Selection of ‎Methods for Carotenoid Extraction from Submerged Laetiporus sulphureus Mycelium

Лариса Петрівна Дзигун, Оксана Анатоліївна Палюшок, Олександра Миколаївна Чуднівець

Abstract


Background. To obtainnatural carotenoids for their practical application is the actual problem. Xanthоcarotene obtained through biotechnology can be used in light industry as dye, as an alternative to artificial pigments. The need of dedication of natural carotenoidsis also caused by their suitability for medical use. It is explained by diverse biological activity (antitumor, radioprotective, antimicrobial, antiviral, antioxidant) of these substances.

Objective. Objective of the study is selection of effective methods and conditions of carotenoid extraction from Laetiporus sulphureus biomass.

Methods. After the submerged producer’s cultivation was performed different methods of pigments extraction were carried out. Carotenoid content was determined.

Results. The most effective extraction was chosen. Carotenoid content in producer’s biomass was calculated.

Conclusions. Еthanol-hexane method was selected as the most effective extraction circuit. Also was found that the change of exposure’s temperature causes changes in the composition of the key faction. 


Keywords


Carotenoids; Xanthоcarotene; Extraction; Optical density; Submerged cultivation; Laetiporus sulphureus

References


V. I. Deyneka et al., “Carotinoids: the structure, biological functions and perspectives of application”, Nauchnyie Vedomosti BelGU, vol. 6. рр. 19–25, 2008 (in Russian).

V. Langenberg, “Influence of using different sources of carotenoid”, American Dietetic Association, vol. 96, no. 12, pp. 1271–1276, 1996.

G. Simakhina, “The functional role of carotenoids and especially their use in food technology”, Naukovi Pratsi NUHT, vol. 33, рр. 45–48, 2010 (in Ukrainian).

T. Zerschikova and L. Florinskaya, “Ecological and hygienic evaluation of synthetic and natural dyes in variety of drinks”, Uspehi Sovremennogo Estestvoznaniya, vol. 3, рр. 124–125, 2010 (in Russian).

M.M. Mathews-Roth, “Recent progress in the medical application of carotenoids”, Pure Appl. Chem., vol. 63, no. 3, рр. 147–1561, 1991.

A.A. Woodall et al., “Oxidation of carotenoids by free radical: relationship between structure and reactivity”, Biochim. et Biophys. Acta, vol. 1336, no. 1, рр. 33–42, 1997.

E. Feofilova, “Carotenoids fungi: biological functions and practical use”, Prikladnaya Biohimiya i Mikrobiologiya, vol. 30, рр. 181–196, 2004 (in Russian).

A.J. Young and G.M. Lowe, “Antioxidant and prooxidant properties of carotenoids”, Arch. Biochem. Biophys., vol. 18, no. 1, рр. 20–27, 2001.

R. Kazaryan and D. Kasyanov, “The use of carotenoids in food and feed additives”, in Proc. Online Conf. Contemporary Issues of Foodstuffs Quality and Safety in the Light of the Requirements of the Technical Regulation of the Customs Union = [Sovremennyie Problemy Kachestva i Bezopasnosti Produktov Pitaniya v Svete Trebovaniy Tehnicheskogo Reglamenta Tamozhennogo Soyuza], March 3, 2014, Krasnodar, Russia, р. 216 (in Russian).

A. Veligodska and O. Fedotov, “Comparative characteristics of the total carotenoid content in some species of basidiomycetes”, Mikrobiologiya i Biotehnologiya, vol. 4, рр. 84–100, 2012 (in Ukrainian).

A. Soroka et al., “Carotenoid synthesis by the fungus Laetiporus sulphureus M131 growing on different substrates”, Vestsi Natsyyanalnay Akademii Navuk Belarusi. Ser. Biyalagichnykh Navuk, vol. 4, рр. 113–115, 2002 (in Russian).

P. Vachali et al., “Microbial Carotenoids”, Methods Mol. Biol., vol. 898, рр. 41–59, 2012.

L. Mishyn and M. Zalashko, “Separation and spectrophotometric studies of Laetiporus sulphureus (Bull.:Fr.) Murr. Carotenoids”, in Proc. Int. Conf. Microbiology and Biotechnology of the XXI Century, June 22–24, 2002,Minsk,Belarus, рр. 55–56, 2002.

L. Valadon and R. Mummery, “A new carotenoid from Laetiporus sulphureus”, Ann. Bot., vol. 33, no. 5, рр. 879–882, 1969.

P. Davoli et al., “Laetiporic acids, a family of non-carotenoid polyene pigments from fruit-bodies and liquid cultures of Laetiporus sulphureus (Polyporales, Fungi)”, Phytochemistry, vol. 66, рр. 817–823, 2005.

V. Bilay, Methods of Experimental Mycology.Kyiv,USSR: Naukova Dumka, 1982 (in Russian).

M. Musienko et al., Spectrophotometric Methods in Practice, Physiology, Biochemistry and Ecology of Plants.Kyiv,Ukraine: Fitosotsiotsentr, 2001 (in Russian).

O. Kalinkevich et al., “The biochemical composition of the biomass of the fungus Blakeslea trispora TNAHT”, Prirodnichiy Almanah, vol. 13, рр. 39–49, 2009 (in Russian).

O. Rudakov et al., “Chromatographic determination of natural and artificial food dyes”, Vestnik VGU. Ser. Himiya. Biologiya. Farmatsiya, vol. 1, рр. 78–84, 2004 (in Russian).

J. Petrović et al., “Different extraction methodologies and their influence on the bioactivity of the wild edible mushroom Laetiporus sulphureus (Bull.) Murrill”, Food Funct., vol. 5, рр. 2948–2960, 2014.

N. Ulyanovskiy et al., “The development of rapid methods of analytical extraction of carotenoids from plant material”, Himiya Rastitelnogo Syirya, vol. 4, рр. 147–152, 2012 (in Russian).


GOST Style Citations


  1. Каротиноиды: строение, биологические функции и перспективы использования / В.И. Дейнека, А.А. Шапошников, Л.А. Дейнека и др. // Научные ведомости БелГУ. – 2008. – № 6. – С. 19–25.
     
  2. Langenberg V. Influence of using different sources of carotenoid // American Dietetic Association. – 1996. – 96, № 12. – P. 1271–1276.
     
  3. Сімахіна Г.О. Функціональна роль каротиноїдів та особливості їх використання у харчових технологіях // Наукові праці НУХТ. – 2010. – № 33. – С. 45–48.
     
  4. Зерщикова Т.А., Флоринская Л.П. Эколого-гигиеническая оценка синтетических и натуральных красителей в разнообразных напитках // Успехи современного естествознания. – 2010. – № 3. – С. 124–125.
     
  5. Mathews-Roth M.M. Recent progress in the medical application of carotenoids // Pure Appl. Chem. – 1991. – 63, № 3. – Р. 147–156.
     
  6. Oxidation of carotenoids by free radical: relationship between structure and reactivity / A.A. Woodall, S.W. Lee, R.J. Weesie et al. // Biochimica et Biophysica Acta. – 1997. – 1336, № 1. – Р. 33–42.
     
  7. Феофилова Е.П. Каротиноиды грибов: биологические функции и практическое использование. // Прикладная биохимия и микробиология. – 2004. – 30. – С. 181–196.
     
  8. Young A.J., Lowe G.M. Antioxidant and prooxidant properties of carotenoids // Arch. Biochem. Biophys. – 2001. – 18, № 1. – Р. 20–27.
     
  9. Казарян Р.В., Касьянов Д.Г. Использование каротиноидов в составе пищевых и кормовых добавок // Современные проблемы качества и безопасности продуктов питания в свете требований технического регламента Таможенного союза: Сб. матер. Междунар. научно-практ. интернет-конф., 26 марта 2014, Краснодар. – Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2014. – 216 с.
     
  10. Велигодська А.К., Федотов О.В. Порівняльна характеристика загального вмісту каротиноїдів у деяких видів базидіальних грибів // Мікробіологія і біотехнологія. – 2012. – № 4. – С. 84–100.
     
  11. Сорока А.Н., Гвоздкова Т.С., Залашкo M.В. Carotenoid synthesis by the fungus Laetiporus sulphureus M131 growing on different substrates // Известия Нац. академии наук Беларуси. Сер. Биологические науки. – 2002. – № 4. – С. 113–115.
     
  12. Vachali P., Bhosale P., Bernstein P.S. Microbial carotenoids // Methods Mol. Biol. – 2012. – 898. – Р. 41–59.
     
  13. Mishyn L., Zalashko M. Separation and spectrophotometric studies of Laetiporus sulphureus (Bull.:Fr.) Murr. Carotenoids // Microbiology and Biotechnology of the XXI Century: Proc. Int. Conf., June 22–24, 2002, Minsk. – Minsk, 2002. – Р. 55–56.
     
  14. Valadon L.A.G., Mummery R.S. A new carotenoid from Laetiporus sulphureus // Ann. Bot. – 1969. – 33, № 5. – Р. 879–882.
     
  15. Laetiporic acids, a family of non-carotenoid polyene pigments from fruit-bodies and liquid cultures of Laetiporus sulphureus (Polyporales, Fungi) / P. Davoli, A. Mucci, L. Schenetti, R.W. Weber // Phytochemistry. – 2005. – 66. – Р. 817–823.
     
  16. Методы экспериментальной микологии / Под ред. В.И. Билай. – К.: Наук. думка, 1982. – 550 с.
     
  17. Мусиенко М.М., Паршикова Т.В., Славный П.С. Спектрофотометрические методы в практике физиологии, биохимии и экологии растений. – К.: Фитосоциоцентр, 2001. – 200 с.
     
  18. Биохимический состав биомассы гриба Blakeslea trispora ТНАХТ / О.В. Калинкевич, А. Н. Калинкевич, В.Д. Чиванов, В.И. Киндя // Природничий альманах. – 2009. – № 13. – С. 39–49.
     
  19. Хроматографическое определение натуральных и искусственных красителей в пищевых продуктах / О.Б. Рудаков, Л.И. Перикова, В.М. Болотов, Г.А. Сташина // Вестник ВГУ. Сер. Химия. Биология. Фармация. – 2004. – № 1. – С. 78–84.
     
  20. Different extraction methodologies and their influence on the bioactivity of the wild edible mushroom Laetiporus sulphureus (Bull.) Murrill / J. Petrović, M. Papandreou, J. Glamočlija et al. // Food Funct. – 2014. – 5. – Р. 2948–2960.
     
  21. Разработка экспрессных методов аналитической экстракции каротиноидов из растительного сырья / Н.В. Ульяновский, Д.С. Косяков, К.Г. Боголицын и др. // Химия растительного сырья. – 2012. – № 4. – С. 147–152.




DOI: https://doi.org/10.20535/1810-0546.2016.3.60515

Refbacks

  • There are currently no refbacks.




Copyright (c) 2017 NTUU KPI