for the development of the immune system in early childhood // Eur. J. Nutr. - 2002. - Vol. 41, Suppl. 1. - Р. 132-137. DOI: 10.1007/s00394-002-1105-4.Palframan R.J., Gibson G.R., Rastall R.A. Carbohydrate preferences of Bifidobacterium species isolated from the human gut // Curr. Issues Intest. Microbiol. - 2003. - Vol. 4(2). - Р. 71-75.Palframan R.J., Gibson G.R., Rastall R.A. Carbohydrate preferences of Bifidobacterium species isolated from the human gut // Curr. Issues Intest. Microbiol. - 2003. - Vol. 4(2). - Р. 71-75.Paniagua-Michel J. de J., Olmos-Soto J., Morales-Guerrero E. Drugs and leads from the ocean through biotechnology // Springer Handbook of Marine Biotechnology / S.-K. Kim (ed.). - Heidelberg : Springer-Verlag Berlin, 2015. - P. 711-729. DOI: 10.1007/978-3-642-53971-8_29.Paniagua-Michel J. de J., Olmos-Soto J., Morales-Guerrero E. Drugs and leads from the ocean through biotechnology // Springer Handbook of Marine Biotechnology / S.-K. Kim (ed.). - Heidelberg : Springer-Verlag Berlin, 2015. - P. 711-729. DOI: 10.1007/978-3-642-53971-8_29.Ramnani P., Chitarrari R., Tuohy K. et al. In vitro fermentation and prebiotic potential of novel low molecular weight polysaccharides derived from agar and alginate seaweeds // Anaerobe. - 2012. - Vol. 18(1). - Р. 1-6. DOI: 10.1016/j.anaerobe.2011.08.003.Ramnani P., Chitarrari R., Tuohy K. et al. In vitro fermentation and prebiotic potential of novel low molecular weight polysaccharides derived from agar and alginate seaweeds // Anaerobe. - 2012. - Vol. 18(1). - Р. 1-6. DOI: 10.1016/j.anaerobe.2011.08.003.Rodrigues D., Walton G., Sousa S. et al. In vitro fermentation and prebiotic potential of selected extracts from seaweeds and mushrooms // Food Science and Technology. - 2016. - Vol. 73. - P. 131-139. DOI: 10.1016/j.lwt.2016.06.004.Rodrigues D., Walton G., Sousa S. et al. In vitro fermentation and prebiotic potential of selected extracts from seaweeds and mushrooms // Food Science and Technology. - 2016. - Vol. 73. - P. 131-139. DOI: 10.1016/j.lwt.2016.06.004.Roopa B.S., Bhattacharya S. Alginate gels: I. Characterization of textural attributes // J. of Food Engineering. - 2008. - Vol. 85(1). - P. 123-131.Roopa B.S., Bhattacharya S. Alginate gels: I. Characterization of textural attributes // J. of Food Engineering. - 2008. - Vol. 85(1). - P. 123-131.Salyers A.A., Palmer J.K., Wilkins T.D. Degradation of polysaccharides by intestinal bacterial enzymes // Am. J. Clin. Nutr. - 1978. - Vol. 31, Suppl. 10. - S128-S130.Salyers A.A., Palmer J.K., Wilkins T.D. Degradation of polysaccharides by intestinal bacterial enzymes // Am. J. Clin. Nutr. - 1978. - Vol. 31, Suppl. 10. - S128-S130.Şenel S. Functionalization of marine materials for drug delivery systems // Functional Marine Biomaterials: Properties and Applications / S.-K. Kim (ed.). - N.Y. : Woodhead Publishing, 2015. - P. 109-121. DOI: 10.1016/B978-1-78242-086-6.00007-8.Şenel S. Functionalization of marine materials for drug delivery systems // Functional Marine Biomaterials: Properties and Applications / S.-K. Kim (ed.). - N.Y. : Woodhead Publishing, 2015. - P. 109-121. DOI: 10.1016/B978-1-78242-086-6.00007-8.The Prokaryotes. A Handbook on the Biology of Bacteria. Vol. 1 : Symbiotic Associations, Biotechnology, Applied Microbiology / eds. M. Dworkin et al. - N.Y. : Springer Science+Business Media, Inc, 2006. - 959 p.The Prokaryotes. A Handbook on the Biology of Bacteria. Vol. 1 : Symbiotic Associations, Biotechnology, Applied Microbiology / eds. M. Dworkin et al. - N.Y. : Springer Science+Business Media, Inc, 2006. - 959 p.Ventura M., Canchaya C., Tauch A. et al. Genomics of Actinobacteria: tracing the evolutionary history of an ancient phylum // Microbiol. Mol. Biol. Rev. - 2007a. - Vol. 71, № 3. - P. 495-548. DOI: 10.1128/MMBR.00005-07.Ventura M., Canchaya C., Tauch A. et al. Genomics of Actinobacteria: tracing the evolutionary history of an ancient phylum // Microbiol. Mol. Biol. Rev. - 2007a. - Vol. 71, № 3. - P. 495-548. DOI: 10.1128/MMBR.00005-07.Ventura М., Canchaya C., Fitzgerald G.F. et al. Genomics as a means to understand bacterial phylogeny and ecological adaptation: the case of bifidobacteria // Antonie Van Leeuwenhoek. - 2007b. - Vol. 91(4). - P. 351-372. DOI: 10.1007/s10482-006-9122-6.Ventura М., Canchaya C., Fitzgerald G.F. et al. Genomics as a means to understand bacterial phylogeny and ecological adaptation: the case of bifidobacteria // Antonie Van Leeuwenhoek. - 2007b. - Vol. 91(4). - P. 351-372. DOI: 10.1007/s10482-006-9122-6.Wang X., Gibson G.R. Effects of the in vitro fermentation of oligofructose and inulin by bacteria growing in the human large intestine // J. Appl. Bacteriol. - 1993. - Vol. 75(4). - Р. 373-380.Wang X., Gibson G.R. Effects of the in vitro fermentation of oligofructose and inulin by bacteria growing in the human large intestine // J. Appl. Bacteriol. - 1993. - Vol. 75(4). - Р. 373-380.Wang Y., Han F., Hu B. et al. In vivo prebiotic properties of alginate oligosaccharides prepared through enzymatic hydrolysis of alginate // Nutr. Res. - 2006. - Vol. 26, Iss. 11. - P. 597-603.Wang Y., Han F., Hu B. et al. In vivo prebiotic properties of alginate oligosaccharides prepared through enzymatic hydrolysis of alginate // Nutr. Res. - 2006. - Vol. 26, Iss. 11. - P. 597-603.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.