ここでは、 Gracilaria gracilisの統合的な価値化を目的としたいくつかのプロトコル(野生種の収穫、自社栽培、生物活性成分の抽出)について説明します。抽出物の抗酸化作用、抗菌作用、細胞毒性作用が評価され、海藻バイオマスと色素が豊富に含まれた食品の栄養と安定性の評価も行われます。
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この記事について
サマリー
要約
海藻は、貴重でマルチターゲットの生物活性成分を得るための豊富な原料として、継続的に高まっています。本研究では、化粧品、薬理学、食品、飼料用途の寒天やその他の原料の供給源として商業的に利益を得るために世界中で養殖されている食用紅海藻である Gracilaria gracilisの可能性を探ります。
G. gracilis の生育条件は、栄養繁殖と胞子形成によって最適化され、物理化学的条件を操作して大量のバイオマスストックを達成しました。エタノールと水を用いた緑色抽出法は、海藻バイオマスに対して実施されました。抽出物の生理活性の可能性は、細胞毒性、抗酸化性、および抗菌特性に関する一連の in vitro アッセイを通じて評価されました。さらに、乾燥海藻バイオマスをパスタの配合に取り入れ、食品の栄養価を高めました。 また、G. gracilis から抽出した色素は、天然着色料としてヨーグルトに配合され、その安定性が評価されました。どちらの製品も、市場に出る前に最高の最終処方を達成することを目指して、半訓練された官能パネルの評価に提出されました。
結果は、 G. gracilis がバイオマス全体、抽出物および/または色素として適用されるかどうかにかかわらず、その多様性を裏付けています。この作業は、いくつかの最適化されたプロトコルを実装することで、食品、化粧品、水産養殖市場に利益をもたらす可能性のある製品の開発を可能にし、環境の持続可能性とブルーサーキュラーエコノミーを促進します。
さらに、バイオリファイナリーのアプローチに沿って、残留海藻バイオマスは植物成長のためのバイオスティミュラントとして使用されたり、ポルトガルのレイリアにあるMARE-Polytechnicの社内養殖システムの水質浄化に使用される炭素材料に変換されます。
概要
海藻類は、医薬品、食品、飼料、環境分野で利益を得るための興味深い天然原料と見なすことができます。それらは、関連する生物学的特性を持つ、陸生生物には見られない多くの分子を生合成します1,2。しかし、大量のバイオマスストックを確保するためには、海藻に最適化された培養プロトコルを実施する必要があります。
養殖方法は、海藻の性質と全体的な形態を常に考慮する必要があります。 Gracilaria gracilis はクローン分類群であり、付着器官は複数の栄養軸を生成します。このようにして、断片化による伝播(栄養繁殖)が達成され、これらの軸のそれぞれが主葉状体3から独立した生命を完全に採用することができる。クローン分類群は、葉状体を小さな断片に分割することで大量のバイオマスが得られ、それが急速に再生し、遺伝的に同一の新しい個体に成長するため、単純で迅速なワンステップ培養方法とうまく統合できます。このプロセスでは、ハプロンティックタリーとディプロンティックタリーの両方を使用できます。この属は複雑なハプロ-ディプロンティック同型三相性生活環を示すが、改良作物を達成するために株の遺伝的更新が必要な場合を除き、胞子形成はめったに必要ではない。この場合、四胞子(減数分裂によって形成されるハプロン胞子)と手肉胞子(有糸....
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プロトコル
1. バイオマスの収穫と調製
- G. gracilisの標本は干潮時に収穫し、乾燥、光、空気への暴露を避けるために、暗くて冷やした箱に入れて実験室にすばやく輸送します。
- 実験室では、各葉状体を流水で洗浄し、完全に洗浄して、破片、壊死部分、着生植物、およびその他の生物を表面から取り除きます。
- 野生バイオマスを常時曝気した海水(31-35 psu)中の気候室(20±1°C)で、日光、涼しい白色、蛍光灯、日長を16:08(明:暗)に設定して7日間保管します。この期間中は、栄養培地を供給しないでください。これにより、海藻は新しい室内条件にゆっくりと順応することができます。
2. 在庫管理
- 馴化期間の後、海藻の健康な先端を滅菌刃で切ります。Redmond et al. (2014)19 に従い、無菌条件下で、ペトリ皿(1.0%の細菌学的寒天培地、蒸留水/海水比1:1)で事前に調製した寒天ゲルに各チップを通し、残っている汚染物質を除去します。各チップに対して寒天ドラッグを3回実行し、常に寒天ゲルの未使用部分にチップをドラッグします。
- ガラス器具を塩酸溶液(HCl、15%)で酸洗浄し、蒸留水で十分にすすいでください。洗浄工程で使用するすべての工具、ガラス器具、寒天、海水、蒸留水をオートクレーブ(121°C、15分)で....
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結果
抗菌活性
得られた結果を解釈する際には、阻害の割合が高いほど、その特定の菌株の増殖を阻害する抽出物の有効性が高くなり、その結果、抽出物が抗菌剤としてより興味深いものになることに留意する必要があります。この方法論により、特定の細菌株に対してより大きな活性を持つ抽出物を迅速に特定し、将来の使用に関して最も興味深いものを特定することもできます。したがって、同じ抽出物に関するさらなる研究の出発点を持つことができます。
図1は、第1および第2の抽出において、バイオマス乾燥直後(図1A)および第3および第4の抽出(図1B)において、エタノール抽出後に得られた
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ディスカッション
液体培地中の抗菌活性試験は、液体培地に懸濁した微生物に対する抗菌物質の有効性を評価するために使用され、通常、微生物の成長を阻害または殺す物質の能力を決定するために実行されます35、36、37、38.それらは、抗菌剤に対する微生物の感受性を評価するために使用され、試験管または微量滴定プレートで実施され、そこでは、異なる濃度の抗菌物質が標的微生物の標準化された懸濁液に対して試験される22。抗菌活性は、適切なインキュベーション期間後の培地中の微生物の増殖または濁りの有無を測定することによって評価されます。
これらの試験を実施するには、ブロス希釈法、寒天拡散法(ディスク拡散試験など)、および最も使用されている38の1つであるブロス微量希釈法な.......
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開示事項
著者は何も開示していません。
謝辞
この研究は、MARE-Marine and Environmental Sciences Centre(UIDP/04292/2020およびUIDB/04292/2020)およびAssociate Laboratory ARNET(LA/P/0069/2020)に付与された戦略的プロジェクトを通じて、ポルトガル科学技術財団(FCT)の支援を受けました。FCTはまた、Marta V. Freitas(UI/BD/150957/2021)とTatiana Pereira(2021.07791. BD)。この作業は、ポルトガル2020プログラムの下でERDF(欧州地域開発基金)が共同出資するプロジェクトHP4A(すべての人のための健康的なパスタ)(共同プロモーション番号039952)によっても財政的に支援され、COMPETE 2020 - 競争力と国際化運用プログラムを通じて行われました。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Absolute Ethanol | Aga, Portugal | 64-17-5 | |
| Ammonium Chloride | PanReac | 12125-02-9 | |
| Amphotericin B | Sigma-Aldrich | 1397-89-3 | |
| Analytical scale balance | Sartorius, TE124S | 22105307 | |
| Bacillus subtilis subsp. spizizenii | German Collection of Microorganisms and細胞培養(DSMZ) | DSM 347 | |
| Biotin | Panreac AppliChem | 58-85-5 | |
| Centrifuge | Eppendorf, 5810R | 5811JH490481 | |
| Chloramphenicol | PanReac | 56-75-7 | |
| CO2 Chamber | Memmert | N/A | |
| Cool White Fluorescent Lamps | OSRAM Lumilux Skywhite | N/A | |
| 濃度計 McFarland | Grant Instruments | N/A | |
| DMEM medium | Sigma-Aldrich | D5796 | |
| DMSO | Sigma-Aldrich | 67-68-5 | |
| DPPH | Sigma, Steinheim, Germany | 1898-66-4 | |
| Escherichia coli (DSM 5922) | German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ) | ||
| エタノール96% | AGA-ポルトガル | 64-17-5 | |
| エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩二水和物(Na2EDTA) | JTベイ | カー6381-92-6 | |
| ウシ胎児血清(FBS) | シグマアルドリッチ | F7524 | |
| 濾紙(Whatman No.1) | Whatman | WHA1001320 | |
| Flasks | VWRインターナショナル、アルカビデチェ、ポルトガル | N / A | |
| フォリン-チョカルテウ | VWRケミカル | 31360.264 | |
| 没食子酸 | Merck | 149-91-7 | |
| 酸化ゲルマニウム (IV), 99.999% | AlfaAesar | 1310-53-8 | |
| HaCaT cells – 300493 | CLS-Cell Lines Services, Germany | ||
| ホットプレートマグネティックスターラーIKA | 、C-MAG HS7 | 06.090564 | |
| 鉄 | VWRケミカルズ | 10124-49-9 | |
| 層流フード | TelStar、ポルトガル | 526013 | |
| LBミディアム | VWR Chemicals | J106 | |
| Listonella anguillarum | German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ) | DSM 21597 | |
| 塩化マンガン | VWRケミカル | 7773.01.5 | |
| マイクロピペット | エッペンドルフ、ポルトガル | N/A | |
| Microplates | VWR International、アルカビデチェ、ポルトガル | 10861-666 | |
| マイクロプレート | Greiner | 738-0168 | |
| マイクロプレート (滅菌) | Fisher Scientific | 10022403 | |
| Microplate reader | エポック マイクロプレート分光光度計、BioTek、バーモント州、米国 | 1611151E | |
| MTT | Sigma-Aldrich | 289-93-1 | |
| Muller-Hinton Broth (MHB) | VWR Chemicals | 90004-658 | |
| オーブン | バインダー、FD115 | 12-04490 | |
| オーブン | バインダー、BD115 | 04-62615 | |
| ペニシリン | Sigma-Aldrich | 1406-05-9 | |
| pHメーター Inolab | VWRインターナショナル、アルカビデチェ、ポルトガル | ||
| ピピートのヒント | エッペンドルフ、ポルトガル | 5412307 | |
| Pyrexボトルメディアストレージ | VWRインターナショナル、アルカビデチェ、ポルトガル | 16157-169 | |
| ロータリーエバポレーター | ハイドルフ、Laborota 4000 80409287 | ||
| Rotavapor | IKA HB10、VWR International、アルカビデチェ、ポルトガル | 07.524254 | |
| 炭酸ナトリウム (Na2CO3) | Chem-Lab | 497-19-8 | |
| 塩化ナトリウム (NaCl) | Normax Chem | 7647-14-5 | |
| 二塩基 | Riedel-de Haën | 7558-79-4 | |
| SpectraMagic NX | コニカミノルタ、日本 | 色データ分析ソフトウェア | |
| 分光光度計 | Evolution 201、Thermo Scientific、マディソン、ウィスコンシン、米国 | 5A4T092004 | |
| ストレプトマイシン | Sigma-Aldrich | 57-92-1 | |
| チアミン | Panreac AppliChem | 59-43-8 | |
| トリプシン-EDTA | Sigma-Aldrich | T4049 | |
| トリプシン性大豆寒天 (TSA) | VWR Chemicals | ICNA091010617 | |
| Tryptic Soy Broth (TSB) | VWRケミカルズ | 22091 | |
| 超純水 | アドバンテージ A10 Milli-Q lab, Merck, Darmstadt, Germany | F5HA17360B | |
| 真空ポンプ | スイス ブッヒ | FIS05-402-103 | |
| Vitamin B12 | Merck | 68-19-9 |
参考文献
- 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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再版と許可
