Исследование летучих ароматических соединений Enteromorpha prolifera во время дрейфа зеленого прилива в Желтом море
Зеленые водоросли Enteromorpha prolifera широко распространены по всему миру, некоторые растут в морской воде или пресноводных реках, а некоторые - на верхнем уступе прикрепленных оснований, таких как скалы или илистые пляжи в приливно-отливных зонах. В настоящее время в мире известно более 80 видов Enteromorpha prolifera, из них около 11 видов обитают в Китае. Некоторые зеленые водоросли быстро растут и собираются вместе, вызывая зеленый прилив. Возникновение зеленого прилива влечет за собой ряд вторичных экологических проблем, таких как большое количество водорослей, плавающих на поверхности морской воды, вызывающих эффект затенения и приводящих к деградации и гибели донной растительности из-за невозможности осуществлять фотосинтез; Водоросли скапливаются на берегу, разлагаются, выделяют неприятный запах и даже размножаются; после оседания на морском дне водоросли могут вызвать гипоксию и деградацию осадка, изменить физические и химические свойства придонной воды и осадка, тем самым оказывая серьезное воздействие на морскую экологическую среду и функции экологической службы.
С 2007 года в Желтом море Китая уже 14 лет подряд происходят крупномасштабные зеленые приливы, которые наносят огромный экономический ущерб и даже угрожают экологической безопасности прибрежных районов Китая. В настоящее время отечественные и зарубежные ученые провели углубленные исследования по изучению источника, механизма вспышки, пути дрейфа, прогнозирования и раннего предупреждения зеленого прилива в Желтом море и достигли ряда важных результатов. Доминирующий вид, вызвавший вспышку зеленого прилива в Желтом море, Ulva prolifera, на самом деле является экономической морской водорослью. Согласно "Сборнику лекарственных средств" и "Каталогу диеты Суйэнчжу", она обладает такими свойствами, как охлаждение крови, снятие жара, диурез, уменьшение мокроты, размягчение твердых тканей и снижение уровня холестерина. Современные исследования в основном сосредоточены на полисахаридах из Enteromorpha prolifera, которые, как было доказано, обладают фармакологическими свойствами, такими как снижение уровня липидов в крови, антиоксидация, укрепление иммунитета и подавление рака кожи. Кроме того, Enteromorpha prolifera выполняет такие функции, как стерилизация и стирка, прядение волокон, звукопоглощающие материалы и восстановление эвтрофных морских экосистем. В последние годы Enteromorpha prolifera все чаще используется в пищевой промышленности. В Японии и Южной Корее Enteromorpha prolifera является элитной приправой, которая используется только в элитной кухне и стоит дорого. В Китае Enteromorpha prolifera измельчают в водорослевый порошок, который можно добавлять в другие продукты питания. В настоящее время в Китае налажено промышленное производство креветок, лапши, жареного теста и других продуктов из Enteromorpha prolifera. Применение Enteromorpha prolifera в основном обусловлено его уникальным ароматом. Поэтому понимание летучих ароматических соединений и компонентов в теле водорослей зеленого прилива имеет решающее значение для рационального использования и развития ресурсов зеленого прилива.
В настоящее время исследования зеленых приливных водорослей в Китае обычно сосредоточены на их видовой идентификации, истории жизни, культуре тканей, экспериментальной экологии и других аспектах. Был достигнут определенный прогресс в анализе питательных компонентов зеленых приливных водорослей, но он в основном сосредоточен на анализе компонентов зеленых приливных водорослей в конкретном месте или районе моря. Имеется мало сообщений об изменениях в компонентах зеленых приливных водорослей в течение всего процесса дрейфа, особенно об изменениях в летучих ароматических соединениях зеленых приливных водорослей в течение всего процесса дрейфа. В данном исследовании были собраны образцы на разных стадиях дрейфа зеленого прилива и проведен анализ летучих ароматических соединений. В сочетании с пороговыми значениями аромата были определены основные компоненты аромата доминирующего вида зеленого прилива Enteromorpha prolifera в различных регионах, что заложило основу для разработки и использования ресурсов пищевых продуктов из зеленого прилива Enteromorpha prolifera.

В данном исследовании HSSPME использовался для извлечения летучих ароматических соединений из плавающих водорослей зеленого прилива в 8 различных городских районах Желтого моря. ГХ-МС анализ показал, что основные вкусовые компоненты и содержание в плавающих водорослях в этих 8 районах не полностью совпадают. Спиртовые соединения обычно обладают мягким запахом и растительным ароматом, что благотворно влияет на общий запах зеленых водорослей. В районе Рудун имеется относительно богатое разнообразие спиртовых веществ зеленых приливных водорослей; среди них 1-пентен-3-ол и гептанол имеют ароматические запахи, а содержание октадеканола в зеленых приливных водорослях Шэян относительно высоко, он обладает ароматом и вносит значительный вклад в запах зеленых приливных водорослей. В других регионах, особенно на поздней стадии дрейфа зеленого прилива у побережья Шаньдуна, содержание и типы спиртовых веществ значительно снижаются.
Среди всех летучих компонентов, обнаруженных в зеленых приливных водорослях Рудун, Дафэн и Рушань, наиболее распространены олефины, в основном 8-гептацен, лимонен, стирол и т.д. Среди них зеленые приливные водоросли в регионах Рудун и Дафэн содержат высокое содержание 8-гептацена, в то время как зеленые приливные водоросли в Рижао, Циндао и Хайяне не были обнаружены. 8-гептацен - это характерное ароматическое вещество, общее для крупных морских водорослей, которое было обнаружено в квашеной капусте, морской капусте и красных морских водорослях. 8-гептацен - это тип химического чувствительного вещества, образующегося в результате ферментативных реакций. В качестве биоинформационного элемента, играющего определенную роль в формировании каллуса, в зеленых приливных водорослях Шэян, Ляньюньган и Рушань присутствует 1-додецен, который обладает сильным резким запахом и оказывает негативное влияние на вкус зеленых приливных водорослей.
Кетоновые соединения обычно обладают цветочным и фруктовым ароматом. В процессе дрейфа зеленых приливных водорослей содержание и типы кетоновых веществ в зеленых приливных водорослях в различных регионах постепенно уменьшаются. Кроме зеленых водорослей прилива Рушань, был обнаружен β - ионон: β - ионон имеет сосновый аромат и аромат пурпурного роланда при разбавлении, и является важным синтетическим материалом для витамина А, который способствует производству ароматического вкуса зеленых водорослей прилива; кроме того, такие вещества, как кетон чайного аромата, ароматический ацетон и дигидро - β - фиолетовый кетон имеют приятный цветочный и фруктовый аромат, но не были обнаружены на поздней стадии плавания зеленых водорослей прилива.
Альдегидные соединения тесно связаны с формированием различных специфических ароматов. В литературе имеются сведения о том, что альдегидные соединения имеют низкий порог и вносят значительный вклад в аромат продуктов. Содержание шафранового альдегида и циклического цитраля относительно высоко в зеленых приливных водорослях Рудонг, которые обладают древесным, резким и сладким ароматами. В живых организмах многие альдегиды образуются из жирных кислот, например гексаналь и валеральдегид, которые являются продуктами окислительного расщепления линолевой кислоты; жирные альдегиды в основном обладают сильным фруктовым вкусом с оттенком хлебного аромата. На поздней стадии плавающих зеленых водорослей прилива был обнаружен транс-2-гептеналь, который обладает стимулирующим запахом и оказывает негативное влияние на вкус водорослей.
Среди всех летучих компонентов, обнаруженных в зеленых приливных водорослях, эфирные соединения отличаются высоким содержанием и богатым разнообразием. Как правило, сложноэфирные соединения обладают приятным ароматом, а порог восприятия запаха сложноэфирных соединений обычно невысок. Предполагается, что сложноэфирные соединения вносят значительный вклад в общий запах зеленых приливных водорослей. Результаты исследований показывают, что по мере дрейфа зеленой приливной водоросли на север общее содержание сложных эфиров постепенно уменьшается, например, дигидрокивилактона и метилпальмитата, которые обладают фруктовым и древесным ароматами. Дигидрокивилактон также имеет важное прикладное значение в пищевой и сигаретной промышленности, но его содержание постепенно уменьшается по мере дрейфа, и его вклад в общий аромат также снижается.
Стоит отметить, что в образце из Рушана было обнаружено некоторое количество Cai. Эти соединения обычно образуются при постоянном обогащении окружающей среды загрязняющими веществами, что может быть причиной плохого вкуса зеленых водорослей прилива Рушан. Кроме того, в образцах из Рушана были обнаружены только тиазол и пиразин. Согласно соответствующим литературным данным, они связаны с горечью Enteromorpha prolifera, что косвенно доказывает плохой вкус зеленых приливных водорослей на поздней стадии дрейфа.
Тип и содержание летучих ароматических соединений определяют качество зеленых водорослей. Объединив содержание и порог соединений в 8 различных регионах зеленых приливных водорослей, можно сделать вывод, что зеленые приливные водоросли в разных регионах не только обладают уникальными характерными компонентами аромата, но и имеют одинаковые ключевые компоненты аромата, такие как бензальдегид, циклический цитраль, лимонен, β - ионон и т.д. Согласно результатам исследований Ли, изменения в летучих компонентах морских водорослей тесно связаны с районами аквакультуры, а также обусловлены сильной адсорбционной способностью самих водорослей к веществам окружающей среды. Изменения в летучих компонентах могут быть связаны с изменениями фоновых веществ в районах аквакультуры. Основываясь на результатах молекулярной идентификации различных регионов зеленых приливных водорослей, при одинаковом разнообразии зеленых приливных водорослей, факторы окружающей среды оказывают значительное влияние на летучие ароматические соединения зеленых приливных водорослей. В будущем можно провести дальнейшие исследования влияния таких факторов окружающей среды, как температура, свет, качество морской воды и состав питательных веществ, на летучие метаболиты.
Зеленые приливные водоросли, как морской ресурс с различными полезными свойствами, имеют большую производственную и утилизационную ценность и перспективы развития рынка. В данном исследовании твердофазная микроэкстракция головного пространства использовалась для извлечения летучих ароматических компонентов зеленых приливных водорослей и сочеталась с ГХ-МС анализом для точного определения компонентов летучих ароматических соединений в плавающих зеленых приливных водорослях в Желтом море. Предварительно были определены основные ароматические компоненты зеленых приливных водорослей в различных регионах. Результаты показали, что аромат зеленых приливных водорослей в разных регионах неодинаков. В процессе дрейфа зеленых приливных водорослей типы и содержание летучих веществ постепенно снижались от Рудуна в Цзянсу до Рушана в Шаньдуне, что свидетельствует о снижении общего качества. По сравнению с другими, качество зеленых приливных водорослей Южного Желтого моря лучше и может быть использовано для производства пищевых продуктов в практическом применении; из-за того, что они находятся на поздней стадии всплытия, летучие ароматы зеленых приливных водорослей Северного Желтого моря плохие, и они могут быть спасены для использования в качестве корма, удобрения и развития энергии биомассы. Данное исследование заложило основу для углубленного изучения ароматических соединений зеленых приливных водорослей и создало теоретическую базу для развития и использования зеленых приливных водорослей в будущем.