PL245732B1 - Sposób otrzymywania wysokiej czystości miksoksantofili z ekstraktów barwnikowych cyjanobakterii - Google Patents
Sposób otrzymywania wysokiej czystości miksoksantofili z ekstraktów barwnikowych cyjanobakterii Download PDFInfo
- Publication number
- PL245732B1 PL245732B1 PL437931A PL43793121A PL245732B1 PL 245732 B1 PL245732 B1 PL 245732B1 PL 437931 A PL437931 A PL 437931A PL 43793121 A PL43793121 A PL 43793121A PL 245732 B1 PL245732 B1 PL 245732B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- solvent
- mixture
- solvents
- column
- acetone
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000000284 extract Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000049 pigment Substances 0.000 title claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010908 decantation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000527 sonication Methods 0.000 claims abstract description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 92
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 15
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 12
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 claims description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical class O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 11
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 10
- 238000010828 elution Methods 0.000 claims description 10
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000003480 eluent Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 50
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 41
- MUCOHWBULSBLLZ-UHFFFAOYSA-N Myxoxanthophyll Natural products OC1C(O)C(O)C(C)OC1OC(C(C)(C)O)C=CC(C)=CC=CC(C)=CC=CC(C)=CC=CC=C(C)C=CC=C(C)C=CC1=C(C)CC(O)CC1(C)C MUCOHWBULSBLLZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- MUCOHWBULSBLLZ-LSUAHRBSSA-N (3R,4S,5S,6R)-2-[(3S,4E,6E,8E,10E,12E,14E,16E,18E,20E,22E,24E)-2-hydroxy-25-[(4R)-4-hydroxy-2,6,6-trimethylcyclohexen-1-yl]-2,6,10,14,19,23-hexamethylpentacosa-4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24-undecaen-3-yl]oxy-6-methyloxane-3,4,5-triol Chemical compound C[C@H]1OC(O[C@@H](\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\C2=C(C)C[C@@H](O)CC2(C)C)C(C)(C)O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O MUCOHWBULSBLLZ-LSUAHRBSSA-N 0.000 description 31
- 235000021466 carotenoid Nutrition 0.000 description 26
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 23
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 240000002900 Arthrospira platensis Species 0.000 description 19
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 19
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 19
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 19
- 235000016425 Arthrospira platensis Nutrition 0.000 description 18
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 17
- 150000001747 carotenoids Chemical class 0.000 description 17
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 16
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 13
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 11
- -1 monocyclic carotenoids Chemical class 0.000 description 11
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- 229940011019 arthrospira platensis Drugs 0.000 description 10
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical group CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229930182470 glycoside Natural products 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ZYYNEJWFGGVJQZ-YDDLGYPNSA-N 2-[(4e,6e,8e,10e,12e,14e,16e,18e,20e,22e,24e,26e,28e)-2,31-dihydroxy-2,6,10,14,19,23,27,31-octamethyl-30-(3,4,5-trihydroxy-6-methyloxan-2-yl)oxydotriaconta-4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28-tridecaen-3-yl]oxy-6-methyloxane-3,4,5-triol Chemical compound OC1C(O)C(O)C(C)OC1OC(C(C)(C)O)\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\C(C(C)(C)O)OC1C(O)C(O)C(O)C(C)O1 ZYYNEJWFGGVJQZ-YDDLGYPNSA-N 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 229940082787 spirulina Drugs 0.000 description 7
- 241001464430 Cyanobacterium Species 0.000 description 6
- ZYYNEJWFGGVJQZ-UHFFFAOYSA-N Oscillaxanthin Natural products OC1C(O)C(O)C(C)OC1OC(C(C)(C)O)C=CC(C)=CC=CC(C)=CC=CC(C)=CC=CC=C(C)C=CC=C(C)C=CC=C(C)C=CC(C(C)(C)O)OC1C(O)C(O)C(O)C(C)O1 ZYYNEJWFGGVJQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 238000013375 chromatographic separation Methods 0.000 description 6
- 238000004895 liquid chromatography mass spectrometry Methods 0.000 description 6
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 6
- 241001478892 Nostoc sp. PCC 7120 Species 0.000 description 5
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 4
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 4
- 241000192581 Synechocystis sp. Species 0.000 description 4
- 238000005377 adsorption chromatography Methods 0.000 description 4
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 4
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 4
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 4
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 4
- SHZGCJCMOBCMKK-UHFFFAOYSA-N D-mannomethylose Natural products CC1OC(O)C(O)C(O)C1O SHZGCJCMOBCMKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 3
- 239000001752 chlorophylls and chlorophyllins Substances 0.000 description 3
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 3
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 3
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 3
- 238000003808 methanol extraction Methods 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000004114 suspension culture Methods 0.000 description 3
- 235000008210 xanthophylls Nutrition 0.000 description 3
- 150000003735 xanthophylls Chemical class 0.000 description 3
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 241000192584 Synechocystis Species 0.000 description 2
- 241000192593 Synechocystis sp. PCC 6803 Species 0.000 description 2
- 229930002868 chlorophyll a Natural products 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 150000002972 pentoses Chemical class 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 2
- ZNJHFNUEQDVFCJ-UHFFFAOYSA-M sodium;2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid;hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+].OCCN1CCN(CCS(O)(=O)=O)CC1 ZNJHFNUEQDVFCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KBPHJBAIARWVSC-XQIHNALSSA-N trans-lutein Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)CC(O)CC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2C(=CC(O)CC2(C)C)C KBPHJBAIARWVSC-XQIHNALSSA-N 0.000 description 2
- JKQXZKUSFCKOGQ-JLGXGRJMSA-N (3R,3'R)-beta,beta-carotene-3,3'-diol Chemical compound C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1/C=C/C(/C)=C/C=C/C(/C)=C/C=C/C=C(C)C=CC=C(C)C=CC1=C(C)C[C@@H](O)CC1(C)C JKQXZKUSFCKOGQ-JLGXGRJMSA-N 0.000 description 1
- TWCMVXMQHSVIOJ-UHFFFAOYSA-N Aglycone of yadanzioside D Natural products COC(=O)C12OCC34C(CC5C(=CC(O)C(O)C5(C)C3C(O)C1O)C)OC(=O)C(OC(=O)C)C24 TWCMVXMQHSVIOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PLMKQQMDOMTZGG-UHFFFAOYSA-N Astrantiagenin E-methylester Natural products CC12CCC(O)C(C)(CO)C1CCC1(C)C2CC=C2C3CC(C)(C)CCC3(C(=O)OC)CCC21C PLMKQQMDOMTZGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001299747 Cylindrospermopsis raciborskii Species 0.000 description 1
- PNNNRSAQSRJVSB-JGWLITMVSA-N D-quinovose Chemical compound C[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O PNNNRSAQSRJVSB-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- 239000001692 EU approved anti-caking agent Substances 0.000 description 1
- PNNNRSAQSRJVSB-SLPGGIOYSA-N Fucose Natural products C[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)C=O PNNNRSAQSRJVSB-SLPGGIOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SHZGCJCMOBCMKK-DHVFOXMCSA-N L-fucopyranose Chemical compound C[C@@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O SHZGCJCMOBCMKK-DHVFOXMCSA-N 0.000 description 1
- PNNNRSAQSRJVSB-UHFFFAOYSA-N L-rhamnose Natural products CC(O)C(O)C(O)C(O)C=O PNNNRSAQSRJVSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JJPMVSRTRMLHST-XDLIQHAKSA-N Myxol Chemical compound CC(O)(C)[C@@H](O)/C=C/C(/C)=C/C=C/C(/C)=C/C=C/C(/C)=C/C=C/C=C(\C)/C=C/C=C(\C)/C=C/C1=C(C)C[C@@H](O)CC1(C)C JJPMVSRTRMLHST-XDLIQHAKSA-N 0.000 description 1
- 229930182559 Natural dye Natural products 0.000 description 1
- 241000192673 Nostoc sp. Species 0.000 description 1
- 108010053210 Phycocyanin Proteins 0.000 description 1
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JKQXZKUSFCKOGQ-LQFQNGICSA-N Z-zeaxanthin Natural products C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1C=CC(C)=CC=CC(C)=CC=CC=C(C)C=CC=C(C)C=CC1=C(C)C[C@@H](O)CC1(C)C JKQXZKUSFCKOGQ-LQFQNGICSA-N 0.000 description 1
- QOPRSMDTRDMBNK-RNUUUQFGSA-N Zeaxanthin Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)CCC(O)C1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2=C(C)CC(O)CC2(C)C QOPRSMDTRDMBNK-RNUUUQFGSA-N 0.000 description 1
- 230000036579 abiotic stress Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- PNNNRSAQSRJVSB-BXKVDMCESA-N aldehydo-L-rhamnose Chemical compound C[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)C=O PNNNRSAQSRJVSB-BXKVDMCESA-N 0.000 description 1
- OENHQHLEOONYIE-UKMVMLAPSA-N all-trans beta-carotene Natural products CC=1CCCC(C)(C)C=1/C=C/C(/C)=C/C=C/C(/C)=C/C=C/C=C(C)C=CC=C(C)C=CC1=C(C)CCCC1(C)C OENHQHLEOONYIE-UKMVMLAPSA-N 0.000 description 1
- JKQXZKUSFCKOGQ-LOFNIBRQSA-N all-trans-Zeaxanthin Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)CC(O)CC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2=C(C)CC(O)CC2(C)C JKQXZKUSFCKOGQ-LOFNIBRQSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 235000013734 beta-carotene Nutrition 0.000 description 1
- 239000011648 beta-carotene Substances 0.000 description 1
- TUPZEYHYWIEDIH-WAIFQNFQSA-N beta-carotene Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)CCCC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2=CCCCC2(C)C TUPZEYHYWIEDIH-WAIFQNFQSA-N 0.000 description 1
- 229960002747 betacarotene Drugs 0.000 description 1
- 230000008827 biological function Effects 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 150000001746 carotenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000005473 carotenes Nutrition 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 1
- IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N dihydroxy(oxo)silane Chemical compound O[Si](O)=O IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002031 ethanolic fraction Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 description 1
- PFOARMALXZGCHY-UHFFFAOYSA-N homoegonol Natural products C1=C(OC)C(OC)=CC=C1C1=CC2=CC(CCCO)=CC(OC)=C2O1 PFOARMALXZGCHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 235000012680 lutein Nutrition 0.000 description 1
- 239000001656 lutein Substances 0.000 description 1
- KBPHJBAIARWVSC-RGZFRNHPSA-N lutein Chemical compound C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\[C@H]1C(C)=C[C@H](O)CC1(C)C KBPHJBAIARWVSC-RGZFRNHPSA-N 0.000 description 1
- 229960005375 lutein Drugs 0.000 description 1
- ORAKUVXRZWMARG-WZLJTJAWSA-N lutein Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)CCCC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2C(=CC(O)CC2(C)C)C ORAKUVXRZWMARG-WZLJTJAWSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000000978 natural dye Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000024428 response to biotic stimulus Effects 0.000 description 1
- 238000004366 reverse phase liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 1
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 210000002377 thylakoid Anatomy 0.000 description 1
- FJHBOVDFOQMZRV-XQIHNALSSA-N xanthophyll Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)CC(O)CC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2C=C(C)C(O)CC2(C)C FJHBOVDFOQMZRV-XQIHNALSSA-N 0.000 description 1
- 235000010930 zeaxanthin Nutrition 0.000 description 1
- 239000001775 zeaxanthin Substances 0.000 description 1
- 229940043269 zeaxanthin Drugs 0.000 description 1
- OENHQHLEOONYIE-JLTXGRSLSA-N β-Carotene Chemical compound CC=1CCCC(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\C1=C(C)CCCC1(C)C OENHQHLEOONYIE-JLTXGRSLSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
- B01D15/32—Bonded phase chromatography
- B01D15/325—Reversed phase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B61/00—Dyes of natural origin prepared from natural sources, e.g. vegetable sources
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
- B01D11/02—Solvent extraction of solids
- B01D11/0261—Solvent extraction of solids comprising vibrating mechanisms, e.g. mechanical, acoustical
- B01D11/0265—Applying ultrasound
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
- C07H15/00—Compounds containing hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals directly attached to hetero atoms of saccharide radicals
- C07H15/18—Acyclic radicals, substituted by carbocyclic rings
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania wysokiej czystości miksoksantofili obejmujący ekstrakcję rozpuszczalnikową z wykorzystaniem sonifikacji, odwirowanie, dekantację nadsączu, otrzymanie ekstraktu poprzez odparowanie rozpuszczalnika lub mieszaniny rozpuszczalników, oczyszczanie rozpuszczonego ekstraktu na kolumnie chromatograficznej, przy czym wszystkie etapy prowadzone są w nieobecności światła.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania wysokiej czystości miksoksantofili z ekstraktów barwnikowych cyjanobakterii (sinic). Uzyskiwana frakcja miksoksantofili może znaleźć zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym.
Stan techniki
Miksoksantofile są monocyklicznymi karotenoidami, pochodnymi miksolu ((2'S,3R)-3',4'-Didehydro-1',6'-seco-beta,beta-carotene-1',2',3-triol), glikozylowane przez 6-deoksy-D-glukozę, L-fuko-a-piranozę (fukozę), L-ramnozę, lub inne metylo-pentozy, występują w komórkach wielu gatunków sinic (cyjanobakterii) (Takaichi et al. 2001; Graham i Bryant 2009; Mohamed et al., 2004; Takaichi et al. 2005, 2006). Pomimo wczesnej identyfikacji - w latach trzydziestych XX w. (Heilbron i Lythgoe,1936), zarówno właściwości fizyko-chemiczne jak i funkcja biologiczna tych związków nie zostały jak dotychczas poddane systematycznym badaniom.
Obecność w strukturze reszty cukrowej (pentoza lub rzadziej heksoza) przesądza o wysokim stopniu amfifilowości cząsteczki w porównaniu z innymi ksantofilami, wykazującymi przewagę właściwości hydrofobowych. Występowanie aglikonu terpenoidowego posiadającego sprzężony układ 11 wiązań podwójnych, podobnie do obecnego w innych ksantofilach, takich jak zeaksantyna bądź luteina, sugeruje wysoką reaktywność tych związków z aktywnymi formami tlenu (Sandmann, 2019). Badania prowadzone w ostatnich latach przez kilka niezależnych grup badawczych, wykazały niezbędność miksoksantofilu dla formowania prawidłowej struktury ścian komórkowych oraz właściwej organizacji strukturalnej błon tylakoidów, jak również jego zwiększoną akumulację w odpowiedzi na biotyczne i abiotyczne czynniki stresowe, takie jak silne światło, obniżona bądź podwyższona temperatura, destabilizacja błon fotosyntetycznych czy niedobór niektórych substancji mineralnych (Varkonyi et al. 2002; Mohammed i Vermaas, 2004, Mohammed et al. 2005; Schafer, 2005).
Wobec szerokiego zastosowania karotenoidów w branży spożywczej (barwniki pochodzenia naturalnego, suplementy diety), kosmetycznej (składniki kosmetyków o działaniu ochronnym/wspomagającym) oraz farmaceutycznej (substancje terapeutyczne), jak również rosnącego zapotrzebowania na nowe pochodne, można oczekiwać zwiększonego zainteresowania miksoksantofilami, a więc również sposobami ich otrzymywania.
W stanie techniki znane są metody otrzymywania czystych pochodnych barwników karotenoidowych na skalę preparatywną, które polegają na ich wstępnej ekstrakcji z materiału biologicznego przy pomocy rozpuszczalników organicznych (aceton, chloroform, metanol, etanol i inne, albo mieszaninami tych rozpuszczalników albo mieszaninami tych rozpuszczalników z wodą). Uzyskane ekstrakty, zawierające zwykle mieszaninę wielu związków (chlorofile, karotenoidy, lipidy itp.) poddaje się następnie oczyszczaniu technikami chromatograficznymi, strąceniowymi i/lub podziałowymi, prowadzącymi do otrzymania czystych preparatów. W szczególności, metody chromatograficzne obejmują chromatografię na adsorbentach takich jak modyfikowane i zobojętnione żele krzemionkowe (Britton & Young, 1991).
W literaturze opisano dwustopniową metodę oczyszczania miksoksantofilu z ekstraktu barwnikowego cyjanobakterii Synechocystis PCC6803, gdzie stanowi on główny polarny karotenoid. Otrzymaną w wyniku ekstrakcji acetonem/metanolem w stosunku objętościowym 7:2 mieszaninę pigmentów nanoszono na kolumnę z żelem krzemionkowym 60 (Merck, Niemcy). β-karoten eluowano n-heksanem, a następnie chlorofil a oraz niepolarne karotenoidy eluowano n-heksanem/acetonem stosunku objętościowym 8:2 i 7:3. Frakcję zawierającą polarny karotenoid wymywano n-heksanem/acetonem stosunku objętościowym 1:1 i nanoszono na kolumnę DEAE-Toyopearl 650 M (Tosoh, Japonia), a miksoksantofil eluowano n-heksanem/acetonem stosunku objętościowym 1:1, pozostawiając chlorofil a i polarne lipidy związane na kolumnie (Takaichi et al., 2001).
Inną metodę dwustopniową zastosowano do oczyszczania miksoksantofilu z sinicy Cylindrospermopsis raciborskii (Nagy et al., 2009; Nagy et al., 2018). Liofilizowane komórki poddawano ekstrakcji poprzez sonifikację w mieszaninie metanol : aceton, w stosunku objętościowym 3:1, a następnie po oddzieleniu fazy stałej rozpuszczalnik odparowywano. Frakcję zawierającą barwniki poddawano następnie separacji w dwufazowym układzie: heksan : metanol/woda w stosunku objętościowym 85:15. Barwniki rozpuszczone w fazie polarnej były następnie poddawane oczyszczaniu na kolumnie zawierającej żel krzemionkowy (Kieselgel 60, o średnicy ziaren 0.063-0.200 mm, Merck) modyfikowany poprzez neutralizację wodorowęglanem sodu, przy zastosowaniu jako eluenta mieszanin heksan : aceton w różnych proporcjach.
Z opisu patentowego US4320050 znana jest metoda oczyszczania puli glikozylowanych karotenoidów (miksoksantofilu i oscillaksantyny) z liofilizowanej lub suszonej biomasy Spirulina, wykorzystanej uprzednio do ekstrakcji innych barwników (fikocyjanina, chlorofil). Metoda polega na ekstrakcji barwników karotenoidowych z biomasy przy pomocy acetonu, a następnie związaniu ich poprzez zmieszanie ekstraktu z proszkiem celulozowym (1 kg/4 L ekstraktu). Selektywne wydzielenie frakcji karotenoidów hydrofobowych oraz frakcji zawierającej karotenoidy glikozylowane uzyskuje się poprzez sekwencyjną desorpcję najpierw eterem naftowym, a następnie etanolem.
Z opisu patentowego WO0224183 znana jest metoda otrzymywania miksoksantofilu z komórek sinic opartą na poddaniu ich wstępnej ekstrakcji 50% roztworem wodnym acetonu podczas ucierania w moździerzu z kulkami szklanymi, a następnie odwirowaniu części stałych. Do otrzymanego ekstraktu dodawane są kolejno równe objętości acetonu, heksanu i wody z dodatkiem 10 g NaCI i całość poddawana jest następnie wstrząsaniu w rozdzielaczu. W wyniku rozdzielenia faz miksoksantofil zbiera się w fazie heksanowej, którą poddaje się oddzieleniu, a następnie suszeniu na wyparce próżniowej w temperaturze 25°C przez 30 min. Czystość preparatu otrzymanego w wyniku zastosowania powyższej procedury szacowana jest na >90%. Opcjonalnie patent przewiduje doczyszczanie miksoksantofilu przez zastosowanie chromatografii odwróconej fazy.
Z opisu patentowego MD4360 znany jest strąceniowy proces otrzymywania miksoksantofili z sinicy Arthrospira platensis, polega na tym, że kilkukrotnie powtarza się ekstrakcję barwników z biomasy za pomocą roztworu wodno-etanolowego (70% - 96% etanol) z separacją biomasy przez wirowanie. Następnie do połączonych objętości ekstraktów dodaje się 40% wodorotlenek potasu, w stosunku objętościowym 3:1 do początkowej objętości biomasy poddanej ekstrakcji. Po upływie 4-6 godzin otrzymany roztwór miesza się z równą objętością heksanu. Następnie, po samorzutnej separacji faz i oddzieleniu frakcji etanolowej zawierającej miksoksantofile, frakcję tę należy rozcieńczyć wodą do stężenia alkoholu etylowego 45%-50%, co powoduje wytrącenie barwników, a następnie odwirować przy 6000 rpm, a otrzymane kryształy przemywa się roztworem etanolu (45%-50%) i suszy.
Opisane powyżej metody otrzymywania frakcji miksoksantofili, charakteryzują się wieloetapowością procedury i wymagają zwykle kombinacji dwóch lub więcej technik podziałowych, strąceniowych i/lub chromatograficznych. Wieloetapowość metod otrzymywania miksoksantofili jest czasochłonna i generuje wysokie koszty. Dodatkowo, zależnie od użytych odczynników, frakcje miksoksantofili uzyskane technikami podziałowymi i strąceniowymi zawierać mogą znaczące domieszki innych metabolitów sinicowych (m.in. chlorofile, inne karotenoidy, lipidy), wykrywalne metodami chromatograficznymi i/lub spektroskopowymi.
Istota wynalazku
Nieoczekiwanie wyżej wymienione problemy udało się rozwiązać w przedmiotowym wynalazku.
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania wysokiej czystości miksoksantofili z ek straktów barwnikowych cyjanobakterii obejmujący:
a) ekstrakcję rozpuszczalnikową biomasy z cyjanobakterii z wykorzystaniem sonifikacji,
b) odwirowanie osadu z cyjanobakterii z etapu a) i dekantację nadsączu,
c) otrzymanie ekstraktu poprzez odparowanie rozpuszczalnika lub mieszaniny rozpuszczalników z nadsączu uzyskanego w etapie b),
d) rozpuszczenie ekstraktu otrzymanego w etapie c) w rozpuszczalniku lub mieszaninie rozpuszczalników,
e) wprowadzenie roztworu ekstraktu z etapu d) na kolumnę chromatograficzną,
f) oczyszczanie rozpuszczonego ekstraktu na kolumnie chromatograficznej, przy czym etapy a) - f) prowadzi się w nieobecności światła, charakteryzujący się tym, że oczyszczanie na kolumnie chromatograficznej prowadzi się w warunkach izokratycznych z wykorzystaniem adsorbentu o charakterze polarnym, przy czym elucję w pierwszym etapie prowadzi się w stałym przepływie nie większym niż 5 ml/min do momentu całkowitego oddzielenia zaadsorbowanych na kolumnie miksoksantofili od pozostałych barwników, natomiast jako eluent stosuje się mieszaninę rozpuszczalników eter naftowy : aceton, korzystnie o stosunku objętościowym 6:4, zaś w drugim etapie prowadzi się elucję z wykorzystaniem rozpuszczalnika lub mieszaniny rozpuszczalników o wysokiej polarności do momentu całkowitego wymycia miksoksantofili z kolumny.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku ekstrakcję rozpuszczalnikową prowadzi się w rozpuszczalniku lub mieszaninie rozpuszczalników o wysokiej polarności.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku ekstrakcję rozpuszczalnikową prowadzi się w mieszaninie rozpuszczalników aceton : metanol, korzystnie o stosunku objętościowym 7:2, lub innym rozpuszczalniku lub mieszaninie rozpuszczalników o analogicznej polarności.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku etap ekstrakcji, odwirowania i dekantacji powtarza się do momentu, gdy po ponownym zawieszeniu osadu, ciecz ekstrahująca nie zmienia barwy.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku ekstrakt otrzymany po odparowaniu mieszaniny rozpuszczalników z nadsączu rozpuszcza się w mieszaninie rozpuszczalników eter naftowy : aceton o stosunku objętościowym 6:4.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku adsorbent o charakterze polarnym stanowi kwas (meta)krzemowy, niemodyfikowany żel krzemionkowy lub tlenek glinu.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku adsorbent o charakterze polarnym przed wprowadzeniem na kolumnę zawiesza się w mieszaninie rozpuszczalników eter naftowy : aceton o stosunku objętościowym 6:4.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku rozpuszczalnik lub mieszanina rozpuszczalników o wysokiej polarności stosowana w drugim etapie elucji stanowi metanol lub etanol lub rozpuszczalnik o analogicznej polarności.
W kontekście niniejszego wynalazku jako „adsorbent o charakterze polarnym” należy rozumieć substancję charakteryzującą się elektrycznym momentem dipolowym różnym od zera lub posiadającą grupy funkcyjne charakteryzujące się elektrycznym momentem dipolowym różnym od zera. Przykładowymi adsorbentami o charakterze polarnym są: kwas (meta)krzemowy, niemodyfikowany żel krzemionkowy lub tlenek glinu.
W kontekście niniejszego wynalazku jako „rozpuszczalnik o wysokiej polarności” należy rozumieć substancję inną niż woda, charakteryzującą się elektrycznym momentem dipolowym różnym od zera oraz wartością stałej dielektrycznej nie mniejszą niż 20, w warunkach stanu standardowego (tj. ciśnieniu 1000 hPa i temperaturze 25°C). Przykładowymi rozpuszczalnikami o wysokiej polarności są: metanol, etanol lub ich dowolne mieszaniny.
W kontekście niniejszego wynalazku jako „warunki izokratyczne” należy rozumieć warunki elucji z kolumny, w których zapewniony jest niezmienny, stały skład fazy ruchomej, co skutkuje stabilnością oddziaływania pomiędzy fazą stacjonarną (adsorbent) i fazą ruchomą (eluent).
W kontekście niniejszego wynalazku jako „rozpuszczalnik o analogicznej polarności” należy rozumieć rozpuszczalniki inne niż etanol lub metanol lub ich mieszaniny charakteryzujące się stałą dielektryczną nie mniejszą niż 20, w warunkach stanu standardowego.
Dla lepszego zrozumienia istoty przedmiotowego wynalazku został on wyjaśniony w poniższych przykładach oraz załączonych figurach.
Na Fig. 1 zaprezentowano rozdział chromatograficzny ekstraktu barwników z komórek sinicy Synechocystis PCC 6803 na złożu zawierającym kwas (meta)krzemowy zrównoważony solwentem eter naftowy : aceton (6:4). (A) Początkowa faza rozdziału - widoczna separacja barwników z ekstraktu. (B) Faza końcowa rozdziału - miksoksantofile (glikozydy karotenoidów) widoczne na szczycie kolumny.
Na Fig. 2 zaprezentowana została analiza frakcji miksoksantofilu Synechocystis PCC 6803. (A) Chromatogram HPLC/DAD przy długości fali 470 nm, zaznaczono czasy retencji poszczególnych substancji. (B) Widma absorpcyjne odpowiadające rozdzielanym substancjom.
Na Fig. 3 zaprezentowana została analiza LC/MS frakcji miksoksantofilu Synechocystis PCC 6803. Chromatogram przy 450 nm (A), widmo masowe (ESI, jony dodatnie) dla piku o czasie retencji 5.56 min - miksoksantofil (B) oraz widmo fragmentacyjne (C) dla tej substancji.
Na Fig. 4 zaprezentowana została analiza frakcji miksoksantofilu Anabaena 7120. (A) Chromatogram HPLC/DAD przy długości fali 470 nm, zaznaczono czasy retencji poszczególnych substancji. (B) Widma absorpcyjne odpowiadające rozdzielanym substancjom.
Na Fig. 5 zaprezentowana została analiza LC/MS frakcji miksoksantofilu Anabaena 7120. Chromatogram przy 450 nm (A) oraz widma masowe (ESI, jony dodatnie) pików o czasie retencji 10.32 min - ketomiksoksantofil (B) i 11.42 min - miksoksantofil (C).
Na Fig. 6 zaprezentowana została analiza frakcji miksoksantofilu Arthrospira platensis (Spirulina). (A) Chromatogram HPLC/DAD przy długości fali 470 nm, zaznaczono czasy retencji poszczególnych substancji. (B) Widma absorpcyjne odpowiadające rozdzielanym substancjom.
Na Fig. 7 zaprezentowana została analiza LC/MS frakcji glikozydów karotenoidowych Arthrospira platensis (Spirulina). (A) Chromatogram przy 450 nm (A) oraz widma masowe (ESI, jony dodatnie) pików o czasie retencji 7.22 min - hydromiksoksantofil (B) i 11.40 min - miksoksantofil (C).
Na Fig. 8 zaprezentowana została analiza frakcji glikozydów karotenoidowych Arthrospira platensis (Spirulina) izolowanej z preparatu handlowego. (A) Chromatogram HPLC/DAD przy długości fali 470 nm, zaznaczono czasy retencji poszczególnych substancji. (B) Widmo absorpcyjne odpowiadające maksimum o czasie retencji 2.18 min. (C) Widmo absorpcyjne odpowiadające maksimum o czasie retencji 2.37 min.
Przykład 1 - Procedura ogólna otrzymywania miksoksantofili z ekstraktu cyjanobakterii (sinic) Wszystkie czynności przeprowadza się w ciemności, bądź z użyciem naczyń osłoniętych w taki sposób, by nie następował kontakt ich zawartości ze światłem.
Zebraną biomasę sinicową poddaje się sonifikacji w mieszaninie aceton : metanol w stosunku objętościowym 7:2 lub w 100% acetonie lub innym polarnym rozpuszczalniku organicznym (np. etanol, eter dimetylowy itp.). Osad komórkowy oddziela się od nadsączu poprzez wirowanie (5 min, min. 5000 rpm) i dekantację, po czym ponownie zawiesza się go w mieszaninie ekstr akcyjnej i wytrząsa energicznie. Ponownie przeprowadza się wirowanie i dekantację. Nadsącz za każdym razem jest zbierany. Procedurę powtarza się, aż do momentu, gdy po zawieszaniu osadu, ciecz nie zmienia barwy. Tak przygotowany ekstrakt barwników zagęszcza się przez odparowanie pod zmniejszonym ciśnieniem na wyparce obrotowej w temp. do 50°C lub przy pomocy strumienia gazu obojętnego (np. azotu). Po odparowaniu, barwniki rozpuszcza się ponownie w małej objętości mieszaniny eter naftowy (temp. wrzenia 40-60°C) : aceton w stosunku objętościowym 6:4.
Do kolumny chromatograficznej (20 x 120 mm) należy wlać przygotowane uprzednio złoże kwas (meta)krzemowy (H2SO3, MM: 78,10) niemodyfikowany chemiczne lub inny adsorbent o podobnych właściwościach fizykochemicznych (niemodyfikowany żel krzemionkowy lub tlenek glinu), zawieszony w mieszaninie eter naftowy : aceton w stosunku objętościowym 6:4. Po ustabilizowaniu złoża kolumnę należy podłączyć do pompy próżniowej poprzez kolbę filtracyjną. Następnie na kolumnę wprowadza się uprzednio przygotowany ekstrakt barwników. Poprzez uruchomienie pompy należy wytworzyć podciśnienie wystarczające do wytworzenia przepływu rzędu 5 ml/min. Rozdział prowadzi się izokratycznie, przy stałym przepływie, uzupełniając w miarę potrzeby eluent (eter naftowy : aceton w stosunku objętościowym 6:4) nad złożem kolumny. Eluent może stanowić inny rozpuszczalnik organiczny bądź mieszanina rozpuszczalników wykazującą się stałą dielektryczną rzędu 9.5. Rozdział barwników następuje zgodnie ze wzrastającą polarnością - najpierw kolumnę opuszczają substancje najmniej polarne, w tym karoteny, chlorofile oraz ksantofile inne niż mikso ksantofil. Miksoksantofil(e) można zaobserwować na kolumnie jako wyraźnie pomarańczowy pas u szczytu kolumny, który migruje bardzo wolno w porównaniu do pozostałych barwników. Początkową i końcową fazę rozdziału, z frakcją glikozydów karotenoidowych związaną na złożu adsorbenta ilustruje Fig. 1. Po usunięciu innych barwników, gdy na kolumnie pozostanie jedynie frakcja miksoksantofili, należy wymienić kolbę filtracyjną, a następnie kontynuować elucję przy pomocy czystego metanolu (lub innego polarnego rozpuszczalnika o zbliżonych właściwościach fizykochemicznych np. etanol), który umożliwia elucję miksoksantofili z kolumny. Elucję należy prowadzić do momentu całkowitego odbarwienia złoża. Zebrany w kolbie filtracyjnej roztwór miksoksantofili należy zagęścić przez odparowanie lub przedmuchiwanie gazem obojętnym (azot) w taki sam sposób, jak ekstrakt barwników przed rozdziałem chromatograficznym.
Przykład 2 - Otrzymywanie miksoksantofilu z jednokomórkowej sinicy Synechocystis PCC6803
Synechocystis sp. PCC 6803 (szczep pozyskany z Pasteur Culture Collection of Cyanobacteria (Institut Pasteur)) hodowano fotoautotroficznie w płynnej pożywce BG11 (Rippka et al., 1979) z dodatkiem 5 mM HEPES-NaOH (pH 7.5), w temperaturze 23°C, przy stałym oświetleniu o mocy strumienia 60 μmol fotonów m-2 s-1, z wykorzystaniem lamp fluorescencyjnych (Philips TL-D 18 W/33-640). Hodowle zawiesinowe (200 ml w kolbach Erlenmayera o objętości całkowitej 500 ml) były wytrząsane na wytrząsarce rotacyjnej z prędkością 150 rpm. Wzrost hodowli monitorowano przez pomiar gęstości optycznej OD750 na spektrofotometrze Jasco-V650.
Komórki z hodowli o całkowitej objętości 3 L, w fazie stacjonarnej (zwykle 21 dni od inokulacji, OD750 = 0.5-0.8) były zbierane przez wirowanie (7000 rpm, 5 min). Supernatant odrzucano, a osad komórkowy poddawano sonifikacji (10 min, 70% mocy; Sonix, Vibracell VCX 750) w ok. 200 ml mieszaniny ekstrakcyjnej aceton : metanol o stosunku objętościowym 7:2 dodawanej w 3 porcjach o równej objętości, a następnie zagęszczano poprzez odparowanie przy użyciu wyparki próżniowej w temperaturze pokojowej w ciemności.
Osuszoną mieszaninę barwników rozpuszczano w mieszaninie rozpuszczalników do chromatografii adsorpcyjnej o składzie eter naftowy : aceton w stosunku objętościowym 6:4 i poddawano rozdziałowi na kolumnie o objętości złoża 300 mL, zawierającej kwas (meta)krzemowy zrównoważony tą mieszaniną rozpuszczalników, w sposób przedstawiony w Przykładzie 1. Kolumnę eluowano 500 ml metanolu po zakończeniu rozdziału.
Otrzymany roztwór miksoksantofilu zagęszczano przez odparowanie na wyparce próżniowej i poddawano suszeniu w temperaturze pokojowej w ciemności.
PL 245732 Β1
Skład otrzymanej frakcji analizowano metodą HPLC/DAD przy użyciu chromatografu Jasco PU-4180 z detektorem z matrycą fotodiod Jasco MD-410 i kolumną Zorbax SB-C18 (wymiary: 4,6 mm x 150 mm, porowatość: 3,5 μπι) (Agilent Technologies). Frakcję rozpuszczano bezpośrednio w fazie ruchomej o składzie acetonitryl : metanol: woda o stosunku objętościowym 72:8:1 (Gillmore i Yamamoto, 1991). Rozdział chromatograficzny przeprowadzono jak opisano w (Myśliwa-Kurdziel i in., 2012) szybkość przepływu: 0,7 ml/min rosnąca do 1,4 ml/min w pierwszych 16,5 min; objętość próbki 110 μΙ i długość fali detekcji 470 nm.
Na chromatogramie HPLC/DAD (Fig. 2A) zidentyfikowano jedno główne maksimum (czas retencji 7,11 min; 67,83% całkowitej powierzchni pod pikami) i 3 maksima o mniejszej intensywności (czasy retencji 8,26, 8,70 i 8,90 min; odpowiednio 3,37%, 12,66%, 16,15% całkowitej powierzchni pod pikami). Widma absorpcyjne rozdzielonych związków przedstawiono na Fig. 2B. Wykazują one znaczne podobieństwo w zakresie UV/Vis. W szczególności, substancja 1, o czasie retencji RT=7,11 min posiada maksima absorpcji (ź.)max = 366, 452, 476, 506 nm; substancja 2, o czasie retencji RT=8,27 min, (ź.)max = 366, 448, 472, 504 nm; substancja 3, o czasie retencji RT=8,70 min, (/.)max = 366,446,470, 502; substancja 4, o czasie retencji RT=8,90 nm; (ź.)max = 364, 446, 470, 500). Przedstawione widma absorpcyjne odpowiadają znanym z literatury przedmiotu widmom absorpcyjnym miksoksantofilu (Takaichi et al, 2001). Obserwowane różnice, odpowiadać mogą formom izomerycznym związku, w szczególności trans-miksoksantofilowi (substancja 1) oraz cis-miksoksantofilom (substancje 2-4), charakteryzującym się zaznaczoną absorpcją w zakresie UV (Melendez-Martinez et al, 2013).
W celu dalszej identyfikacji tożsamości wydzielonych związków przeprowadzono analizę LC/MS techniką ESI (Fig. 3A-C). Analiza ta umożliwiła potwierdzenie obecności w badanej frakcji 4 substancji (Fig. 3A) o widmie masowym jonów dodatnich odpowiadającym miksoksantofilowi (Fig. 3B), charakteryzującym się masą cząsteczkową 758 u oraz stosunkiem masy do ładunku dla jonu macierzystego m/z=758 (Fig. 3C). Analiza ta potwierdza, że w otrzymanej frakcji występują 4 formy izomeryczne miksoksantofilu. W przypadku substancji charakteryzowanych czasami retencji 6.01; 6.30; 6.48 min podano jedynie wartość m/z jonu głównego. Wartości m/z dla pozostałych jonów tych substancji są identyczne z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku jak te wykazane dla substancji z RT=5.56 min. Analizowana frakcja charakteryzuje się wysokim stopniem czystości i homogenności, z uwagi na fakt, iż sumaryczna powierzchnia pików miksoksantofili pokrywa 91% całkowitej powierzchni pod chromatogramem oraz brak jest innych substancji towarzyszących.
Zestawienie wartości m/z obserwowane dla jonów zidentyfikowanych substancji przedstawiono w Tabeli 1a.
Wartości m/z obserwowanych dla jonów fragmentacyjnych zidentyfikowanych substancji zestawiono w Tabeli 1b. Pozwalają one jednoznacznie zidentyfikować wszystkie składniki wyosobnionej frakcji jako miksoksantofil.
Tabela 1 a - Zestawienie czasów retencji związków obecnych we frakcji miksoksantofilu ze Synechocystis na podstawie chromatogramu wraz z odpowiadającymi im m/z wybranych jonów wyznaczonych metodą spektrometrii mas wraz z identyfikacją związków.
| Czas retencji [min] | Zidentyfikowany związek | Jony [m/z] | |||||
| 5.56 | Miksoksantofil (dimetylofukozyd) | 758.47 | 781.50 | 1541.02 | 843.54 | 567.42 | 549.41 |
| 6.01 | Miksoksantofil (dimetylofukozyd) | 758.51 | |||||
| 6.30 | Miksoksantofil (dimetylofukozyd) | 758.48 | |||||
| 6.48 | Miksoksantofil (dimetylofukozyd) | 758.45 |
PL 245732 Β1
Tabela 1 b - Zestawienie jonów fragmentacyjnych dla jonu o m/z = 781 (główny pik) dla każdego z wykrytych związków
| Czas retencji [min] | Jony fragmentacyjne dla jonu 0 stosunku masy do ładunku 781 [m/z] | |||||
| 5.56 | 700.46 | 608.41 | 525.36 | 433.31 | 209.13 | 145.1 |
| 6.01 | 700.46 | 608.39 | 525.36 | 433.3 | 145.1 | |
| 6.30 | 700.49 | 608.42 | 525.37 | 433.31 | 145.1 | |
| 6.48 | 700.5 | 608.38 | 525.36 | 433.3 | 209.12 | 145.09 |
Stężenie miksoksantofilu oceniano ilościowo wykorzystując współczynnik absorpcji molowej e = 1253, przy długości fali 440 nm. Zwykle, w zależności od konkretnych warunków hodowli, z 3 L kultury Synechocystis o gęstości optycznej OD750 co najmniej 0.5 otrzymuje się ok. 200 mikrogramów miksoksantofilu o czystości 91%.
Przykład 3 - Otrzymywanie miksoksantofilu z kolonijnej sinicy Anabaena 7120
Anabaena PCC 7120 (szczep UTEX 2576 pozyskany z kolekcji UTEX należącej do University of Texas, Austin, dostępny również jako Nostoc sp. (ATCC® 27893™)) była hodowana fotoautotroficznie w płynnej pożywce BG11 (-N) (Rippka et al., 1979) z dodatkiem 5 mM HEPES-NaOH (pH 7.5), w temperaturze 23°C, przy stałym oświetleniu o mocy strumienia 60 μπιοΙ fotonów nr2 s-1, z wykorzystaniem lamp fluorescencyjnych (Philips TL-D 18 W/33-640). Hodowle zawiesinowe (200 ml w kolbach Erlenmayera o objętości całkowitej 500 ml) były wytrząsane na wytrząsarce rotacyjnej z prędkością 150 rpm. Wzrost hodowli monitorowano przez pomiar gęstości optycznej OD750 na spektrofotometrze Jasco-V650.
Komórki z hodowli o całkowitej objętości 3 L, w fazie stacjonarnej (zwykle 21 dni od inokulacji, OD750 = 0.5-0.8) były zbierane przez wirowanie (7000 rpm, 5 min). Supernatant odrzucano, a osad komórkowy poddawano sonifikacji (10 min, 70% mocy; Sonix, Vibracell VCX 750) w ok. 200 ml mieszaniny ekstrakcyjnej aceton : metanol o stosunku objętościowym 7:2 dodawanej w 3 porcjach o równej objętości, a następnie zagęszczano poprzez odparowanie przy użyciu wyparki próżniowej w temperaturze pokojowej w ciemności.
Osuszoną mieszaninę barwników rozpuszczano w mieszaninie rozpuszczalników do chromatografii adsorpcyjnej o składzie eter naftowy : aceton o stosunku objętościowym 6:4 i poddawano rozdziałowi na kolumnie o objętości złoża 300 mL, zawierającej kwas (meta) krze mowy zrównoważony tą mieszaniną rozpuszczalników, w sposób przedstawiony w Przykładzie 1. Kolumnę eluowano 500 ml metanolu po zakończeniu rozdziału.
Otrzymany roztwór miksoksantofilu zagęszczano przez odparowanie na wyparce próżniowej i poddawano suszeniu w temperaturze pokojowej w ciemności.
Skład otrzymanej frakcji analizowano metodą HPLC/DAD, a następnie LC/MSjakopisano w Przykładzie 2.
Na chromatogramie HPLC/DAD (Fig. 4A) zidentyfikowano jedno główne maksimum (czas retencji 5,05 min; 62,43% całkowitej powierzchni pod pikami) i 4 maksima o mniejszej intensywności (czasy retencji 1,58, 5,71,6,22 i 7,12 min; odpowiednio 2,67%, 13,24%, 12,75% i 3,50% całkowitej powierzchni pod pikami). Widma absorpcyjne rozdzielonych związków przedstawiono na (Fig. 4B). Wykazują one znaczne podobieństwo w zakresie UV/Vis. W szczególności, substancja 1, o czasie retencji RT=5,05 min posiada maksima absorpcji (X)max = 480 nm; substancja 2, o czasie retencji RT=1,58 min, (X)max = 450 nm; substancja 3, o czasie retencji RT=5,71 min, (/.)max = 476 nm; substancja 4, o czasie retencji RT=6,22 min, (X)max = 475 nm; substancja 5, o czasie retencji RT=7,12 min (X)max = 470 nm. Uzyskane widma absorpcyjne odpowiadają znanym z literatury przedmiotu widmom absorpcyjnym ketomiksoksantofilu i miksoksantofilu. Substancje charakteryzujące się czasami retencji 6,22 i 7,12 min odpowiadać mogą formom izomerycznym (cis-miksoksantofilom).
PL 245732 Β1
W celu dalszej identyfikacji tożsamości wydzielonych związków przeprowadzono analizę LC/MS techniką ESI (Fig. 5A). Analiza ta umożliwiła potwierdzenie obecności w badanej frakcji łącznie 9 substancji, w tym 4 substancji o widmie masowym jonów dodatnich odpowiadającym ketomiksoksantofilowi i 3 substancji odpowiadającym miksoksantofilowi (Fig. 5B, C), charakteryzujących się masą cząsteczkową odpowiednio 744 i 730 oraz stosunkiem masy do ładunku dla jonu macierzystego m/z = 744 i 730. Analiza ta potwierdza, że w otrzymanej frakcji występują co najmniej 4 formy izomeryczne ketomiksoksantofilu i 3 izomery miksoksantofilu. Analizowana frakcja charakteryzuje się wysokim stopniem czystości i homogenności, z uwagi na fakt, iż sumaryczna powierzchnia pików miksoksantofili pokrywa 98% całkowitej powierzchni pod chromatogramem oraz brak jest innych substancji towarzyszących.
Zestawienie najważniejszych parametrów charakteryzujących zidentyfikowane substancje przedstawiono w Tabeli 2.
Tabela 2 - Zestawienie czasów retencji związków obecnych we frakcji miksoksantofilu z Anabaena 7120 na podstawie chromatogramu wraz z odpowiadającymi im wybranymi jonami oznaczonymi metodą spektrometrii mas wraz z identyfikacją związku.
| Czas retencji [min] | Zident. związek | Jony [m/z] | % zawart ości | |||||
| 10.32 | 4-keto miksoksantofil | 744.46 | 581.4 | 563.39 | 523.35 | 54.8 | ||
| 11.42 | Miksoksantofil | 730.48 | 583.41 | 567.42 | 549.41 | 14.56 | ||
| 13.03 | 4-keto miksoksantofil | 744.46 | 730.48 | 581.4 | 563.29 | 539.39 | 313.27 | 0.78 |
| 14.59 | 4-keto miksoksantofil | 744.46 | 730.48 | 581.4 | 563.29 | 539.39 | 313.29 | 0.94 |
| 14.85 | 4-keto miksoksantofil | 744.46 | 581.4 | 563.39 | 523.35 | 1.68 | ||
| 15.20 | 4-keto miksoksantofil | 744.46 | 581.4 | 563.39 | 523.35 | 9.25 | ||
| 15.35 | 4-keto miksoksantofil | 744.46 | 581.4 | 563.39 | 523.35 | 9.42 | ||
| 16.06 | Miksoksantofil | 730.48 | - | 567.42 | 539.29 | 313.27 | 1.55 | |
| 16.61 | Miksoksantofil | 730.48 | - | 567.42 | 549.41 | 7.01 |
Zwykle, w zależności od konkretnych warunków hodowli, z 3 L kultury o gęstości optycznej OD750 co najmniej 0.5 otrzymuje się ok. 300 mikrogramów miksoksantofilu, o czystości co najmniej 95%.
Przykład 4 - Otrzymywanie frakcji glikozydów karotenoidowych z nietoksycznej sinicy Arthrospira platensis (Spirulina) zawierającej miksoksantofile
Cyjanobakteria Arthrospira platensis (szczep SAG 85.79 dostępny w kolekcji Uniwersytetu w Getyndze) (szczep ten anotowany jest także w UTEX (UTEX 2340) jako „Spirulina platensis”, ekwiwalentny szczep Arthrospira platensis (Nordstedt) Gomont (ATCC® 29408™) jest sinicą, w której składzie karotenoidowym występują 2 typy związków glikozydowych: miksoksantofil i oscylaksantyna (1,1'-dihydroxy-2,2'-di-p-l-rhamnosyl-1,2,1 ',2'-tetrahydro-3,4,3',4'-tetradehydrolycopene) (Hertzberg i Liaaen-Jensen, 1969).
A. platensis była hodowana fotoautotroficznie w płynnej pożywce według Zarrouk (Vonshak, 1997), z dodatkiem NaOH (końcowe pH >9.0), w temperaturze 22°C, przy oświetleniu o mocy strumienia 70 μmol fotonów m-2 s-1 i fotoperiodzie 16/8 h, z wykorzystaniem lamp fluorescencyjnych (Philips TL-D 18 W/33-640). Hodowle zawiesinowe (3000 ml w kolbach Erlenmayera o objętości całkowitej 5000 ml) były mieszane co najmniej 1 raz na 48 h. Wzrost hodowli monitorowano przez pomiar gęstości optycznej OD750 na spektrofotometrze Jasco-V650.
Komórki z hodowli o całkowitej objętości 3 L, w fazie stacjonarnej (zwykle 21 dni od inokulacji, OD750 = 0,50,8) były zbierane przez wirowanie (7000 rpm, 5 min). Supernatant odrzucano, a osad komórkowy poddawano się sonifikacji (10 min, 70% mocy; Sonix, Vibracell VCX 750) w ok. 200 ml mieszaniny ekstrakcyjnej aceton : metanol o stosunku objętościowym 7:2 dodawanej w 3 porcjach o równej objętości, a następnie zagęszczany poprzez odparowanie przy użyciu wyparki próżniowej w temperaturze pokojowej w ciemności.
Osuszoną mieszaninę barwników rozpuszczano w mieszaninie rozpuszczalników do chromatografii adsorpcyjnej o składzie eter naftowy : aceton o stosunku objętościowym 6:4 i poddawano rozdziałowi na kolumnie o objętości złoża 300 mL, zawierającej kwas (meta)krzemowy zrównoważony tą mieszaniną rozpuszczalników, w sposób przedstawiony w Przykładzie 1. Kolumnę eluowano 500 ml metanolu po zakończeniu rozdziału.
Otrzymany roztwór miksoksantofilu zagęszczano przez odparowanie na wyparce próżniowej i poddawano suszeniu w temperaturze pokojowej w ciemności.
Skład otrzymanej frakcji analizowano metodą HPLC/DAD przy użyciu chromatografu Jasco PU-4180 z detektorem z matrycą fotodiod Jasco MD-410 i kolumną Zorbax SB-C18 (wymiary: 4,6 mm x 150 mm, porowatość: 3,5 μm) (Agilent Technologies). Frakcję rozpuszczano bezpośrednio w fazie ruchomej o składzie acetonitryl : metanol : woda o stosunku objętościowym 72:8:1 (Gillmore i Yamamoto, 1991). Rozdział chromatograficzny przeprowadzono jak opisano (Myśliwa-Kurdziel i in., 2012) szybkość przepływu: 0,7 ml/min rosnąca do 1,4 ml/min w pierwszych 16,5 min; objętość próbki 110 μl i długość fali detekcji 470 nm.
Na chromatogramie HPLC/DAD (Fig. 6A) zidentyfikowano jedno główne maksimum (czas retencji 5,76 min; 50,74% całkowitej powierzchni pod pikami) i 3 maksima o mniejszej intensywności (czasy retencji 3,45, 4,66 i 5,27 min; odpowiednio 9,47%, 19,04%, 4,81% całkowitej powierzchni pod pikami). Widma absorpcyjne rozdzielonych związków przedstawiono na (Fig. 6B). Wykazują one wyraźnie zaznaczone różnice tak położenia maksimów jak i struktury widma w zakresie UV/Vis. W szczególności, substancja 1, o czasie retencji RT=5,76 min posiada maksima absorpcji (X)max = 474 nm. Widmo absorpcyjne tej substancji odpowiada znanym z literatury przed miotu widmom absorpcyjnym keto-miksoksantofilu i miksoksantofilu. Substancja 2, o czasie retencji RT=3,45 min, posada maksima absorpcji (X)max = 414 nm; oraz substancja 3, o czasie retencji RT=4,66 min, (X)max = 416 nm. Widma absorpcyjne tych substancji odpowiadać mogą pochodnym karotenoidów o właściwościach hydrofilowych (np. oscylaksantynie). Maksimum 4, o czasie retencji RT=5,27 min, charakteryzuje się brakiem wyraźnej struktury widma i odpowiada prawdopodobnie nierozdzielonej mieszaninie substancji.
W celu dalszej identyfikacji tożsamości wydzielonych związków przeprowadzono analizę HPLC/MS techniką ESI (Fig. 7A). Analiza ta potwierdziła obecność w badanej frakcji łącznie 17 substancji, w tym 1 substancji o widmie masowym jonów dodatnich odpowiadającym hydromiksoksantofilowi i 4 substancji odpowiadającym miksoksantofilowi (Fig. 7B, C) oraz 3 substancji odpowiadającym oscylaksantynie, charakteryzujących się masą cząsteczkową odpowiednio 730, 746 i 893 oraz stosunkiem masy do ładunku dla jonu macierzystego m/z = 730, 746 i 893. Analiza ta potwierdza, że w otrzymanej frakcji występują co najmniej 3 formy izomeryczne miksoksantofilu (włączając hydromiksoksantofil) i co najmniej 2 formy oscylaksantyny. Występuje również zauważalny udział nierozdzielonej mieszaniny stanowiącej przypuszczalnie zagregowane i/lub zjonizowane formy glikozydów karotenoidowych (widoczne na chromatogramie, Fig. 6A) oraz obecność kwasu oleinowego, stanowiącego zanieczyszczenie (na poziomie ok. 5%). Stwierdzona obecność deoksymetylopentozy wskazuje, iż obecne w mniejszych ilościach pozostałe składniki frakcji stanowić mogą produkty rozpadu glikozylowanych karotenoidów, w tym głównie oscy laksantyny (Aakermann et al., 1992).
Zestawienie najważniejszych parametrów charakteryzujących zidentyfikowane substancje zostały przedstawione w Tabeli 3.
PL 245732 Β1
Tabela 3 - Zestawienie czasów retencji związków obecnych we frakcji miksoksantofilu z Arthrospira platensis na podstawie chromatogramu wraz z odpowiadającymi im wybranymi jonami oznaczonymi metodą spektrometrii mas wraz z identyfikacją związku.
| Czas retencji [min] | Zident. związek | Jony | [m/z] | % zawartości | ||||||
| 5.9 | 532.38 | 663.44 | 576.38 | 515.36 | 316.23 | 1.43 | ||||
| 7.22 | Hydroksy mikscksantofil | 746.47 | 658.47 | 26.28 | ||||||
| 7.57 | Miksoksantofil produkt degradacji | 313.28 | 515.32 | 475.33 | 331.28 | 0.44 | ||||
| 8.42 | Miksoksantofil produkt degradacji | 313.27 | 147.93 | 366.26 | 515.32 | 326.43 | 570.46 | 614.48 | 658.51 | 6.08 |
| 9.11 | Oscylaksantyna | 440.41 | 326.38 | 147.93 | 149.93 | 483.36 | 512.42 | 526.43 | 570.46 | 0.79 |
| 9.52 | 147.93 | 149.93 | 319.28 | 392.27 | 570.46 | 575.51 | 744.46 | 746.48 | 2.93 | |
| 10.58 | 280.26 | 149.93 | 263.34 | 730.54 | 746.47 | 763.48 | 2.89 | |||
| 11.4 | Mikscksantofil | 730.48 | 672.44 | 567.42 | 28.29 | |||||
| 11.65 | Nierozdzielona mieszanina | 730.48 | 746.48 | 575.50 | 395.39 | 294.28 | 149.93 | 139.99 | 2.12 | |
| 12.8 | Kwas oleinowy | 282.28 | 637.31 | 265.25 | 247.24 | 3.27 | ||||
| 13.2 | Kwas oleinowy | 282.28 | 625.27 | 481.31 | 381.30 | 265.25 | 247.24 | 2.00 | ||
| 14.06 | Mikscksantofil | 382.44 | 730.48 | 685.17 | 575.50 | 394.33 | 294.28 | 284.30 | 149.93 | 1.51 |
| 14.36 | 593.28 | 758.56 | 575.90 | 1.36 | ||||||
| 15 | 474.31 | 593.28 | 418.25 | 362.19 | 250.06 | 147.93 | 0.87 | |||
| 15.58 | Mikscksantofil | 284.30 | 730.49 | 575.51 | 564.45 | 474.32 | 279.09 | 147.93 | 9.33 | |
| 16.25 | Mikscksantofil | 730.48 | 673.44 | 639.27 | 575.50 | 546.48 | 8.64 | |||
| 16.61 | Deoksymetylo pentoza | 149.93 | 147.93 | 310.31 | 474.31 | 575.51 | 700.55 | 730.48 | 744.59 | 1.77 |
Zwykle, w zależności od konkretnych warunków hodowli, z 3 L kultury o gęstości optycznej OD750 co najmniej 0.5-0.8 otrzymuje się ok. 800 mikrogramów frakcji glikozylowanych karotenoidów o czystości ok. >80%. Poza glikozydami karotenoidowymi, jedyną substancją organiczną pochodzenia biologicznego, identyfikowalną przy pomocy spektrometrii mas, jest kwas oleinowy.
Przykład 5 - Otrzymywanie miksoksantofilu z suchej masy (preparat handlowy) Arthrospira platensis (Spirulina) g suchej masy Arthrospira platensis (preparat dostępny handlowo - tabletki) Witpak Spirulina Tabletki 250 g; suplement diety; kraj pochodzenia: Chiny, producent WITPAK sp. Z o.o. sp. K. ul. Chałubińskiego 13, 25-619 Kielce; numer partii: 061119-1 ekstrahowano 250 ml w mieszaninie ekstrakcyjnej aceton : metanol o stosunku objętościowym 7:2, a następnie zagęszczano poprzez odparowanie przy użyciu wyparki próżniowej w temperaturze pokojowej w ciemności.
Osuszoną mieszaninę barwników rozpuszczano w mieszaninie rozpuszczalników do chromatografii adsorpcyjnej o składzie eter naftowy : aceton o stosunku objętościowym 6:4 i poddawano rozdziałowi na kolumnie o objętości złoża 300 mL, zawierającej kwas (meta)krzemowy zrównoważony tą mieszaniną rozpuszczalników, w sposób przedstawiony w Przykładzie 1. Kolumnę eluowano 500 ml metanolu po zakończeniu rozdziału.
Otrzymany roztwór miksoksantofilu zagęszczano przez odparowanie na wyparce próżniowej i poddawano suszeniu w temperaturze pokojowej w ciemności.
Skład otrzymanej frakcji analizowano metodą HPLC/DAD przy użyciu chromatografu Jasco PU4180 z detektorem z matrycą fotodiod Jasco MD-410 i kolumną Zorbax SB-C18 (wymiary: 4,6 mm x 150 mm, porowatość: 3,5 μm) (Agilent Technologies). Frakcję rozpuszczano bezpośrednio w fazie ruchomej o składzie acetonitryl : metanol : woda o stosunku objętościowym 72:8:1 (Gillmore i Yamamoto, 1991). Rozdział chromatograficzny przeprowadzono jak opisano (Myśliwa-Kurdziel i in., 2012) szybkość przepływu: 0,7 ml/min rosnąca do 1,4 ml/min w pierwszych 16,5 min; objętość próbki 110 μl i długość fali detekcji 470 nm.
Na chromatogramie HPLC/DAD (Fig. 8A) zidentyfikowano jedno główne maksimum (czas retencji 2,18 min) oraz drugie maksimum charakteryzujące się czasem retencji 2,37 min. Struktura widma absorpcji maksimum głównego (Fig. 8B), w szczególności występowanie wielu maksimów charakterystycznych dla izomerów miksoksantofilu i/lub oscylaksantyny jak również podwyższony poziom tła i względnie krótki czas retencji, sugerują, że różne formy tych związków nie ulegają separacji w warunkach rozdziału chromatograficznego, stanowiąc prawdopodobnie wielocząsteczkowe agregaty. Całkowity brak struktury widma absorpcji drugiego maksimum (czas retencji 2,37 min) wskazuje na zagregowany materiał o niskich masach cząsteczkowych (Fig. 8C), który stanowi zanieczyszczenie frakcji glikozylowanych karotenoidów.
Wynik ten pokazuje, że procesy technologiczne, którym poddawana jest biomasa, w tym wielostopniowe odwadnianie mechaniczne oraz suszenie rozpyłowe w podwyższonej temperaturze, ma istotny wpływ na czystość i jakość glikozydów karotenoidowych otrzymywanych proponowaną metodą. Obserwowane zanieczyszczenie może pochodzić również od dodatkowych, nieznanych domieszek dodawanych do biomasy Atrhrospira platensis w procesie przygotowywania preparatu handlowego np. substancje konserwujące, przeciwzbrylające, vehiculum farmaceutyczne itp.
Otrzymany roztwór miksoksantofilu zagęszczano przez odparowanie na wyparce próżniowej i poddawano suszeniu w temperaturze pokojowej w ciemności.
Zwykle z 1 g preparatu handlowego otrzymuje się ok. 15 mg frakcji glikozylowanych karotenoidów. Frakcja posiada szacunkowo czystość na poziomie >50%, przy jednoczesnej nieobecności innych substancji organicznych pochodzenia biologicznego, identyfikowalnych przy pomocy spektrometrii mas.
Claims (8)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób otrzymywania wysokiej czystości miksoksantofili z ekstraktów barwnikowych cyjanobakterii obejmujący:a) ekstrakcję rozpuszczalnikową biomasy z cyjanobakterii z wykorzystaniem sonifikacji, b) odwirowanie osadu z cyjanobakterii z etapu a) i dekantację nadsączu,c) otrzymanie ekstraktu poprzez odparowanie rozpuszczalnika lub mieszaniny rozpuszczalników z nadsączu uzyskanego w etapie b),d) rozpuszczenie ekstraktu otrzymanego w etapie c) w rozpuszczalniku lub mieszaninie rozpuszczalników,e) wprowadzenie roztworu ekstraktu z etapu d) na kolumnę chromatograficzną,f) oczyszczanie rozpuszczonego ekstraktu na kolumnie chromatograficznej, przy czym etapy a) - f) prowadzi się w nieobecności światła, znamienny tym, że oczyszczanie na kolumnie chromatograficznej prowadzi się w warunkach izokratycznych z wykorzystaniem adsorbentu o charakterze polarnym, przy czym elucję w pierwszym etapie prowadzi się w stałym przepływie nie większym niż 5 ml/min do momentu całkowitego oddzielenia zaadsorbowanych na kolumnie miksoksantofili od pozostałych frakcji, natom iast jako eluent stosuje się mieszaninę rozpuszczalników eter naftowy : aceton, korzystnie o stosunku objętościowym 6:4, zaś w drugim etapie prowadzi się elucję z wykorzystaniem rozpuszczalnika lub mieszaniny rozpuszczalników o wysokiej polarności do momentu całkowitego wymycia miksoksantofili z kolumny.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ekstrakcję rozpuszczalnikową prowadzi się w rozpuszczalniku lub mieszaninie rozpuszczalników o wysokiej polarności.
- 3. Sposób według dowolnego z zastrz. 1-2, znamienny tym, że ekstrakcję rozpuszczalnikową prowadzi się w mieszaninie rozpuszczalników aceton : metanol, korzystnie o stosunku objętościowym 7:2, lub innym rozpuszczalniku lub mieszaninie rozpuszczalników o analogicznej polarności.
- 4. Sposób według dowolnego z zastrz. 1-3, znamienny tym, że etap ekstrakcji, odwirowania i dekantacji powtarza się do momentu, gdy po ponownym zawieszeniu osadu, ciecz ekstrahująca nie zmienia barwy.
- 5. Sposób według dowolnego z zastrz. 1-4, znamienny tym, że ekstrakt otrzymany po odparowaniu mieszaniny rozpuszczalników z nadsączu rozpuszcza się w mieszaninie rozpuszczalników eter naftowy : aceton o stosunku objętościowym 6:4.
- 6. Sposób według dowolnego z zastrz. 1-5, znamienny tym, że adsorbent o charakterze polarnym stanowi kwas (meta)krzemowy, niemodyfikowany żel krzemionkowy lub tlenek glinu.
- 7. Sposób według dowolnego z zastrz. 1-6, znamienny tym, że adsorbent o charakterze polarnym przed wprowadzeniem na kolumnę zawiesza się w mieszaninie rozpuszczalników eter naftowy : aceton o stosunku objętościowym 6:4.
- 8. Sposób według dowolnego z zastrz. 1-7, znamienny tym, że rozpuszczalnik lub mieszanina rozpuszczalników o wysokiej polarności stosowana w drugim etapie elucji stanowi metanol lub etanol lub rozpuszczalnik o analogicznej polarności.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL437931A PL245732B1 (pl) | 2021-05-23 | 2021-05-23 | Sposób otrzymywania wysokiej czystości miksoksantofili z ekstraktów barwnikowych cyjanobakterii |
| PCT/PL2022/050030 WO2022250553A1 (en) | 2021-05-23 | 2022-05-23 | Method of obtaining high-purity myxoxanthophylis from pigment extracts of cyanobacteria |
| EP22764898.7A EP4347081A1 (en) | 2021-05-23 | 2022-05-23 | Method of obtaining high-purity myxoxanthophylls from pigment extracts of cyanobacteria |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL437931A PL245732B1 (pl) | 2021-05-23 | 2021-05-23 | Sposób otrzymywania wysokiej czystości miksoksantofili z ekstraktów barwnikowych cyjanobakterii |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL437931A1 PL437931A1 (pl) | 2022-11-28 |
| PL245732B1 true PL245732B1 (pl) | 2024-09-30 |
Family
ID=83191813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL437931A PL245732B1 (pl) | 2021-05-23 | 2021-05-23 | Sposób otrzymywania wysokiej czystości miksoksantofili z ekstraktów barwnikowych cyjanobakterii |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4347081A1 (pl) |
| PL (1) | PL245732B1 (pl) |
| WO (1) | WO2022250553A1 (pl) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10046838A1 (de) * | 2000-09-20 | 2002-04-04 | Henkel Kgaa | Verwendung von Myxoxanthophyll und/oder Echinenon zur prophylaktischen und/oder therapeutischen Behandlung von unerwünschten, durch oxidative Prozesse bedingten oder begünstigten körperlichen Zuständen |
| MD4360C1 (ro) * | 2013-09-23 | 2016-02-29 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de obţinere a mixoxantofilei din biomasa cianobacteriei Spirulina platensis |
-
2021
- 2021-05-23 PL PL437931A patent/PL245732B1/pl unknown
-
2022
- 2022-05-23 EP EP22764898.7A patent/EP4347081A1/en active Pending
- 2022-05-23 WO PCT/PL2022/050030 patent/WO2022250553A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022250553A1 (en) | 2022-12-01 |
| WO2022250553A8 (en) | 2023-03-23 |
| EP4347081A1 (en) | 2024-04-10 |
| PL437931A1 (pl) | 2022-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chorfa et al. | An efficient method for high-purity anthocyanin isomers isolation from wild blueberries and their radical scavenging activity | |
| Romero-Díez et al. | Microwave and ultrasound pre-treatments to enhance anthocyanins extraction from different wine lees | |
| Antoniolli et al. | Characterization of polyphenols and evaluation of antioxidant capacity in grape pomace of the cv. Malbec | |
| Sang et al. | Deep eutectic solvent-based extraction coupled with green two-dimensional HPLC-DAD-ESI-MS/MS for the determination of anthocyanins from Lycium ruthenicum Murr. fruit | |
| Navas et al. | Analysis and antioxidant capacity of anthocyanin pigments. Part IV: Extraction of anthocyanins | |
| Renault et al. | Preparative separation of anthocyanins by gradient elution centrifugal partition chromatography | |
| de Oliveira-Júnior et al. | Updated pigment composition of Tisochrysis lutea and purification of fucoxanthin using centrifugal partition chromatography coupled to flash chromatography for the chemosensitization of melanoma cells | |
| CA2714084C (en) | High-purity fractionation of anthocyanins from fruits and vegetables | |
| Manning et al. | Isolation of polyketides from Prymnesium parvum (Haptophyta) and their detection by liquid chromatography/mass spectrometry metabolic fingerprint analysis | |
| Otte et al. | Identification of the major chlorosomal bacteriochlorophylls of the green sulfur bacteria Chlorobium vibrioforme and Chlorobium phaeovibrioides; their function in lateral energy transfer | |
| Spórna-Kucab et al. | Studies on polar high-speed counter-current chromatographic systems in separation of amaranthine-type betacyanins from Celosia species | |
| Ahmadiani et al. | Solid phase fractionation techniques for segregation of red cabbage anthocyanins with different colorimetric and stability properties | |
| Assimopoulou et al. | Preparative isolation and purification of alkannin/shikonin derivatives from natural products by high‐speed counter‐current chromatography | |
| Corinti et al. | IR ion spectroscopy in a combined approach with MS/MS and IM-MS to discriminate epimeric anthocyanin glycosides (cyanidin 3-O-glucoside and-galactoside) | |
| Paliwal et al. | Pigments from natural sources: An overview | |
| Liu et al. | Anthocyanins in different food matrices: Recent updates on extraction, purification and analysis techniques | |
| PL245732B1 (pl) | Sposób otrzymywania wysokiej czystości miksoksantofili z ekstraktów barwnikowych cyjanobakterii | |
| Yuzuak et al. | HPLC-MS (n) Applications in the Analysis of Anthocyanins in Fruits | |
| CN110229089B (zh) | 一种双溶剂结合中压液相色谱分纯化高纯度斑蝥黄的方法 | |
| Gao et al. | High performance liquid chromatographic analysis of anthocyanins in the red seedless table grape Reliance | |
| Garrido et al. | Chlorophyll analysis by new high performance liquid chromatography methods | |
| KR100363111B1 (ko) | 감태로부터 분리된 신규 물질, 이의 추출 및 정제방법, 및항산화제로 사용하는 용도 | |
| RU2761524C1 (ru) | Способ получения каротиноидного комплекса из морских звезд | |
| White et al. | The procedure, principle, and instrumentation of antioxidant phytochemical analysis | |
| Kaur et al. | Harnessing the power of black rice anthocyanins: A review in context of extraction and chromatographic techniques |