Little, Shannon M.;Senhorinho, Gerusa N.A.;Saleh, Mazen;Basiliko, Nathan;Scott, John A.
ALGAE
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제36권1호
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pp.61-72
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2021
Increased proliferation of bacterial resistance to antibiotics is a critical issue that has increased the demand for novel antibacterial compounds. Antibacterial activities have been evaluated in extracts from photosynthetic green microalgae, with varying levels of subsequent potential for development based on the strain of algae, strain of bacterial pathogen, and solvent used to extract the metabolites. Green microalgae from extreme environmental conditions have had to adapt to conditions that exclude many other organisms. The production of antibacterial compounds aids directly or indirectly in the survival of green microalgae in these extreme environments, as well as potentially serve other roles. This review investigates antibacterial activities of green microalgae from both extreme in-situ environmental conditions and induced extreme laboratory conditions and highlights.
In this exploratory study, eight types of microalgae from different phyla (Chlamydomonas reinhardtii, Chlorella species, Haematococcus pluvialis, Porphyridium purpureum, Porphyridium cruentum, Isochrysis species, Isochrysis galbana, and Pavlova lutheri) were tested for their antibacterial activities against eight target pathogenic bacterial strains. The agar well diffusion method and broth micro dilution assay were conducted to estimate the antibacterial activity. Microalgae cell-free supernatants, exopolysaccharides (EPS), water, and organic solvent extracts were used for inhibition analysis. EPS extracted from P. lutheri showed activity against Bacillus subtilis and Pseudomonas aeruginosa. Inhibition zone diameters of 14-20 mm were recorded on agar plates, while the minimum inhibitory concentrations in the broth micro dilution assay were $0.39-25mg\;ml^{-1}$. During this study, haptophyte microalgae, Isochrysis species, and P. lutheri extracts showed the highest activity against most of the tested pathogenic bacterial strains, while most of the extracts were active against the important foodborne pathogen P. aeruginosa. This study showed promising results regarding important microalgae phyla, which will further aid research related to extracts and exploitation of bioactive metabolic compounds in the food and pharmaceutical industries.
Reactive oxygen species (ROS) disrupt the cellular redox balance, exert cytotoxic effects, and consequently promote the development of various diseases in humans. Previous studies have reported that antioxidants counteract the adverse effects of ROS. Several studies examine the whitening effects of various agents based on their ability to inhibit tyrosinase activity. Tyrosinase is a critical enzyme involved in the synthesis of melanin, which protects the skin against radiation. Various agents exhibiting antioxidant and tyrosinase inhibitory activities have been synthesized. However, these synthetic drugs are associated with toxicity, decreased safety, and poor skin penetration in vivo, which has limited the clinical application of synthetic drugs. This study examined the antioxidant and tyrosinase inhibitory activities of some microalgae. The methanol, dichloromethane, and ethyl acetate extracts of four microalgal species (Tetraselmis tetrathele, Dunaliella tertiolecta, Platymonas sp., and Chaetoceros simplex) were prepared. The physiological and whitening effects of microalgal extracts were investigated by measuring the antioxidant and tyrosinase inhibitory activities. The ethyl acetate extract of D. tertiolecta exhibited the highest antioxidant and tyrosinase inhibitory activities. Future studies must focus on examining the whitening effects of microalgae on cell lines to facilitate the development of microalga-based therapeutics for skin diseases, functional health foods, and whitening agents. Thus, microalgae have potential applications in the pharmaceutical, food, and cosmetic industries.
미세 조류의 항균성 탐색을 위해 베를린 공대 생물공학 연구실에서 좀 균주을 분양받아 독일 현지 연구실에서 연구를 행하였다. 6종의 미세 조류로부터 항균성 시험 시료응 획득하기위해 먼저 배양데 따른 미세 죠류 배양액의 변화를 pH와 균제량으로 관찰하였고, 이를 토대로 시험 시료를 대주중식기와 정기기 두 구간으로 나누어 채취하였다. 얻어진 시료를 균체와 균체 상층액으로 분리하여 각족 용매를 이용하여 분획을 행하여 4-7종의 획분들 얻었거 이들이 가지는 항균 활성을 시험하였다. BGA(blue green algae) 4종류 중에서 Lsp(lyngbya sp.)와 Tsp(Tetraselmis sp.)에서 항균활성이 관측되었는데, 특히 균체외 상층액의 dthyl acetate 추출 획분이 서균과 특히 곰팡이에 대해 강력한 항균 활성이 있는 것으로 확인되었고, 그뢰 2종의 BGA 와 2종의 규조류(diatoms)에서는 항균 활성 획분이 확인되지 않았다.
Mass culture of microalgae as feed for mollusc, crustaceans and fish is an important components of the mariculture industry (Metting Jr., 1996) Growth activator for tetraselmis suecica were screened in methanol and water soluble extracts of several seaweed tissues. Also examined in this study were change in growth rate, biochemical composition, and digestion efficiency, of T.suecica cultured with and without the most effective of these extracts, the water soluble component extracted form M. nitidium. (omitted)
본 연구에서는 Fragilariopsis pseudonana, Chaetoceros neogracile, Stellarima microtrias 3종 극지미세조류의 아미노산, tocopherol 함량을 비교하고, 메탄을 추출물로부터 총폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량을 분석함과 동시에 항산화 활성 및 신경세포 보호능을 검토하였다. Fragilariopsis pseudonana의 ${\alpha}-,\;{\beta}+{\gamma})-,\;{\delta}-tocopherol$ 함량이 가장 높은 깃으로 나타났고, 특히 Fragilariopsis pseudonana의 ${\alpha}-tocopherol$ 함량은 Chaetoceros neogracile보다 약 2배정도 높은 $1035{\mu}g/100g$인 것으로 확인되었으나, Stellarima microtria에서는 모두 검출되지 않았다. 또한 Fragilariopsis pseudonana의 추출물은 ABTS assay에 의한 항산화 활성이 가장 높았으며 총폴리페놀 함량도 가장 높았다. 한편, 신경세포 보호황성은 Chaetoceros neogracile. 추출물에서만 확인되었다.
Marine microalgae are a promising source of organisms that can be cultured and targeted to isolate the broad spectrum of functional metabolites. In this study, two species of cyanobacteria, Chlorella ovalis Butcher and Nannchloropsis oculata Droop, one species of bacillariophyta, Phaeoductylum tricornutum Bohlin, and one species of Dinophyceae, Amphidinium carterae (Hulburt) were cultured and biomasses used to evaluate the proximate comical compositions. Among the determined proximate chemical compositions of the cultured marine microalgae, the highest content of crude proteins and lipids were exhibited in P. tricornutum and A. carterae, respectively. Solvent-solvent partition chromatography was subjected to fractionate each of the cultured species and separated n-hexane, chloroform, ethyl acetate, and aqueous fractions. Nitric oxide production inhibitory level (%) and cytotoxicity effect on lipo-polysaccharide-induced RAW 264.7 macrophages were performed to determine the anti-inflammatory activity. N. oculata hexane and chloroform fractions showed significantly the strongest anti-inflammatory activity at $6.25{\mu}g\;mL^{-1}$ concentration. The cancer cell growth inhibition (%) was determined on three different cell lines including HL-60 (a human promyelocytic leukemia cell line), A549 (a human lung carcinoma cell line), and B16F10 (a mouse melanoma cell line), respectively. Among the extracts, C. ovalis ethyl acetate and A. carterae chloroform fractions suppressed the growth of HL-60 cells significantly at 25 and $50{\mu}g\;mL^{-1}$ concentrations. Thus, the cultured marine microalgae solvent extracts may have potentiality to isolate pharmacologically active metabolites further using advance chromatographic steps. Hence, the cultured marine microalgae can be described as a good candidate for the future therapeutic uses.
Extracts of the marine microalgae Nannochloropsis oculata were obtained using 80% methanol (MeOH) and water. The 80% MeOH extract was further fractionated with n-hexane, chloroform, ethyl acetate (EtOAc), n-butanol (n-BuOH), and water to isolate the active fraction. Seven samples were prepared and their angiotensin converting enzyme (ACE), $\alpha$-glucosidase, and cancer cell growth inhibitory activities in vitro were determined. The most profound ACE inhibitory activity was observed in the chloroform fraction, while the others had moderate effects. By contrast, greater $\alpha$-glucosidase inhibitory activity was found in the EtOAc fraction, n-hexane fraction, and water extract of N. oculata. The antiproliferative effects of the extracts and fractions against HL-60, U937, CT-26, and SK-Hep1 cancer cells were also determined. The n-BuOH fraction had the strongest antiproliferative effects on CT-26 cells in a time-dependant manner (P<0.05). These results suggest that the extracts and fractions from N. oculata could be used as a potential functional food or as pharmaceutical ingredients.
Interest in plant-derived food additives has increased recently, with efforts to identify natural antioxidant sources to replace synthetic antioxidants. This study evaluated the antioxidant effects of organic solvent fractions of 80% methanol extracts from Pediastrum duplex and Dactylococcopsis fascicularis microalgae. Among the solvent fractions tested, the ethyl acetate and n-hexane fractions from P duplex effectively scavenged 79.8% and 74.5% of DPPH free radicals, respectively. The chloroform fraction from D. fascicularis showed the strongest $H_2O_2$ scavenging ability (49.7%). The greatest scavenging of hydroxyl radicals (73.1%) was exhibited by the 80% methanol extract from P duplex. Aqueous residue and ethyl acetate fraction from P duplex provided the strongest nitric oxide scavenging (57.7%) and metal chelating effect (82.1%), respectively. Chloroform and ethyl acetate fractions from P duplex and n-hexane fraction from D. fascicularis exhibited significantly greater inhibition of lipid peroxidation than the commercial antioxidants. These results suggested that P duplex and D. fascicularis microalgae having potential anti oxidative compounds with various properties could be utilized in the food and pharmaceutical industries.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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