tinroИзвестия ТИНРОIzvestiya TINRO1606-99192658-5510ТИНРО10.26428/1606-9919-2021-201-505-515tinro-644Research ArticleТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ГИДРОБИОНТОВTECHNOLOGY FOR PROCESSING OF AQUATIC ORGANISMS,Характеристика антиоксидантной активности отдельных фракций полифенолов морской травы рода ZosteraCharacteristics of antioxidant activity for certain fractions of polyphenols from seagrass of genus ZosteraАмининаН. М.AmininaN. M.

Аминина Наталья Михайловна, кандидат биологических наук, заведующая лабораторией

690091, г. Владивосток, пер. Шевченко, 4

Aminina Natalia M., Ph.D., head of laboratory, Pacific branch

4, Shevchenko Alley, Vladivostok, 690091

natalya.aminina@tinro-center.ruОстапенкоВ. М.OstapenkoV. M.

Остапенко Виолетта Максимовна, ведущий специалист

690091, г. Владивосток, пер. Шевченко, 4

Ostapenko Violetta I., leading specialist, Pacific branch

4, Shevchenko Alley, Vladivostok, 690091

vetaostapenko_97@mail.ruКарауловаЕ. П.KaraulovaE. P.

Караулова Екатерина Павловна, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

690091, г. Владивосток, пер. Шевченко, 4

Karaulova Ekaterina P., Ph.D., leading researcher, Pacific branch

4, Shevchenko Alley, Vladivostok, 690091

karaulova2002@yandex.ruТихоокеанский филиал ВНИРО (ТИНРО)РоссияVNIRO (TINRO)Russian Federation2021090720212012505515Copyright © Аминина Н.М., Остапенко В.М., Караулова Е.П., 20212021Аминина Н.М., Остапенко В.М., Караулова Е.П.Aminina N.M., Ostapenko V.M., Karaulova E.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya.tinro-center.ru/jour/article/view/644

Методами эксклюзионной хроматографии выполнено фракционирование отдельных компонентов спиртовых экстрактов морской травы из рода Zostera с определением содержания полифенолов и антиоксидантной активности. Общее содержание полифенолов в экстрактах Zostera asiatica (Японское море, бухта Рудная) и Zostera marina (Охотское море, зал. Анива) составило соответственно 0,4 и 1,8 мг/г сухой навески. Фракционирование на колонке с сорбентом Sephadex LH-20 показало, что спиртовые экстракты зостеры являются гетерогенными системами, включающими различные полифенольные компоненты, а также вещества белковой природы, ковалентно связанные с полисахаридами и/или полифенолами, что было подтверждено данными ультрафиолетовой (УФ) спектрометрии и тонкослойной хроматографии. Результаты исследований позволяют сделать вывод о наличии в составе экстрактов фенольных кислот, флавонов и флавонолов. Суммарное количество полифенолов в отдельных фракциях практически не различается в экстрактах Z. asiatica и Z. marina — соответственно 2,10 и 2,15 мг/мл. Установлено, что антиоксидантная активность отдельных фракций полифенолов изменяется от 19,1 до 118,0 мкг аскорбиновой кислоты/ мл для Z. asiatica и от 96,2 до 213,9 мкг аскорбиновой кислоты/мл для Z. marina и зависит от качественного и количественного состава фракций спиртовых экстрактов.

Some components of alcohol extracts from seagrass of genus Zostera were fractioned in the column filled with sorbent Sephadex LH-20 using the methods of size exclusion chromatography. Content of polyphenols in the fractions and their antioxidant activity were determined. The total content of polyphenols in the extracts from Zostera asiatica collected in the Rudnaya Bay (Japan Sea) and Zostera marina from the Aniva Bay (Okhotsk Sea) was 2.10 and 2.15 mg/mL, or 0.4 and 1.8 mg/g DW, respectively. The antioxidant activity varied by fractions in the range 19.1–118.0 μg of ascorbic acid per mL for Z. asiatica and 96.2–213.9 μg of ascorbic acid per mL for Z. marina, in dependence on qualitative and quantitative composition of the fractions. The alcohol extracts of Zostera were heterogeneous systems with different polyphenol components and included protein substances covalently bound with polysaccharides and/or polyphenols, that was confirmed by UV spectrometry and thin-layer chromatography. Phenolic acids, flavones and flavonols were presented in the extracts.

полифенолыантиоксидантная активностьZostera asiaticaZostera marinaспиртовые экстрактыфракционированиетонкослойная хроматографияУФ-спектрометрияpolyphenolantioxidant activityZostera asiaticaZostera marinaalcohol extractfractionationthin-layer chromatographyUV spectrometryРезультаты настоящего исследования были получены в рамках выполнения государственной программы «Мониторинг качества и безопасности морского растительного сырья дальневосточных морей и продуктов переработки водорослей»ReferencesАминина Н.М., Вишневская Т.И., Караулова Е.П. и др. Перспективы использования промысловых и потенциально промысловых бурых водорослей дальневосточных морей в качестве источника полифенолов // Биол. моря. — 2020. — Т. 46, № 1. — С. 37–44. DOI: 10.31857/S0134347520010027.Aminina, N.M., Vishnevskaya, T.I., Karaulova, E.P., Epur, N.V., and Yakush, E.V., Prospects for the use of commercial and potentially commercial brown algae of the far eastern seas as a source of polyphenols, Russ. J. Mar. Biol., 2020, vol. 46, no. 1, pp. 34–41. doi 10.31857/S0134347520010027Аминина Н.М., Вишневская Т.И., Караулова Е.П., Якуш Е.В. Содержание полифенолов и антиоксидантная активность экстрактов из некоторых видов морских водорослей // Изв. ТИНРО. — 2017. — Т. 189. — С. 184–191.Aminina, N.M., Vishnevskaya, T.I., Karaulova, E.P., and Yakush, E.V., Content of polyphenols and antioxidant activity of extracts from certain species of seaweeds, Izv. Tikhookean. NauchnoIssled. Inst. Rybn. Khoz. Okeanogr., 2017, vol. 189, pp. 184–191.Боголицын К.Г., Дружинина А.С., Овчинников Д.В. и др. Полифенолы бурых водорослей // Химия растительного сырья. — 2018. — № 3. — С. 5–21. DOI: 10.14258/jcprm.2018031898.Bogolitsyn, K.G., Druzhinina, A.S., Ovchinnikov, D.V., Kaplitsin, P.A., Shulgina, E.V., and Parshina, A.E., Polyphenols of brown algae, Khimiya rastitel’nogo syr’ya, 2018, no. 3, pp. 5–21.Боголицын К.Г., Дружинина А.С., Овчинников Д.В., Паршина А.Э. Полифенолы арктических бурых водорослей: выделение, полимолекулярный состав // Химия растительного сырья. — 2019. — № 4. — С. 65–75. DOI: 10.14258/jcprm.2019045135.Bogolitsin, K.G., Druzhinina, A.S., Ovchinnikov, D.V., Parshina, A.E., Shulgina, E.V., Turova, P.N., and Stavrianidi, A.N., Polyphenols of arctic brown algae: extraction, polymolecular composition, Khimiya rastitel’nogo syr’ya, 2019, no. 4, pp. 65–75. doi 10.14258/jcprm.2019045135Боковня И.Е., Давидович В.В. Оценка содержания биологически активных веществ в морской траве семейства Zosteraceae при различных способах ее заготовки // Международный научно-исследовательский журнал. — 2015. — № 8-2. — С. 6–7.Bokovnya, I.E. and Davidovich, V.V., Evaluation of the content biologically active substances of marine grass Zosteraceae in different methods of preparation, Mezhdunarodnyy nauchnoissledovatel’skiy zhurnal, 2015, no. 8-2, pp. 6–7.Имбс Т.И., Звягинцева Т.Н. Флоротаннины — полифенольные метаболиты бурых водорослей // Биол. моря. — 2018. — Т. 44, № 4. — С. 217–227. DOI: 10.1134/S0134347518040010.Imbs, T.I. and Zvyagintseva, T.N., Phlorotannins are polyphenolic metabolites of brown algae, Russ. J. Mar. Biol., 2018, vol. 44, no. 4, pp. 263–273. doi 10.1134/S106307401804003XAlagan V.T., Valsala R.N., Rajesh K.D. Bioactive chemical constituent analysis, in vitro antioxidant and antimicrobial activity of whole plant methanol extracts of Ulva lactuca Linn // Br. J. Pharm. Res. — 2017. — Vol. 15(1). — Р. 1–14. DOI: 10.9734/BJPR/2017/31818.Alagan, V.T., Valsala, R.N., and Rajesh, K.D., Bioactive chemical constituent analysis, in vitro antioxidant and antimicrobial activity of whole plant methanol extracts of Ulva lactuca Linn, Br. J. Pharm. Res., 2017, vol. 15, no. 1, pp. 1–14. doi 10.9734/BJPR/2017/31818Croteau R., Kutchan T.M., Lewis N.G. Natural products (secondary metabolites) // Biochemistry and Molecular Biology of Plants. — Hoboken, 2000. — Р. 1250–1318.Croteau, R., Kutchan, T.M., and Lewis, N.G., Natural products (secondary metabolites), Biochemistry and Molecular Biology of Plants, Hoboken, 2000, pp. 1250–1318.de Quirós A.R.-B., Lage-Yusty M.A., López-Hernández J. Determination of phenolic compounds in macroalgae for human consumption // Food Chem. — 2010. — Vol. 121, № 2. — Р. 634–638. DOI: 10.1016/j.foodchem.2009.12.078.de Quirós, A.R.-B., Lage-Yusty, M.A., and López-Hernández, J., Determination of phenolic compounds in macroalgae for human consumption, Food Chem., 2010, vol. 121, no. 2, pp. 634–638. doi 10.1016/j.foodchem.2009.12.078Enerstvedt K.H., Lundberg A., Sjøtun I.K. et al. Characterization and seasonal variation of individual flavonoids in Zostera marina and Zostera noltii from Norwegian coastal waters // Biochemical Systematics and Ecology. — 2017. — Vol. 74. — P. 42–50. DOI: 10.1016/j.bse.2017.08.003.Enerstvedt, K.H., Lundberg, A., Sjøtun, I.K., Fadnes, P., and Jordheim, M., Characterization and seasonal variation of individual flavonoids in Zostera marina and Zostera noltii from Norwegian coastal waters, Biochemical Systematics and Ecology, 2017, vol. 74, pp. 42–50. doi 10.1016/j.bse.2017.08.003Eom S.-H., Lee S.-H., Yoon N.-Y. et al. α-Glucosidase and α-amylase-inhibitory activities of phlorotannins from Eisenia bicyclis // J. Sci. Food Agric. — 2012. — Vol. 92. — P. 2084–2090. DOI: 10.1002/jsfa.5585.Eom, S.-H., Lee, S.-H., Yoon, N.-Y., Jung, W.-K., Jeon, Y.-J., Kim, S.-K., Lee, M.-S., and Kim, Y.-M., α-Glucosidase and α-amylase-inhibitory activities of phlorotannins from Eisenia bicyclis, J. Sci. Food Agric., 2012, vol. 92, pp. 2084–2090. doi 10.1002/jsfa.5585Häkkinen S.H., Kärenlampi S.O., Heinonen I.M. et al. Content of the flavonols quercetin, myricetin, and kaempferol in 25 edible berries // J. Agric. Food Chem. — 1999. — Vol. 47, № 6. — P. 2274–2279. DOI: 10.1021/jf9811065.Häkkinen, S.H., Kärenlampi, S.O., Heinonen, I.M., Mykkänen, H.M., and Törrönen, A.R., Content of the flavonols quercetin, myricetin, and kaempferol in 25 edible berries, J. Agric. Food Chem., 1999, vol. 47, no. 6, pp. 2274–2279. doi 10.1021/jf9811065Imbs T.I., Skriptsova A.V., Zvyagintseva T.N. Antioxidant activity of fucose-containing sulfated polysaccharides obtained from Fucus evanescens by different extraction methods // J. Appl. Phycol. — 2015. — Vol. 27, № 1. — P. 545–553. DOI: 10.1007/s10811-014-0293-7.Imbs, T.I., Skriptsova, A.V., and Zvyagintseva, T.N., Antioxidant activity of fucose-containing sulfated polysaccharides obtained from Fucus evanescens by different extraction methods, J. Appl. Phycol., 2015, vol. 27, no. 1, pp. 545–553. doi 10.1007/s10811-014-0293-7Kannan R.R.R., Arumugam R., Thangaradjou T., Anantharaman P. Phytochemical constituents, antioxidant properties and p-coumaric acid analysis in some seagrasses // Food Res. Int. — 2013. — Vol. 54, Iss. 1. — P. 1229–1236. DOI: 10.1016/j.foodres.2013.01.027.Kannan, R.R.R., Arumugam, R., Thangaradjou, T., and Anantharaman, P., Phytochemical constituents, antioxidant properties and p-coumaric acid analysis in some seagrasses, Food Res. Int., 2013, vol. 54, no. 1, pp. 1229–1236. doi 10.1016/j.foodres.2013.01.027Koivikko R., Loponen J., Honkanen T., Jormalainen V. Contents of soluble, cell-wall-bound and exuded phlorotannins in the brown alga Fucus vesiculosus, with implications on their ecological functions // J. Chem. Ecol. — 2005. — Vol. 31, № 1. — P. 195–212. DOI: 10.1007/s10886-005-0984-2.Koivikko, R., Loponen, J., Honkanen, T., and Jormalainen, V., Contents of soluble, cellwall-bound and exuded phlorotannins in the brown alga Fucus vesiculosus, with implications on their ecological functions, J. Chem. Ecol., 2005, vol. 31, no. 1, pp. 195–212. doi 10.1007/s10886-005-0984-2Li Y., Qian Z.-J., Ryu B. et al. Chemical components and its antioxidant properties in vitro: An edible marine brown alga, Ecklonia cava // Bioorg. Med. Chem. — 2009. — Vol. 17. — P. 1963–1973. DOI: 10.1016/j.bmc.2009.01.031.Li, Y., Qian, Z.-J., Ryu, B., Lee, S.-H., Kim, M.-M., and Kim, S.-K., Chemical components and its antioxidant properties in vitro: An edible marine brown alga, Ecklonia cava, Bioorg. Med. Chem., 2009, vol. 17, pp. 1963–1973. doi 10.1016/j.bmc.2009.01.031Li Y.-X., Wijesekara I., Li Y., Kim S.-K. Phlorotannins as bioactive agents from brown algae // Process Biochem. — 2011. — Vol. 46, Iss. 12. — P. 2219–2224. DOI: 10.1016/j.procbio.2011.09.015.Li, Y.-X., Wijesekara, I., Li, Y., and Kim, S.-K., Phlorotannins as bioactive agents from brown algae, Process Biochem., 2011, vol. 46, no. 12, pp. 2219–2224. doi 10.1016/j.procbio.2011.09.015Machu L., Misurcova L., Ambrozova J.V. et al. Phenolic Content and Antioxidant Capacity in Algal Food Products // Molecules. — 2015. — Vol. 20, Iss. 1. — Р. 1118–1133. DOI: 10.3390/molecules20011118.Machu, L., Misurcova, L., Ambrozova, J.V., Orsavova, J., Mlcek, J., Sochor, J., and Jurikova, T., Phenolic Content and Antioxidant Capacity in Algal Food Products, Molecules, 2015, vol. 20, no. 1, pp. 1118–1133. doi 10.3390/molecules20011118Martínez J.H.I., Castañeda H.G.T. Preparation and chromatographic analysis of phlorotannins // J. Chromatogr. Sci. — 2013. — Vol. 51, Iss. 8. — Р. 825–838. DOI: 10.1093/chromsci/bmt045.Martínez, J.H.I. and Castañeda, H.G.T., Preparation and chromatographic analysis of phlorotannins, J. Chromatogr. Sci., 2013, vol. 51, no. 8, pp. 825–838. doi 10.1093/chromsci/bmt045Melanson J.E., MacKinnon S.L. Characterization of Phlorotannins from Brown Algae by LC-HRMS // Methods Mol. Biol. — 2015. — № 1308. — С. 253–266. DOI: 10.1007/978-1-4939-2684-8_16.Melanson, J.E. and MacKinnon, S.L., Characterization of Phlorotannins from Brown Algae by LC-HRMS, Methods Mol. Biol., 2015, no. 1308, pp. 253–266. doi 10.1007/978-1-4939-2684-8_16Molyneux P. The use of the stable free radical diphenylpicrylhydrazyl (DPPH) for estimating antioxidant activity // Songklanakarin J. Sci. Technol. — 2004. — Vol. 26, Iss. 2. — P. 211–219.Molyneux, P., The use of the stable free radical diphenylpicrylhydrazyl (DPPH) for estimating antioxidant activity, Songklanakarin J. Sci. Technol., 2004, vol. 26, no. 2, pp. 211–219.Murray M., Dordevic A.L., Ryan L., Bonham M.P. An emerging trend in functional foods for the prevention of cardiovascular disease and diabetes: Marine algal polyphenols // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. — 2018. — Vol. 58, № 8. — P. 1342–1358. DOI: 10.1080/10408398.2016.1259209.Murray, M., Dordevic, A.L., Ryan, L., and Bonham, M.P., An emerging trend in functional foods for the prevention of cardiovascular disease and diabetes: Marine algal polyphenols, Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 2018, vol. 58, no. 8, pp. 1342–1358. doi 10.1080/10408398.2016.1259209Pádua D., Rocha E., Gargiulo D., Ramos A.A. Bioactive compounds from brown seaweeds: Phloroglucinol, fucoxanthin and fucoidan as promising therapeutic agents against breast cancer // Phytochemistry Letters. — 2015. — Vol. 14. — Р. 91–98. DOI: 10.1016/j.phytol.2015.09.007.Pádua, D., Rocha, E., Gargiulo, D., and Ramos, A.A., Bioactive compounds from brown seaweeds: Phloroglucinol, fucoxanthin and fucoidan as promising therapeutic agents against breast cancer, Phytochemistry Letters, 2015, vol. 14, pp. 91–98. doi 10.1016/j.phytol.2015.09.007Quackenbush R.C., Bunn D., Lingren W. HPLC determination of phenolic acids in the water-soluble extract of Zostera marina L. (eelgrass) //Aquatic Botany. — 1986. — Vol. 24, Iss. 1. — Р. 83–89. DOI: 10.1016/0304-3770(86)90119-1.Quackenbush, R.C., Bunn, D., and Lingren, W., HPLC determination of phenolic acids in the water-soluble extract of Zostera marina L. (eelgrass), Aquatic Botany, 1986, vol. 24, no. 1, pp. 83–89. doi 10.1016/0304-3770(86)90119-1Rajauria G. Optimization and validation of reverse phase HPLC method for qualitative and quantitative assessment of polyphenols in seaweed // J. Pharm. Biomed. Anal. — 2018. — Vol. 148. — P. 230–237. DOI: 10.1016/j.jpba.2017.10.002.Rajauria, G., Optimization and validation of reverse phase HPLC method for qualitative and quantitative assessment of polyphenols in seaweed, J. Pharm. Biomed. Anal., 2018, vol. 148, pp. 230–237. doi 10.1016/j.jpba.2017.10.002Shibata T., Ishimaru K., Kawaguchi S. et al. Antioxidant activities of phlorotannins isolated from Japanese Laminariaceae // J. Appl. Phycol. — 2008. — Vol. 20. — Р. 705–711. DOI: 10.1007/s10811-007-9254-8.Shibata, T., Ishimaru, K., Kawaguchi, S., Yoshikawa, H., and Hama, Y., Antioxidant activities of phlorotannins isolated from Japanese Laminariaceae, J. Appl. Phycol., 2008, vol. 20, pp. 705–711. doi 10.1007/s10811-007-9254-8Thomas N.V., Kim S.-K. Potential pharmacological applications of polyphenolic derivates from marine brown algae // Environ. Toxicol. Pharmacol. — 2011. — Vol. 32, Iss. 3. — P. 325–335. DOI: 10.1016/j.etap.2011.09.004.Thomas, N.V. and Kim, S.-K., Potential pharmacological applications of polyphenolic derivates from marine brown algae, Environ. Toxicol. Pharmacol., 2011, vol. 32, no. 3, pp. 325–335. doi 10.1016/j.etap.2011.09.004Tomás-Barberán F.A., Ferreres F., Gil M.I. Antioxidant phenolic metabolites from fruit and vegetables and changes during postharvest storage and processing // Studies in Natural Products Chemistry. — 2000. — Vol. 23. — Р. 739–795. DOI: 10.1016/S1572-5995(00)80141-6.Tomás-Barberán, F.A., Ferreres, F., and Gil, M.I., Antioxidant phenolic metabolites from fruit and vegetables and changes during postharvest storage and processing, Studies in Natural Products Chemistry, 2000, vol. 23, pp. 739–795. doi 10.1016/S1572-5995(00)80141-6Wagner H., Bladt S. Plant drug analysis. A thin layer chromatography atlas. — Berlin, Germany : Springer, 1996. — 359 p.Wagner, H. and Bladt, S., Plant drug analysis. A thin layer chromatography atlas, Berlin, Germany: Springer, 1996.Sostoyaniye promyslovykh resursov Dal’nevostochnogo rybokhozyaystvennogo basseyna. Prognoz obshchego vylova gidrobiontov na 2020 g. (kratkaya versiya) (The state of the fishery resources of the Far Eastern fishery basin. Forecast of the total catch of aquatic organisms for 2020 (short version)), Vladivostok: TINRO, 2020.Sostoyaniye promyslovykh resursov Dal’nevostochnogo rybokhozyaystvennogo basseyna. Prognoz obshchego vylova gidrobiontov na 2020 g. (kratkaya versiya) (The state of the fishery resources of the Far Eastern fishery basin. Forecast of the total catch of aquatic organisms for 2020 (short version)), Vladivostok: TINRO, 2020.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.