Biopolimeri hitin i hitozan – svojstva i priprava Dino Skendrović; Lucija Terihaj; Tonči Rezić ...
Kemija u industriji; časopis kemičara i tehnologa Jugoslavije,
01/2023, Volume:
72, Issue:
1-2
Journal Article
Peer reviewed
Open access
S porastom svijesti o zaštiti okoliša sve se više okrećemo prirodnim izvorima energije i prirodnim materijalima. Veliku važnost u tome imaju biopolimeri koji su potpuno razgradivi u prirodi. Jedan od ...važnijih biopolimera su hitin i hitozan, koji su po zastupljenosti na drugom mjestu nakon celuloze. Velike količine hitina i hitozana nalaze se u biosferi kao važni sastojci egzoskeleta mnogih organizama i kao otpad tvrtki za proizvodnju morskih plodova. Stoga političari, ekolozi i industrija potiču upotrebu tih morskih polisaharida kao obnovljivih izvora. Cilj ovog rada je opisati fizikalno-kemijska i biološka svojstva i različite metode ekstrakcije hitina i hitozana ponajprije iz morskog otpada. Hitin se može ekstrahirati kemijskom i biološkom ekstrakcijom te je u ovom radu dana usporedba između te dvije metode s naglaskom na enzimsku deproteinizaciju, fermentaciju bakterija i metode enzimske deacetilacije. Zahvaljujući biorazgradivosti, netoksičnosti, biokompatibilnosti i bioaktivnosti, ti morski polimeri naširoko se upotrebljavaju u suvremenoj proizvodnji biomedicinskih i farmaceutskih proizvoda.
In this study, polysaccharides were isolated from Ganoderma lucidum (Polyporaceae) and their antitumor and anti-inflammatory activities were investigated using in vivo models. Potential antitumor ...activity was shown by G. lucidum polysaccharides (GLP) against solid tumor induced by Ehrlich's ascites carcinoma cells. GLP at 100 mg kg-1 body mass showed 80.8 and 77.6 % reduction in tumour volume and tumour mass, respectively, when administered 24 h after tumour implantation. Again, GLP at the same dose but when administered prior to tumour inoculation, showed 79.5 and 81.2 % inhibition of tumour volume and tumour mass, respectively. GLP showed significant dose-dependent activity in carrageenean-induced (acute) and formalin-induced (chronic) inflammation assays. At 100 mg kg-1, GLP exhibited 57.6 and 58.2 % inhibition in carrageenean-induced and formalin-induced assays, respectively.
U radu je ispitano in vivo citostatsko i protuupalno djelovanje polisaharida (GLP) izoliranih iz biljke Ganoderma lucidum (Polyporaceae). Ispitivani polisaharidi pokazali su potencijalno antitumorsko djelovanje na Ehrlichov ascitesni tumor. GLP su u dozi od 100 mg kg-1 tjelesne mase inhibirali volumen tumora za 80,8, a njegovu masu za 77,6 %, kada su primijenjeni 24 h nakon implantacije tumora. Ako se GLP daju u istoj dozi prije inokulacije tumora, inhibiraju volumen tumora za 79,5, a njegovu masu za 81,2 %. GLP pokazuju značajno, o dozi ovisno, protuupalno djelovanje u karagenan testu (akutna upala) i formalin testu (kronična upala). U dozi od 100 mg kg-1, GLP inhibiraju upalne procese za 57,6 odnosno 58,2 % u testu s karagenanom, odnosno formalinom.
Pozadina istraživanja. Polisaharidi iz gljive Sparassis latifolia mogu regulirati udjel lipida i kolesterola u serumu i jetri. Međutim, mehanizam regulacije metabolizma kolesterola i osobito njegova ...povezanost s regulacijom crijevne mikrobiote slabo su poznati. U ovom je radu teorijski opisan mehanizam snižavanja udjela kolesterola pomoću polisaharida iz gljive S. latifolia, te je istražena mogućnost razvoja funkcionalne hrane s ispitanim polisaharidima.
Eksperimentalni pristup. U ovom smo radu ispitali kako mehanizam regulacije polisaharida iz gljive S. latifolia utječe na metabolizam kolesterola u crijevima miševa hranjenih hranom s velikim udjelom masti i kolesterola. Ukratko, određena je koncentracija žučne kiseline u stolici pomoću kolorimetrijskog testa na mikrotitracijskim pliticama. Tekućinskom kromatografijom spregnutom s masenom spektrometrijom određeni su udjeli kolesterola i alkohola u fecesu. Promjene strukture tkiva tankog crijeva praćene su bojenjem hematoksilinom i eozinom. Ekspresije gena u jejunumu i ileumu određene su kvantitativnom lančanom reakcijom polimeraze u stvarnom vremenu, dok je ekspresija proteina u jejunumu ispitana pomoću metode Western blot. Metodom sekvenciranja visoke propusnosti praćene su promjene crijevne flore u slijepom crijevu. Koncentracija kratkolančanih masnih kiselina u slijepom crijevu određena je plinskom kromatografijom spregnutom s masenom spektrometrijom.
Rezultati i zaključci. Rezultati pokazuju da polisaharidi iz gljive S. latifolia mogu poboljšati morfološku strukturu i fiziološke značajke crijeva miševa hranjenih hranom s velikim udjelom masti i kolesterola. Osim toga, s obzirom na to da smanjuju ekspresiju HMGCR, NPC1L1, ACAT2, MTP, ASBT i IBABP mRNA ili proteina, te povećavaju ekspresiju ABCG8 mRNA, polisaharidi mogu ublažiti poremećaj metabolizma kolesterola u crijevima uzrokovan masnom prehranom. Također mogu povećati broj bakterija iz rodova Bacteroides, Butyricicoccus, Parabacteroides, Parasutteerella i Alloprevotella, te koncentraciju kratkolančanih masnih kiselina, čime reguliraju metabolizam kolesterola u crijevima. Metabolomička je analiza pokazala da polisaharidi iz gljive S. latifolia mogu utjecati na lipide, ugljikohidrate i ostale metabolite. Neki su biomarkeri metabolizma kolesterola bili u bitnoj korelaciji s povećanim udjelom specifične crijevne mikrobiote.
Novina i znanstveni doprinos. Dobiveni rezultati pokazuju da polisaharidi iz gljive S. latifolia mogu ublažiti poremećaj metabolizma kolesterola u crijevima te regulirati crijevnu mikrobiotu, što pozitivno utječe na metabolizam domaćina. Time je osigurana teorijska podloga za razvoj gljive S. latifolia kao novog izvora hrane.
Pozadina istraživanja. Usprkos izvrsnim svojstvima bakterijske celuloze, njezina je proizvodnja još uvijek ograničena zbog poteškoća u provođenju proizvodnje na veliko, uglavnom zbog niskog prinosa i ...visokih troškova uzgoja u uobičajeno korištenim podlogama. Da bi se ti problemi zaobišli, potrebno je pronaći nove jeftine i održive izvore ugljika. Stoga je svrha ovoga rada bila tijekom postupka proizvodnje octa izolirati i odabrati soj bakterije Komagataeibacter koji može proizvesti velike količine celuloze, te ispitati njegovu sposobnost sinteze bakterijske celuloze u podlozi od sojine melase, jednom od nusproizvoda industrijskog uzgoja soje.
Eksperimentalni pristup. Jedan je od izoliranih sojeva proizveo veliku količinu celuloze u standardnoj Hestrin-Schramm podlozi, pa smo ispitali može li proizvesti taj biopolimer i u podlozi od sojine melase. Glavne značajke i svojstva dobivene bakterijske celuloze ispitane su termogravimetrijskom analizom, rentgenskom difrakcijom, infracrvenom spektroskopijom, te mjerenjem sposobnosti vezanja vode i stupnja rehidracije. Genetičkom su analizom određeni rod i vrsta izoliranog soja bakterije.
Rezultati i zaključci. Soj bakterije koji je proizveo najviše celuloze u Hestrin-Schramm podlozi (3,7 g/L) genetičkom je analizom identificiran kao Komagataeibacter intermedius V-05. U podlozi sa sojinom melasom taj je soj proizveo 10,0 g/L celuloze. Celulozne membrane dobivene uzgojem bakterije u obje podloge imale su sličnu kemijsku strukturu, podjednako svojstvo kristaliničnosti i sličnu toplinsku stabilnost. Sojina melasa pokazala se kao dobra alternativna standardnoj podlozi za biosintezu celuloze. Osim što je pomoću nje dobiven veći prinos celuloze, struktura dobivenih membrana bila je izuzetno dobra, slična membranama dobivenim uzgojem u standardnoj podlozi.
Novina i znanstveni doprinos. U ovom smo radu izolirali i identificirali soj bakterije Komagataeibacter koji može uspješno proizvesti celulozu u podlozi od sojine melase. Izolacija i odabir sojeva koji mogu proizvesti velike količine mikrobnih metabolita vrlo su važni za smanjenje troškova bioprocesa. Uz to, budući da je u današnje vrijeme neophodno pronaći ekonomičnije izvore ugljika za jeftiniju proizvodnju mikrobnih proizvoda, sojina melasa predstavlja zanimljivu alternativu uobičajenoj podlozi za industrijsku proizvodnju bakterijske celuloze.
U ovom je radu opisana primjena brze i osjetljive elektrokemijske metode kronopotenciometrije s konstantnom pobudnom strujom (CPS) koja se do sada nije primjenjivala za analizu prirodnih voda i koja ...je omogućila detekciju polisaharida (PS) u morskoj vodi mjerenjem katalitičkog vala vodika. Elektroanaliza PS u moru bila je ograničena, jer su PS elektroinaktivne molekule. CPS metoda elektroanalize omogućuje određivanje i drugih polimernih organskih spojeva koji imaju katalitički aktivne grupe, a koje omogućuju razvijanje katalitičkog vala vodika iz kojeg se određuje količina tog polimernog organskog materijala. Ustanovljeno je da je povećana biološka aktivnost u moru povezana sa povećanom količinom PS i drugih katalitički aktivnih spojeva. Prilagodbom uvjeta elektroanalize, metoda se može primijeniti i na detekciju PS i drugih polimernih organskih spojeva u ekstraktima ljekovitih biljaka i izlučevinama morskih alga, te u nekim napitcima.
Provider: - Institution: - Data provided by Europeana Collections- Polysaccharides from mushrooms, plants and microorganisms have received
considerable attention due to their biological activities, ...such as antitumor,
antiviral, antioxidation, anticomplementary, anticoagulant, hypolipidemic,
immunostimulant and immunological activities, which made them possible to be
used in many fields including food, cosmetics, biomedicine, agriculture,
environmental protection and wastewater management. Oxidative deterioration
in natural and processed foods is a large economic concern in the food
industry because it affects many quality characteristics such as flavor,
color, texture, and the nutritive value of foods. In addition, its products
are potentially toxic. Also, reactive oxygen species have been implicated in
the pathophysiology of various clinical disorders, including ischemia,
reperfusion injury, myocardial infarction, rheumatoid arthritis,
neurodegenerative processes, atherosclerosis, acute hypertension, hemorrhagic
shock and diabetes mellitus. Food spoilage and food poisoning are among the
most important issues facing the food industry. Foodborne illness is a global
problem. Development of novel antibacterial compounds for resistant organisms
is becoming critically important. The present study was focused on the
researching of possible antioxidant and antimicrobial properties of
polysaccharide extracts from the selected Basidiomycetes mushroom species:
Agaricus bisporus, Agaricus brasiliensis, Ganoderma applanatum, Ganoderma
lucidum, Lentinula edodes, Phellinus linteus and Trametes versicolor. Based
on the analysis, the extracts contained a mixture/complex of polysaccharides,
proteins and polyphenols, which were still present in the extracts after hot
water treatment, ethanol precipitation and dialysis. The prevalent
monosaccharide in all extracts was D-glucose, while D-galactose, D-mannose
and L-fucose/D-xylose were present to a lesser or greater quantities. Uronic
acid was found in the G. applanatum polysaccharides. Samples contained
varying amounts of both α- and β-glucans. Total glucan contents varied
considerably, from 35 % for to 87 %. Glucopyranosyl units were primarily
connected by β-glycosidic linkages (57-97%), except in the commercial G.
lucidum spore extract, where percentage of α-glucan compared to the total
glucan content was 94,2%. FT-IR analysis showed strong aromatic and ester
peaks next to the different sugar and polysaccharide signals. The FTIR
spectra of all investigated samples showed characteristic absorption bands
related to the residual proteins, phenols and pigments. The results of
elemental analysis indicated presence of non protein nitrogen in the
polysaccharide extracts. The scanning electron microscopy was observed
different surface morphology of polysaccharide extracts. The results of the
study indicated that polysaccharide extracts of selected Basidiomycetes
mushrooms are antioxidative and possess antibacterial properties. The
antioxidant and antimicrobial effects of the extracts were resistant to high
temperatures (121ºC), at which they have been exposed during the extraction
process. Extracts obtained by hot water extraction and ethanol precipitation
were effective as additionally dialyzed and with ethanol purified extracts.
For measuring antioxidant activity in vitro, 4 different methods
corresponding to different levels of antioxidant action were used: free
radical-scavenging ability by using the DPPH assay, inhibition of lipid
peroxidation, ferric reducing antioxidant power assay and chelating ability
on ferrous ions. EC50 values of the DPPH scavenging activity of the
polysaccharide extracts from commercial G. lucidum spore, P. linteus, G.
applanatum and L. edodes fruiting bodies were found to be particularly low
and were comparable with scavenging ability of α- tocopherol and ascorbic
acid, EC50 < 0,1 mg/mL. G. applanatum extract showed the highest inhibition
of lipid peroxidation (EC50 = 2,07 mg/mL). Ascorbic acid displayed an EC50
value of 1,64 mg/mL in the prevention of the lipid peroxidation. G.
applanatum extract also had the highest reducing power (EC50 = 0,18). The
EC50 values of the extracts in the reducing power assay ranged from 0,47 to >
20 mg/mL. The high reducing power of most extracts was in correlation with
the non polysaccharide components present in the extracts. Positive
correlation was found between EC50 values of the reducing power abilities and
the amount of total glucans, β-glucans and polysaccharides content in the non
dialyzed polysaccharide extracts. Strong negative correlation was observed
between total phenol content and EC50 values of the reducing power, as
moderate negative correlation with total protein content. For all
polysaccharide extracts, which were additionally purified by dialysis and
ethanol precipitation, a decrease of EC50 values of the reducing power
correlated with higher phenol and α-glucan contents, i. e. increase of the
reducing power correlated with higher phenol and α-glucan contents. FT-IR
spectrum of G. applanatum extract showed the presence of a free uronic acid
or esterified C=O group of the uronic acids as the structural component of at
least one polysaccharide in this extract. Among the non dialyzed
polysaccharide extracts the lowest EC50 values of the chelating activity of
ferrous ions were found for commercial G. lucidum spore extract, 0,59 mg/mL
and for P.linteus fruiting bodies extract, 0,91 mg/mL. Positive correlation
was found between EC50 values of the chelating ability and the amount of
total polysaccharides, glucans content in the extracts. Negative and strong
correlation was observed with total phenol contents, as negative and moderate
correlation with total protein content. Citric acid was not a good chelating
agent for ferrous ions in this assay, EC50 > 20 mg/mL. Among dialyzed
polysaccharide extracts, G. lucidum showed the best chelating ability (EC50 =
3,58 mg/mL). The study of antimicrobial properties of polysaccharide extracts
showed that the Gram-positive bacteria were generally more sensitive to the
tested extracts compared with Gram-negative bacterial species (Pseudomonas
aeruginosa ATCC 27853, Pseudomonas aeruginosa ATCC 35032, Escherichia coli
ATCC 25922, Salmonella enteritidis ATCC 13076, Proteus hauseri ATCC 13315,
Shigella sonnei ATCC 29930, Yersinia enterocolitica ATCC 27729, Escherichia
coli (0157:H7) ATCC 12900, Escherichia coli (0157:H7) ATCC 35150, Klebsiella
pneumoniae ATCC 27736). Almost all extracts were acting microbicidal on
bacteria E. faecalis ATCC 29212 and E. faecalis ATCC 49532. MIC values for
polysaccharide extracts from G. lucidum, G. applanatum, P. linteus, T.
versicolor, A. brasiliensis fruiting bodies and commercial and in laboratory
prepared G. lucidum spore extract were between 1,25-2,5 mg/mL. The effect of
extracts on the other Gram-positive bacteria: Staphylococcus aureus ATCC
25923, Staphylococcus aureus ATCC 6538, Bacillus cereus ATCC 10876,
Geobacillus stearothermophylus ATCC 7953, Listeria monocytogenes ATCC 19115,
Listeria monocytogenes ATCC 19112 were microbiostatic. Extracts expessed MIC
values between 2,5-5 mg/mL on bacteria Bacillus cereus ATCC 10876 and
Geobacillus stearothermophylus ATCC 7953. MIC values for G. lucidum and G.
applanatum fruiting bodies extracts were 2,5 mg/mL in relation to
Staphylococcus aureus ATTC 25923 and Staphylococcus aureus ATTC 6538.
Extracts had no effect on the growth of yeasts Candida albicans ATCC 24443,
Candida albicans ATCC 10259, Candida albicans ATCC 10231 and Cryptococcus
neoformans ATCC 76484.- Polisaharidi gljiva, biljaka i mikroorganizama privlače veliku pažnju zbog
svojih interesantnih bioloških svojstava kao što su: antitumorno,
antivirusno, antioksidativno, antikomplementarno, antikoagulaciono,
hipolipidemijsko dejstvo, kao i imunomodulatorska i imunostimulativna
aktivnost, što ih sve čini pogodnim za primenu u mnogim oblastima, među
kojima su i prehrambena industrija, kozmetika, biomedicina, poljoprivreda,
zaštita životne sredine i otpadnih voda. Oksidativna oštećenja prirodnih i
industrijski pripremljenih namirnica predstavljaju veliki ekonomski problem u
prehrambenoj industriji, jer direktno utiču na karakteristike kvaliteta kao
što su ukus, boja, tekstura i nutritivne vrednosti. Pored toga, može doći do
nastanka potencijalno toksičnih proizvoda. Reaktivne vrste kiseonika
učestvuju u patofiziologiji različitih kliničkih poremećaja, kao što su:
ishemija, reperfuzione povrede, infarkt miokarda, reumatoidni artritis,
neurodegenerativni poremećaji, ateroskleroza, hipertenzija, hemoragički šok i
dijabetes. Mikrobiološko kvarenje hrane i trovanje hranom su jedan od
najvažnijih problema sa kojima se suočava prehrambena industrija. Alimentarne
intoksikacije su danas globalni problem. Porast rezistentnosti patogena na
poznate lekove stvara potrebu za razvojem novih antimikrobnih agenasa. U ovom
radu su proučavana antioksidativna i antimikrobna svojstva polisaharidnih
ekstrakata odabranih vrsta gljiva iz klase Basidiomycetes: Agaricus bisporus,
Agaricus brasiliensis, Ganoderma applanatum, Ganoderma lucidum, Lentinula
edodes, Phellinus linteus i Trametes versicolor. Na osnovu dobijenih
rezultata može se zaključiti da polisaharidni ekstrakti, dobijeni nakon
ekstrakcije vrelom vodom, alkoholne precipitacije i dijalize, predstavljaju
smešu/komplekse polisaharida, proteina i fenola. Analizom monosaharidnog
sastava utvrđeno je da svi ispitivani ekstrakti sadrže D-glukozu kao
preovlađujuću monosaharidnu komponentu. U većini ekstrakata su u manjoj ili
većoj koncentraciji prisutni D-galaktoza, D-manoza i L-fukoza/D-ksiloza.
Prisustvo uronskih kiselina potvrđeno je u polisaharidima ekstrakta gljive G.
applanatum. Ekstrakte karakterišu različiti sadržaji α- i β-glukana. Ukupan
sadržaj glukana, u odnosu na ukupan sadržaj polisaharida u ekstraktima
nalazio se u opsegu od 35% do 87%. Glukopiranozne monosaharidne jedinice su
međusobno prevashodn
Cordyceps sinensis (Berk.) Sacc. jedna je od dobro poznatih gljiva što se više od 700 godina koristi u tradicionalnoj kineskoj medicini. Micelij gljive sadrži polisaharide koji utječu na njezinu ...biološku aktivnost. C. sinensis se tradicionalno uzgaja na Tibetanskom platou kao parazitska gljiva na gusjenicama leptira, a može se uzgajati i na ličinkama drugih insekata ili na umjetnoj podlozi. U radu se istražuje napredak postignut posljednjih godina u proizvodnji, izolaciji, pročišćavanju, strukturnoj analizi i procjeni farmakološkog djelovanja polisaharida iz gljive Cordyceps. Također je prikazan pregled referencija potrebnih za buduća istraživanja i primjenu tih polisaharida.
U radu je ispitano in vivo citostatsko i protuupalno djelovanje polisaharida (GLP) izoliranih iz biljke Ganoderma lucidum (Polyporaceae). Ispitivani polisaharidi pokazali su potencijalno antitumorsko ...djelovanje na Ehrlichov ascitesni tumor. GLP su u dozi od 100 mg kg1 tjelesne mase inhibirali volumen tumora za 80,8, a njegovu masu za 77,6 %, kada su primijenjeni 24 h nakon implantacije tumora. Ako se GLP daju u istoj dozi prije inokulacije tumora, inhibiraju volumen tumora za 79,5, a njegovu masu za 81,2 %. GLP pokazuju značajno, o dozi ovisno, protuupalno djelovanje u karagenan testu (akutna upala) i formalin testu (kronična upala). U dozi od 100 mg kg1, GLP inhibiraju upalne procese za 57,6 odnosno 58,2 % u testu s karagenanom, odnosno formalinom.
U posljednje se vrijeme sve više pozornosti posvećuje istraživanju lignana, tj. prehrambenih biljnih vlakana bogatih fitoestrogenima, koja sprečavaju razvoj različitih bolesti uzrokovanih hormonskim ...poremećajem. U radu su istraženi fitoestrogeni iz prehrambenih biljnih vlakana te njihovi derivati. Svrha je rada bila utvrditi ovisnost količine enterolignana, nastalih iz njihovih prekurzora pod utjecajem crijevne mikroflore, i to enterolaktona i enterodiola, o udjelu neškrobnih polisaharida u različitim žitaricama (pšenica, raž, ječam i zob). Pritom je provedena in vitro fermentacija žitarica, a nastali enterolaktoni i enterodioli kvantitativno su određeni pomoću visokodjelotvorne tekućinske kromatografije (HPLC) s kulometrijskim detektorom. Količina se lignana u raznim proizvodima od žitarica razlikovala od 78,3 do 321,9 nmol/g, i to od 8,7 do 149,3 nmol/g enterodiola i od 64,4 do 278,3 nmol/g enterolignana. Utvrđeno je da je količina lignana u mekinjama dvaput veća od one u integralnom brašnu. Ustanovljena je neposredna ovisnost udjela neškrobnih polisaharida o količini enterolignana i enterolaktona, zatim udjela pentoza o količini enterolignana i enterolaktona, udjela arabinoze ili ksiloze o količini enterolaktona, te udjela galaktoze o količini enterodiola. Dobiveni rezultati pokazuju da količina lignana u proizvodima od žitarica ovisi o udjelu pentoza i njihovoj konverziji u enterolignane.
PDF
