Состав липидов гонад морского ежа Strongylocentrotus pallidus из Японского моря

2000

Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра

Том 127

М.И.Юрьева, Г.И.Викторовская, В.Н.Акулин

СОСТАВ ЛИПИДОВ ГОНАД МОРСКОГО ЕЖА

STRONGYLOCENTROTUS PALLIDUS ИЗ ЯПОНСКОГО МОРЯ

Морские ежи, являясь одним из важнейших элементов бентоса, представляют интерес как объект промысла и культивирования. Гонады - основной продукт переработки ежей. В период размножения масса гонад достигает 20-60 % от живой массы ежей и представляет высокую пищевую ценность (Зенкевич и др., 1968). Икра морских ежей считается деликатесным продуктом и пользуется большим спросом у населения стран Азиатско-Тихоокеанского региона (Kaneniwa, Takagi, 1986; Ohshima et al., 1986; Shimada, Ogura, 1990). Она употребляется и в лечебно-профилактических целях: известен положительный опыт применения смесей из икры морских ежей и голотурий для питания онкологических больных. Сведения о химическом составе гонад морских ежей представляют большой интерес, но они весьма ограничены (Grossert, 1972; Hirano et al., 1978; Зайцев и др., 1980; Montero-Torreiro, Garcia-Martinez, 1998). В состав гонад морских ежей входят длинноцепочечные полиеновые жирные кислоты, такие как эйкозапентаеновая (20:5n-3) и докозагексаеновая (22:6n-3) (Kochi, 1968, 1976a, b; Васьковский, Ромашина, 1983; Андреева и др., 1987), обладающие терапевтическим эффектом. Они снижают уровень холестерина в плазме крови (Kobatake et al., 1984), определяют нормальный рост и развитие (Simopoulos, 1990), участвуют в регуляции иммунитета (Gurr, 1992), применяются как средство для профилактики и лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы (Jorgensen, Dyerberg, 1983; Illingworth, Ullmann, 1990; Kinsella et al., 1990). Существуют данные о выделении и установлении структуры биологически активных липи-дов из гонад морского ежа (Nair et al., 1988).

Следует отметить, что в настоящее время используется икра главным образом серого (Strongylocentrotus intermedias) и черного (Strongy-locentrotus nudus) ежей, тогда как достаточно распространенный в дальневосточных морях палевый еж (Strongylocentrotus pallidus) не представляет коммерческой ценности.

Запасы палевого ежа S. pallidus у берегов Приморья достаточно высоки, а в районе северного Приморья он является самым распространенным видом промысловых беспозвоночных (Викторовская и др., 1997). Информация о химическом составе его гонад в литературе не обнаружена. В связи с вышесказанным представляет интерес и было целью нашей работы изучение состава липидов гонад S. pallidus в процессе их созревания.

Морские ежи вида S. pallidas были собраны донным тралом с глубины 250-300 м в мае-июне в южной части северного Приморья. Для изучения отбирались особи с диаметром панциря 40 мм и считающимися товарными размерами - 50 и 60 мм.

Стадии развития и пол ежей определяли на прижизненных препаратах-мазках половых желез. При описании стадий зрелости гонад мы придерживались принципов классификации, приводимых нами ранее (Викторовская и др., 1997). После проведения гисто-физиологических исследований гонады фиксировали системой растворителей хлороформ-этанол (2:1 об./об.) и хранили при температуре минус 18 0С до начала анализов.

Экстракцию липидов проводили методом Фольча (Folch et al., 1957). Общее содержание липидов устанавливали гравиметрически. Состав липидов определяли с помощью тонкослойного хроматографа «Iatroscan TH-10» (Япония). Липиды разделяли на хромародах марки SIII в двух системах растворителей: сначала в системе бензол-гексан (6:4 об./об.), а после того, как фронт растворителей достигал отметки 10 см, хромаро-ды высушивали и элюировали в системе растворителей гексан - диэти-ловый эфир - уксусная кислота (80,0: 30,0: 0,2) до уровня 8 см. Жирные кислоты анализировали используя газожидкостный хроматограф «Shimad-zu GC-16A» (Япония) с пламенно-ионизационным детектором, снабженный капиллярной колонкой (30,0 м х 0,3 мм) с фазой Supelcowax-10 при температуре 190 0С. Для этого жирные кислоты переводили в форму метиловых эфиров (Carreau, Dubacq, 1978). Жирные кислоты идентифицировали по относительным временам удерживания и значениям углеродных чисел (Ackman, 1969; Jamieson, 1975), а также проводя разделение жирных кислот на неполярной фазе 0V-101. Концентрацию жирных кислот рассчитывали с помощью базы обработки данных C-R4A Chromato-pac. Для количественного определения жирных кислот использовали в качестве внутреннего стандарта эйкозановую кислоту.

При рассмотрении полученных данных по содержанию общих ли-пидов в гонадах морского ежа S. pallidas нами отмечено их небольшое увеличение при переходе от стадии активного гаметогенеза к преднерестовой и в яичниках, и в семенниках, соответственно с 6,2 до 10,9 % (от сырой массы ткани) и с 7,0 до 9,7 %. Хотя на начальной стадии гамето-генеза, когда основная часть ацинусов гонад занята вспомогательными клетками, выполняющими трофическую функцию, количество липидов в гонадах было близким к тому, что и перед нерестом. Эти клетки наполнены глобулами разных размеров, содержащими питательные вещества. На стадии активного гаметогенеза некоторое снижение общего содержания липидов в расчете на массу гонад может быть объяснено тем, что в этот период происходит формирование желтка в ооцитах, в которых количество углеводов, белков и других веществ выше, чем липидов (Isono, 1965; Гнездилова, 1971а, б). Перед нерестом гонады S. pallidas заполнены зрелыми половым клетками, содержащими липиды, поступившие из вспомогательных клеток.

Таким образом, содержание липидов в гонадах морского ежа S. pallidas товарных размеров (с диаметром панциря 50 и 60 мм) колеблется от 6,2 до 10,9 % от сырой массы ткани в зависимости от стадии развития гонад. Следует отметить, что и у ежей с диаметром панциря 40 мм их количество было таким же (6,3-12,1 %) и они тоже имели хорошо развитые гонады. Установлено, что не существует зависимости меж-

484

ду содержанием липидов в гонадах морского ежа Strongylocentrotus pallidus и его размерными характеристиками.

Данные по общему содержанию липидов в гонадах морских ежей приведены только в четырех работах - для ежей Strongylocentrotus pulcherrimus (Kochi, 1976a), S. nudus (Костецкий и др., 1978), S. intermedius (Васьковский, Ромашина, 1983) и Paracentrotus lividus (Montero-Torreiro, García-Martínez, 1998). Показано, что количество липидов в гонадах S. nudus в процессе их созревания увеличивается с 12 до 25 % в расчете на сухой вес, а в гонадах P. lividus - с 12 до 19 % в зависимости от сезона. Для сравнения мы пересчитали значения, полученные по содержанию липидов в гонадах ежа S. pallidus на их сухой вес, исходя из того, что в гонадах морских ежей из Японского моря содержится 60-70 % влаги (Chemical composition of marine products in Korea, 1989). В гонадах S. pallidus эта величина составила 17,6-34,7 %.

Как видно из данных табл. 1, главным классом липидов в гонадах палевого ежа являются триглицериды (ТГ). У самцов их несколько больше, чем у самок. Общее содержание полярных липидов также значительно, но выше у самок. В некоторых образцах встречались эфиры стеринов и реже восков, как минорные компоненты (< 1%). Ранее показано, что у других видов морских ежей ТГ также являются главным классом липи-дов (Giese et al., 1964; Montero-Torreiro, Garcia-Martinez, 1998), а количество фосфолипидов и холестерина может варьировать в широких пределах - соответственно 17-38 и 7-11 % (Isono, 1965; Isono, Isono, 1975). Интересно отметить, что во всех исследованных образцах гонад S. pallidus концентрация стеринов не превышала 3 %, тогда как в гонадах почти всех других видов ежей их содержание в 2-4 раза выше (Isono, Isono, 1975; Montero-Torreiro, Garcia-Martinez, 1998). Известно, что стерины гонад морских ежей на 94-97 % состоят из холестерина (Giese et al., 1964; Yasuda, 1975; Carballeira et al., 1994).

Таблица 1

Состав липидов гонад морского ежа S. pallidus, % от общих липидов

Table 1

Lipids composition of sea urchin gonads S. pallidus, % of total lipids

Диаметр панциря 50 мм 60 мм

Липиды Стадия активного Преднерестовая

гаметогенеза стадия

Семенники Яичники Семенники Яичники

Общее количество,

% от сырой массы ткани 7,0+0,3 6,2+0,9 9,7+0,5 10,9+0,6

Триглицериды 72,1 + 1,8 61,0+0,9 75,1+0,5 64,6+1,5

Свободные жирные кислоты 0,3+0 0,3+0 - -

Стерины 1,9+0,4 1,5+0 2,2+0,8 2,5+0,1

Полярные липиды 25,4+2,3 36,9+1,0 22,8+0,4 33,0+1,0

Примечание. Приведены среднеарифметические значения и средние квадратичные отклонения (п = 6).

На рисунке показано изменение концентрации преобладающих липидов гонад палевого ежа в процессе их созревания. На начальной и стадии активного гаметогенеза количество ТГ и полярных липидов сохранялось неизменным, а перед нерестом увеличивалось содержание ТГ и уменьшалось полярных липидов. Накопление запасных веществ в

ооцитах в процессе репродуктивного цикла отмечалось на примере ежа S. nudus (Гнездилова, 1971а).

Преднерестовая стадия

Изменения состава липидов морского ежа S. pallidus в процессе созревания гонад: 1 - триглицериды, 2 - полярные липиды

The changes of lipids composition of sea urchin S. pallidus during the gonad maturation: 1 - triacylglycerids , 2 - polar lipids

Состав жирных кислот гонад морского ежа S. pallidus приведен в табл. 2 на примере самок ежа с диаметром панциря 50 мм, находящихся на стадии активного гаметогенеза.

Таблица 2

Состав жирных кислот гонад морского ежа S. pallidus, % от суммы жирных кислот

Table 2

Fatty acids composition of sea urchin gonads S. pallidus, % of total fatty acids Кислота Кол-во Кислота Кол-во Кислота Кол-во Кислота Кол-во

14:0 5,9 17:1n-9 1,3 18:4n-1 0,5 20:4n-3 0,7

14:1 0,2 18:0-i 0,7 20:0 0,6 20:5n-3 23,0

15:0-i 0,1 16:3n-4 1,6 20:1n-11 4,4 22:0 0,1

15:0-ai 0,1 18:0-ai 0,2 20:1n-9 2,1 22:1n-11 1,0

15:0 0,4 18:0 1,9 20:1n-7 4,6 22:1n-7 0,2

15:1 0,2 18:1n-11 0,4 20:2НРДС* 1,5 22:2НРДС 2,0

16:0-ai 0,1 18:1n-9 0,5 20:2НРДС 2,7 22:2НРДС 0,4

16:0 7,6 18:1n-7 9,0 20:2НРДС 0,2 22:3n-3 0,8

16:1n-7 8,0 18:1n-5 0,2 20:2НРДС 0,8 22:4n-6 0,1

16:1n-5 1,1 18:2n-9 0,4 20:3НРДС 0,1 22:5n-6 0,4

17:0-i 0,2 18:2n-6 0,2 20:3n-9 0,1 22:5n-3 0,6

17:0-ai 0,2 19:1** 1,2 20:3n-6 0,3 22:6n-3 2,2

Фитановая 0,8 18:3n-3 0,2 20:4n-6 2,9

17:0 0,1 18:4n-3 1,7 20:3n-3 0,1

* Жирные кислоты с нерегулярным расположением двойных связей. ** Сумма двух изомеров.

Главными жирными кислотами гонад 5. раШй^ являются 20:5п-3, 16:0, 16:1п-7, 18:1п-7 кислоты, так же как и у другого морского ежа из

486

Японского моря - S. franciscantus, питающегося детритом и обитающего на больших глубинах (Hayashi, Takagi, 1977). Следует обратить внимание, что содержание эйкозапентаеновой кислоты (20:5n-3) в гонадах S. pallidus почти в два раза больше, чем в гонадах серого и черного ежей, питающихся преимущественно водорослями (Kochi, 1968, 1976а,Ь; Shimada, Ogura, 1990). Такое высокое содержание 20:5n-3 кислоты в гонадах S. pallidus, по-видимому, является адаптивной потребностью организма -обеспечивает вязкость биомембран, требуемую для существования при низких температурах. Палевый еж обитает на больших глубинах и в летнее время находится в зоне более низких температур, чем серый и черный. Важная роль липидов в адаптации водных животных к изменяющейся температуре и другим условиям внешней среды хорошо известна (Ackman, 1964; Крепс, 1979). В отличие от гонад ежей, питающихся водорослями (Kochi, 1968, 1976a; Fujino et al., 1970; Tsuyuki, Itoh, 1971; Васьковский, Ромашина, 1983), в гонадах S. pallidus 20:4n-6 кислота присутствует в небольшой концентрации. Широко представлены разветвленные жирные кислоты и с нерегулярным расположением двойных связей (НРДС). Жирные кислоты с НРДС берут свое происхождение от микро- и макроводорослей, биохимически инертны и могут накапливаться в животных (Paradis, Ackman, 1977). Они были идентифицированы в гонадах и других видов морских ежей (Kochi, 1976b; Hayashi, Takagi, 1977; Takagi et al., 1980).

В период от начала развития гонад до стадии активного гаметогене-за концентрация отдельных жирных кислот практически не изменяется. В наибольшем количестве почти все жирные кислоты присутствуют в гонадах в период активного гаметогенеза, хотя их содержание значительно и перед нерестом (табл. 3).

Таблица 3

Содержание главных жирных кислот в гонадах морского ежа S. pallidus в зависимости от стадии зрелости, мкг/г сырой ткани

Table 3

The content of main fatty acids of gonad sea urchin S. pallidus depending on stage maturity, mkg/g of the raw tissue

Кислота II III Кислота II III

14:0 830 910 Сумма ЖК:

16:0 1080 1100 Насыщенных 2617 2640

16:1n-7 1300 1500 Моноеновых 5096 4567

18:1n-7 1300 1100 Полиеновых 6233 4547

20:1n-11 630 500 п-3 семейства 4190 2823

20:1n-7 650 300 п-6 семейства 555 376

20:4n-6 410 300 Сумма всех кислот:

20:5n-3 3360 2300 Мг/г сырой ткани 14,0 11,

22:6n-3 310 200 % от сырой ткани 1,4 1,

Примечание. II - стадия активного гаметогенеза, III - преднерестовая стадия.

Таким образом, несмотря на некоторые различия в содержании жирных кислот гонад разной степени зрелости, во всех исследованных образцах в значительной концентрации присутствовали полиненасыщенные жирные кислоты. При этом концентрация незаменимых полиено-вых жирных кислот п-3 семейства варьирует от 20 до 30 % от суммы жирных кислот, в том числе эйкозапентаеновой кислоты от 19 до 25 %. Большое содержание липидов, обогащенных эйкозапентаеновой кисло-

той, и незначительная концентрация холестерина в составе гонад глубоководного морского ежа Strongylocentrotus pallidas показывают высокую пищевую ценность этого сырья по липидному показателю и возможность его использования для диетического питания.

Литература

Андреева Л.А., Покровская А.Я., Аразашвили А.И. и др. Эфиры полиненасыщенных жирных кислот из иглокожих Баренцева моря // Рыб. хоз-во. - 1987. - № 7. - С. 74-75.

Васьковский В.Е., Ромашина Н.А. Морской еж Strongylocentrotus intermedin как источник эйкозапентаеновой кислоты // Биоорган. химия. - 1983.

- Т. 9, № 2. - С. 266-269.

Викторовская Г.И., Мясников В.Г., Павлючков В.А. Особенности размножения и современное состояние ресурсов палевого ежа Strongylocentrotus pallidus // Рыб. хоз-во. - 1997. - № 6. - С. 31-34.

Гнездилова С.М. Цитохимический анализ оогенеза у Strongylocentrotus nudus // Биологические и медицинские исследования на Дальнем Востоке. -Владивосток: ДВНЦ, 1971а. - С. 118-121.

Гнездилова С.М. Сезонные изменения половой железы Strongylocentrotus nudus // Там же. - 19716. - С. 116-118.

Зайцев В.П., Ажгихин И.С., Гандель В.Г. Комплексное использование морских организмов. - М.: Пищ. пром-сть, 1980. - 279 с.

Зенкевич Л., Коробкина Г., Михайлов С., Штейман Р. Дары моря.

- М.: Экономика, 1968. - 215 с.

Костецкий Э.Я., Кушнерова Н.Ф., Рудникова Л.Т. Липидный состав гонад самок морского ежа Strongylocentrotus nudus на различных стадиях развития // Онтогенез. - 1978. - Т. 9, № 5. - С. 495-500.

Крепс Е.М. Клеточные липиды и их роль в адаптации водных организмов к условиям существования // Физиология и биохимия морских и пресноводных животных. - Л.: Наука, 1979. - С. 3-21.

Ackman R.G. Structural gomogeneity in unsaturated fatty acids of marine lipids // J. Fish. Res. Board Canada. - 1964. - Vol. 21, № 2. - P. 247-254.

Ackman R.G. Gas-liquid chromatography of fatty acids and esters //Methods in enzymology. - N.Y.: Acad. Press, 1969. - Vol. 14. - P. 329-381.

Carballeira N.M., Shalabi F., Reyes M. New 2-hydroxy fatty acids in the carribean urchin Tripneustes esculantus // J. Nat. Products-lloydia. - 1994. -Vol. 57, № 5. - P. 614-619.

Carreau J.P., Dubacq J.P. Adaptation of macro-scale method to the micro-scale for fatty acid methyl transesterification of biological lipid extracts // J. Chromatogr. - 1978. - Vol. 151, № 3. - P. 384-390.

Chemical composition of marine products in Korea. - Utilization Res. Lab.: Nat. Fish. Res. and Develop. Agency Rep. Kor., 1989. - 156 p.

Folch J., Lees M., Sloane-Stanley G.H. A simple method for the isolation and purification of total li pids from animal tissues // J. Biol. Chem. - 1957. - Vol. 226, № 1. - P. 497-509.

Fujino Y., Negishi T., Umatani K. Studies on lipids in the sea urchin egg. Part 1. On the chemical change of lipids during curing with salt // Nippon Shokuhin Kogyo Gakkaishi. - 1970. - Vol. 17, № 8. - P. 343-349.

Giese A. С., Krishnaswamy S., Vazu B. S., Lawrence J. Reproductive and biochemical studies on sea urchin, Strongylocentrotus intermedius // Comp. Biochem. Physiol. - 1964. - Vol. 13, № 3. - P. 367-380.

Grossert J.S. Natural products from echinoderms // Chem. Soc. Rev. -1972. - Vol. 1, № 1. - P. 1-25.

Gurr M.I. Role of fats in food and nutrition. - L., N.Y.: Elsevier Applied Sci., 1992. - 207 p.

Hayashi K., Takagi T. Occurence of branched- and odd-chain fatty acids in a mud-feeding sea urchin, Strongylocentrotus franciscanus // Bull. Fac. Fish. Hokkaido Univ. - 1977. - Vol. 28, № 1. - P. 40-46.

488

Hirano T., Yamazawa S., Suyama M. Chemical composition of gonad extract of sea-urchin, Strongylocentrotus nudus // Bull. Jap. Soc. Sci. Fish. -1978. - Vol. 44, № 9. - P. 1037-1040.

Illingworth D.R., Ullmann D. Effects of omega-3 fatty acids on risk factors for cardiovascular disease // Omega-3 fatty acids in health and disease. -N.Y.: Marcel Dekker, 1990. - P. 39-69.

Isono Y. Phospholipids of sea urchin eggs. 1. Thin-layer and paper chromatographic studies // Sci. Papers Cell. Gen. Educ. Univ. - 1965. - Vol. 15, № 1. - P. 87-94.

Isono Y., Isono N. Lipids // The sea urchin embryo. - B.: Springer-Verlag, 1975. - P. 608-629.

Jamieson R.G. GLC identification techniques for long-chain unsaturated fatty acids // J. Chromatogr. Sci. - 1975. - Vol. 13, № 10. - P. 491-497.

Jorgensen K.A., Dyerberg J. Platelets and atherosclerosis // Adv. Nutritional Res. - 1983. - Vol. 5. - P. 57-75.

Kaneniwa M., Takagi T. Fatty acids in the lipid of food products from sea urchin // Bull. Jap. Soc. Sci. Fish. - 1986. - Vol. 52, № 9. - P. 1681-1685.

Kinsella J.E., Lokesh B., Stone R.A. Dietary n-3 polyunsaturated fatty acids and amelioration of cardiovascular disease: possible mechanisms // Am. J. Clin. Nutr. - 1990. - Vol. 52, № 1. - P. 1-28.

Kobatake Y., Kuroda K., Jinnouchi H. et al. Differential effects of dietary eicosapentaenoic and docosahexaenoic fatty acids on lowering of triglyceride and cholesterol levels in the serum of rats on hypercholesterolemic diet // J. Nutr. Sci. Vitaminol. - 1984. - Vol. 30, № 4. - P. 357-372.

Kochi M. Distribution of isomeric eicosadienoic acid in lipid classes of a sea urchin // Bull. Jap. Soc. Sci. Fish. - 1976a. - Vol. 42, № 2. - P. 219-225.

Kochi M. Studies on the occurrence of 3,11- and 5,11-eicosadienoic acids in sea-urchin lipids // J. Simonoseki. Univ. Fish. - 1976b. - Vol. 25 , № 2. - P. 83153.

Kochi M. Studies on «Uni-Shiokara» VI. Fatty acid composition of lipid from sea-urchin gonad // Bull. Shimonoseki Fish. Univ. - 1968. - Vol. 17, № 1. -P. 9-16.

Montero-Torreiro M.F., Garcia-Martinez P. Seasonal variation in biochemical composition in gonads of the sea urchin, Paracentrotus lividus Lmk // Echinoderms. - Rotterdam: Balkema, 1998. - P. 753-758.

Nair M.S.R., Mathur A., Tabei K.A., Bose A.K. Isolation and structure determination of two new bioactive lipids from the gonads of a sea urcin Strongylocentrotus droebachiensis // J. Nat. Products-Lloydia. - 1988. - Vol. 51, № 1. - P. 184-186.

Ohshima T., Wada S., Koizumi C. Lipid deterioration of salted gonads of sea urchin during storage at 5 oC // Bull. Jap. Soc. Sci. Fish. - 1986. - Vol. 52, № 3. - P. 511-517.

Paradis M., Ackman R.G. Potential for employing the distribution of anomalous non-methylene-interruptide dienoic fatty acids in several marine invertebrates as part of food web studies // Lipids. - 1977. - Vol. 12 , № 2. - P. 170-176.

Shimada K., Ogura N. Lipid changes in sea urchin gonads during storage // J. Food Sci. - 1990. - Vol. 55, № 4. - P. 967-971.

Simopoulos A.P. Omega-3 fatty acids in growth and development // Omega-3 fatty acids in health and disease. - N.Y.: Marcel Dekker, Inc, 1990. - P. 115155.

Takagi T., Eaton C.A., Ackman R.G. Distribution of fatty acids in lipids of the common Atlantic sea urchin Strongylocentrotus droebachiensis // Can. J. Fish. Aquat. Sci. - 1980. - Vol. 37 , № 2. - P. 195-202.

Tsuyuki H., Itoh S. Acetone-soluble lipids of sea urchin eggs salted in Korea // Bull. Coll. Agr. & Vet. Med. Nihon Univ. - 1971. - № 28. - P. 37-41.

Yasuda S. Sterol composition of echinoids (sea urchin, sand dollar and heart urchin) // Comp. Biochem. Physiol. - 1975. - Vol. 49B, № 2. - P. 361-366.