Fukoidyna jest polisacharydem siarczanowym pozyskiwanym z brunatnic. Związek ten jest często wykorzystywany w preparatach kosmetycznych poprawiających ukrwienie skóry, stymulujących mikrokrążenie, metabolizm komórkowy, a także w celu zwalczania cellulitu. Ponadto, posiada ona także silne właściwości antyoksydacyjne. Badania potwierdziły, iż fukoidyna jest substancją heterogenną. Znaczny procent jej składu stanowi L-fukoza.

Jednakże struktura chemiczna fukoidyny różni się  znacznie w  zależności od gatunku brunatnic. Przykładowo, fukoidyna uzyskana  z morszczynu ma stosunkowo prosty skład chemiczny i zawiera:  44,1% fukozy,  26,3% siarczanu, 31,1% popiołu oraz kilka % aminoglukozy. Natomiast u innych brunatnic jej struktura może być bardziej złożona i zawierać dodatkowo cukry, takie jak ksyloza, glukoza czy mannoza.

Stwierdzono, iż struktura uzyskanej fukoidyny jest także uzalezniona od zastosowanej metody ekstrakcji. Przykładowo, u Adenocystis utricularis w wyniku ekstrakcji przeprowadzonej w temperaturze pokojowej, stwierdzono w składzie głównie: fukozę, galaktozę i ich estry siarczanowe. Natomiast fukoidyna wyekstrahowana z tego gatunku w temperaturze 70°C składała się głównie z fukozy, której towarzyszyły monosacharydy (mannoza, glukoza, ksyloza, galaktoza).

Struktura fukoidyny nie pozostaje bez wpływu na jej właściwości biologiczne. Wiele badań wskazuje, iż aktywność antykoagulacyjna fukoidyny może mieć związek z zawartością i pozycją siarczanów, masą cząsteczkową oraz składem cukrów. Ponadto, zwiększona zawartość grup siarczanowych często objawia się wyższą aktywnością antykoagulacyjną.

Dotychczas, w celu izolacji fukoidyny stosowano metody: ekstrakcji cieplnej, kwasowej i zasadowej. Jednak charakteryzują się one niską efektywnością i powodują powstawanie produktów ubocznych, takich jak: kwas alginowy i metale ciężkie. Usuwanie tych związków w znacznym stopniu utrudnia ekstrakcję i powoduje wzrost kosztów. W  związku z tym że, czasochłonne metody ekstrakcji zwiększają ryzyko zanieczyszczenia ekstraktu mikroorganizmami, konieczne jest przeprowadzenie dodatkowych procesów oczyszczających. Innym mankamentem zastosowania powyższych metod jest też fakt, iż uzyskany ekstrakt fukoidyny posiada zapach i barwę wodorostów, co uniemożliwia wykorzystanie go w przemyśle kosmetycznym.

Z uwagi na konieczność opracowania nowej metody, umożliwiającej uzyskiwanie wartościowego ekstraktu, podjęto próbę wykorzystania fal ultradźwiękowych w procedurze ekstrakcji. Metoda ta umożliwia wzrost wydajności procesu ekstrakcji i znaczne obniżenie ilości powstających produktów ubocznych. Możliwe jest także pominięcie procesów związanych z usuwaniem metali ciężkich. Ekstrakt uzyskany tą metodą pozbawiony jest także niepożądanego zapachu i koloru.

Ekstrakcja fukoidyny za pomocą ultradźwięków

Materiał biologiczny stanowią brązowe algi – Nemacystus decipiens, z których możliwe jest uzyskanie sproszkowanego ekstraktu.

Rys. Nemacystus decipiens
 

 Ogólne zasady metody z wykorzystaniem fal ultradźwiękowych:

1. Umieszczenie glonu w zlewce z wodą.
2. Umieszczenie mieszaniny w oczyszczarce ultradźwiękowej (czas działania fal ultradźwiękowych jest uzależniony od rodzaju i ilości materiału biologicznego).
3. Przefiltrowanie mieszaniny przez filtr nylonowy.
4. Wirowanie ekstraktu w celu usunięcia nierozpuszczalnych substancji biologicznych.
5. Dodanie octanu potasu w celu uzyskania odpowiedniego odczynu pH.
6. Oczyszczanie etanolem w desykatorze próżniowym w celu wysuszenia i utwardzenia ekstraktu.
7.    Uzyskanie sproszkowanego ekstraktu fukoidyny.

Ze względu na niską zawartość kwasu alginowego, lepkość uzyskanego supernatantu jest znacznie niższa, niż w przypadku metod tradycyjnych.

Wykazano, że ekstrakcja z wykorzystaniem  fal ultradźwiękowych prowadzi do uzyskania fukoidyny z wyższą zawartość siarczanów niż przypadku wymienionych wcześniej metod tradycyjnych, co wskazuje, iż zachowuje ona w większym stopniu swoją pierwotną i naturalną strukturę.

Opisana powyżej metoda posiada wiele zalet w porównaniu z tradycyjnie stosowanymi metodami i może okazać się użyteczna w pozyskiwaniu fukoidyny do zastosowania w kosmetykach.
 

Oprac.: Ewa Fijałkowska

Źródło:  Li B., Lu F., Wei X., Zhao R. (2008) Fucoidan: Structure and Bioactivity. Molecules, 13; 1671-1695.

www.freshpatents.com