Raziskovanje potenciala izvlečkov islandskih morskih alg, proizvedenih z vodno impulzno ekstrakcijo s pomočjo električnih polj za kozmetične aplikacije 1. del

Prosim kontaktirajteoscar.xiao@wecistanche.comza več informacij

Povzetek:Naraščajoča skrb za splošno zdravje poganja svetovni trg naravnih sestavin ne samo v živilski industriji, ampak tudi na kozmetičnem področju. V tej študiji je bil opravljen presejalni pregled možnih kozmetičnih aplikacij vodnih izvlečkov iz treh islandskih morskih alg, proizvedenih s pomočjo impulznih električnih polj (PEF). Ekstrakte, proizvedene s PEF iz Ulloa Lactuca, Alaria esculenta in Palmaria palmitate, so primerjali s tradicionalno ekstrakcijo z vročo vodo glede na vsebnost polifenolov, flavonoidov in ogljikovih hidratov. Še več,antioksidantlastnosti in encimske inhibitorne aktivnosti so bile ocenjene z uporabo in vitro testov. PEF je pokazal podobne rezultate kot tradicionalna metoda, pri čemer je pokazal številne prednosti, kot sta njegova netoplotna narava in krajši čas ekstrakcije. Med tremi islandskimi vrstami jeAlariaesculentaje pokazala najvišjo vsebnost fenolnih (povprečna vrednost 8869,7 ug GAE/g DW) in flavonoidov (povprečna vrednost 12.098,7 ug QE/g DW) spojin, ki kažejo tudi najvišjo antioksidativno zmogljivost. Poleg tega so izvlečki Alaria esculenta pokazali odlične lastnostiantiencimskoaktivnosti (76,9, 72,8, 93.0 in 100 odstotkov za kolagenazo, elastazo,tirozinazain hialuronidaza) za njihovo uporabo v izdelkih za beljenje kože in proti staranju. Tako naša predhodna študija kaže, da bi se izvlečki na osnovi islandske Alaria esculenta, ki jih proizvaja PEF, lahko uporabili kot možne sestavine za naravne kozmetične in kozmecevtske formulacije.

Ključne besede:makroalge; Uloa lactuca; Alaria esculenta;Palmariapalmata; Ekstrakcija s pomočjo PEF; bioaktivne spojine; zelena ekstrakcija; naravne sestavine;kozmecevtika

Za več informacij kliknite tukaj

1. Uvod

V zadnjih letih se je povpraševanje po novih bioaktivnih spojinah s potencialnimi koristmi za zdravje močno povečalo. Številne raziskovalne skupine so dale poudarek raziskavam morskih organizmov, kot so makroalge, da bi našle nove in trajnostne vire naravnih spojin za uporabo v agroživilski industriji, farmakologiji, živilih in v zadnjem času tudi na področju kozmetike [1]. ,2]. Makroalge so velika in heterogena skupina fotosintetskih organizmov, za katero je značilna ogromna biotska raznovrstnost in kompleksna biokemična sestava. Glede na njihovo kemično strukturo in vsebnost pigmenta lahko makroalge razdelimo v tri vrste, vključno z rjavimi algami (Phaeophyceae), rdečimi algami (Rhodophyta) in zelenimi algami (Viridiplantae). Spojine alg so shranjene v celični citoplazmi ali vezane na celične membrane; tako je motnja celic ključnega pomena za valorizacijo biomase alg. Poleg tega je sestava celične stene med vrstami alg zelo različna, od drobnih membran do večplastnih kompleksnih struktur, zaradi česar je pridobivanje produktov alg izziv [3]. Na splošno so morske alge odlične.

viri polisaharidov, beljakovin, lipidov in številnih sekundarnih metabolitov, kot so fenolne spojine, terpenoidi, karotenoidi, pigmenti in dušikovi derivati ​​[4-6]. Čeprav so primarni metaboliti ključnega pomena, so nedavni podatki pokazali, da vsebnost sekundarnih metabolitov določa biološko aktivnost izvlečkov morskih alg [7].

Cistanche lahko izboljša imuniteto

Vse večja skrb za splošno zdravje in dobro počutje ter ozaveščenost o škodljivih kemikalijah v vsakodnevnih izdelkih poganjata svetovni trg naravnih in organskih sestavin [8]. V zadnjih letih se je zavest potrošnikov o dajanju prednosti naravnim sestavinam in okolju prijaznim izdelkom razširila iz živilske industrije v kozmetično industrijo in industrijo osebne nege [9]. Poleg tega se v trenutnem kontekstu globalnega segrevanja in ekoloških vprašanj povečuje ozaveščenost javnosti o okoljskih vprašanjih. Glede na te trenutne pomisleke so potrošniki svoja zanimanja usmerili k zelenim, zdravim izdelkom brez kemikalij. Posledično kozmetična industrija trenutno nadomešča strupene kemikalije in škodljive sestavine z novimi in naravnimi spojinami visoke vrednosti za proizvodnjo "kemično čistih" lepotnih izdelkov [10].

Kozmetika je tradicionalno opredeljena kot izdelki, ki se nanesejo na človeško telo za čiščenje, polepšanje ali spodbujanje privlačnosti, ne da bi vplivali na strukturo ali funkcije telesa. Vendar pa so novi trendi in nedavne zahteve potrošnikov spodbudili razvoj novih izdelkov, ki zagotavljajo številne prednosti z minimalnim naporom. Izraz kozmecevtika se zdaj pogosto uporablja za opis kozmetičnih izdelkov z bioaktivnimi sestavinami, ki trdijo, da imajo medicinske ali zdravilne koristi [11]. Kozmecevtika običajno vsebuje funkcionalne sestavine, kot so vitamini, fitokemikalije, encimi, antioksidanti in/ali eterična olja [12]. Ker so v makroalgah našli širok spekter teh bioaktivnih spojin, se je raziskava novih morskih alg in izvlečkov, pridobljenih iz morskih alg, izkazala za obetavno področje kozmecevtskih in kozmetičnih študij|13,14].

Številni sekundarni metaboliti, pridobljeni iz morskih alg, so znani po svojih dragocenih zdravstvenih učinkih na kožo, kot so foto-zaščitne, vlažilne, antioksidativne, protivnetne in regenerativne lastnosti |15]. Na podlagi teh blagodejnih učinkov so alge vključene v kozmetične izdelke, kot so sredstva za zaščito pred soncem, izdelki proti staranju, kot tudi za preprečevanje hiperpigmentacije, medtem ko se polisaharidi uporabljajo za ohranjanje vlažnosti kože in preprečevanje izsušenosti [16]. Med staranjem so zunajcelični matriks-najstniki dovzetni za čezmerno aktivnost proteolitičnih encimov, kot so kolagenaze in elastaze, kar povzroči vidne spremembe na koži, kot so gube ali izguba elastičnosti kože. Obetaven pristop za preprečevanje zunanjega staranja kože je zaviranje aktivnosti kolagenaze in elastaze z naravnimi spojinami. Rastlinski izvlečki so bili obsežno raziskani in ugotovljeno je bilo, da imajo anti-kolagenazne in anti-elastazne aktivnosti [17]. Vendar pa je malo podatkov o zaviralnih encimskih aktivnostih izvlečkov morskih alg.

Najpogosteje uporabljene ekstrakcijske metode za izolacijo bioaktivnih snovi iz morskih alg temeljijo na konvencionalnih tehnikah. Kljub temu ima uporaba tradicionalnih metod več pomanjkljivosti, kot so uporaba velikih količin organskih topil, daljši časi ekstrakcije, visoke temperature, težave s selektivnostjo, visoke energetske zahteve in koekstrakcija neciljanih ali motečih spojin [18]. Zato so nove tehnike ekstrakcije, ki temeljijo na načelih zelene kemije, potencialno zanimive [19].

Impulzno električno polje (PEF) je nastajajoča, netoplotna in energetsko učinkovita tehnologija predelave hrane [20]. PEF vključuje uporabo impulzov električnega polja, običajno pri visokih napetostih (območje kV) in kratkem trajanju (mikro ali nanosekunde) na izdelek, nameščen med dve elektrodi [21]. Uporaba električnih impulzov povzroči nastanek reverzibilnih ali ireverzibilnih por v celičnih membranah, definiranih kot elektroporacija ali elektropermeabilizacija, kar posledično olajša hitro difuzijo topil in povečanje prenosa mase znotrajceličnih spojin [22]. Nedavne aplikacije so se osredotočile na uporabo pulzne električne energije kot tehniko ekstrakcije (ekstrakcija s pomočjo PEF) iz bio-, živilskih in kmetijskih proizvodov [23]. Z obdelavo PEF je mogoče pridobiti ekstrakte z večjo čistostjo, povečati stopnjo ekstrakcije bioaktivnih spojin, kot so polifenoli, karotenoidi ali antocianini, odpraviti uporabo organskih topil in skrajšati čas ekstrakcije [24, 25]. Obdelava PEF je bila uspešno uporabljena za ekstrakcijo dragocenih spojin iz različnih morskih virov, kot so beljakovine [26-28], ogljikovi hidrati [29,30], lipidi [31,32] in pigmenti, kot so karotenoidi, klorofil, ali fikocianini [22,33,34] iz mikroalg in morskih alg.

Tako je bil glavni cilj te študije oceniti potencialno kozmetično uporabo izvlečkov PEF iz treh vrst makroalg, ki rastejo na Islandiji: U. Lactuca (zelene makroalge), A.esculenta (rjave makroalge) in P.palmata (rdeče makroalge). ). V prizadevanju za razvoj organskih in naravnih sestavin za zelene formulacije je bila ekstrakcija s pomočjo PEF predlagana kot okolju prijazna alternativa tradicionalni ekstrakciji z organskimi topili. Po postopku ekstrakcije so bili vodni izvlečki morskih alg karakterizirani glede na vsebnost polifenolov, flavonoidov in ogljikovih hidratov. Poleg tega so bile antioksidativne lastnosti in encimske inhibitorne aktivnosti ocenjene z uporabo in vitro testov aktivnosti. Tu navedeni rezultati bodo zagotovili osnovo za izboljšanje razumevanja rjavih, rdečih in zelenih makroalg za proizvodnjo aktivnih sestavin za inovativne formulacije v kozmetičnih izdelkih, ki vsebujejo biološko aktivne spojine, izolirane iz naravnih in trajnostnih virov.

2. Rezultati in razprava

2.1. Ekstrakcija s pomočjo PEF za predelavo biomase islandskih morskih alg

Rezultati kažejo, da je bila električna prevodnost najvišja v suspenziji, pripravljeni iz A.esculenta, sledita P.palmata in U. lactuca(p<0.05)(table 1).="" however,="" the="" effect="" of="" treatment="" type="" was="" not="" identified="" as="" significant="" (p="">0.05). Merjenje električne prevodnosti so drugi avtorji uspešno uporabili za oceno učinkovitosti zdravljenja s PEF v bioloških tkivih za sproščanje znotrajceličnih ionskih snovi, kot rezultat povečane permeabilizacije celične membrane [35-37].

V naši študiji rezultati niso pokazali močnejšega sproščanja teh snovi s PEF, saj so bile spremembe v prevodnosti, povzročene z ekstrakcijsko obdelavo, največje pri suspenzijah HIW. Prejšnje študije so pokazale, da začetna prevodnost zunajceličnega medija vpliva na učinkovitost elektroporacije, vendar ni soglasja o tem, ali sta pozitivna ali negativna povezava med tema dvema dejavnikoma[38]. Razlike v prevodnosti in značilnostih materiala lahko otežijo primerjavo. V naši raziskavi je obstajala velika razlika med prevodnostjo suspenzij A.esculenta in drugih dveh vrst, kar se ni odrazilo v stopnji sprememb prevodnosti med ekstrakcijsko obdelavo. Navedeno je bilo, da lahko vsebnost pepela v rjavih morskih algah predstavlja več kot 50 odstotkov njihove suhe teže [39], sestavljeno večinoma iz ionov, kar lahko delno pojasni visoko prevodnost v suspenzijah A.esculenta v primerjavi z drugima dvema vrstama.

Rezultati kažejo, da je bil pH v suspenziji U. Lactuca nižji kot pri drugih dveh vrstah, vendar ni bilo očitnih učinkov zaradi vrste ekstrakcije. Temperaturo so zvišali z 22 ± 1 stopinje pred obdelavo, na 95 stopinj po HW (za vse vrste), na 36.0±1.0 stopinj C, 46,3±0. 6 stopinj in 51.0±1 stopinja po PEE, v suspenzijah A.esculenta, P.palmata in U. Lactuca. Enak trend je bil opažen pri skupinah, zdravljenih s PEF, ki so bile nato dodatno segrete s HW. Dvig temperature je bil posledica pretvorbe električne energije v toplotno (ohmsko segrevanje) v suspenziji med PEF obdelavo. Znano je, da je stopnja zvišanja temperature sorazmerna z uporabljenim tokom, vendar v obratnem sorazmerju s prevodnostjo. To bi lahko pojasnilo, zakaj sta P. palmate in U. Lactuca med obdelavo s PEF dosegla višje temperature, čeprav imata nižjo prevodnost kot A. esculent.

2.2. UV-VIS absorpcijski spektri izvlečkov islandskih morskih alg

Raziskane morske alge se razlikujejo po spektralnih profilih (slika 1), kar kaže na to, da se sestava in UV-absorbančni potencial razlikujeta med vrstami. Vendar vrsta ekstrakcijske tehnike ni pokazala izjemnega učinka na UV absorpcijske spektre; izvlečki morskih alg so pokazali podobne profile absorpcije ne glede na metodo ekstrakcije.

UV absorpcijski spekter zelene alge u. Lactuca je pokazala izrazit vrh v območju UV-B (280-320 nm) (slika la), medtem ko izvlečki iz rjave alge A.esculenta niso pokazali jasne tvorbe absorpcijskega območja (slika lc). Vendar so rezultati pokazali močnejšo absorbanco pri 220 nm v izvlečkih A.esculenta v primerjavi z U.lactuca in P. palmata, kar naj bi bilo posledica visoke vsebnosti fenolnih spojin v A.esculenta (tabela 2). Največji absorpcijski maksimum v tem območju je povezan s povezavo med fenolnimi spojinami in alginati. Predvideva se, da ta odnos sčasoma ohranja sposobnost UV absorpcije fenolnih spojin [40].

Bolj zanimiva ugotovitev je bila, da so rezultati, dobljeni za izvlečke rdečih alg, P. palmata absorbirali del UV-A sevanja (320-400 nm). Znano je, da rdeče alge kopičijo fotozaščitne spojine z zmožnostjo absorpcije ultravijoličnega sevanja, kot so mikosporinu podobne aminokisline (MAA), ki absorbirajo v tem specifičnem UV območju [41]. P. palmata se je izkazala v UV-absorpcijskem spektru z izrazitimi vrhovi med 320 in 340 nm v skladu s prisotnostjo MAA, ki absorbirajo v tem območju [42], kot je polifenol (najvišja absorpcija pri 332 nm), asteria-330 ( absorpcijski vrh pri 330 nm), Porphyra-334 (vrh absorpcije pri 334 nm) in drugi [43]. Ker je znano, da pogoji ekstrakcije, kot je vrsta topila, vplivajo na učinkovitost ekstrakcije, so rezultate te študije primerjali s prejšnjimi študijami o ekstrakciji MAA z vodo iz P. palmitata. V teh študijah so bili najvišji absorpcijski vrhovi odkriti pri 325 do 330 nm [44l, kot v tej študiji. Zato je mogoče domnevati, da so lahko vrhovi, opaženi med 320 in 340 nm, posledica prisotnosti MAA.

Razlike v absorpcijskih spektrih med 350 in 700 nm so razložili s prisotnostjo različnih pomožnih pigmentov v posameznih fotosistemih zelenih, rjavih in rdečih makroalg, klorofila-b (450-500 nm), fukoksantina ({{4} } nm) oziroma fikoeritrina (600-650 nm) [45]. Koncentracija vodotopnih spojin v izvlečkih je imela močnejše učinke. Posledično vzorec, ki odraža razliko v pigmentih med vrstami alg, v tej študiji ni bil očiten. 2.3. Skupna vsebnost fenolov, flavonoidov in ogljikovih hidratov v izvlečkih islandskih morskih alg

Skupna vsebnost fenolov v morskih algah je bila od 1592 do 9368 ug GAE/g dw (tabela 2). Največjo količino je pokazala rjava alga A.esculenta (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), vsebnost fenolov pa je bila pri A.esculenta več kot trikrat večja kot pri drugih vrstah (A.esculenta: 37 mg ekvivalentov floroglucinola (PGE)/g dw; S.latissma: 8 mg PGE/g dw; P. palmata: 5 mg GAE/g dw). Poleg tega so avtorji v isti študiji poročali, da se vsebnost polifenola spreminja glede na sezono, medtem ko so prostorske razlike (alge so bile nabrane na Norveškem, v Franciji in Islandiji) pokazale obroben učinek. Na primer, Gager in drugi (2020) so ugotovili, da obstaja pomemben učinek sezonskih nihanj vsebnosti polifenolov v A.esculenta, z več kot 300 mg GAE/g suhe vode jeseni v primerjavi z manj kot 20 mg GAE/g suhe vode spomladi. . Florotanini iz sedmih rjavih morskih alg, komercialno nabranih v Bretanji (Francija), odkriti z 1H NMR in in vitro testi: časovne variacije in potencialna valorizacija v kozmetičnih aplikacijah. Naše vzorce smo zbirali julija (U.lactuca in A. esculenta) in novembra (P.palmata). V študiji Rolede [48] je bila povprečna vsebnost A.esculenta iz Trondheima na Norveškem (ni zbrana na Islandiji) poleti 40 mg PGE/g dw in P. palmata z Islandije, vendar je bila jeseni 4 mg GAE/g dw. Višje vrednosti, o katerih so poročali v primerjavi z našo študijo, je mogoče pojasniti z uporabljenim ekstrakcijskim medijem (80:20 aceton:voda), kar bo verjetno povzročilo višje izkoristke ekstrakcije. Višja vsebnost polifenola je bila ugotovljena tudi za ekstrakte A.esculenta z uporabo mešanice etanola in vode (50:50) z ultrazvokom [49]. Vendar so poročali, da je z uporabo istega ekstrakcijskega medija in klasične ekstrakcije s topilom A.esculenta vsebovala 44,1 mg GAE/100 g telesne mase v vodnih ekstraktih [50], kar je relativno podobno tistemu, opaženemu v tej študiji.

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), z izjemo U. Lactuca. Rezultati so pokazali, da sta HW in kombinacija obeh tehnik (PEF plus HW) najučinkovitejši tehniki za ekstrakcijo flavonoidov v U. Lactuca (p<>

Obstajajo številne študije o vsebnosti flavonoidov v kopenskih rastlinah, vendar so študije o vsebnosti flavonoidov v algah redke [51], zlasti pri vrstah, ki jih proučujemo v tem delu. Študija Ummat et al. [49] so poročali, da je ekstrakcija s pomočjo ultrazvoka povečala izkoristek flavonoidov v vseh raziskanih morskih algah (vključno z A,esculenta) v primerjavi z običajnimi ekstrakcijami s topilom z uporabo mešanice 50-odstotnega etanola. V drugi študiji so bili flavonoidi kvantificirani v metanolnih izvlečkih štirih vrst Uloa (Ulloa clathrate, Uloa Linza, Ulloa flexuosa in Uloua intestinalis), ki rastejo na različnih delih severne obale Perzijskega zaliva na jugu Irana; vsebnost flavonoidov v izvlečkih alg se je gibala od 8 do 33 mg RE/g dw [52]. Vendar so prejšnje študije iste raziskovalne skupine odkrile izrazite spremembe v kemičnih sestavinah s spremembo letnih časov in okoljskih pogojev [53]. Tako je nekoliko težko imeti popoln pregled nad bibliografijo teh bioaktivnih spojin v morskih algah zaradi pomanjkanja dostopnih objavljenih raziskav, pa tudi zaradi sprememb v vsebnosti flavonoidov, na katere vplivajo rastni pogoji in geografska lokacija.

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 je pokazala vsebnost do 249,5 mg GluE/g dw, odvisno od uporabljene tehnike ekstrakcije (tabela 2). Na podlagi literature ima U. lactuca vodotopno in netopno celulozo, ki ustreza strukturnim polisaharidom z glavno komponento, imenovano ulvan, ki prispeva od 9 do 36 odstotkov suhe teže biomase [57]. Ulvan je v glavnem sestavljen iz sulfatirane ramnoze, uronskih kislin (glukuronske kisline in iduronske kisline) in ksiloze. Zaradi njegove polarne narave se topnost ulvana v vodnih raztopinah poveča z ekstrakcijo pri visokih temperaturah (80-90 stopinj)58]. Temperatura ekstrakcije je lahko razlog, zakaj je bila skupna vsebnost ogljikovih hidratov v ekstraktih U. Lactuca, proizvedenih s tradicionalno ekstrakcijo z vročo vodo in kombinacijo obeh metod (PEF plus HW), višja (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. Antioksidativne zmogljivosti izvlečkov islandskih morskih alg

A.esculenta je imela najmočnejšo lovilno aktivnost DPPH med surovimi ekstrakti treh vrst alg (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). Pričakovano je bilo, da bodo izvlečki PEF pokazali boljše antioksidativne vrednosti kot izvlečki, proizvedeni z vročo tradicionalno ekstrakcijo, saj so druge študije pokazale, da bi zelene tehnike (kot je ekstrakcija s pomočjo mikrovalovne pečice ali encimska ekstrakcija) lahko učinkovito preprečile razgradnjo bioaktivnih spojin in pokazale višje antioksidativne aktivnosti [59,60].

Sposobnost izvlečkov morskih alg, da reducirajo železov (Fe3 plus) v železov (Fe2 plus) ion, in sposobnost odstranjevanja radikalov ABTS so prav tako preučevali z metodo FRAP oziroma ABTS. Rezultati FRAP so pokazali podobne trende kot DPPH, kar kaže, da ima A.esculenta najmočnejšo sposobnost redukcije železovega (Fe) v železovega (Fe2)iona med surovimi ekstrakti treh vrst alg (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), kar kaže, da te vrste verjetno vsebujejo nekaj učinkovitih spojin, ki so odgovorne za njihovo čistilno aktivnost.

Na splošno je znano, da imajo rjave alge večji antioksidativni potencial v primerjavi z družinami rdečih in zelenih alg [61]. Naši rezultati so tudi pokazali, da so vodni izvlečki iz A.esculenta pokazali učinkovite antioksidativne aktivnosti v zvezi z lovljenjem prostih radikalov in zmanjševanjem moči, kar nakazuje, da bi A.esculenta lahko bila vir naravnih antioksidantov. Visoko antioksidativno aktivnost, opaženo pri izvlečkih A.esculenta, je mogoče povezati z visoko vsebnostjo fenolnih spojin, določenih v izvlečkih rjavih alg. V številnih študijah je bila antioksidativna aktivnost izvlečkov alg pripisana fenolnim spojinam, kar kaže pozitivne korelacije med vsebnostjo fenolov in sposobnostjo čiščenja predvsem z DPPH [62,63]. Podobne rezultate korelacije so našli v trenutni študiji za izvlečke A.esculenta (glejte boljšo razpravo v razdelku 2.6. Korelacije med kemičnimi spojinami in bioaktivnimi lastnostmi).

2.5. Encimske inhibitorne aktivnosti izvlečkov islandskih morskih alg

Izvlečki islandskih morskih alg so pokazali pozitivne zaviralne učinke na vse testirane encime (tabela 4), kar je odprlo nove poti za izkoriščanje naravnih encimskih zaviralcev iz virov alg. Kolikor nam je znano, je to prvič, da so bile testirane encimske inhibitorne aktivnosti izvlečkov islandskih morskih alg, proizvedenih s PEF.

2.5.1. Inhibicijska aktivnost kolagenaze

Ekstrakti A.esculenta so pokazali pozitivno inhibicijo kolagenaze v razponu od 68 do 91 odstotkov, medtem ko so izvlečki P. palmaria in U. Lactuca pokazali nepomembno inhibicijo kolagenaze (tabela 4). Izvleček vroče vode A.esculenta je pokazal 71,1-odstotno inhibicijo kolagenaze, kar je bilo višji od standardne raztopine epigalokatehin-3-galata (EGCG) (63,2 odstotka) in primerljiv s pozitivnim standardom, ki ga zagotavlja komercialni encimski komplet (74,9 odstotka). Pomembna ugotovitev je bila, da so izvlečki A.esculenta, proizvedeni s PEF, pokazali 91-odstotno inhibicijo kolagenaze, kar je celo višja aktivnost kot inhibitor, ki ga zagotavlja komercialni komplet. Poudariti je treba, da so to aktivnost opazili samo v vodnih izvlečkih, proizvedenih s PEF, in ne s kombinacijo PEF in HW. To vedenje je mogoče razložiti z možnostjo, da bi lahko postopek vroče vode negativno vplival na spojine, odgovorne za zaviranje aktivnosti kolagenaze. Vendar so za razlago teh rezultatov potrebne dodatne študije zaradi kompleksnosti surovih izvlečkov alg. Zgoraj omenjena raziskovalna skupina trenutno dela na identifikaciji inhibicijskih molekul v izvlečkih A.esculenta, da bi bolje razumela te pozitivne učinke, ki jih povzroča PEF.

Rezultati glede inhibicije kolagenaze z izvlečki A.esculenta so v skladu s prejšnjimi podatki, v katerih se A.esculenta uporablja v komercialnih izvlečkih zaradi učinka proti staranju. Razgradnja kolagena se pojavi s staranjem zaradi aktivnosti kolagenaze, kar povzroči gube na koži. Zaviranje kolagenaze z naravno prisotnimi spojinami je zanimiva priložnost za izdelke proti staranju. SEPPIC, dobavitelj sestavin za kozmetično industrijo, na primer ponuja lipofilni izvleček A. esculenta (KalparianeAD) [64].

2.5.2. Inhibicijska aktivnost 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). V primerjavi z raztopinami kvercetina, znanega zaviralca elastaze, ki je pokazal 100-odstotno inhibicijo pri 1 mM in 58,7-odstotno pri 0,5 mM, je bila učinkovitost izvlečkov iz A.esculenta visoka.

Elastaza je encim proteinaza, ki lahko zmanjša elastin s pretrganjem specifičnih peptidnih vezi. Posledično se lahko zaviranje aktivnosti elastaze v plasti usnjice uporabi za ohranjanje elastičnosti kože [65]. Mnogi rastlinski izvlečki so bili identificirani kot zaviralci elastaze [17l; vendar je bilo opravljenih le malo raziskav o inhibiciji elastaze iz virov alg. Po literaturnih podatkih je znano, da so polifenoli, ekstrahirani iz rastlin, močni zaviralci elastaze in hialuronidaze [66]. Nedavna študija je poročala, da florotanini, vrsta tanina v rjavih algah, izvlečki morske alge Eisenia bicycles in rjave alge Ecklonia cava, koristijo koži z občutnim zmanjšanjem aktivnosti elastaze [67]. Ekstrakti A. esculenta, proizvedeni v tej študiji, so pokazali najvišje vrednosti TPC in TFC v primerjavi z drugimi proučevanimi vrstami (tabela 4), zato je to lahko razlog, zakaj vodni izvlečki iz P. palmaria in U.lactuca niso pokazali proti -elastazne aktivnosti. Za potrditev te hipoteze je bila izvedena Pearsonova korelacijska analiza, ki kaže, da so antiencimske aktivnosti v pozitivni korelaciji z vsebnostjo fenolnih snovi (glejte nadaljnjo razpravo v razdelku 2.6. Korelacije med kemičnimi spojinami in bioaktivnimi lastnostmi).

2.5.3. Inhibicijska aktivnost tirozinaze

Ekstrakti A.esculenta so pokazali pozitivno inhibicijo tirozinaze, višjo od 90 odstotkov za vse uporabljene metode ekstrakcije, medtem ko izvlečki P. palmaria in U. lactuca niso pokazali inhibitornih učinkov na tirozinazo (tabela 4). Vendar pa se antitirozinazne aktivnosti izvlečkov A.esculenta niso razlikovale (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 pomembno vlogo pri biosintezi pigmenta melanina v koži. Melanin je odgovoren za zaščito pred škodljivim ultravijoličnim sevanjem, ki lahko povzroči več patoloških stanj [71]. Poleg tega lahko povzroči estetske težave, ko se melanin kopiči v obliki hiperpigmentiranih madežev[72]. Tako je lahko vključevanje inhibitorjev tirozinaze v kozmetične izdelke privlačno zaradi belilnih in/ali posvetlitvenih učinkov.

Ta članek je izvleček iz Mar. Drugs 2021, 19, 662. https://doi.org/10.3390/md19120662 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs