Istraživanje potencijala islandskih ekstrakata morskih algi proizvedenih vodenim pulsirajućim električnim poljima potpomognutom ekstrakcijom za kozmetičke primjene, 1. dio

Molimo kontaktirajteoscar.xiao@wecistanche.comza više informacija

sažetak:Rastuća briga za cjelokupno zdravlje pokreće globalno tržište prirodnih sastojaka ne samo u prehrambenoj industriji već iu kozmetičkom polju. U ovoj studiji proveden je skrining potencijalnih kozmetičkih primjena vodenih ekstrakata iz tri islandske morske alge proizvedene pulsirajućim električnim poljima (PEF). Ekstrakti proizvedeni PEF-om iz Ulloa Lactuca, Alaria esculenta i Palmaria palmitate upoređeni su sa tradicionalnom ekstrakcijom toplom vodom u smislu sadržaja polifenola, flavonoida i ugljikohidrata. Štaviše,antioksidanssvojstva i enzimske inhibitorne aktivnosti procijenjene su korištenjem in vitro testova. PEF je pokazao slične rezultate kao i 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 dw) i flavonoida (srednja vrijednost 12,098,7 ug QE/g DW) spojeva, također pokazujući najveći antioksidativni kapacitet. Štaviše, Alaria esculenta pokazuje odlične ekstrakteanti-enzimskiaktivnosti (76,9, 72,8, 93.0, i 100 posto za kolagenazu, elastazu,tirozinaza, odnosno hijaluronidazu) za njihovu upotrebu u proizvodima za izbjeljivanje kože i protiv starenja. Stoga, naša preliminarna studija sugerira da bi se ekstrakti na bazi islandske Alarije esculenta proizvedeni od strane PEF-a mogli koristiti kao potencijalni sastojci za prirodne kozmetičke i kozmetičke formulacije.

Ključne riječi:makroalge; Uloa lactuca; Alaria esculenta;Palmariapalmata; Ekstrakcija uz pomoć PEF-a;bioaktivna jedinjenja; zelena ekstrakcija; prirodni sastojci; kozmetička sredstva

Molimo kliknite ovdje da saznate više

1. Uvod

Poslednjih godina, potražnja za novim bioaktivnim jedinjenjima sa potencijalnim zdravstvenim prednostima je značajno porasla. Mnoge istraživačke grupe su stavile 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, odnedavno, u području kozmetike [1 ,2]. Makroalge su velika i heterogena grupa fotosintetskih organizama koju karakteriše velika biodiverzitet i složen biohemijski sastav. Prema svojoj hemijskoj strukturi i sadržaju pigmenta, makroalge se mogu podijeliti u tri loze uključujući smeđe alge (Phaeophyceae), crvene alge (Rhodophyta) i zelene alge (Viridiplantae). Jedinjenja algi su pohranjena unutar ćelijske citoplazme ili vezana za ćelijske membrane; stoga je prekid ćelija ključan za valorizaciju biomase algi. Pored toga, sastav ćelijskog zida je veoma varijabilan između vrsta algi, od sitnih membrana do višeslojnih složenih struktura, što predstavlja izazov za oporavak proizvoda od algi [3]. Općenito, morske alge su odlične

izvori polisaharida, proteina, lipida i širokog spektra sekundarnih metabolita kao što su fenolna jedinjenja, terpenoidi, karotenoidi, pigmenti i derivati ​​azota [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 hemikalijama u svakodnevnim proizvodima, pokreće globalno tržište prirodnih i organskih sastojaka [8]. Posljednjih godina svijest potrošača o preferiranju prirodnih sastojaka i ekološki prihvatljivih proizvoda proširila se od prehrambene industrije do kozmetičke industrije i industrije osobne njege [9]. Nadalje, u sadašnjem kontekstu globalnog zagrijavanja i ekoloških problema, došlo je do povećanja svijesti javnosti o pitanjima životne sredine. U svjetlu ovih trenutnih zabrinutosti, potrošači su okrenuli svoje interese prema zelenim, zdravim proizvodima i proizvodima bez kemikalija. Kao rezultat toga, kozmetička industrija trenutno zamjenjuje toksične kemikalije i štetne sastojke novim i prirodnim visokovrijednim spojevima kako bi proizvela "hemijski čiste" kozmetičke proizvode [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 promovirali su razvoj novih proizvoda koji pružaju višestruke prednosti uz minimalan napor. Termin kozmeceutika se sada često koristi za opisivanje kozmetičkih proizvoda s bioaktivnim sastojcima za koje se tvrdi da imaju medicinske ili lijekove koristi [11]. Kozmetički proizvodi obično sadrže funkcionalne sastojke kao što su vitamini, fitokemikalije, enzimi, antioksidansi i/ili eterična ulja [12]. Budući da je širok spektar 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 blagotvornim učincima na kožu, kao što su foto-zaštitna, hidratantna, antioksidativna, protuupalna i regenerativna svojstva |15]. Na osnovu ovih blagotvornih efekata, alge se ugrađuju u kozmetičke proizvode kao što su kreme za sunčanje, proizvodi protiv starenja, kao i za prevenciju hiperpigmentacije, dok se polisaharidi koriste za održavanje vlažnosti kože i sprečavanje isušivanja [16]. Tijekom starenja, ekstracelularni matriks-tinejdžeri su osjetljivi na prekomjernu aktivnost proteolitičkih enzima kao što su kolagenaze i elastaze, što rezultira vidljivim promjenama na koži, kao što su bore ili gubitak elastičnosti kože. Obećavajući pristup za sprečavanje spoljašnjeg starenja kože je inhibicija aktivnosti kolagenaze i elastaze prirodnim jedinjenjima. Ekstrakti biljaka su široko istraživani i utvrđeno je da posjeduju antikolagenaznu i antielastaznu aktivnost [17]. Međutim, malo je informacija o inhibitornim enzimskim aktivnostima ekstrakata morskih algi.

Najčešće primijenjene metode ekstrakcije za izolaciju bioaktivnih tvari iz morskih algi temelje se na konvencionalnim tehnikama. Ipak, korištenje tradicionalnih metoda ima nekoliko nedostataka, kao što su upotreba velikih količina organskih otapala, duže vrijeme ekstrakcije, visoke temperature, problemi selektivnosti, visoki energetski zahtjevi i koekstrakcija neciljanih ili interferirajućih spojeva [18]. Stoga nove tehnike ekstrakcije zasnovane na principima zelene hemije imaju potencijalni interes [19].

Pulsno električno polje (PEF) je nova, netermalna i energetski efikasna tehnologija za preradu hrane [20]. PEF uključuje primjenu impulsa električnog polja obično visokog napona (kV opseg) i kratkog trajanja (mikro ili nanosekunde) na proizvod smješten između dvije elektrode [21]. Primjena električnih impulsa dovodi do stvaranja reverzibilnih ili ireverzibilnih pora u ćelijskim membranama, definiranih kao elektroporacija ili elektro-permeabilizacija, što posljedično olakšava brzu difuziju otapala i povećanje prijenosa mase intracelularnih spojeva [22]. Nedavne primjene su se fokusirale na korištenje impulsne električne energije kao tehnike ekstrakcije (PEF-potpomognuta ekstrakcija) iz bioloških, prehrambenih i poljoprivrednih proizvoda [23]. PEF tretmanom moguće je dobiti ekstrakte veće čistoće, povećati brzinu ekstrakcije bioaktivnih spojeva kao što su polifenoli, karotenoidi ili antocijanini, eliminirati upotrebu organskih rastvarača i skratiti vrijeme ekstrakcije [24,25]. PEF tretman se uspješno primjenjuje za ekstrakciju vrijednih jedinjenja iz različitih morskih izvora, kao što su proteini [26-28], ugljikohidrati [29,30], lipidi [31,32] i pigmenti kao što su karotenoidi, hlorofil, ili fikocijanini [22,33,34] iz mikroalgi i morskih algi.

Stoga je glavni cilj ove studije bio procijeniti potencijalnu kozmetičku primjenu PEF ekstrakata iz tri vrste 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, PEF-potpomognuta ekstrakcija je predložena kao ekološki prihvatljiva alternativa tradicionalnoj ekstrakciji organskim rastvaračem. Nakon procesa ekstrakcije, vodeni ekstrakti morskih algi okarakterizirani su sadržajem polifenola, flavonoida i ugljikohidrata. Štaviše, antioksidativna svojstva i enzimske inhibitorne aktivnosti procenjene su korišćenjem in vitro testova aktivnosti. Rezultati prijavljeni ovdje će pružiti 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 diskusija

2.1. Ekstrakcija uz pomoć PEF-a za preradu biomase islandskih algi

Rezultati pokazuju da je električna provodljivost 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 provodljivosti uspješno su koristili drugi autori za procjenu efikasnosti tretmana PEF-om u biološkim tkivima za oslobađanje intracelularnih jonskih supstanci, kao rezultat povećane permeabilizacije ćelijske membrane [35-37].

U našoj studiji, rezultati nisu ukazivali na jače oslobađanje ovih supstanci od strane PEF-a, budući da su promjene u provodljivosti izazvane ekstrakcijskim tretmanima obično bile najveće u HIW suspenzijama. Prethodne studije su zaključile da početna provodljivost ekstracelularnog medijuma utiče na efikasnost elektroporacije, ali postoji nedostatak saglasnosti o tome da li su pozitivna ili negativna veza između ova dva faktora[38]. Varijacije u provodljivosti i karakteristikama materijala mogu komplikovati poređenje. U našem istraživanju postojala je velika razlika između provodljivosti suspenzije A.esculenta i druge dvije vrste, što se nije odrazilo na stepen promjene provodljivosti tokom tretmana ekstrakcijom. Navedeno je da sadržaj pepela u smeđim morskim algama može činiti preko 50 posto njegove suhe težine [39], koji se uglavnom sastoji od jona, što može dijelom objasniti visoku provodljivost u suspenzijama A.esculenta u odnosu na druge dvije vrste.

Rezultati pokazuju da je pH u suspenziji U. Lactuca bio niži nego kod druge dvije vrste, ali nisu proizveli jasni efekti od vrste ekstrakcije. Temperatura je povećana sa 22 ± 1 stepen prije tretmana, na 95 stepeni HW (za sve vrste), na 36.0±1.0 stepen C,46.3±0. 6 stepeni i 51.0±1 stepen prema PEE, u suspenzijama A.esculenta, P.palmata i U. Lactuca. Isti trend je uočen i za grupe tretirane PEF-om, koje su zatim dodatno zagrejane HW. Porast temperature uzrokovan je pretvaranjem električne energije u toplotnu energiju (omsko grijanje), u suspenziji tokom PEF tretmana. Poznato je da je nivo povećanja temperature proporcionalan primijenjenoj struji, ali inverzno proporcionalan provodljivosti. Ovo bi moglo objasniti zašto su P. palmate i U. Lactuca dostigle više temperature tokom PEF tretmana iako imaju nižu provodljivost od A. esculent.

2.2. UV-VIS apsorpcijski spektri ekstrakta islandskih algi

Proučene morske alge razlikuju se po spektralnim profilima (slika 1), što sugerira da sastav i potencijal apsorpcije UV zraka variraju između vrsta. Međutim, vrsta tehnike ekstrakcije nije pokazala značajan efekat u spektru UV apsorpcije; ekstrakti morskih algi pokazali su slične profile apsorpcije bez obzira na metodu ekstrakcije.

UV apsorpcijski spektri zelene alge u. Lactuca je pokazala istaknuti pik u UV-B opsegu (280-320} nm) (slika la), dok ekstrakti iz smeđe alge A.esculenta nisu pokazali jasno formiranje apsorpcione zone (slika lc). Međutim, rezultati su pokazali veću apsorpciju na 220 nm u ekstraktima A.esculenta u odnosu na U.lactuca i P. palmata za koju se pretpostavljalo da je rezultat visokog sadržaja fenolnih spojeva u A.esculenta (Tablica 2). Maksimum apsorpcije unutar ovog raspona povezan je sa vezom između fenolnih spojeva i alginata. Pretpostavlja se da ovaj odnos održava sposobnost UV apsorpcije fenolnih spojeva tokom vremena [40].

Zanimljiviji nalaz bio je da su rezultati dobijeni za ekstrakte crvenih algi, P. palmata apsorbirali dio UV-A zračenja (320-400 nm). Poznato je da crvene alge akumuliraju fotozaštitna jedinjenja sa sposobnošću apsorpcije ultraljubičastog zračenja, kao što su aminokiseline slične mikosporinu (MAA), koje apsorbuju u ovoj specifičnoj UV regiji[41]. P. palmata je prednjačio u spektru UV apsorpcije sa istaknutim vrhovima između 320 i 340 nm u skladu sa prisustvom MAA koji apsorbuju u ovom opsegu[42], kao što je polifenol (vrh apsorpcije na 332 nm), asteria-330 ( apsorpcijski vrh na 330 nm), Porphyra-334 (vršna apsorpcija na 334 nm) i drugi [43]. Pošto je poznato da uslovi ekstrakcije, kao što je vrsta rastvarača, utiču na efikasnost ekstrakcije, rezultati u ovoj studiji su upoređeni sa prethodnim studijama ekstrakcije MAA vodom iz P. palmitata. U ovim studijama, maksimumi apsorpcije su detektovani na 325 do 330 nm[44l, kao u ovoj studiji. Stoga je moguće pretpostaviti da pikovi uočeni između 320 i 340 nm mogu biti posljedica prisustva MAA.

Razlike u spektru apsorpcije između 350 i 700 nm objašnjene su prisustvom različitih pomoćnih pigmenata u odgovarajućim fotosistemima zelenih, smeđih i crvenih makroalgi, klorofila-b (450-500 nm), fukoksantina ({{4} } nm), i fiko-eritrin (600-650 nm) respektivno [45]. Koncentracija vodotopivih spojeva u ekstraktima imala je jače djelovanje. Shodno tome, obrazac koji odražava razliku u pigmentima između vrsta algi nije bio očigledan u ovoj studiji. 2.3. Ukupni sadržaj fenola, flavonoida i ugljikohidrata u ekstraktima islandskih algi

Ukupni sadržaj fenola u morskim algama kretao se od 1592 do 9368 ug GAE/g dw (tablica 2). Najveću količinu pokazala je smeđa 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) i sadržaj fenola bio je više od tri puta veći u A.esculenta nego u drugim vrstama (A.esculenta:37 mg ekvivalenta floroglucinola (PGE)/g dw; S.latissma:8 mg PGE/g dw; P. palmata: 5 mg GAE/g dw). Nadalje, u istoj studiji, autori su izvijestili da sadržaj polifenola varira u zavisnosti od sezone, dok su prostorne varijacije (alge su ubrane u Norveškoj, Francuskoj i 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 poređenju sa ispod 20 mg GAE/g DW u proljeće . Florotanini iz sedam smeđih morskih algi komercijalno ubranih u Brit-tany (Francuska) detektirani 1 H NMR i in vitro testovima: vremenske varijacije i potencijalna valorizacija u kozmetičkoj primjeni. Naši uzorci su prikupljeni u julu (U.lactuca i A. esculenta) iu novembru (P.palmata). U Roledinoj studiji [48], prosječan sadržaj u A.esculenta iz Trondheima, Norveška (nije prikupljen na Islandu) ljeti je bio 40 mg PGE/g dw i P. palmata sa Islanda, ali je bio 4 mg GAE/g dw u jesen. Više prikazane vrijednosti u poređenju sa našom studijom mogu se objasniti korištenim medijumom za ekstrakciju (80:20 aceton:voda), što će vjerovatno rezultirati većim prinosima ekstrakcije. Veći sadržaj polifenola je također utvrđen za ekstrakte A.esculenta primjenom mješavine etanola i vode (50:50) uz ultrazvuk [49]. Međutim, koristeći isti medij za ekstrakciju i klasičnu ekstrakciju rastvaračem, prijavljeno je da A.esculenta sadrži 44,1 mg GAE/100 g dw u vodenim ekstraktima [50], relativno slično onom uočenom 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), sa izuzetkom U. Lactuca. Rezultati su pokazali da su HW i kombinacija obje tehnike (PEF plus HW) bile najefikasnije tehnike za ekstrakciju flavonoida u U. Lactuca (str.<>

Postoje brojne studije o sadržaju flavonoida u kopnenim biljkama, ali istraživanja sadržaja flavonoida u algama su rijetka [51], a posebno u vrstama proučavanim u ovom radu. Naime, studija Ummat et al. [49] su izvijestili da je ekstrakcija uz pomoć ultrazvuka poboljšala oporavak flavonoida u istraživanim alTl algama (uključujući A,esculenta) u usporedbi s konvencionalnim ekstrakcijama rastvaračem korištenjem mješavine 50 posto etanola. U drugoj studiji, flavonoidi su kvantificirani u metanolnim ekstraktima četiri vrste Uloa (Ulloa clatrate, Uloa Linza, Ulloa flexuosa i Uloua intestinalis) uzgojene na različitim dijelovima sjevernih obala 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 grupe otkrile su značajne promjene u kemijskim sastojcima s promjenom godišnjih doba i uslova okoline [53]. Stoga je malo teško imati potpuni pregled bibliografije ovih bioaktivnih spojeva u morskim algama, zbog nedostatka dostupnih objavljenih istraživanja, ali i zbog promjena u sadržaju flavonoida pod utjecajem uvjeta uzgoja i geografskog položaja.

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 sadržaj do 249,5 mg GluE/g dw u zavisnosti od primenjene tehnike ekstrakcije (tabela 2). Na osnovu literature, U. lactuca ima vodotopivu i netopivu celulozu koja odgovara strukturnim polisaharidima s glavnom komponentom zvanom ulvan, koja doprinosi od 9 do 36 posto suhe mase biomase [57]. Ulvan se uglavnom sastoji od sulfatirane ramnoze, uronskih kiselina (glukuronske i iduronske kiseline) i ksiloze. Zbog njegove polarne prirode, rastvorljivost ulvana u vodenim rastvorima je poboljšana ekstrakcijom na visokim temperaturama (80-90 stepen )58]. Temperatura ekstrakcije mogla bi biti razlog zašto je ukupan sadržaj ugljikohidrata u ekstraktima U. Lactuca proizveden tradicionalnom ekstrakcijom toplom vodom i kombinacijom obje metode (PEF plus HW) bio veći (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 kapaciteti ekstrakta islandskih algi

A.esculenta je imala najjaču aktivnost uklanjanja DPPH među sirovim ekstraktima tri vrste 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 vrućom tradicionalnom ekstrakcijom jer su druge studije pokazale da zelene tehnike (kao što je ekstrakcija uz pomoć mikrovalne pećnice ili enzimska ekstrakcija) mogu učinkovito izbjeći razgradnju bioaktivnih jedinjenja, pokazujući veće antioksidativne aktivnosti [59,60].

Sposobnost ekstrakata morskih algi da redukuju feri (Fe3 plus ) do željeznih (Fe2 plus ) jona i sposobnost uklanjanja radikala ABTS također je proučavana, metodom FRAP, odnosno ABTS. Rezultati FRAP-a pokazali su slične trendove kao i DPPH, pokazujući da je A.esculenta imala najjaču sposobnost redukcije feri (Fe) do fero (Fe2) jona među sirovim ekstraktima tri vrste 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 vjerovatno sadrže neka efikasna jedinjenja koja su odgovorna za njihovu aktivnost čišćenja.

Općenito, poznato je da smeđe alge imaju veći antioksidativni potencijal u odnosu na crvene i zelene porodice [61]. Naši rezultati su takođe pokazali da vodeni ekstrakti iz A.esculenta pokazuju efikasne antioksidativne aktivnosti u pogledu uklanjanja slobodnih radikala i redukcione moći, što sugeriše da bi A.esculenta potencijalno mogla da bude izvor prirodnih antioksidanata. Visoka antioksidativna aktivnost uočena za ekstrakte A.esculenta mogla bi biti povezana s visokim sadržajem fenolnih spojeva utvrđenih u ekstraktima smeđih algi. U mnogim studijama, antioksidativna aktivnost ekstrakata algi pripisana je fenolnim jedinjenjima, pokazujući pozitivne korelacije između sadržaja fenola i kapaciteta čišćenja uglavnom sa DPPH[62,63]. Slični rezultati korelacije pronađeni su u trenutnoj studiji za ekstrakte A.esculenta (pogledajte bolju diskusiju u Odjeljku 2.6. Korelacije između hemijskih jedinjenja i bioaktivnih svojstava).

2.5. Enzimske inhibitorne aktivnosti ekstrakta islandskih algi

Ekstrakti islandskih algi pokazali su pozitivne inhibitorne efekte na sve testirane enzime (Tablica 4), otvarajući nove puteve za eksploataciju prirodnih enzimskih inhibitora iz resursa algi. Koliko nam je poznato, ovo je prvi put da su testirane enzimske inhibitorne aktivnosti ekstrakta islandskih algi koje proizvodi PEF.

2.5.1. Aktivnost inhibicije kolagenaze

Ekstrakti A.esculenta su pokazali pozitivnu inhibiciju kolagenaze u rasponu od 68 do 91 posto, dok su ekstrakti P. palmaria i U. Lactuca pokazali beznačajnu inhibicionu aktivnost protiv kolagenaze (Tabela 4). Ekstrakt tople vode A.esculenta pokazao je 71,1 posto aktivnost kolagenaze, što je u velikoj mjeri bilo umjereno u aktivnosti kolagenaze. viši od standardnog rastvora epigalokatehin-3-galata (EGCG) (63,2 posto) i uporediv sa pozitivnim standardom koji obezbjeđuje komercijalni enzimski komplet (74,9 posto). Važan nalaz je bio da su ekstrakti A.esculenta proizvedeni od strane PEF-a pokazali inhibiciju kolagenaze od 91 posto, pokazujući čak i veću aktivnost od inhibitora koji nudi komercijalni komplet. Treba naglasiti da je ova aktivnost uočena samo u vodenim ekstraktima proizvedenim od PEF-a, a ne u kombinaciji PEF-a i HW-a. Ovakvo ponašanje se može objasniti mogućnošću da bi proces tople vode mogao imati negativan učinak na spojeve odgovorne za inhibiciju aktivnosti kolagenaze. Međutim, potrebne su dodatne studije kako bi se objasnili ovi rezultati zbog složenosti sirovih ekstrakata algi. Gore spomenuta istraživačka grupa trenutno radi na identifikaciji inhibicijskih molekula u ekstraktima A.esculenta kako bi bolje razumjela ove pozitivne efekte koje proizvodi PEF.

Rezultati u pogledu inhibicije kolagenaze ekstraktima A.esculenta su u skladu sa prethodnim podacima u kojima se A.esculenta koristi u komercijalnim ekstraktima zbog svog antiaging efekta. Do razgradnje kolagena dolazi sa starenjem zbog aktivnosti kolagenaze, što rezultira borama na koži. Inhibicija kolagenaze prirodnim spojevima je zanimljiva 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 poređenju sa rastvorima kvercetina, dobro poznatog inhibitora elastaze koji je pokazao 100 posto inhibiciju 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 su identifikovani kao inhibitori elastaze [17l; međutim, provedeno je nekoliko istraživanja o inhibiciji elastaze iz izvora algi. Prema literaturnim podacima, poznato je da su polifenoli ekstrahovani iz biljaka jaki inhibitori elastaze i hijaluronidaze [66]. Nedavna studija je objavila da florotanini, tip tanina u smeđim algama, ekstrakti morske alge Eisenia bicycles i smeđe alge Ecklonia cava, pomažu koži značajno smanjujući aktivnost elastaze [67]. Ekstrakti A. esculenta proizvedeni u ovoj studiji pokazali su najveće TPC i TFC vrijednosti u odnosu na druge proučavane vrste (Tabela 4), pa bi to mogao biti razlog zašto vodeni ekstrakti iz P. palmaria i U.lactuca nisu pokazali anti -aktivnosti elastaze. Da bi se potvrdila ova hipoteza, sprovedena je Pearsonova korelacija, sugerišući da antienzimske aktivnosti pozitivno koreliraju sa sadržajem fenolnih supstanci (videti dalju raspravu u Odeljku 2.6. Korelacije između hemijskih jedinjenja i bioaktivnih svojstava).

2.5.3. Aktivnost inhibicije tirozinaze

Ekstrakti A.esculenta su pokazali pozitivnu inhibiciju tirozinaze veću od 90 posto za sve korištene metode ekstrakcije, dok ekstrakti P. palmaria i U. lactuca nisu pokazivali inhibitorne efekte tirozinaze (Tabela 4). Međutim, antitirozinazne aktivnosti ekstrakta A.esculenta nisu se 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 igra 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 kao hiperpigmentirane mrlje[72]. Stoga, uključivanje inhibitora tirozinaze u kozmetičke proizvode može biti privlačno zbog efekata izbjeljivanja i/ili posvjetljivanja.

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