Marine algae (seaweed) encompass numerous groups of multicellular organisms with various shapes, sizes, and colors, and serve as important sources of natural bioactive substances. The brown alga Ecklonia cava Kjellman, an edible seaweed, contains many bioactives such as phlorotannins and fucoidans. Here, we evaluated the antioxidative, neuroprotective, and anti-apoptotic effects of E. cava extract (ECE), E. cava phlorotannin-rich extract (ECPE), and the phlorotannin dieckol on neuronal PC-12 cells. The antioxidant capacities of ECPE and ECE were 1,711.5 and 1,050.4 mg vitamin C equivalents/g in the ABTS assay and 704.0 and 474.6 mg vitamin C equivalents/g in the DPPH assay, respectively. The dieckol content of ECPE (58.99 mg/g) was approximately 60% higher than that of ECE (36.97 mg/g). Treatment of PC-12 cells with ECPE and ECE increased cell viability in a dose-dependent manner. Intracellular oxidative stress in PC-12 cells due to ECPE and ECE decreased dose-independently by up to 63% and 47%, respectively, compared with the stress control (323%). ECPE reduced the production of the pro-apoptotic proteins Bax and caspase-3 more effectively than ECE. Early and late apoptosis in PC-12 cells were more effectively decreased by ECPE than ECE treatments. From the results obtained in this study, we concluded that ECPE, which is rich in phlorotannins, including the marker compound dieckol, may be applied to the development of functional materials for improving cognition and memory.
Seung-Oh Kim;Hyun Il Yoo;Jin Seok Heo;Si Hyun Jeon;Sang-Rae Lee;Jung Hyun Oak
Korean Journal of Environmental Biology
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v.42
no.1
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pp.80-94
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2024
This study aimed to examine the morphological characteristics and variation in main traits by comparing the growth of individuals of Ecklonia cava Kjellman(Laminariales, Phaeophyceae) under an aquaculture environment. This survey was conducted from April 2018 to November 2019 at the aquafarm in Jindo-gun, Jeollanam-do(South coast of Korea). To classify the morphology of individuals in the aquaculture farm of E. cava, we investigated fourteen morphological characteristics and calculated four ratios between the measured values. Juvenile individuals showed a simple or oblong lanceolate, and at 3-4 months, a short stipe and holdfast developed, along with a bladelet that developed into the secondary blade form. At 5-7 months, secondary blades were found to develop irregularly on the primary blade. At 8-10 months, the primary blade expanded and secondary blades elongated. At 11-12 months, the secondary blades became oblong. At 13-14 months, the thallus area expanded. At 15-16 months, tertiary blades were formed, the thallus became more complex, the stipe thickened, and the holdfast widened. At 17-18 months, secondary blades clearly developed along with lobes. At 19-20 months, tertiary blades developed and became similar to mature natural blades. In the principal component analysis (PCA), the monthly population of the first year(Q1) and that of the second year(Q2) of the cultured population were divided along PC1, which is related to secondary blade morphological characteristics and the holdfast width. Q2 and natural populations are distributed in descending order of volume in Jeju(J), East Coast(E), and South Coast(S) along PC2, which is related to primary blade and stipe morphological characteristics. The results of this study were judged to offer important criteria for the development of different varieties of E. cava.
Kim, Seung-Oh;Heo, Jin Seok;Hwang, Eun Kyoung;Hwang, Mi Sook;Lee, Sang-Rae;Oak, Jung Hyun
Korean Journal of Environmental Biology
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v.37
no.4
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pp.707-718
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2019
Ecklonia cava Kjellman, which has recently gained popularity due to the spread of farming techniques, is expected to be developed in various varieties in the future. There exist increased needs for research on the basis of natural populations and inter-regional morphological variations. We compared the morphology of the aquaculture and natural populations from 16 coastal areas in Korea. The 18 traits found suitable for distinguishing varieties were selected from 14 measurement traits and 4 ratios related to the main morphology and characteristics of primary blade, secondary blade, and stipe. In the cluster analysis, Janggil (E4) and Sorok (S7) showed significant differences from those of the same coastal region. Two groups, including Suyou (Q6, Q8, and Q10) which was the second year of farming, of the rest of the populations from East sea and southern coast were distinguished. Three populations of Jeju were divided into a regional group. In the principal component analysis (PCA), a large number of populations from East sea and Southern coast appeared in the center with aquaculture populations. PC1 and PC2 associated with traits of secondary blade index, stipe length and diameter, stipe length/primary blade length, primary blade length and width, secondary blade number, secondary blade length and width, divided E4, S7 and populations of Jeju region. As a result, the 18 characters of this study were found to be useful as criteria for discrimination of populations with significant differences in each coastal region, and these populations were expected to be candidates for new varieties.
Proceedings of the Korea Society of Poultry Science Conference
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2003.11a
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pp.38-52
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2003
Seaweeds are large algae that grow in a saltwater or marine environment. There are over 400 species of seaweeds in the bay of Korea. Most seaweeds are divided into three groups according to their color : the green seaweeds(division Chlorophyta), the brown(Phanphyta) and the red(Rhodophyta), Seaweeds have been harvested for use as food, fertilizer, animal feed and medicines for thousands years. In the past decade, there has been increasing interest in using seaweeds for animal feedstuffs and feed supplements as their health qualities are becoming better known. In this review some perspectives on nutritional values and the role of functionality ingredients of various seaweeds will be also discussed. Ecklonia cava kjellman(EC), a perennial seaweed, is one of the main components of the marine forests along the East and South coasts of Korea. We conducted three experiments to evaluate the nutritional values of EC and the crude lectin extracted residues from EC(LEEC) and to investigate their dietary effects on productivity and immunocompetence in poultry. The crude protein content of EC was relatively low(about 10 %) and its amino acids were poorly available. But, the results of our study suggested that EC can be used into broiler feed up to 3 % without any adverse effect, if its nutritional values are well evaluated prior to use. Similar results of dietary LECC up to 1.0 % level on egg production and egg quality have been obtained in layers. The concentrations of serum TNF-${\alpha}$ after Salmonella challenge were rapidly increased in accordance with the level of LEEC. These results indicated that LEEC can be used as a feed additives for enhancing of immunocompetence in poultry.
To analyze nucleotide sequence encoding internal transcribed spacer (ITS) regions specific to the Laminariaceae family, genomic DNA was isolated from six brown algae species distributed along the east coast of Korea. These included three species from the Laminariaceae family (Agarum clathratum Dumortier, Costaria costata [C. Agardh] Saunders, and Saccharina japonica Areschoug) and two species from the Alariaceae family (Undaria pinnatifida [Harvey] Suringer and Ecklonia cava Kjellman), both in the order Laminariales, and one species from the family Sargassaceae in the order Fucales (Sargassum serratifolium). Based on a sequence analysis of ITS-1 and ITS-2 for A. clathratum, C. costata, and E. cava, oligonucleotides were designed from the regions that showed sequence conservation in Laminariaceae. Following polymerase chain reaction using three sets of primers, amplification of ITS-1 and ITS-2 was detected in reactions using genomic DNA isolated from the species belonging to Laminariaceae, but not from the species belonging to the other families. The results indicate that this method can be used for the detection and identification of Laminariaceae species.
The biological activity of hot water extract from Ecklonia cava Kjellman (ECE) was investigated to assess antioxidative, anti-skin aging, and nitrite scavenging abilities, as well as alcohol metabolizing activities. Antioxidant activity of ECE was measured by using 2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazyl (DPPH) radical scavenging activity and superoxide dismutase (SOD)-like activity. DPPH radical scavenging activity and SOD-like activity of ECE increased in a remarkably dose-dependent manner, and were about 91.4% and 75% at 1 mg/ml, respectively. The xanthine oxidase inhibitory activity was indicated to be about 70% at 1 mg/ml of ECE. Nitrite scavenging ability of ECE showed to be 93.6% at 1 mg/ml and pH 1.2. The influence of ECE on alcohol metabolism was demonstrated through the generating activity of reduced-nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) by alcohol dehydrogenase (ADH) and acetaldehyde dehydrogenase (ALDH). The facilitating rate of ADH and ALDH activity by ECE was 167.2% and 334% at 10 mg/ml, respectively. In addition, tyrosinase and elastase inhibitory activities of ECE were 58% and 72% at 10 mg/ml, respectively. These results indicated that ECE has valuable biological attributes owing to its antioxidant, nitrite scavenging, alcohol metabolizing, and elastase and tyrosinase inhibitory activities.
Seaweeds have been recognized as a health food, having anti-obesity, anti-constipation and anticoagulation activities, and the use of seaweeds in the food, medicine, and cosmetic industries have recently significantly increased. In this study, methanol extracts were prepared from 35 different seaweeds (17 phaeophyta, 11 rhodophyta and 7 chlorophyta), and thrombin time (TT), prothrombin time (PT) and activated partial thromboplastin time (aPTT) were determined in order to develop safe and novel anticoagulation agents from natural products. In TT experiments, Ecklonia cava, Ecklonia stolonifera, Eisenia bicyclis (Kjellman) Setchell, Ishige foliacea, I. okamurai, Sargassum confusum and S. yamade showed strong thrombin inhibition activity among the 35 different seaweeds. In PT experiments, the inhibitions of prothrombin were identified in the selected seaweeds from TT experiment, with the exception of S. yamade. In aPTT experiments, the seaweeds with blood coagulation inhibition factors were E. cava, E. stolonifera, E. bicyclis (Kjellman) Setchell, I. foliacea, I. okamurai, S. confusum and Hixikia fusiforme Okamura. Further anticoagulation assay with the selected 8 seaweeds suggested that S. confusum is most effective in antithrombosis, and E. stolonifera, E. bicyclis (Kjellman) Setchell, and I. foliacea have high potential as antithrombosis agents. Based on components-activity correlation analysis, flavonoids are considered as active anticoagulation components of seaweeds These results suggest that edible seaweeds, especially S. confusum, have potential as safe and novel anticoagulants, and S. yamade and H. fusiforme Okamura could be used as a thrombin-specific and coagulation factor-specific inhibitors.
Kim, Hye-Youn;Cho, Eun-Kyung;Kang, Su-Hee;Bae, Jeong-Mi;Choi, Young-Ju
Journal of Life Science
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v.22
no.6
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pp.751-759
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2012
Microbulbifer sp. was used to acquire the degrading products from Ecklonia cava (DPEC) and the products were investigated to determine the physiological activities. Firstly, 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) activity and superoxide dismutase (SOD) assay were about 84.1% and 89.6% at 2.5 mg/ml, respectively. In addition, nitrite scavenging ability was shown to be 56.3% at 0.5 mg/ml on pH 1.2. ${\alpha}$-Glucosidase inhibitory activity was increased in a dose-dependent manner and was about 58.7% at 2.5 mg/ml. To determine the influence of DPEC on alcohol metabolism, the generating activity of reduced-nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) by alcohol dehydrogenase (ADH) and aldehyde dehydrogenase (ALDH) were measured. Facilitating rates of ADH and ALDH activities by DPEC were 123.3% and 215.2% at 2.5 mg/ml, respectively. For analyses of anti-wrinkling and whitening effects, its elastase and tyrosinase inhibitory activities were measured and were about 73.1% and 42.2% at 2.5 mg/ml, respectively. These results indicated that DPEC has valuable biological attributes owing to its antioxidant, nitrite scavenging, and alcohol metabolizing activities and ${\alpha}$-glucosidase, elastase, and tyrosinase inhibitory activities.
In the course of study for the development of functional food ingredients from seaweeds having useful biological activities, the in-vitro antioxidant and nitrite scavenging activities of the methanol extracts prepared from 35 different seaweeds (17 phaeophyta, 11 rhodophyta and 7 chlorophyta) were determined. At $500\;{\mu}g/ml$ concentration of the methanol extracts, Ecklonia cava, Ecklonia stolonifera, Eisenia bicyclis (Kjellman) Setchell, Ishige foliacea, I. okamurai, Sargassum confusum, S. fulvellum, S. yamade and Zostera marina showed 60% more DPPH and ABTS scavenging activity. The exceptions were found in I. okamurai and Z. marina, which showed 45% and 53% ABTS scavenging activity, respectively. The correlation coefficient between DPPH and ABTS scavenging activities was 0.855, suggesting that the 9 different seaweeds extracts could scavenge anion and cation radicals concurrently. In reducing power, only E.cava, E.stolonifera and E.bicyclis showed above 0.88 ($Abs_{700}$). In a while, in nitrite scavenging activity at $100\;{\mu}g/ml$ concentration of the methanol extracts, 19 different seaweeds extracts including I. foliacea, I. okamurai, S. confusum, S. fulvellum, and S. yamade showed 60% more activity. Calculation of $IC_{50}s$ of DPPH, ABTS and nitrite scavenging activities of 9 different seaweeds extracts further showed that I. foliacea and S. yamade, besides E.cava, E.stolonifera and E.bicyclis, have strong antioxidant and nitrite scavenging activity. These results suggest that the selected 9 different seaweeds could be developed as functional food ingredients and I. foliacea and S. yamade have potential as novel natural sources of antioxidant and nitrite scavenger.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.34
no.6
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pp.894-905
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2010
A habitat evaluation method was used to estimate the optimum suitability of the study area for the target algae. Habitat evaluation was carried out using an habitat evaluation procedure (HEP) so that the optimum suitability was quantitatively estimated for carrying out marine afforestation in the study area. According to the results of the suitability analysis, the variation of light and wave conditions according to depth showed the factors with the largest impact to involve the spatial distribution of suitable locations within the area. The total suitable area selected was calculated to be 18ha. The quality of the target algae (Ecklonia cava Kjellman) habitat was analyzed using an habitat suitability index (HSI) model of the HEP, which showed 0.55-0.907 (the maximum value being 1.0). This indicated that artificial reefs for afforestation should be installed to zonation type because the suitable area selected (The HSI value was 0.55~0.907) was distributed within the same depth line.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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