Biorefinery 접근 방식을 통한 Red Seaweed Gracilaria gracilis 의 가치 평가

요약

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.

초록

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.

서문

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....

프로토콜

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....

토론

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 수행됩니다^35,36,37,38. 이들은 항균제에 대한 미생물의 민감도를 평가하는데 사용되며, 시험관 또는 미세적?.......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
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 Cell Cultures (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
Densitometer 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)	DSM5922
Ethanol 96%	AGA-Portugal	64-17-5
Ethylenediaminetetraacetic Acid Disodium Salt Dihydrate (Na2EDTA)	J.T.Baker	6381-92-6
Fetal Bovine Serum (FBS)	Sigma-Aldrich	F7524
Filter Paper (Whatman No.1)	Whatman	WHA1001320
Flasks	VWR International, Alcabideche, Portugal	N/A
Folin-Ciocalteu	VWR Chemicals	31360.264
Gallic Acid	Merck	149-91-7
Germanium (IV) Oxide, 99.999%	AlfaAesar	1310-53-8
HaCaT cells – 300493	CLS-Cell Lines Services, Germany	300493
Hot Plate Magnetic Stirrer	IKA, C-MAG HS7	06.090564
Iron Sulfate	VWR Chemicals	10124-49-9
Laminar flow hood	TelStar, Portugal	526013
LB Medium	VWR Chemicals	J106
Listonella anguillarum	German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ)	DSM 21597
Manganese Chloride	VWR Chemicals	7773.01.5
Micropipettes	Eppendorf, Portugal	N/A
Microplates	VWR International, Alcabideche, Portugal	10861-666
Microplates	Greiner	738-0168
Microplates (sterile)	Fisher Scientific	10022403
Microplate reader	Epoch Microplate Spectrophotometer, BioTek, Vermont, USA	1611151E
MTT	Sigma-Aldrich	289-93-1
Muller-Hinton Broth (MHB)	VWR Chemicals	90004-658
Oven	Binder, FD115	12-04490
Oven	Binder, BD115	04-62615
Penicillin	Sigma-Aldrich	1406-05-9
pH meter Inolab	VWR International, Alcabideche, Portugal	15212099
Pippete tips	Eppendorf, Portugal	5412307
Pyrex Bottles Media Storage	VWR International, Alcabideche, Portugal	16157-169
Rotary Evaporator	Heidolph, Laborota 4000	80409287
Rotavapor	IKA HB10, VWR International, Alcabideche, Portugal	07.524254
Sodium Carbonate (Na2CO3)	Chem-Lab	497-19-8
Sodium Chloride (NaCl)	Normax Chem	7647-14-5
Sodium Phosphate Dibasic	Riedel-de Haën	7558-79-4
SpectraMagic NX	Konica Minolta, Japan		color data analysis software
Spectrophotometer	Evolution 201, Thermo Scientific, Madison, WI, USA	5A4T092004
Streptomycin	Sigma-Aldrich	57-92-1
Thiamine	Panreac AppliChem	59-43-8
Trypsin-EDTA	Sigma-Aldrich	T4049
Tryptic Soy Agar (TSA)	VWR Chemicals	ICNA091010617
Tryptic Soy Broth (TSB)	VWR Chemicals	22091
Ultrapure water	Advantage A10 Milli-Q lab, Merck, Darmstadt, Germany	F5HA17360B
Vacuum pump	Buchi, Switzerland	FIS05-402-103
Vitamin B12	Merck	68-19-9