This paper reviews the available published literature on the antioxidant, anti-inflammatory, and COX-2 inhibition properties of phycocyanin from Spirulina. The potential application of for the prevention and mitigation of such radical-induced chronic diseases like cancer and heart disease, and age-related degenerative diseases like Alzheimer's disease, Parkinson's disease, diabetes and other conditions are discussed based on the available evidence.
Arthrospira에 대한 종속영양배양 결과, A. platensis M9108(A. platensis PCC 9108의 고농도 glucose 내성 돌연변이)은 glucose 5.0 g/L 첨가된 SOT 배지에서 8일 동안 배양하여 0.54 g/L의 생물량을 얻었으며, 일일생산량은 0.068 g/L/day을 보였고, specific growth $rate(\mu)$는 0.014/h를 보였다. A. platensis M9108의 일일생산량과 $\mu$는 모균주인 A. platensis PCC 9108에 비하여 각각 1.3배와 1.2배 향상된 결과를 보였으며, 이전에 보고된 결과에 비하여 각각 1.3배와 1.8배 증가하였다. Arthrospira의 건체량 중 지방산과 r-linolenic acid의 함량은 각각 $1.94\sim4.97%$와 $0.13\sim1.33%$로 균주에 따라 상당히 다양하였다. Arthrospira는 유기탄소원으로 glucose를 첨가한 조건에서 성장이 가장 좋았으며, A. platensis M9108의 경우 maltose의 이용능도 glucose 이용 능과 비슷하였다. A. platensis M9108의 성장은 glucose의 5.0 g/L까지는 증가하였지만, 10.0 g/L에서는 저해되는 양상을 보였다. 또한 고농도의 탄소원을 이용한 종속영양배양 중 발생하는 세포의 뭉침 현상이 A. platensis M9108에서는 관찰되지 않아 안정적으로 고농도 생산에 유용할 것으로 판단된다.
Kwei, Chee Kuan;Lewis, David;King, Keith;Donohue, William;Neilan, Brett A.
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제21권4호
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pp.359-365
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2011
Cyanobacterial strains of the genus Spirulina have recently been identified as an excellent source of sulfolipids, some of which possess anti-HIV properties. Thus, to investigate the distribution of sufolipid biosynthesis pathways in Spirulina, a genetic screening/phylogentic study was performed. Five different strains of Spirulina [Spirulina (Jiangmen), Spirulina sp., S. platensis, S. maxima, and Spirulina seawater] sourced from different locations were initially classified via 16S rDNA sequencing, and then screened for the presence of the sulfolipid biosynthesis genes sqdB and sqdX via a PCR. To assess the suitability of these strains for human consumption and safe therapeutic use, the strains were also screened for the presence of genes encoding nonribosomal peptide synthases (NRPSs) and polyketide synthases (PKSs), which are often associated with toxin pathways in cyanobacteria. The results of the 16S rDNA analysis and phylogenetic study indicated that Spirulina sp. is closely related to Halospirulina, whereas the other four Spirulina strains are closely related to Arthrospira. Homologs of sqdB and sqdX were identified in Spirulina (Jiangmen), Spirulina sp., S. platensis, and the Spirulina seawater. None of the Spirulina strains screened in this study tested positive for NRPS or PKS genes, suggesting that these strains do not produce NRP or PK toxins.
$Arthrospira$$platensis$ and $Arthrospira$$maxima$ are species of cyanobacteria used in health foods, animal feed, food additives, and fine chemicals. This study conducted a comparison of the 16S rRNA gene and $cpcBA$-intergenic spacer ($cpcBA$-IGS) sequences in $Arthrospira$ strains from culture collections around the world. A cluster analysis divided the 10 $Arthrospira$ strains into two main genotypic clusters, designated I and II, where Group I contained $A.$$platensis$ SAG 86.79, UTEX 2340, $A.$$maxima$ KCTC AG30054, and SAG 49.88, while Group II contained $A.$$platensis$ PCC 9108, NIES 39, NIES 46, and SAG 257.80. However, although $A.$$platensis$ PCC 9223 belonged to Group II-2 based on its $cpcBA$-IGS sequence, this strain also belonged to Group I based on its 16S rRNA gene sequence. Phylogenetic analyses based on the 16S rRNA gene and $cpcBA$-IGS sequences showed no division between $A.$$platensis$ and $A.$$maxima$, plus the 16S rRNA gene and $cpcBA$-IGS sequence clusters did not indicate any well-defined geographical distribution, instead overlapping in a rather interesting way. Therefore, the current study supports some previous conclusions based on 16S rRNA gene and $cpcBA$-IGS sequences, which found that $Arthrospira$ taxa are monophyletic. However, when compared with 16S rRNA sequences, $cpcBA$-IGS sequences may be better suited to resolve close relationships and intraspecies variability.
Arthrospira platensis has been reported to contain a variety of substances such as phycocyanin, ${\beta}$-carotene, vitamin E and other carotenoids. In this study, zebrafish were treated with indoor cultivation spirulina ethanol extracts(ICAE) to determine toxicity(coagulation rate, hatching rate, heart rate). We used the DCFH-DA staining method to detect the effect of reactive oxygen species(ROS) generation on lipopolysaccharide(LPS)-induced zebrafish embryos ROS various concentrations(0.01, 0.05, 0.1, 0.5mg/ml) of ICAE. Cell toxicity was measured by WST-1 assay on RAW 264.7 macrophage cell line. Also, measured the inhibitory effect of nitric oxide(NO) and prostaglandin $E_2$ ($PGE_2$) production in RAW264.7 macrophages induced by LPS at various concentrations of ICAE. The results of embryo coagulation rate, hatching rate, heart rate of zebrafish at various(0.01, 0.05, 0.1mg/ml) of ICAE was no toxicity. The ICAE treated group had an inhibitory effect on NO and $PGE_2$ production compared and decreased with concentration. The results of this study ethanol extract of Arthrospira platensis has an anti-inflammatory effect and suggest that is worthy of use cosmetics for skin protection.
Objective: Spirulina has been recognized formerly as a filamentous spiral-shaped blue- green algae but more recently as a genus of photosynthetic bacteria (Arthrospira). This microorganism is considered as a rich source of essential nutrients for human and animals. The present study was conducted to determine potential application of Spirulina for heat- exposed broilers. Methods: Two hundred and fifty Cobb 500 chicks with male to female in equal ratio with average initial weight of 615.6 g at 17 days of age were divided into 5 treatments with 5 replicates of 10 chicks. Treatment groups were as follows: positive and negative controls with 0% Spirulina supplement and three Spirulina receiving groups with 5 g/kg (0.5%), 10 g/kg (1%), and 20 g/kg (2%) supplementation. Spirulina receiving groups as well as positive control were exposed to high ambient temperature at $36^{\circ}C$ for 6 h/d from 38 to 44 days of age. Biochemical variables were measured in serum samples at 35, 38, 42, and 45 days of broiler chickens age. Results: The results showed that supplementation of the diet with Spirulina decreased concentration of stress hormone and some serum lipid parameters while enhanced humoral immunity response and elevated antioxidant status whereas it didn't meaningfully affect performance characteristics. Nevertheless, feed conversion ratio was improved numerically but not statistically in broilers fed with 1% Spirulina under high ambient temperature. Conclusion: Overall, the present study suggests that alleviation of adverse impacts due to high ambient temperature at biochemical level including impaired enzymatic antioxidant system, elevated stress hormone and lipid profile can be approached in broiler chickens through supplementation of the diet with Spirulina platensis.
One of the most important challenges facing the Spirulina mass cultivation industry is to find a way to reduce the high production costs involved in production. Although the most commercial medium (Zarrouk's medium) for Spirulina cultivation is too expensive to use, it contains higher amount of $NaHCO_3$ (16.80 g $L^{-1}$), trace metals and vitamin solutions. The purpose of this study was to increase the efficiency of Spirulina platensis biomass production by developing a low-cost culture medium at an isolated tropical island such as Chuuk State, Federated States of Micronesia (FSM). This study set out to formulate a lowcost medium for the culture of S. platensis, by substituting nutrients of Zarrouk's medium using fertilizer- grade urea and soil extract with a different concentration of carbon source under natural weather condition. In order to select a low-cost culture medium of S. platensis, 10 culture media were prepared with different concentrations of nitrogen (urea and $NaNO_3$) and $NaHCO_3$. The highest maximum specific growth rate (${\mu}max$) and mass production were 0.50 $day^{-1}$ and 1.05 g $L^{-1}$ in modified medium ($NaHCO_3$ 7.50 g $L^{-1}$, urea 2.00 g $L^{-1}$ without $NaNO_3$) among all the synthesized media. Protein (56.14%) and carbohydrate (16.21%) concentrations of the lyophilized standard samples were estimated with highest concentration of glutamic acid (14.93%). This study revealed that the use of a low concentration of urea and $NaHCO_3$ with soil extract was an affordable medium for natural mass cultivation in the FSM.
Factors indicating culture status of two Spirulina platensis strains were monitored in a batch mode cultivation for 36 days. Changing mode in all factors showed a common turning point, indicating shift of cell or culture status. Mean biomass productivity was highly sustained until day 22, chlorophyll a concentration peaked on day 22, pH value was > 12 on day 22, coil number was abruptly shortened on day 22, and floating activity was sustained at greater than 79% after day 22, indicating that day 22 is a criterion reflecting phase-transfer in cell physiology in a batch culture system. Many of these changes may have been caused by increased pH, suggesting that pH control is essential for mass production of S. platensis. Fluctuations in floating activity were likely induced by the number of cellular gas vacuoles. Consequently, coil number per trichome and floating activity of S. platensis could readily act as simple indicators for determination of culture status or harvesting time of cells.
지구상에서 가장 오래된 해양 미세조류로 알려진 스피룰리나는 인체에 필요한 영양성분을 대부분 함유하고 있는 것으로 알려져 있다. 그 구성성분으로는 phycocyanin, chlorophyll, β-carotene 과 같은 다양한 물질을 다량 함유한다고 보고되고 있으며, 노화 및 미백효과가 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 스피룰리나 정제수 추출물의 UVB로 유도된 활성산소종 ROS (reactive oxygen species) 소거능과 항산화능을 확인하였다. 스피룰리나 정제수 추출물 0.05, 0.10, 0.50 1.0 mg/mL의 DPPH 라디칼 소거능, FRAP 환원능 및 ABTS+ 라디칼 소거능을 측정하여 항산화효과를 확인하였다. 대체실험동물모델인 Zebrafish를 이용하여 스피룰리나 정제수 추출물을 0.05, 0.10, 0.50 mg/mL 농도로 처리하여 응고율, 부화율, 심장독성을 측정하였으며, 스피룰라나 추출물을 0.05, 0.10, 0.50 mg/mL 농도로 처리한 후, DCFH-DA로 염색하여 UVB로 유도된 ROS 저해효과를 확인하였다. 항산화효과 측정 결과 양성대조군인 ascorbic acid와 비교시 DPPH, Frpa, ABTS 모두 농도 의존적으로 항산화 효과가 있음을 확인하였다. 대체 실험동물인 Zebrafish를 이용하여 응고율과 부화율, 심박수를 측정한 결과 0.5 mg/mL을 제외한 0.05, 0.10 mg/mL에서는 대조군과 비교 시 독성이 없음을 확인 하였다. UVB로 유도된 Zebrafish의 ROS 소거능은 양성대조군에 비해 높은 ROS 감소 효과를 나타내었다. 본 연구의 결과는 스피룰라나 정제수 추출물이 자외선 및 피부 보호 화장품 소재로 사용가치가 있음을 시사한다.
The response of Spirulina (Arthrospira) platensis to high salt stress was investigated by incubating the cells in light of moderate intensity in the presence of 0.8 M NaCl. NaCl caused a decrease in photosystem II (PSII) mediated oxygen evolution activity and increase in photosystem I (PSI) activity and the amount of P700. Similarly maximal efficiency of PSII (Fv/Fm) and variable fluorescence (Fv/Fo) were also declined in salt-stressed cells. Western blot analysis reveal that the inhibition in PSII activity is due to a 40% loss of a thylakoid membrane protein, known as D1, which is located in PSII reaction center. NaCl treatment of cells also resulted in the alterations of other thylakoid membrane proteins: most prominently, a dramatic diminishment of the 47-kDa chlorophyll protein (CP) and 94-kDa protein, and accumulation of a 17-kDa protein band were observed in SDS-PAGE. The changes in 47-kDa and 94-kDa proteins lead to the decreased energy transfer from light harvesting antenna to PSII, which was accompanied by alterations in the chlorophyll fluorescence emission spectra of whole cells and isolated thylakoids. Therefore we conclude that salt stress has various effects on photosynthetic electron transport activities due to the marked alterations in the composition of thylakoid membrane proteins.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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