Hier beschreiben wir verschiedene Protokolle, die auf eine integrierte Aufwertung von Gracilaria gracilis abzielen: Ernte von Wildarten, Eigenzucht und Extraktion von bioaktiven Inhaltsstoffen. Die antioxidative, antimikrobielle und zytotoxische Wirkung der Extrakte wird ebenso bewertet wie die Nährwert- und Stabilitätsbewertung von Lebensmitteln, die mit ganzer Algenbiomasse und Pigmenten angereichert sind.
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Methodenartikel
Aufwertung der Rotalge Gracilaria gracilis durch einen Bioraffinerieansatz
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Das Interesse an Algen als reichlich vorhandener Rohstoff zur Gewinnung wertvoller und zielführender bioaktiver Inhaltsstoffe wächst kontinuierlich. In dieser Arbeit untersuchen wir das Potenzial von Gracilaria gracilis, einer essbaren Rotalge, die weltweit wegen ihres kommerziellen Interesses als Quelle für Agar und andere Inhaltsstoffe für kosmetische, pharmakologische, Lebensmittel- und Futtermittelanwendungen angebaut wird.
Die Wachstumsbedingungen von G. gracilis wurden durch vegetative Vermehrung und Sporulation optimiert, während die physikalisch-chemischen Bedingungen manipuliert wurden, um einen großen Biomassebestand zu erreichen. Grüne Extraktionsmethoden mit Ethanol und Wasser wurden über die Algenbiomasse durchgeführt. Das bioaktive Potenzial der Extrakte wurde durch eine Reihe von In-vitro-Assays hinsichtlich ihrer Zytotoxizität, ihrer antioxidativen und antimikrobiellen Eigenschaften bewertet. Darüber hinaus wurde getrocknete Algenbiomasse in Nudelformulierungen eingearbeitet, um den Nährwert der Lebensmittel zu erhöhen. Aus G. gracilis extrahierte Pigmente wurden auch als natürlicher Farbstoff in Joghurt eingearbeitet und ihre Stabilität bewertet. Beide Produkte wurden einer halbgeschulten sensorischen Jury unterzogen, die darauf abzielt, die beste Endformulierung zu erreichen, bevor sie auf den Markt kommen.
Die Ergebnisse belegen die Vielseitigkeit von G. gracilis , unabhängig davon, ob es als Gesamtbiomasse, Extrakte und/oder Pigmente angewendet wird. Durch die Implementierung mehrerer optimierter Protokolle ermöglicht diese Arbeit die Entwicklung von Produkten mit dem Potenzial, von den Lebensmittel-, Kosmetik- und Aquakulturmärkten zu profitieren und die ökologische Nachhaltigkeit und eine blaue Kreislaufwirtschaft zu fördern.
Darüber hinaus wird die verbleibende Algenbiomasse im Einklang mit einem Bioraffinerieansatz als Biostimulans für das Pflanzenwachstum verwendet oder in Kohlenstoffmaterialien umgewandelt, die bei der Wasseraufbereitung der hauseigenen Aquakultursysteme von MARE-Polytechnic in Leiria, Portugal, verwendet werden.
Einleitung
Algen können als interessanter natürlicher Rohstoff angesehen werden, von dem die Pharma-, Lebensmittel-, Futtermittel- und Umweltbranche profitieren kann. Sie biosynthetisieren eine Vielzahl von Molekülen, von denen viele in terrestrischen Organismen nicht vorkommen und relevante biologische Eigenschaften aufweisen 1,2. Es müssen jedoch Algen-optimierte Anbauprotokolle implementiert werden, um einen großen Biomassebestand zu gewährleisten.
Die Anbaumethoden müssen immer die Art der Algen-Thalli und die allgemeine Morphologie berücksichtigen. Gracilaria gracilis ist ein klo....
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Protokoll
1. Ernte und Aufbereitung von Biomasse
- Ernten Sie die Proben von G. gracilis bei Ebbe und transportieren Sie sie schnell in dunklen, gekühlten Boxen ins Labor, um Trocknung, Licht und Lufteinwirkung zu vermeiden.
- Waschen Sie jeden Thallus im Labor mit fließendem Meerwasser und reinigen Sie ihn gründlich, um Ablagerungen, nekrotische Teile, Epiphyten und andere Organismen von der Oberfläche zu entfernen.
- Halten Sie die wilde Biomasse in konstant belüftetem Meerwasser (31-35 PSU) in einem Klimaraum (20 ± 1 °C) mit geringer Bestrahlungsstärke durch Tageslicht, kaltweiße Lampen und Leuchtstofflampen und photoperiodisch auf 16:08 Uhr ....
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Ergebnisse
Antimikrobielle Aktivität
Bei der Interpretation der erzielten Ergebnisse ist zu berücksichtigen, dass je höher der Prozentsatz der Hemmung ist, desto größer ist die Wirksamkeit des Extrakts bei der Hemmung des Wachstums dieses spezifischen Stammes und desto interessanter ist der Extrakt folglich als antimikrobielles Mittel. Durch diese Methodik können wir schnell feststellen, welche Extrakte eine größere Aktivi.......
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Diskussion
Die antimikrobiellen Aktivitätstests in einem flüssigen Medium werden verwendet, um die Wirksamkeit antimikrobieller Substanzen gegen Mikroorganismen zu bewerten, die in einem flüssigen Medium suspendiert sind, und werden in der Regel durchgeführt, um die Fähigkeit einer Substanz zu bestimmen, das Wachstum zu hemmen oder Mikroorganismen abzutöten35,36,37,38. Sie werden verwendet, um die Empfind.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde von der portugiesischen Stiftung für Wissenschaft und Technologie (FCT) im Rahmen der strategischen Projekte unterstützt, die dem MARE-Zentrum für Meeres- und Umweltwissenschaften (UIDP/04292/2020 und UIDB/04292/2020) und dem assoziierten Labor ARNET (LA/P/0069/2020) gewährt wurden. FCT finanzierte auch die individuellen Promotionsstipendien für Marta V. Freitas (UI/BD/150957/2021) und Tatiana Pereira (2021). 07791. BD). Diese Arbeit wurde auch durch das Projekt HP4A - GESUNDE PASTA FÜR ALLE (Co-Promotion Nr. 039952) finanziell unterstützt, das vom EFRE - Europäischer Fonds für regionale Entwicklung im Rahmen des Programms Portugal 2020 im Rahmen de....
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Absolutes Ethanol | Aga, Portugal | 64-17-5 | |
| Ammoniumchlorid | PanReac | 12125-02-9 | |
| Amphotericin B | Sigma-Aldrich | 1397-89-3 | |
| Analysenwaage | Sartorius, TE124S | 22105307 | |
| Bacillus subtilis subsp. spizizenii | Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) | DSM 347 | |
| Biotin | Panreac AppliChem | 58-85-5 | |
| Zentrifuge | Eppendorf, 5810R | 5811JH490481 | |
| Chloramphenicol | PanReac | 56-75-7 | |
| CO2 Kammer | Memmert | N/A | |
| Kaltweiße Leuchtstofflampen | OSRAM Lumilux Skywhite | N/A | |
| Densitometer McFarland | Grant Instruments | N/A | |
| DMEM medium | Sigma-Aldrich | D5796 | |
| DMSO | Sigma-Aldrich | 67-68-5 | |
| DPPH | Sigma, Steinheim, Deutschland | 1898-66-4 | |
| Escherichia coli (DSM 5922) | Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) | ||
| Ethanol 96% | AGA-Portugal | 64-17-5 | |
| Ethylendiamintetraessigsäure Dinatriumsalzdihydrat (Na2EDTA) | J.T.Baker | 6381-92-6 | |
| Fötales Rinderserum (FBS) | Sigma-Aldrich | F7524 | |
| Filterpapier (Whatman No.1) | Whatman | WHA1001320 | |
| Flaschen | VWR International, Alcabideche, Portugal | N/A | |
| Folin-Ciocalteu | VWR Chemicals | 31360.264 | |
| Gallussäure | Merck | 149-91-7 | |
| Germanium(IV)-oxid, 99,999% | AlfaAesar | 1310-53-8 | |
| HaCaT-Zellen – 300493 | CLS-Cell Lines Services, Deutschland | ||
| Heizplatte Magnetrührer | IKA, C-MAG HS7 | 06.090564 | |
| Eisensulfat | VWR Chemicals | 10124-49-9 | |
| Laminar-Flow-Haube | TelStar, Portugal | 526013 | |
| LB Medium & | VWR Chemicals | J106 | |
| Listonella anguillarum | Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) | DSM 21597 | |
| Manganchlorid | VWR Chemicals | 7773.01.5 | |
| Mikropipetten | Eppendorf, Portugal | N/A | |
| Mikroplatten | VWR International, Alcabideche, Portugal | 10861-666 | |
| Mikrotiterplatten | Greiner | 738-0168 | |
| Mikrotiterplatten (steril) | Fisher Scientific | 10022403 | |
| Mikroplatten-Reader | Epoch Mikroplatten-Spektralphotometer, BioTek, Vermont, USA | 1611151E | |
| MTT | Sigma-Aldrich | 289-93-1 | |
| Müller-Hinton Bouillon (MHB) | VWR Chemicals | 90004-658 | |
| Ofenbinder | , FD115 | 12-04490 | |
| Ofenbinder | , BD115 | 04-62615 | |
| Penicillin | Sigma-Aldrich | 1406-05-9 | |
| pH-Messgerät Inolab | VWR International, Alcabideche, Portugal | ||
| Pippete-Tipps | Eppendorf, Portugal | 5412307 | |
| Pyrex Bottles Media Storage | VWR International, Alcabideche, Portugal | 16157-169 | |
| Rotationsverdampfer | Heidolph, Laborota 4000 | 80409287 | |
| Rotavapor | IKA HB10, VWR International, Alcabideche, Portugal | 07.524254 | |
| Natriumcarbonat (Na2CO3) | Chem-Lab | 497-19-8 | |
| Natriumchlorid (NaCl) | Normax Chem | 7647-14-5 | |
| Natriumphosphat Dibasisches | Riedel-de Haë n | 7558-79-4 | |
| SpectraMagic NX | Konica Minolta, Japan | Software zur Farbdatenanalyse | |
| Spectrophotometer | Evolution 201, Thermo Scientific, Madison, WI, USA | 5A4T092004 | |
| Streptomycin | Sigma-Aldrich | 57-92-1 | |
| Thiamin | Panreac AppliChem | 59-43-8 | |
| Trypsin-EDTA | Sigma-Aldrich | T4049 | |
| Tryptischer Soja-Agar (TSA) | VWR Chemicals | ICNA091010617 | |
| Tryptische Soja-Bouillon (TSB) | VWR Chemicals | 22091 | |
| Reinstwasser | Advantage A10 Milli-Q lab, Merck, Darmstadt, Deutschland | F5HA17360B | |
| Vakuumpumpe | Büchi, Schweiz | FIS05-402-103 | |
| Vitamin B12 | Merck | 68-19-9 |
Referenzen
- Charoensiddhi, S., Abraham, R. E., Su, P., Zhang, W. Seaweed and seaweed-derived metabolites as prebiotics. Advances in Food and Nutrition Research. 91, 97-156 (2020).
- Roohinejad, S., Koubaa, M., Barba, F. J., Saljoughian, S., Amid, M., Greiner, R.
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Nachdrucke und Genehmigungen
