Вестник МГТУ, 2021, Т. 24, № 3.

Вестник МГТУ. 2021. Т. 24, № 3. С. 267-276. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2021-24-3-267-276 УДК 664.959(043.3) Химическая и ферментативная деструкция хондроитина сульфата из северного ската Ю. А. Кучина, И. Н. Коновалова*, В. Ю. Новиков, Н. В. Долгопятова, В. Я. Кузнецов *Мурманский государственный технический университет, г. Мурманск, Россия; e-mail: konovalovain@mstu.edu.ru, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1116-0205 Информация о статье Реферат Поступила в редакцию Благодаря биосовместимости с тканями человека и животных, низкой токсичности, биодеградируемости 14.07.2021 хондроитина сульфат (ХС) представляет большой интерес для медицины. Поскольку ХС используется как фармацевтический препарат, то величина его молекулярной массы и растворимость определяют Ключевые словсі' возможности его применения. Приведены результаты изучения химической и ферментативной деструкции макромолекул ХС и ее влияние на молекулярную массу, растворимость и степень хондроитина сульфат, кристалличности полисахарида. ХС получали из хрящевой ткани северного ската (Amblyraja hyperborea). На стадии ферментолиза хрящевой ткани использовали ферменты панкреатин, гепатопанкреатин и протосубтилин. Идентификацию полученных образцов ХС выполняли методом ИК-спектроскопии. Ферментативную деструкцию гликозидных связей в макромолекулах ХС проводили 1%-м раствором фермента гепатопанкреатина, химическую деструкцию - перекисью водорода и хлороводородной кислотой. Содержание ХС в образцах определяли методом Дише. Химический состав образцов ХС оценивали стандартными методами. Среднемассовую молекулярную массу (ММ) определяли с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии и нефелометрическим методом; степень кристалличности (СК) - графической обработкой дифрактограмм, полученных рентгенофазовым анализом образцов ХС. Установлено, что под действием гепатопанкреатина и перекиси водорода происходит глубокая деструкция хондроитина сульфата, до образования низкомолекулярных и олигомерных фрагментов. В условиях кислотной деструкции в 0,5 н HCl в течение 20 мин ММ хондроитина сульфата снижается на 10 % по сравнению с исходной. Кислотная деструкция вызывает значительное уменьшение СК образцов ХС. Для не деструктированных в кислоте образцов ХС растворимость в дистиллированной воде увеличивается с уменьшением ММ и СК. Растворимость ХС после кислотной деструкции в диапазоне рН = 5-9 единиц составляет 99,0 ± 0,5 %. Высокая растворимость, по всей видимости, объясняется значительным содержанием в образцах аморфной фазы. Кучина Ю. А. и др. Химическая и ферментативная деструкция хондроитина сульфата из северного ската. Вестник МГТУ. 2021. Т. 24, № 3. С. 267-276. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2021- 24-3-267-276. северный скат, деструкция, ферменты, молекулярная масса, степень кристалличности, растворимость Для цитирования Article info Received 14.07.2021 Key words: chondroitin sulfate, Arctic skate, destruction, enzymes, molecular weight, crystallinity degree, solubility For citation Chemical and enzymatic destruction of chondroitin sulfate from Arctic skate Yulia A. Kuchina, Irina N. Konovalova*, Vitaly Yu. Novikov, Nataliya V. Dolgopyatova, Victor Ya. Kuznetsov *Murmansk State Technical University, Murmansk, Russia; e-mail: konovalovain@mstu.edu.ru, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1116-0205 Abstract Due to its biocompatibility with human and animal tissues, low toxicity, and biodegradability, chondroitin sulfate (CS) is of great interest for medicine. Since CS is used as a pharmaceutical preparation, its molecular weight and solubility determine the possibilities o f its use. This work presents the results of studying the chemical and enzymatic destruction of CS macromolecules and its effect on the molecular weight, solubility and crystallinity degree of the polysaccharide. CS was obtained from the cartilaginous tissue o f the Arctic skate (Amblyraja hyperborea ). A t the stage of cartilage tissue fermentolysis, the enzymes pancreatin, hepatopancreatin and protosubtil were used. The obtained CS samples were identified by IR spectroscopy. Enzymatic destruction o f glycosidic bonds in cholesterol macromolecules was carried out with a 1 % solution of the enzyme hepatopancreatin, chemical destruction with hydrogen peroxide and hydrochloric acid. The CS content in the samples was determined by the Dische method. The chemical composition of CS samples was evaluated by standard methods. The average molecular weight (MW) was determined using high performance liquid chromatography and the nephelometric method. The crystallinity degree (CD) was determined by graphical processing o f diffraction patterns obtained by X-ray phase analysis o f CS samples. It was found that under the action o f hepatopancreatin and hydrogen peroxide, deep destruction o f chondroitin sulfate occurs, to the formation o f low molecular weight and oligomeric fragments. Under conditions o f acid destruction in 0.5 N HCl for 20 min the MW of chondroitin sulfate is reduced by 10 % compared to the initial one. Acid destruction causes a significant decrease in the CD of the CS samples. For CS samples not degraded in acid, the solubility in distilled water increases with decreasing MW and CD. The solubility o f CS after acid destruction in the range o f pH = 5-9 units is 99.0 ± 0.5 %. This high solubility is most likely explained by the significant content of the amorphous phase in the samples. Kuchina, Yu. A. et al. 2021. Chemical and enzymatic destruction of chondroitin sulfate from Arctic skate. Vestnik o f MSTU, 24(3), pp. 267-276. (In Russ.) DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2021-24-3- 267-276. 267