Method Article

Biorefinery 접근 방식을 통한 Red Seaweed Gracilaria gracilis 의 가치 평가

DOI:

10.3791/65923

⸱

November 21st, 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1MARE-Marine and Environmental Sciences Centre/ARNET-Aquatic Research Network, ESTM, Polytechnic University of Leiria, 2MARE-Marine and Environmental Sciences Centre/ARNET-Aquatic Research Network, Department of Life Sciences, University of Coimbra

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

여기에서는 Gracilaria gracilis의 통합 가치 평가를 목표로 하는 몇 가지 프로토콜에 대해 설명합니다: 야생 종 수확, 자체 성장 및 생체 활성 성분 추출. 추출물의 항산화, 항균 및 세포 독성 효과와 함께 전체 해조류 바이오매스 및 색소가 풍부한 식품의 영양 및 안정성 평가가 평가됩니다.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

가치 있는 다중 표적 생리활성 성분을 얻기 위한 풍부한 공급 원료로서의 해조류에 대한 관심은 지속적으로 증가하고 있습니다. 이 연구에서 우리는 화장품, 약리학, 식품 및 사료 응용 분야를 위한 한천 및 기타 성분의 공급원으로서 상업적 이익을 위해 전 세계적으로 재배되는 식용 붉은 해초인 Gracilaria gracilis의 잠재력을 탐구합니다.

G. gracilis 성장 조건은 식물 번식 및 포자 형성을 통해 최적화되었으며 물리 화학적 조건을 조작하여 대규모 바이오 매스 스톡을 달성했습니다. 에탄올과 물을 사용한 녹색 추출 방법은 해조류 바이오매스에서 수행되었습니다. 추출물의 생체 활성 잠재력은 세포 독성, 항산화 및 항균 특성에 관한 일련의 시험관 내 분석을 통해 평가되었습니다. 또한 말린 해조류 바이오매스를 파스타 제형에 통합하여 식품의 영양가를 높였습니다. G. gracilis 에서 추출한 색소도 천연 착색제로 요구르트에 배합되어 안정성을 평가했습니다. 두 제품 모두 시장에 출시되기 전에 최상의 최종 제형을 달성하는 것을 목표로 하는 반 훈련된 감각 패널의 평가를 받았습니다.

결과는 G. gracilis가 전체 바이오매스, 추출물 및/또는 안료로 적용되는지 여부에 관계없이 G. gracilis 의 다양성을 뒷받침합니다. 몇 가지 최적화된 프로토콜을 구현함으로써 이 작업을 통해 식품, 화장품 및 양식 시장에 수익을 창출할 수 있는 잠재력을 가진 제품을 개발하고 환경 지속 가능성과 청색 순환 경제를 촉진할 수 있습니다.

또한, 바이오리파이너리 접근법에 따라 잔류 해조류 바이오매스는 식물 성장을 위한 생물 자극제로 사용되거나 포르투갈 레이리아의 MARE-Polytechnic 사내 양식 시스템의 수질 정화에 사용되는 탄소 물질로 전환될 것입니다.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

해조류는 제약, 식품, 사료 및 환경 부문에서 이익을 얻을 수 있는 흥미로운 천연 원료로 간주될 수 있습니다. 그들은 관련 생물학적 특성을 가진 육상 유기체에서 발견되지 않는 분자의 파노라마를 생합성합니다 1,2. 그러나 대규모 바이오매스 재고를 확보하기 위해서는 해조류에 최적화된 재배 프로토콜을 구현해야 합니다.

재배 방법은 항상 해조류 탈리의 특성과 전반적인 형태를 고려해야 합니다. Gracilaria gracilis 는 클론 분류군으로, 부착 기관이 여러 식물 축을 생산한다는 것을 의미합니다. 따라서 단편화(식물 번식)에 의한 번식이 이루어지는데, 이는 이들 축이 각각 주 시상(primary thallus)3으로부터 독립된 생명을 완전히 채택할 수 있기 때문이다. 클론 분류군은 간단하고 빠른 원스텝 재배 방법론과 성공적으로 통합될 수 있는데, 이는 탈루스를 빠르게 재생하고 유전적으로 동일한 새로운 개체로 성장시키는 작은 조각으로 분할하여 많은 양의 바이오매스를 얻을 수 있기 때문입니다. 이 과정에서 haplontic 및 diplontic thalli가 모두 사용될 수 있습니다....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. 바이오매스 수확 및 준비

  1. 썰물 때 G. gracilis 의 표본을 수확하고 건조, 빛 및 공기 노출을 피하기 위해 어둡고 차가운 상자에 담아 실험실로 신속하게 운반합니다.
  2. 실험실에서 흐르는 바닷물로 각 thallus를 씻고 철저히 청소하여 표면에서 파편, 괴사 부위, 착생식물 및 기타 유기체를 제거합니다.
  3. 일광 시원한 백색 및 형광등 및 광주기가 제공하는 낮은 조도, 일광 실내 (31 ± 35 °C)에서 지속적으로 폭기 된 해수 (1-1 psu)에서 야생 바이오 매스를 유지하십시오 (빛 : 어두움) 7 일 동안. 이 기간 동안 영양 배지를 공급하지 마십시오. 이를 통해 해조류는 새로운 실내 조건에 천천히 적응할 수 있습니다.

2. 재고 유지

  1. 적응 기간이 지나면 멸균 칼날로 해초 탈리의 건강한 끝부분을 자릅니다. Redmond et al. (2014)19 에 따라 멸균 상태에서 페트리 접시(1.0% 세균학적 한천, 증류수/해수 비율 1.0%)에서 미리 준비한 한천 겔을 통해 각 팁을 끌어 남아 있는 오염 물질을 제거합니다. 각 팁에 대해 한천 끌기를 세 번 수행하고 항상 한천 겔의 사용하지 않은 부분....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

항균 작용

얻은 결과를 해석 할 때, 억제 비율이 높을수록 특정 균주의 성장을 억제하는 추출물의 효능이 커지고 결과적으로 추출물이 항균제로서 더 흥미로워진다는 점을 명심해야합니다. 이 방법론을 통해 특정 박테리아 균주에서 어떤 추출물이 더 큰 활성을 보이는지 신속하게 식별할 수 있으며, 향후 사용 측면에서 가장 흥미로운 추출물도 식별할 수 있습니다. 따라서 우리는 동일한 추출물에 대한 추가 연구를 위한 출발점을 가질 수 있습니다.

그림 1은 바이오매스 건조 직후(그림 1A)와 에탄올 추출 후 얻은 세 번째 및 네 번째 추출(그림 1B

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

액체 배지에서의 항균 활성 시험은 액체 배지에 현탁된 미생물에 대한 항균 물질의 효과를 평가하는 데 사용되며 일반적으로 성장을 억제하거나 미생물을 죽이는 물질의 능력을 결정하기 위해 수행됩니다35,36,37,38. 이들은 항균제에 대한 미생물의 민감도를 평가하는데 사용되며, 시험관 또는 미세적정판에서 수행되며, 여기서 항균 물질의 상이한 농도가 표적 미생물22의 표준화된 현탁액에 대해 시험된다. 항균 활성은 적절한 배양 기간 후 배양 배지에서 미생물 성장 또는 탁도의 유무를 측정하여 평가됩니다.

이러한 테스트를 수행하는 방법에는 육수 희석법, 한천 확산법(예: 디스크 확산 검사) 및 가장 많이 사용되는 육수 미.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자는 공개할 것이 없습니다.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 작업은 MARE-해양 및 환경 과학 센터(UIDP/04292/2020 및 UIDB/04292/2020) 및 Associate Laboratory ARNET(LA/P/0069/2020)에 부여된 전략 프로젝트를 통해 포르투갈 과학 기술 재단(FCT)의 지원을 받았습니다. FCT는 또한 Marta V. Freitas(UI/BD/150957/2021)와 Tatiana Pereira(2021. 07791. BD)입니다. 이 작업은 또한 COMPETE 2020 - 경쟁력 및 국제화 운영 프로그램을 통해 포르투갈 2020 프로그램에 따라 ERDF(유럽 지역 개발 기금)가 공동 자금을 지원하는 프로젝트 HP4A - HEALTHY PASTA FOR ALL(공동 프로모션 번호 039952)의 재정적 지원을 받았습니다.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
절대 에탄올Aga, 포르투갈64-17-5
염화 암모늄PanReac12125-02-9
Amphotericin BSigma-Aldrich1397-89-3
분석 스케일 저울Sartorius, TE124S22105307
Bacillus subtilis subsp. spizizenii< / em>독일 미생물 컬렉션 및 Cell Cultures (DSMZ)DSM 347
BiotinPanreac AppliChem58-85-5
CentrifugeEppendorf, 5810R5811JH490481
ChloramphenicolPanReac56-75-7
CO2 챔버MemmertN/A
쿨 화이트 형광램프OSRAM Lumilux SkywhiteN/A
농도계 McFarlandGrant InstrumentsN/A
DMEM 매체Sigma-AldrichD5796
DMSOSigma-Aldrich67-68-5
DPPHSigma, Steinheim, Germany1898-66-4
Escherichia coli (DSM 5922)German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ)
에탄올 96%AGA-포르투갈64-17-5
에틸렌디아민테트라아세트산 이나트륨 염 이수화물(Na2EDTA)J.T.Baker6381-92-6
소 태아 혈청(FBS)시그마-알드리치F7524
여과지(Whatman No.1)WhatmanWHA1001320
플라스크VWR International, Alcabideche, 포르투갈 N/A
Folin-CiocalteuVWR Chemicals31360.264
갈산 Merck149-91-7
게르마늄(IV) 산화물, 99.999%AlfaAesar1310-53-8
HaCaT 세포 – 300493CLS-Cell Lines Services, 독일 
핫 플레이트 마그네틱 스티러IKA, C-MAG HS706.090564
황산철VWR Chemicals10124-49-9
층류 후드TelStar, Portugal526013
LB Medium VWR ChemicalsJ106
Listonella anguillarum독일 미생물 및 세포 배양 컬렉션(DSMZ)  DSM 21597
염화망간VWR 화학물질7773.01.5
마이크로피펫 에펜도르프, 포르투갈N/A
마이크로플레이트VWR International, 알카비데체, 포르투갈 10861-666
마이크로플레이트: Greiner738-0168
마이크로플레이트(멸균)Fisher Scientific10022403
마이크로플레이트 리더  Epoch Microplate 분광 광도계, BioTek, Vermont, USA1611151E
MTTSigma-Aldrich289-93-1
Muller-Hinton Broth (MHB)VWR Chemicals90004-658
오븐바인더, FD11512-04490
오븐바인더, BD11504-62615
페니실린시그마-알드리치1406-05-9
pH 측정기 Inolab  VWR International, 포르투갈 알카비데체 
Pippete 팁포르투갈 에펜도르프5412307
Pyrex 병 미디어 스토리지  VWR International, 포르투갈 알카비데체 16157-169
회전 증발기Heidolph, Laborota 400080409287
RotavaporIKA HB10, VWR International, Alcabideche, Portugal07.524254
탄산나트륨 (Na2CO3)Chem-Lab497-19-8
염화나트륨 (NaCl) Normax Chem7647-14-5
나트륨 인산염 이염기성Riedel-de Haë n7558-79-4
SpectraMagic NXKonica Minolta, 일본색상 데이터 분석 소프트웨어
분광 광도계Evolution 201, Thermo Scientific, Madison, WI, USA5A4T092004
스트렙토마이신시그마-알드리치57-92-1
티아민Panreac AppliChem59-43-8
트립신-EDTASigma-AldrichT4049
트립틱 소이 한천 (TSA)VWR 화학물질ICNA091010617
트립틱 소이 브로스 (TSB) VWR Chemicals22091
초순수 Advantage A10 Milli-Q lab, Merck, 다름슈타트, 독일F5HA17360B
진공 펌프Buchi, 스위스FIS05-402-103
비타민 B12Merck68-19-9
DSM592230049315212099

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. Roohinejad, S., Koubaa, M., Barba, F. J., Saljoughian, S., Amid, M., Greiner, R.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Gracilaria GracilisRed SeaweedBiorefinery ApproachSeaweed ExtractionBioactive CompoundsAntioxidant ActivityCytotoxicity AssaySensory AnalysisFatty Acid ProfileFood Fortification

Related Articles