Composition of fatty acids of higher aquatic plants in Lake Kotokel as valuable biological raw materials

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Fatty acids, as part of cell membranes, determine their fluidity and dielectric constant. In addition, they play an important role in human and animal nutrition. This work examines the composition and fatty acid content of dried higher aquatic plants from Lake Kotokel (Republic of Buryatia, Russia) and their potential as a raw material for the production of feed and biologically active food supplements. A modified Bligh-Dyer method was used to extract lipid fraction. Fatty acids in the form of their methyl esters were analysed by gas chromatography–mass spectrometry. Palmitic C16:0 acid was the main saturated fatty acid found in Myriophyllum sibiricum, Elodea canadensis, Persicaria amphibia and Potamogeton perfoliatus in Lake Kotokel. The main unsaturated acid found in plants, regardless of their type, was the α-linolenic C18:3-ω3 acid. In addition, a relatively high content of stearic C18:0, myristic C14:0 and pentadecanoic C15:0 acids was noted. Branched acids (i-C14:0, i-C15:0, i-C16:0, i-C17:0, i-C20:0, a/i-C15:0, a/i-C17:0 and 10Me-C16:0) and odd carbon numbered acids (C13:0, C15:0, C17:0, C19:0, C21:0 and C23:0) were identified. An analysis of the authors’ and literature data revealed that the studied species of higher aquatic plants in reservoirs in the Asian part of Russia are characterised by a high content of α-linolenic C18:3-ω3 (up to 56%) and a low content of oleic C18:1-ω9 (up to 1.81%) acids. The content of α-linolenic C18:3-ω3 acid in plants from reservoirs in the European part of Russia was lower (up to 42%), while that of oleic acid C18:1-ω9 was higher (up to 14%).

About the authors

S. V. Zhigzhitzhapova

Baikal Institute of Nature Management SB RAS

Email: Zhig2@yandex.ru

E. P. Nikitina

Baikal Institute of Nature Management SB RAS

Email: lenauude@mail.ru

S. V. Bazarsadueva

Baikal Institute of Nature Management SB RAS

Email: bselmeg@gmail.com

E. P. Dylenova

Baikal Institute of Nature Management SB RAS

Email: edylenova@mail.ru

O. A. Anenkhonov

Institute of General and Experimental Biology SB RAS

Email: anen@yandex.ru

V. V. Taraskin

Baikal Institute of Nature Management SB RAS

Email: vvtaraskin@binm.ru

L. D. Radnaeva

Baikal Institute of Nature Management SB RAS

Email: radld@mail.ru

References

  1. Озеро Котокельское: природные условия, биота, экология / отв. ред. Н.М. Пронин, Л.Л. Убугунов. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2013. 320 с.
  2. Ангахаева Н.А., Плюснин А.М., Украинцев А.В., Чернявский М.К., Перязева Е.Г., Жамбалова Д.И. Гидрогеохимические особенности озера Котокель // Науки о Земле и недропользование. 2021. Т. 44. N 2. С. 106– 115. doi: 10.21285/2686-9993-2021-44-2-106-115. EDN: QBCSVK.
  3. Дагурова О.П., Цыденова Б.В., Бурюхаев С.П., Зайцева С.В., Дамбаев В.Б., Козырева Л.П. Микробиологические показатели вод пресных озер Бурятии // Вестник Бурятского государственного университета. Биология, география. 2019. N 3. C. 61–66. doi: 10.18101/25877148-2019-3-61-66. EDN: MUAGDH.
  4. Ширшова Т.И., Чадин И.Ф., Володин В.В. Биологически активные вещества в составе водных растений рода Potamogeton (Potamogetonaceae) // Успехи современной биологии. 2012. Т. 132. N 4. C. 401–415. EDN: PDFBEL.
  5. Zelnik I., Germ M., Kuhar U., Gaberscik A. Waterbodies in the floodplain of the Drava river host species-rich macrophyte communities despite Elodea invasions // Diversity. 2022. Vol.14, no. 10. P. 870. doi: 10.3390/d14100870.
  6. Rezq S., Mahmoud M.F., El-Shazly A.M., El-Raey M.A., Sobeh M. Anti-inflammatory, antipyretic, and analgesic properties of Potamogeton perfoliatus extract: in vitro and in vivo study // Molecules. 2021. Vol. 26, no. 16. P.4826. doi: 10.3390/molecules26164826.
  7. Кириченко К.А., Побежимова Т.П., Соколова Н.А., Столбикова А.В., Дударева Л.В., Войников В.К. Жирнокислотный состав общих липидов высших водных растений из реки Ангары // Химия растительного сырья. 2011. N 2. С. 97–102. EDN: OCQQSN.
  8. Кириченко К.А., Побежимова Т.П., Казановский С.Г., Соколова Н.А., Кондратьева Е.С., Грабельных О.И.. Сравнительный анализ состава жирных кислот прибрежно-водного Typha latifolia, погруженного Ceratophyllum demersum и водной формы Veronica anagallis-aquatica водоемов Байкальского региона // Химия растительного сырья. 2019. N 4. С. 119–128. doi: 10.14258/jcprm.2019045155. EDN: QNMUVG.
  9. Запорожская Л.И., Гаммель И.В. Характеристика и биологическая роль эссенциальных полиненасыщенных жирных кислот // Медицинский совет. 2012. N 12. C. 134–137. EDN: PUIQQJ.
  10. Харитонов Е.Л., Панюшкин Д.Е. Кормовые и метаболические факторы формирования жирнокислотного состава молока у коров // Проблемы биологии продуктивных животных. 2016. N 2. С. 76–106. EDN: WAACBJ.
  11. Никонова А.А., Шишлянников С.М., Шишлянникова Т.А., Авезова Т.Н., Бабенко Т.А., Белых О.И.. Определение свободных и этерифицированных жирных кислот в гидробионтах с различным содержанием полиненасыщенных кислот методом газожидкостной хроматографии // Журнал аналитической химии. 2020. Т. 75. N 10. С. 907–920. doi: 10.31857/S0044450220100102. EDN: WHRREK.
  12. Nikonova A.A., Mizandrontsev I.B., Bazhenov B.N., Khanaev I.V., Shabalina O.V., Afanasyeva A.A., et al Toxic effect of anionic surfactants on freshwater sponge Lubomirskia baikalensis and its endosymbiotic microalgae Chlorella sp. // Diversity. 2023. N 15. P. 77. doi: 10.3390/d15010077.
  13. Nikonova A.A., Shishlyannikov S.M., Volokitina N.A., Galachyants Y.P., Bukin Y.S., Blinov V.V., et al. Fatty acid changes in nearshore phytoplankton under anthropogenic impact as a biodiversity risk factor for the world’s deepest Lake Baikal // Diversity. 2022. Vol. 14, no. 1. P. 55. doi: 10.3390/d14010055.
  14. Nikonova A.A., Vorobyeva S.S. Nonspecific response of Lake Baikal phytoplankton to anthropogenic impact // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022. Т. 26. N 5. С. 467–476. doi: 10.18699/VJGB-22-57. EDN: VJIYBH.
  15. Розенцвет О.А., Саксонов С.В., Козлов В.Г., Конева Н.В. Эколого-биохимический подход к изучению липидов высших водных растений // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2000. Т. 2. N 2. С. 358–366. EDN: FPHWFF.
  16. Хотимченко С.В. Липиды морских водорослей-макрофитов и трав: структура, распределение, анализ. Владивосток: Дальнаука, 2003. 230 с.
  17. Позднякова Т.А., Бубенчиков Р.А. Жирные и органические кислоты астрагала солодколистного (Astragalus glycyphyllus L.) // Пермский медицинский журнал. 2017. Т. 34. N 1. С. 90–94. EDN: XYGOPH.
  18. Юнусова С.Г., Ляшенко С.С., Ведерникова К.В., Федоров Н.И., Денисенко Ю.О., Денисенко О.Н. Жирные кислоты семян Nonea pulla DC., произрастающей на территории РФ // Вестник Башкирского университета. 2020. Т. 25. N 2. С. 267–271. doi: 10.33184/bulletin-bsu-2020.2.7. EDN: WSFLYN.
  19. Ширшова Т.И., Бешлей И.В., Уфимцев К.Г. Нейтральные липиды и высшие жирные кислоты в некоторых представителях рода Allium L. флоры Республики Коми // Химия растительного сырья. 2022. N 3. С. 219–227. doi: 10.14258/jcprm.20220310599. EDN: LXPEKG.
  20. Слепцов И.В., Хлебный Е.С., Журавская А.Н. Липиды, жирные кислоты и флавоноиды в листьях Amaranthus retroflexus, произрастающего в условиях Центральной Якутии // Химия растительного сырья. 2017. N 3. C. 77–87. doi: 10.14258/jcprm.2017031818. EDN: WRXJWN.
  21. Zhigzhitzhapova S.V., Dylenova E.P., Anenkhonov O.A., Taraskin V.V., Radnaeva L.D. Lipid fraction composition of Myriophyllum sibiricum // Chemistry of Natural Compounds. 2019. Vol. 55, no. 1. P. 102–104. doi: 10.1007/s10600-019-02623-9.
  22. Zhigzhitzhapova S.V., Pintaeva E.Ts., Dylenova E.P., Tykheev Zh.A., Radnaeva L.D. Fatty-acid compositions of Potamogeton pectinatus and P. perfoliatus // Chemistry of Natural Compounds. 2020. Vol. 56, no. 2. P. 309–311. doi: 10.1007/s10600-020-03015-0.
  23. Rozentsvet O.A., Saksonov S.V., Dembitsky V.M. Hydrocarbons, fatty acids, and lipids of freshwater grasses of the Potamogetonaceae family // Biochemistry (Moscow). 2002. Vol. 67, no 3. P. 351–356. doi: 10.1023/A:1014892601961. EDN: LHCQIP.
  24. Крылова Ю.В., Курашов Е.А., Русанов А.Г. Сравнительный анализ компонентного состава низкомолекулярного метаболома горца земноводного (Persicaria amphibia (L.) Delarbre) из разнотипных местообитаний в Ладожском озере // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2020. N 4. С. 95–114. doi: 10.17076/lim1141. EDN: CWPZWL.
  25. Breil C., Abert Vian M., Zemb T., Kunz W., Chemat F. “Bligh and Dyer” and Folch methods for solid–liquid–liquid extraction of lipids from microorganisms. Comprehension of Solvatation mechanisms and towards substitution with alternative solvents // International Journal of Molecular Sciences. 2017. Vol. 18, no. 4. P. 708. doi: 10.3390/ijms18040708.
  26. Saini R.K., Prasad P., Shang X., Keum Y.-S. Advances in lipid extraction methods – a review // International Journal of Molecular Sciences. 2021. Vol. 22, no. 24. P. 13643. doi: 10.3390/ijms222413643.
  27. Bligh E.G., Dyer W.J. A rapid method of total lipid extraction and purification // Canadian Journal of Biochemistry and Physiology. 1959. Vol. 37, no. 8. P. 911–917. doi: 10.1139/O59-099.
  28. Folch J., Lees M., Sloane Stanley G.H. A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues // Journal of Biological Chemistry. 1957. Vol. 226, no. 1. P. 497–509. doi: 10.1016/S0021-9258(18)64849-5.
  29. Кейтс М. Техника липидологии: выделение, анализ и идентификация липидов / пер. с англ. М.: Мир, 1975. 322 с.
  30. Meier S., Mjøs S.A., Joensen H., Grahl-Nielsen O. Validation of a one-step extraction/methylation method for determination of fatty acids and cholesterol in marine tissues // Journal of Chromatography A. 2006. Vol. 1104, no. 1-2. P. 291–298. doi: 10.1016/j.chroma.2005.11.045.
  31. Эсбенсен К. Анализ многомерных данных: избранные главы / пер. с англ. Черноголовка: Изд-во ИПХФ РАН, 2005. 157 с.
  32. Лось Д.А. Десатуразы жирных кислот. M.: Научный мир, 2014. 370 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).