Istraživanje potencijala ekstrakata islandskih morskih algi proizvedenih vodenom ekstrakcijom uz pomoć pulsirajućih električnih polja za kozmetičke primjene Dio 1

Molimo kontaktirajteoscar.xiao@wecistanche.comza više informacija

Sažetak:Rastuća briga za cjelokupno zdravlje pokreće globalno tržište prirodnih sastojaka ne samo u prehrambenoj industriji nego iu kozmetičkom području. U ovoj studiji provedeno je ispitivanje potencijalne kozmetičke primjene vodenih ekstrakata iz triju islandskih morskih algi proizvedenih pulsirajućim električnim poljima (PEF). Ekstrakti proizvedeni PEF-om iz Ulloa Lactuca, Alaria esculenta i Palmaria palmitate uspoređeni su s tradicionalnom ekstrakcijom vrućom vodom u smislu sadržaja polifenola, flavonoida i ugljikohidrata. Štoviše,antioksidanssvojstva i enzimske inhibitorne aktivnosti procijenjene su korištenjem in vitro testova. PEF je pokazao slične rezultate kao tradicionalna metoda, pokazujući nekoliko prednosti kao što su njegova netermalna priroda i kraće vrijeme ekstrakcije. Među tri islandske vrste,Alariaesculentapokazala je najveći sadržaj fenolnih (srednja vrijednost 8869,7 ug GAE/g suhe vode) i flavonoida (srednja vrijednost 12 098,7 ug QE/g suhe vode) spojeva, također pokazujući najveće antioksidativne kapacitete. Štoviše, ekstrakti Alaria esculenta pokazali su izvrsneantienzimskiaktivnosti (76,9, 72,8, 93.0 i 100 posto za kolagenazu, elastazu,tirozinaza, odnosno hijaluronidaza) za njihovu upotrebu u proizvodima za izbjeljivanje kože i protiv starenja. Stoga naša preliminarna studija sugerira da bi se islandski ekstrakti na bazi Alaria esculenta koje proizvodi PEF mogli koristiti kao potencijalni sastojci za prirodne kozmetičke i kozmeceutske formulacije.

Ključne riječi:makroalge; Uloa lactuca; Alaria esculenta;Palmariapalmata; Ekstrakcija potpomognuta PEF-om; bioaktivni spojevi; zelena ekstrakcija; prirodni sastojci; kozmeceutika

Kliknite ovdje da saznate više

1. Uvod

Posljednjih godina znatno je porasla potražnja za novim bioaktivnim spojevima s potencijalnim zdravstvenim prednostima. Mnoge istraživačke skupine stavile su naglasak na istraživanje morskih organizama, kao što su makroalge, kako bi pronašli nove i održive izvore prirodnih spojeva za primjenu u poljoprivredno-prehrambenoj industriji, farmakologiji, hrani i, u novije vrijeme, u području kozmetike [1 ,2]. Makroalge su velika i heterogena skupina fotosintetskih organizama koju karakterizira velika biološka raznolikost i složen biokemijski sastav. Prema njihovoj kemijskoj strukturi i sadržaju pigmenta, makroalge se mogu podijeliti u tri linije uključujući smeđe alge (Phaeophyceae), crvene alge (Rhodophyta) i zelene alge (Viridiplantae). Spojevi algi pohranjeni su unutar stanične citoplazme ili vezani za stanične membrane; stoga je razbijanje stanica ključno za valorizaciju biomase algi. Osim toga, sastav stanične stijenke vrlo je varijabilan među vrstama algi, u rasponu od sićušnih membrana do višeslojnih složenih struktura, što oporavak proizvoda algi čini izazovom [3]. Općenito, morske alge su izvrsne

izvori polisaharida, proteina, lipida i širokog spektra sekundarnih metabolita kao što su fenolni spojevi, terpenoidi, karotenoidi, pigmenti i derivati ​​dušika [4-6]. Iako primarni metaboliti imaju ključnu važnost, noviji podaci pokazuju da sadržaj sekundarnih metabolita određuje biološku aktivnost ekstrakata morskih algi [7].

Cistanche može poboljšati imunitet

Rastuća briga za cjelokupno zdravlje i dobrobit, kao i svijest o štetnim kemikalijama u svakodnevnim proizvodima, pokreću globalno tržište prirodnih i organskih sastojaka [8]. Tijekom proteklih godina, svijest potrošača prema preferiranju prirodnih sastojaka i ekološki prihvatljivih proizvoda proširila se od prehrambene industrije do industrije kozmetike i osobne njege [9]. Nadalje, u trenutnom kontekstu globalnog zatopljenja i ekoloških problema, javna svijest o pitanjima okoliša raste. U svjetlu ove trenutne zabrinutosti, potrošači su okrenuli svoje interese prema zelenim, zdravim proizvodima bez kemikalija. Kao rezultat toga, kozmetička industrija trenutno zamjenjuje otrovne kemikalije i štetne sastojke novim i prirodnim visokovrijednim spojevima za proizvodnju "kemijski čistih" kozmetičkih proizvoda [10].

Kozmetika se tradicionalno definira kao proizvodi koji se nanose na ljudsko tijelo za čišćenje, uljepšavanje ili promicanje privlačnosti bez utjecaja na strukturu ili funkcije tijela. Međutim, novi trendovi i nedavni zahtjevi potrošača potaknuli su razvoj novih proizvoda koji pružaju višestruke prednosti uz minimalan napor. Izraz kozmeceutika sada se često koristi za opisivanje kozmetičkih proizvoda s bioaktivnim sastojcima za koje se tvrdi da imaju medicinske ili slične koristi lijekovima [11]. Kozmeceutika obično sadrži funkcionalne sastojke kao što su vitamini, fitokemikalije, enzimi, antioksidansi i/ili eterična ulja [12]. Budući da je širok raspon ovih bioaktivnih spojeva pronađen u makroalgama, istraživanje novih morskih algi i ekstrakata dobivenih iz morskih algi pokazalo se obećavajućim područjem kozmeceutskih i kozmetičkih studija|13,14].

Brojni sekundarni metaboliti dobiveni iz morskih algi poznati su po svojim vrijednim zdravstvenim učincima na kožu, kao što su foto-zaštitna, hidratantna, antioksidativna, protuupalna i regenerativna svojstva |15]. Na temelju tih blagotvornih učinaka, alge se ugrađuju u kozmeceutske proizvode poput krema za sunčanje, proizvoda protiv starenja, kao i za prevenciju hiperpigmentacije, dok se polisaharidi koriste za održavanje vlažnosti kože i sprječavanje isušivanja [16]. Tijekom starenja, izvanstanični matriks-tinejdžeri osjetljivi su na pretjeranu aktivnost proteolitičkih enzima poput kolagenaza i elastaza, što rezultira vidljivim promjenama na koži, poput bora ili gubitka elastičnosti kože. Obećavajući pristup sprječavanju vanjskog starenja kože je inhibicija aktivnosti kolagenaze i elastaze prirodnim spojevima. Ekstrakti biljaka su naširoko istraživani i otkriveno je da posjeduju djelovanje protiv kolagenaze i elastaze [17]. Međutim, malo je informacija o inhibitornim enzimskim aktivnostima ekstrakata morskih algi.

Najčešće primjenjivane ekstrakcijske metode za izolaciju bioaktivnih tvari iz morskih algi temelje se na konvencionalnim tehnikama. Unatoč tome, korištenje tradicionalnih metoda ima nekoliko nedostataka, kao što je korištenje velikih količina organskih otapala, dulje vrijeme ekstrakcije, visoke temperature, problemi selektivnosti, visoki energetski zahtjevi i koekstrakcija neciljanih ili interferirajućih spojeva [18]. Stoga su nove tehnike ekstrakcije temeljene na načelima zelene kemije potencijalno zanimljive [19].

Pulsirajuće električno polje (PEF) nova je, netermalna i energetski učinkovita tehnologija obrade hrane [20]. PEF uključuje primjenu impulsa električnog polja obično pri visokim naponima (kV raspon) i kratkog trajanja (mikro ili nanosekunde) na proizvod postavljen između dvije elektrode [21]. Primjena električnih impulsa dovodi do stvaranja reverzibilnih ili ireverzibilnih pora u staničnim membranama, definiranih kao elektroporacija ili elektropermeabilizacija, što posljedično olakšava brzu difuziju otapala i povećanje prijenosa mase unutarstaničnih spojeva [22]. Nedavne primjene usmjerene su na korištenje pulsne električne energije kao tehnike ekstrakcije (PEF-potpomognuta ekstrakcija) iz bio-, prehrambenih i poljoprivrednih proizvoda [23]. Tretmanom PEF-om moguće je dobiti ekstrakte veće čistoće, povećati brzinu ekstrakcije bioaktivnih spojeva kao što su polifenoli, karotenoidi ili antocijanini, eliminirati upotrebu organskih otapala i skratiti vrijeme ekstrakcije [24,25]. PEF tretman uspješno je primijenjen za ekstrakciju vrijednih spojeva iz različitih morskih izvora, kao što su proteini [26-28], ugljikohidrati [29,30], lipidi [31,32] i pigmenti kao što su karotenoidi, klorofil, ili fikocijanine [22,33,34] iz mikroalgi i morskih trava.

Stoga je glavni cilj ove studije bio procijeniti potencijalnu kozmetičku primjenu PEF ekstrakata iz triju vrsta makroalgi koje rastu na Islandu: U. Lactuca (zelene makroalge), A.esculenta (smeđe makroalge) i P.palmata (crvene makroalge). ). U nastojanju da se razviju organski i prirodni sastojci za zelene formulacije, ekstrakcija uz pomoć PEF-a predložena je kao ekološka alternativa tradicionalnoj ekstrakciji organskim otapalom. Nakon postupka ekstrakcije, vodeni ekstrakti morskih algi karakterizirani su u smislu sadržaja polifenola, flavonoida i ugljikohidrata. Štoviše, antioksidacijska svojstva i enzimske inhibitorne aktivnosti procijenjene su korištenjem in vitro testova aktivnosti. Ovdje navedeni rezultati pružit će osnovu za poboljšanje razumijevanja smeđih, crvenih i zelenih makroalgi za proizvodnju aktivnih sastojaka za inovativne formulacije u kozmetičkim proizvodima koji sadrže biološki aktivne spojeve izolirane iz prirodnih i održivih izvora.

2. Rezultati i rasprava

2.1. Ekstrakcija potpomognuta PEF-om za preradu biomase islandske morske trave

Rezultati pokazuju da je električna vodljivost bila najveća u suspenziji pripremljenoj od A.esculenta, zatim P.palmata i U. lactuca(p<0.05)(table 1).="" however,="" the="" effect="" of="" treatment="" type="" was="" not="" identified="" as="" significant="" (p="">0.05). Mjerenje električne vodljivosti uspješno su koristili drugi autori za procjenu učinkovitosti PEF tretmana u biološkim tkivima za otpuštanje unutarstaničnih ionskih tvari, kao rezultat povećane permeabilizacije stanične membrane [35-37].

U našem istraživanju, rezultati nisu ukazivali na snažnije otpuštanje ovih tvari putem PEF-a, budući da su promjene u vodljivosti izazvane ekstrakcijskim tretmanima imale tendenciju da budu najveće u HIW suspenzijama. Prethodne studije su zaključile da početna vodljivost izvanstaničnog medija utječe na učinkovitost elektroporacije, ali postoji nedostatak dogovora o tome jesu li pozitivna ili negativna veza između ova dva čimbenika[38]. Varijacije u vodljivosti i karakteristikama materijala mogu komplicirati usporedbu. U našem istraživanju postojala je velika razlika između vodljivosti suspenzija A.esculenta i druge dvije vrste, što se nije odrazilo na stupanj promjene vodljivosti tijekom tretmana ekstrakcije. Navedeno je da sadržaj pepela u smeđim morskim algama može predstavljati više od 50 posto njihove suhe težine [39], koji se uglavnom sastoji od iona, što može djelomično objasniti visoku vodljivost u suspenzijama A.esculenta u usporedbi s druge dvije vrste.

Rezultati pokazuju da je pH u suspenziji U. Lactuca bio niži nego za druge dvije vrste, ali nisu proizvedeni jasni učinci tipa ekstrakcije. Temperatura je povećana s 22 ± 1 stupanj prije tretmana, na 95 stupnjeva po HW (za sve vrste), na 36.0±1.0 stupanj C, 46,3±0. 6 stupnjeva i 51.0±1 stupanj prema PEE, u suspenzijama A.esculenta, P.palmata i U. Lactuca. Isti trend uočen je za skupine liječene PEF-om, koje su zatim dodatno zagrijavane HW-om. Porast temperature uzrokovan je pretvorbom električne energije u toplinsku energiju (omsko zagrijavanje), u suspenziji tijekom PEF obrade. Poznato je da je razina povećanja temperature proporcionalna primijenjenoj struji, ali obrnuto proporcionalna vodljivosti. To bi moglo objasniti zašto su P. palmate i U. Lactuca dosegli više temperature tijekom PEF tretmana iako imaju nižu vodljivost od A. esculent.

2.2. UV-VIS apsorpcijski spektri ekstrakata islandskih morskih algi

Proučavane morske alge razlikuju se u spektralnim profilima (slika 1), što sugerira da se sastav i potencijal UV-apsorpcije razlikuju među vrstama. Međutim, vrsta tehnike ekstrakcije nije pokazala značajan učinak u UV apsorpcijskim spektrima; ekstrakti morske alge pokazali su slične profile apsorpcije bez obzira na metodu ekstrakcije.

UV apsorpcijski spektri zelene alge u. Lactuca je pokazala istaknuti vrh u UV-B rasponu (280-320 nm) (Slika la), dok ekstrakti iz smeđe alge A.esculenta nisu pokazali jasno formiranje apsorpcijske zone (Slika lc). Međutim, rezultati su pokazali jaču apsorbanciju na 220 nm u ekstraktima A.esculenta u usporedbi s U.lactuca i P. palmata, za što se pretpostavlja da je rezultat visokog sadržaja fenolnih spojeva u A.esculenta (Tablica 2). Apsorpcijski maksimum unutar ovog raspona povezan je s vezom između fenolnih spojeva i alginata. Pretpostavlja se da ovaj odnos održava sposobnost UV apsorpcije fenolnih spojeva tijekom vremena [40].

Zanimljivije je otkriće da je prema rezultatima dobivenim za ekstrakte crvenih algi P. palmata apsorbirala dio UV-A zračenja (320-400 nm). Poznato je da crvene alge nakupljaju fotozaštitne spojeve sa sposobnošću apsorpcije ultraljubičastog zračenja, kao što su aminokiseline slične mikosporinu (MAA), koje apsorbiraju u ovom specifičnom UV području[41]. P. palmata briljira u UV apsorpcijskom spektru s istaknutim vrhovima između 320 i 340 nm u skladu s prisutnošću MAA koje apsorbiraju u tom rasponu[42], kao što je polifenol (vrh apsorpcije na 332 nm), asteria-330 ( maksimum apsorpcije na 330 nm), Porphyra-334 (vršak apsorpcije na 334 nm) i drugi [43]. Budući da je poznato da uvjeti ekstrakcije, kao što je vrsta otapala, utječu na učinkovitost ekstrakcije, rezultati ove studije uspoređeni su s prethodnim studijama ekstrakcije MAA vodom iz P. palmitata. U ovim studijama, maksimalni vrhovi apsorpcije otkriveni su na 325 do 330 nm [44l, kao u ovoj studiji. Stoga je moguće pretpostaviti da bi vrhovi uočeni između 320 i 340 nm mogli biti posljedica prisutnosti MAA.

Razlike u apsorpcijskim spektrima između 350 i 700 nm objašnjene su prisutnošću različitih pomoćnih pigmenata u odgovarajućim fotosustavima zelenih, smeđih i crvenih makroalgi, klorofila-b (450-500 nm), fukoksantina ({{4} } nm), odnosno fiko-eritrin (600-650 nm) [45]. Koncentracija spojeva topivih u vodi u ekstraktima imala je jače učinke. Posljedično, obrazac koji odražava razliku u pigmentima između vrsta algi nije bio očit u ovoj studiji. 2.3. Ukupni sadržaj fenola, flavonoida i ugljikohidrata u ekstraktima islandske morske trave

Ukupni sadržaj fenola u morskim algama kretao se od 1592 do 9368 ug GAE/g dw (Tablica 2). Smeđa alga A.esculenta pokazala je najveću količinu (str<0.05) of="" phenolic="" compounds="" (mean="" value="" 8869.7="" ug="" gae/g="" do),="" followed="" by="" p.="" palmitate="" (mean="" value="" 1806.2ug="" gae/g="" dw)="" and="" u.lactuca="" (mean="" value="" 1750.7="" ug="" gae/g="" dw)(there="" were="" no="" significant="" differences="" between="" p.palmata="" and="" u.="" lactuca="" extracts)).="" for="" each="" seaweed="" species,="" the="" content="" of="" polyphenols="" did="" not="" differ="" among="" extraction="" methods="" except="" for="" u.="" lactuca,="" which="" results="" showed="" that="" hw="" was="" the="" most="" efficient="" technique="" (p=""><0.05). however,="" the="" advantages="" of="" pef="" including="" its="" non-thermal="" nature,="" shorter="" extraction="" time="" (10="" min="" ys.="" 45="" min),="" and="" green="" process="" should="" be="">

Amongst the three algal groups, brown macroalgae contain a higher number of polyphenols than red and green macroalgae. Results were in agreement with early studies [46,47] who reported that brown (e.g., A.esculenta and Saccharina latissma) algae species had higher phenolic content than red (P. palmata)and green species(e.g., U, Lactuca). This was supported by other authors [48] who concluded that the mean polyphenol content was species-specific(A. esculenta > S.latissma>P. palmata), a sadržaj fenola bio je više od tri puta veći u A.esculenta nego u drugim vrstama (A.esculenta:37 mg floroglucinol ekvivalenata (PGE)/g tw; S.latissma:8 mg PGE/g tw; P. palmata: 5 mg GAE/g dw). Nadalje, u istoj studiji, autori su izvijestili da sadržaj polifenola varira s godišnjim dobom, dok su prostorne varijacije (alge su sakupljene u Norveškoj, Francuskoj i na Islandu) pokazale marginalni učinak. Na primjer, Gager et al. (2020.) otkrili su da postoji značajan učinak sezonskih varijacija u sadržaju polifenola u A.esculenta, s više od 300 mg GAE/g DW u jesen u usporedbi s ispod 20 mg GAE/g DW u proljeće . Florotanini iz sedam smeđih morskih algi komercijalno prikupljenih u Bretanji (Francuska) otkriveni 1H NMR i in vitro testovima: vremenske varijacije i potencijalna valorizacija u kozmetičkim primjenama. Naši uzorci prikupljeni su u srpnju (U.lactuca i A. esculenta) i studenom (P.palmata). U Roledinoj studiji [48], prosječni sadržaj u A.esculenta iz Trondheima, Norveška (nije prikupljeno na Islandu) ljeti bio je 40 mg PGE/g dw i P. palmata s Islanda, ali je bio 4 mg GAE/g dw u jesen. Više vrijednosti prijavljene u usporedbi s našom studijom mogu se objasniti korištenim medijem za ekstrakciju (80:20 aceton:voda), što će vjerojatno rezultirati većim prinosima ekstrakcije. Viši sadržaj polifenola također je pronađen za ekstrakte A.esculenta korištenjem mješavine etanola i vode (50:50) s ultrazvukom [49]. Međutim, korištenjem istog medija za ekstrakciju i klasične ekstrakcije otapalom, zabilježeno je da A.esculenta sadrži 44,1 mg GAE/100 g tjelesne težine u vodenim ekstraktima [50], relativno slično onom opaženom u ovoj studiji.

Mean flavonoid content was species-specific (A.esculenta>U.lactuca >P. palmata;(str<0.05)(table 2).="" the="" highest="" amount="" of="" flavonoids="" was="" observed="" for="" a.esculenta="" extracts="" （mean="" value="" 12098.7="" μg="" qe/g="" dw）,="" while="" lower="" content="" was="" found="" for="" u.lactuca="" （mean="" value="" 4152.4="" ug="" qe/g="" dw),="" and="" a="" minimum="" content="" was="" determined="" for="" p.palmata="" extracts="" (mean="" value="" 905.8ug="" qe/g="" dw).="" similar="" to="" the="" behavior="" found="" for="" the="" total="" phenolic="" content,="" the="" type="" of="" extraction="" technology="" did="" not="" have="" significant="" effects="" on="" the="" flavonoid="" content="" (p="">0.05), s izuzetkom U. Lactuca. Rezultati su pokazali da su HW i kombinacija obje tehnike (PEF plus HW) bile najučinkovitije tehnike za ekstrakciju flavonoida u U. Lactuca (str.<>

Postoje brojne studije o sadržaju flavonoida u kopnenim biljkama, ali studije sadržaja flavonoida u algama su rijetke [51], a posebno u vrstama koje su proučavane u ovom radu. Naime, studija Ummat i sur. [49] izvijestili su da je ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom poboljšala oporavak flavonoida u svim ispitivanim morskim algama (uključujući A,esculenta) u usporedbi s konvencionalnim ekstrakcijama otapalom korištenjem mješavine od 50 posto etanola. U drugoj studiji, flavonoidi su kvantificirani u metanolnim ekstraktima četiri vrste Uloa (Ulloa clathrate, Uloa Linza, Ulloa flexuosa i Uloua intestinalis) uzgojene na različitim dijelovima sjeverne obale Perzijskog zaljeva na jugu Irana; sadržaj flavonoida u ekstraktima algi varirao je od 8 do 33 mg RE/g dw [52]. Međutim, prethodne studije iste istraživačke skupine otkrile su značajne promjene u kemijskim sastojcima s promjenom godišnjih doba i uvjeta okoliša [53]. Stoga je pomalo teško imati potpuni pregled bibliografije ovih bioaktivnih spojeva u morskim algama, zbog nedostatka dostupnih objavljenih istraživanja, ali i zbog promjena u sadržaju flavonoida na koje utječu uvjeti uzgoja i geografski položaj.

Mean carbohydrate content of produced extracts was also species-specific (P. palmata > U.lactuca>A.esculenta; str<0.05) (table="" 2).="" contents="" ranged="" from="" 44.8="" to="" 510="" mg="" glue/g="" dw="" depending="" on="" algae="" species.="" seaweed="" contains="" large="" amount="" of="" polysaccharides="" with="" important="" functions="" for="" the="" macroalgal="" cells="" including="" structural="" support="" and="" energy="" storage.="" for="" instance,="" the="" main="" part="" of="" red="" and="" brown="" seaweed="" cell="" walls="" is="" represented="" by="" sulfated="" galactans,="" which="" are="" known="" as="" agar,alginate,and="" carrageenan="" [54].the="" red="" algae="" p.="" palmata="" showed="" the="" highest="" amount="" of="" carbohydrate="" content="" (mean="" value="" 441="" mg="" glue/g="" dw).="" results="" were="" in="" agreement="" with="" previous="" studies="" that="" reported="" the="" highest="" polysaccharide="" concentration="" in="" palmaria="" species="" [55].="" moreover,="" mutripah="" et="" al.="" [56]described="" a="" total="" carbohydrate="" content="" of="" p.="" palmata="" of="" 469="" mg/g="" of="" dry="" seaweed,="" relatively="" similar="" to="" that="" observed="" in="" the="" present="">

Zelene makroalge. lactuca pokazao je sadržaj do 249,5 mg GluE/g tw ovisno o korištenoj tehnici ekstrakcije (Tablica 2). Na temelju literature, U. lactuca ima u vodi topljivu i netopivu celulozu koja odgovara strukturnim polisaharidima s glavnom komponentom koja se zove ulvan, a koja doprinosi od 9 do 36 posto suhe težine biomase [57]. Ulvan se uglavnom sastoji od sulfatirane ramnoze, uronskih kiselina (glukuronske kiseline i ideronske kiseline) i ksiloze. Zbog njegove polarne prirode, topljivost ulvana u vodenim otopinama je poboljšana ekstrakcijom na visokim temperaturama (80-90 stupanj )58]. Temperatura ekstrakcije mogla bi biti razlog zašto je ukupni sadržaj ugljikohidrata ekstrakata U. Lactuca proizvedenih tradicionalnom ekstrakcijom vrućom vodom i kombinacijom obje metode (PEF plus HW) bio viši (p<0.05) than="" the="" content="" achieved="" using="" only="" pef.="" on="" the="" other="" hand,="" other="" authors="" highlight="" the="" importance="" of="" the="" seasonal="" variation="" in="" the="" polysaccharide="" content.="" for="" instance,="" schiener="" et="" al.,="" claim="" to="" identify="" seasonal="" variations="" and="" predict="" best="" harvest="" times="" for="" kelp.="" the="" seasonal="" composition="" analysis="" of="" a.esculenta="" demonstrated="" that="" maximum="" values="" of="" carbohydrates="" coincided="" with="" reduced="" concentrations="" of="" protein,="" ash,="" polyphenols,="" and="" moisture="" [39].="" according="" to="" the="" authors,="" these="" relationships,="" which="" vary="" between="" seasons="" and="" species,="" can="" be="" used="" by="" industries="" to="" maximize="" the="" yields="" of="" targeted="" seaweed="">

2.4. Antioksidativni kapacitet ekstrakata islandskih morskih algi

A.esculenta je imala najjaču aktivnost čišćenja DPPH među sirovim ekstraktima triju vrsta algi (p<0.05), with="" a="" scavenging="" effect="" higher="" than="" 90%(table="" 3).="" compared="" with="" the="" different="" standard="" solutions,="" a.esculenta="" showed="" comparable="" scavenging="" activity="" as="" 100="" ug/ml="" of="" ascorbic="" acid="" (87.9%),="" gallic="" acid(91.0%),="" and="" α-tocopherol="" (87.9%).="" our="" results="" were="" in="" agreement="" with="" recent="" studies="" [50],="" which="" also="" reported="" a="" positive="" antioxidant="" activity="" of="" a.="" esculenta="" extracts.="" surprisingly,="" no="" significant="" differences="" in="" antioxidant="" activity="" were="" observed="" between="" the="" different="" extraction="" methods="" tested="" (p="">0.05). Očekivalo se da će PEF ekstrakti pokazati bolje antioksidativne vrijednosti od ekstrakata proizvedenih toplom tradicionalnom ekstrakcijom jer su druge studije pokazale da zelene tehnike (kao što je ekstrakcija potpomognuta mikrovalnom ili enzimska ekstrakcija) mogu učinkovito izbjeći razgradnju bioaktivnih spojeva, pokazujući veće antioksidativno djelovanje [59,60].

Sposobnost ekstrakata morskih algi da reduciraju željezo (Fe3 plus ) u željezo (Fe2 plus ) ion i sposobnost čišćenja radikala ABTS također je proučavana metodom FRAP odnosno ABTS. Rezultati FRAP-a pokazali su slične trendove kao DPPH, pokazujući da A.esculenta ima najjaču sposobnost redukcije željeznog (Fe) u željeznog (Fe2)iona među sirovim ekstraktima triju vrsta algi (p<0.05). however,="" a="" different="" behavior="" was="" found="" for="" the="" abts.="" all="" seaweeds="" extracts="" showed="" similar="" ability="" to="" scavenge="" the="" radical="" abts="" (p="">0.05), što ukazuje da ove vrste vjerojatno sadrže neke učinkovite spojeve koji su odgovorni za njihovu aktivnost čišćenja.

Općenito, poznato je da smeđe alge imaju veći antioksidativni potencijal u usporedbi s crvenim i zelenim algama [61]. Naši rezultati su također pokazali da vodeni ekstrakti A.esculenta pokazuju učinkovite antioksidativne aktivnosti u pogledu hvatanja slobodnih radikala i smanjenja snage, što sugerira da bi A.esculenta potencijalno mogla biti izvor prirodnih antioksidansa. Visoko antioksidativno djelovanje uočeno za ekstrakte A.esculenta moglo bi se povezati s visokim sadržajem fenolnih spojeva utvrđenih u ekstraktima smeđih algi. U mnogim studijama, antioksidativna aktivnost ekstrakata algi pripisana je fenolnim spojevima, pokazujući pozitivne korelacije između sadržaja fenola i sposobnosti čišćenja uglavnom s DPPH [62,63]. Slični rezultati korelacije pronađeni su u trenutnoj studiji za ekstrakte A.esculenta (pogledajte bolju raspravu u odjeljku 2.6. Korelacije između kemijskih spojeva i bioaktivnih svojstava).

2.5. Enzimsko inhibicijsko djelovanje ekstrakata islandske morske alge

Ekstrakti islandskih morskih algi pokazali su pozitivne inhibicijske učinke na sve testirane enzime (Tablica 4), otvarajući nove puteve za iskorištavanje prirodnih enzimskih inhibitora iz izvora algi. Koliko znamo, ovo je prvi put da su testirane enzimske inhibicijske aktivnosti ekstrakata islandske morske alge proizvedene PEF-om.

2.5.1. Aktivnost inhibicije kolagenaze

Ekstrakti A.esculenta pokazali su pozitivnu inhibiciju kolagenaze u rasponu od 68 do 91 posto, dok su ekstrakti P. palmaria i U. Lactuca pokazali neznatnu aktivnost inhibicije kolagenaze (Tablica 4). Ekstrakt A.esculenta u vrućoj vodi pokazao je 71,1 posto inhibicije aktivnosti kolagenaze, što je bilo viši od standardne otopine epigalokatehin-3-galata (EGCG) (63,2 posto) i usporediv s pozitivnim standardom koji daje komercijalni enzimski komplet (74,9 posto). Važan nalaz je da su ekstrakti A.esculenta proizvedeni pomoću PEF-a pokazali inhibiciju kolagenaze od 91 posto, pokazujući čak veću aktivnost od inhibitora koji se nalazi u komercijalnom kompletu. Treba naglasiti da je ova aktivnost opažena samo u vodenim ekstraktima proizvedenim PEF-om, a ne kombinacijom PEF-a i HW-a. Ovakvo ponašanje može se objasniti mogućnošću da bi proces vruće vode mogao imati negativan učinak na spojeve odgovorne za inhibiciju aktivnosti kolagenaze. Međutim, potrebna su dodatna istraživanja za objašnjenje ovih rezultata zbog složenosti sirovih ekstrakata algi. Gore spomenuta istraživačka skupina trenutno radi na identifikaciji inhibicijskih molekula u ekstraktima A.esculenta kako bi bolje razumjela ove pozitivne učinke koje proizvodi PEF.

Rezultati koji se odnose na inhibiciju kolagenaze ekstraktima A.esculenta u skladu su s prethodnim podacima, u kojima se A.esculenta koristi u komercijalnim ekstraktima zbog svog učinka protiv starenja. Razgradnja kolagena događa se starenjem zbog aktivnosti kolagenaze, što rezultira borama na koži. Inhibicija kolagenaze prirodnim spojevima zanimljiva je prilika za proizvode protiv starenja. Na primjer, SEPPIC, dobavljač sastojaka za kozmetičku industriju, nudi lipofilni ekstrakt A. esculenta (KalparianeAD) [64].

2.5.2. Aktivnost inhibicije elastaze

Only the crude extracts of A.esculenta inhibited elastase, exhibiting activities higher than 70% of inhibition (Table 4). However, the anti-elastase activities of A.esculenta extracts did not statistically differ among extraction methods (p>{{0}}.05). U usporedbi s otopinama kvercetina, dobro poznatog inhibitora elastaze koji je pokazao 100 posto inhibicije pri 1 mM i 58,7 posto pri 0,5 mM, učinak ekstrakata iz A.esculenta bio je visok.

Elastaza je enzim proteinaza koji može smanjiti elastin razbijanjem specifičnih peptidnih veza. Posljedično, inhibicija aktivnosti elastaze u sloju dermisa može se koristiti za održavanje elastičnosti kože[65]. Mnogi biljni ekstrakti identificirani su kao inhibitori elastaze [17l; međutim, malo je istraživanja provedeno o inhibiciji elastaze iz izvora algi. Prema literaturnim podacima, poznato je da su polifenoli ekstrahirani iz biljaka jaki inhibitori elastaze i hijaluronidaze [66]. Nedavna studija je objavila da florotanini, vrsta tanina u smeđim algama, ekstraktima morske alge Eisenia bicycles i smeđe alge Ecklonia cava, blagotvorno djeluju na kožu značajno smanjujući aktivnost elastaze [67]. Ekstrakti A. esculenta proizvedeni u ovoj studiji pokazali su najviše vrijednosti TPC i TFC u usporedbi s drugim ispitivanim vrstama (tablica 4), pa bi to mogao biti razlog zašto vodeni ekstrakti iz P. palmaria i U.lactuca nisu pokazali anti -aktivnosti elastaze. Kako bi se potvrdila ova hipoteza, provedena je Pearsonova korelacijska analiza, koja sugerira da su antienzimske aktivnosti u pozitivnoj korelaciji sa sadržajem fenolnih tvari (vidi daljnju raspravu u odjeljku 2.6. Korelacije između kemijskih spojeva i bioaktivnih svojstava).

2.5.3. Aktivnost inhibicije tirozinaze

Ekstrakti A.esculenta pokazali su pozitivnu inhibiciju tirozinaze veću od 90 posto za sve korištene metode ekstrakcije, dok ekstrakti P. palmaria i U. lactuca nisu pokazali inhibitorne učinke na tirozinazu (Tablica 4). Međutim, djelovanje ekstrakata A.esculenta protiv tirozinaze nije se razlikovalo (str<0.05)with extraction="" methods.="" comparing="" the="" effect="" of="" a.esculenta="" extracts="" with="" the="" quercetin="" solutions="" tested,="" the="" crude="" extracts="" of="" the="" brown="" algae="" showed="" better="" inhibitorv="" activities="" than="" these="" solutions(88="" and="" 75%="" for="" the="" 0.5="" and="" 1="" mm="" quercetin="" solutions,="" respectively).="" based="" on="" the="" literature,="" anti-tyrosinase="" activities="" of="" plants,="" bacteria,="" and="" fungi="" have="" been="" reported="" by="" several="" researchers="" [68].="" however,="" though="" different="" studies="" suggest="" that="" bioactive="" compounds="" derived="" from="" marine="" algae="" have="" a="" good="" potential="" to="" be="" utilized="" as="" skin="" whitening="" agents="" [13],="" this="" is="" still="" an="" unexplored="" domain="" and="" only="" a="" few="" studies="" have="" been="" carried="" out.="" most="" of="" the="" studies="" performed="" in="" this="" area="" have="" been="" focused="" on="" brown="" algae,="" agreeing="" with="" the="" results="" of="" the="" present="" study="" in="" which="" a.esculenta="" extracts="" exhibited="" the="" best="" anti-tyrosinase="" activities.="" for="" instance,="" phloroglucinol="" derivatives="" and="" phlorotannins,="" common="" secondary="" metabolites="" found="" in="" brown="" algae,="" have="" shown="" inhibitory="" activity="" against="" tyrosinase="" due="" to="" their="" ability="" to="" chelate="" copper="" [69].="" in="" a="" recent="" study,="" the="" extract="" of="" the="" brown="" algae="" lessonia="" trabeculate="" produced="" by="" microwave-assisted="" extraction="" inhibited="" a="" tyrosinase="" activity="" of="" 33.73%[60].="" in="" another="" study,="" the="" extract="" of="" the="" brown="" algae="" turbinaria="" conoides="" showed="" activity="" as="" an="" antioxidant="" and="" tyrosinase="" inhibitor,="" however,="" in="" this="" case="" ethanol="" was="" used="" as="" solvent="" [70].="" a="" significant="" correlation="" between="" the="" inhibitory="" potency="" of="" polyphenols="" extracted="" from="" plants="" on="" mushroom="" tyrosinase="" has="" been="" reported="" in="" previous="" studies="" [68].="" likewise,="" the="" results="" of="" this="" study="" suggest="" that="" the="" inhibitory="" activity="" towards="" tyrosinase="" were="" positively="" correlated="" with="" flavonoid="" and="" phenolic="" content="" (see="" section="" 2.6.="" correlations="" between="" chemical="" compounds="" and="" bioactive="">

Tirozinaza ima važnu ulogu u biosintezi pigmenta melanina u koži. Melanin je odgovoran za zaštitu od štetnog ultraljubičastog zračenja, koje može uzrokovati nekoliko patoloških stanja [71]. Osim toga, može stvoriti estetske probleme kada se melanin nakuplja u obliku hiperpigmentiranih mrlja[72]. Stoga, uključivanje inhibitora tirozinaze u kozmetičke proizvode može biti privlačno zbog učinaka izbjeljivanja i/ili posvjetljivanja.

Ovaj je članak izvađen iz Mar. Drugs 2021, 19, 662. https://doi.org/10.3390/md19120662 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs