Isolation and characterisation of bioactive components from Saccharina latissima and Alaria esculenta and their effect on proliferation and migration of intestinal epithelial cells (RTgutGC) in vitro
Master thesis
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/2571879Utgivelsesdato
2018Metadata
Vis full innførselSamlinger
- Master’s theses (BioVit) [391]
Sammendrag
The human population is projected to grow to 9.6 billion by 2050. This means increased demand for food, pharmaceuticals and feed for fish and farm animals. There is a high focus on meeting these demands by developing novel and sustainable feed ingredients and additives from new types of biomasses. Norway has a long coastline and good opportunities to cultivate brown macroalgae. The nutritional value of brown macroalgae is relatively low, but can be upgraded through novel processing methods. However, they are also a resource known to contain a wide variety of bioactive polysaccharides beneficial to health. These compounds are subject to species- and seasonal variations and it is important to obtain more knowledge about the chemical composition, optimise the methods for extraction and isolation, and to examine the bioactivity of such compounds. The aim of this thesis was to extract, isolate and characterise the bioactive components, laminarin and fucoidan, from two species of brown macroalgae, Saccharina latissima and Alaria esculenta. To achieve this, a solvent based acid extraction was applied, followed by a step-wise filtration of the extract using an ultrafiltration system to separate laminarin and fucoidan based on their molecular weight. The chemical composition in the native macroalgae and in the isolated fractions was analysed for dry matter, ash and elements, and the carbohydrates were analysed as the amount of monosaccharides released after two different methods of acid hydrolysis. The results indicated that the molecular weight of laminarin and fucoidan in the two species of macroalgae differed from one another. But, it was possible to isolate a laminarin and fucoidan fraction and test their bioactivity. Macroalgae is potentially an ingredient in feeding trials and is hypothesised to stimulate repair of the mucosal barrier. The bioactivity was tested in a wound healing assay using intestinal epithelial cells from rainbow trout. Laminarin stimulated cell migration and proliferation with increasing concentrations, whilst fucoidan seemed to prevent cell growth. These results give an indication of the immunostimulatory effects of these compounds and the potential use of laminarin in the promotion of intestinal cell migration and proliferation, or fucoidan to inhibit cell proliferation and growth e.g., as an anticancer reagent. Verdens befolkning er forventet å nå 9.6 milliarder innen 2050. Dette betyr økt etterspørsel etter mat, legemidler og fôr til fisk og husdyr. Det er et høyt fokus på å møte disse kravene ved å utvikle nye og bærekraftige fôringredienser og additiver fra nye typer biomasser. Norge har en lang kystlinje og gode muligheter til å dyrke brune makroalger. Næringsverdien i brune makroalger er relativt lav, men kan oppgraderes gjennom nye prosesseringsmetoder. I tillegg er de også kjent for å inneholde et bredt spekter av bioaktive polysakkarider med helsefremmende effekter. Disse komponentene er derimot gjenstand for store arts- og sesongvariasjoner, så det er viktig å framskaffe mer kunnskap om den kjemiske sammensetningen, optimalisere metoder for ekstraksjon og isolasjon, og å undersøke bioaktiviteten til disse komponentene. Formålet med denne masteroppgaven var å ekstrahere, isolere og karakterisere de to bioaktive komponentene, laminarin og fucoidan, fra to arter av brune makroalger, Saccharina latissima og Alaria esculenta. For å oppnå dette ble det anvendt en løsningsbasert syreekstraksjon etterfulgt av en trinnvis filtrering av ekstraktet ved å anvende et ultrafiltreringssystem for å separere laminarin og fucoidan basert på deres molekylvekt. Den kjemiske sammensetningen i selve makroalgene og i de isolerte fraksjonene ble analysert for tørrstoff, aske og elementer, og karbohydrater ble analysert som mengden av monosakkarider frigjort etter to forskjellige metoder for syrehydrolyse. Resultatene indikerte at molekylvekten av laminarin og fucoidan i de to artene av makroalger var forskjellig fra hverandre. Til tross for dette var det mulig å isolere en laminarin og fucoidan fraksjon og teste deres stimulerende effekt. Makroalgaer er en potensiell ingrediens i fôringsforsøk og er hypotisert til å kunne stimulere reparasjon av slimhinnen i tarmsystemet. Bioaktiviteten ble testet i et sårhelingsforsøk ved bruk av tarmepitelceller fra regnbueørret. Laminarin stimulerte til cellemigrasjon og proliferasjon med økende konsentrasjoner, mens fucoidan syntes å forhindre cellevekst. Disse resultatene gir en indikasjon på de immunstimulerende virkningene disse komponentene har og på den potensielle bruken av laminarin til å fremme migrasjon og proliferasjon av tarmceller, eller fucoidan til å hemme celleproliferasjon og vekst, for eksempel til bruk innen kreftbehandling.