RU2475541C1 - METHOD TO PRODUCE DEINOXANTHINE-CAROTENOID OF MICROORGANISM Deinococcus radiodurans - Google Patents

METHOD TO PRODUCE DEINOXANTHINE-CAROTENOID OF MICROORGANISM Deinococcus radiodurans Download PDF

Info

Publication number
RU2475541C1
RU2475541C1 RU2011139309/10A RU2011139309A RU2475541C1 RU 2475541 C1 RU2475541 C1 RU 2475541C1 RU 2011139309/10 A RU2011139309/10 A RU 2011139309/10A RU 2011139309 A RU2011139309 A RU 2011139309A RU 2475541 C1 RU2475541 C1 RU 2475541C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carotenoids
deinoxanthin
ethanol
deinococcus radiodurans
deinoxanthine
Prior art date
Application number
RU2011139309/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Сергеевич Сазыкин
Марина Александровна Сазыкина
Владимир Анатольевич Чистяков
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Priority to RU2011139309/10A priority Critical patent/RU2475541C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2475541C1 publication Critical patent/RU2475541C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnologies.
SUBSTANCE: invention may be used to extract carotenoids, in particular, deinoxanthine, which is used to develop new antioxidant and radioprotector preparations to increase adaptation capabilities of humans and aminals, prevention and treatment of diseases. The method provides for extraction of carotenoids from the bacterial mass Deinococcus radiodurans by the mixture acetone : ethanol (at the 1:1 ratio). Separation of carotenoids with extraction of deinoxanthine on preparative columns of a liquid low-pressure chromatograph, where the sorbent is hydroxyapatite, and the eluent - ethanol.
EFFECT: invention makes it possible to increase quantity and quality of extracted deinoxanthine.
2 dwg, 1 tbl, 4 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области продуцируемых микробами каротиноидных соединений и направлено на выделение каротиноидов, в частности деиноксантина, который может применяется для разработки новых антиоксидантных и радиопротекторных препаратов для повышения адаптационных возможностей человека и животных, профилактики и лечения заболеваний, из микроорганизма Deinococcus radiodurans.The invention relates to the field of carotenoid compounds produced by microbes and is directed to the isolation of carotenoids, in particular deinoxanthin, which can be used to develop new antioxidant and radioprotective drugs to enhance the adaptive capabilities of humans and animals, prevention and treatment of diseases, from the microorganism Deinococcus radiodurans.

Уровень техникиState of the art

Известен способ выделения кристаллического каротиноидного соединения из микробной каротиноидсодержащей биомассы (RU 2235783) (1), в котором производят разрушение микробных клеточных стенок в микробной каротиноидсодержащей биомассе, отделение клеточного дебриса в микробной каротиноидсодержащей биомассе от каротиноидсодержащего остатка, промывание каротиноидсодержащего остатка растворителем, подходящим для удаления липида, суспендирование полученного каротиноидсодержащего остатка в воде с целью флотирования каротиноидного соединения, выделение кристаллического каротиноидного соединения и дальнейшую очистку кристаллического каротиноидного соединения. Данный способ предназначен для выделения кристаллов каротина из микроорганизмов, содержащих каротиноиды внутри клеток в виде кристаллов, но непригоден для выделения каротиноидов, содержащихся в клетках в растворенном состоянии.A known method of isolating a crystalline carotenoid compound from a microbial carotenoid-containing biomass (RU 2235783) (1), in which the microbial cell walls are destroyed in a microbial carotenoid-containing biomass, cell debris is separated in a microbial carotenoid-containing biomass from a carotenoid-containing lipid-containing solvent to remove a carotenoid-containing lipid-containing suspending the resulting carotenoid-containing residue in water to float the carotenoid compound , Separation of the crystalline carotenoid compound and further purification of the crystalline carotenoid compound. This method is intended for the isolation of carotene crystals from microorganisms containing carotenoids inside the cells in the form of crystals, but is unsuitable for the isolation of carotenoids contained in cells in a dissolved state.

Непатогенный микроорганизм Deinococcus radiodurans известен устойчивостью к дозам радиации, в десятки раз превышающим летальные для изученных к настоящему времени микроорганизмов. Одной из характерных биохимических особенностей этого микроорганизма является синтез каротиноидов, в частности деиноксантина, придающего колониям характерную розово-оранжевую окраску. Это вещество обладает уникально высокой антиоксидантной активностью. Деиноксантин способен значительно эффективнее, чем β-каротин и α-токоферол, перехватывать синглетный кислород и гидроксильный радикал (наиболее опасные виды активных форм кислорода). Этот каротиноид представляет особый интерес с точки зрения разработки новых антиоксидантных и радиопротекторных препаратов для повышения адаптационных возможностей человека и животных, профилактики и лечения заболеваний. В целях получения препарата деиноксантина необходимо решить ряд задач. В первую очередь это разработка недорогих способов разделения каротиноидов Deinococcus radiodurans.The non-pathogenic microorganism Deinococcus radiodurans is known to be resistant to radiation doses that are ten times higher than lethal for the microorganisms studied to date. One of the characteristic biochemical features of this microorganism is the synthesis of carotenoids, in particular deinoxanthin, which gives the colonies a characteristic pink-orange color. This substance has a uniquely high antioxidant activity. Deinoxanthin is capable of significantly more effective than β-carotene and α-tocopherol in intercepting singlet oxygen and hydroxyl radical (the most dangerous types of reactive oxygen species). This carotenoid is of particular interest from the point of view of developing new antioxidant and radioprotective drugs to increase the adaptive capabilities of humans and animals, and the prevention and treatment of diseases. In order to obtain the drug deinoxanthin it is necessary to solve a number of problems. First of all, it is the development of inexpensive methods for the separation of carotenoids Deinococcus radiodurans.

Впервые деиноксантин был выделен из ацетон-метанольных экстрактов микробактерий Deinococcus radiodurans (Lemee L, Peuchant E. and Clerc M. Deinoxanthin: A New Carotenoid Isolated from Deinococcus radiodurans // Tetrahedron. 1997. V.53. т.3. Р.919-9260) (2). Способ включает центрифугирование и экстракцию бактериальной массы Deinococcus radiodurans смесью ацетон-метанол, вакуумное выпаривание растворителя, реэкстракцию сухого остатка этилацетом с последующей промывкой этилацетной фазы водой и ее сушкой над сульфатом магния. Разделение первичного экстракта осуществляется с помощью флэш - хроматографии на силикагеле (жидкая фаза: ацетон - петролейный эфир - триэтиламин; 20:80:1). Полученные фракции проверяются методами тонкослойной хроматографии (ТСХ) и обращенно-фазовой (ВЭЖХ). Фракция, содержащая целевой компонент, далее разделяется с использованием полупрепаративной обращенно-фазовой хроматографии. Окончательную очистку препарата выполняют, применяя обычную полупрепаративную ВЭЖХ. Недостатками данного способа являются трудоемкость, длительность, многостадийность, что влечет за собой потери каротиноидов, необходимость приобретения сложного дорогостоящего оборудования, использование больших количеств дорогостоящих реактивов и, как следствие, неэкономичность.For the first time, deinoxanthin was isolated from acetone-methanol extracts of the microbacteria Deinococcus radiodurans (Lemee L, Peuchant E. and Clerc M. Deinoxanthin: A New Carotenoid Isolated from Deinococcus radiodurans // Tetrahedron. 1997. V.53. T. 3. 9260) (2). The method involves centrifugation and extraction of the bacterial mass of Deinococcus radiodurans with acetone-methanol mixture, vacuum evaporation of the solvent, re-extraction of the dry residue with ethyl acetate, followed by washing the ethyl acetate phase with water and drying it over magnesium sulfate. The primary extract is separated by flash chromatography on silica gel (liquid phase: acetone - petroleum ether - triethylamine; 20: 80: 1). The obtained fractions are checked by thin layer chromatography (TLC) and reverse phase (HPLC). The fraction containing the target component is then separated using semi-preparative reverse phase chromatography. Final purification of the drug is carried out using conventional semi-preparative HPLC. The disadvantages of this method are the complexity, duration, multi-stage, which entails the loss of carotenoids, the need to acquire sophisticated expensive equipment, the use of large quantities of expensive reagents and, as a consequence, uneconomical.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ выделения деиноксантина (Лысенко B.C. и др. Разделение и масс-спектрометрическая идентификация каротиноидов радиорезистентных бактерий Deinococcus radiodurans. - журнал Масс-спектрометрия, 2010, т.7 №4, с.278-273) (3), принимаемый авторами настоящего изобретения в качестве прототипа, в котором суспензию микробактерий Deinococcus radiodurans экстрагируют гексаном, затем дополнительно экстрагируют ацетонитрилом, двухфазную смесь отстаивают, отбрасывают верхний гексановый слой, имеющий слабую желтую окраску, ацетонитрильную фазу упаривают в токе азота до получения сухого остатка, который реэкстрагируют безводным ацетоном. Пробы наносят на препаративные пластины для тонкослойной хроматографии, покрытые слоем силикагеля с 2% крахмала. В качестве подвижной жидкой фазы для тонкослойной хроматографии используют смесь петролейный эфир-хлороформ-метанол (3:1:1). После хроматографирования окрашенные участки сорбента отделяют от пластины, экстрагируют ацетонитрилом и анализируют на масс-спектрометре. Недостатком способа является токсичность растворителей, используемых при экстракции и разделении каротиноидов Deinococcus radiodurans, что влечет за собой нежелательные последствия при использовании деиноксантина как в качестве фармакологического препарата, так и в качестве красителя для пищевого производства. Для достижения желаемой чистоты требуются последующие дополнительные этапы очистки деиноксантина, что может приводить к потерям, а также значительно повысит себестоимость получения деиноксантина. С другой стороны, избавление от растворителей приводит к значительным потерям деиноксантина. Кроме того, тонкослойная хроматография, используемая в известном способе, не позволяет брать для разделения вещества в препаративных количествах. Типичные количества разделяемых веществ для тонкослойной хроматографии составляют 10-7-10-2 г, что недостаточно для его практического применения. При этом препаративные пластины для тонкослойной хроматографии одноразовые, что удорожает способ.Closest to the proposed invention is a method for the isolation of deinoxanthin (Lysenko BC et al. Separation and mass spectrometric identification of carotenoids of radioresistant bacteria Deinococcus radiodurans. - Mass Spectrometry Journal, 2010, v. 7 No. 4, p. 277-273) (3) adopted by the authors of the present invention as a prototype in which a suspension of Deinococcus radiodurans microbacteria is extracted with hexane, then additionally extracted with acetonitrile, the biphasic mixture is settled, the upper hexane layer having a weak yellow color is discarded, the acetonitrile phase is evaporated in a stream of nitrogen to obtain a dry residue, which is re-extracted with anhydrous acetone. Samples are applied to preparative plates for thin layer chromatography, coated with a layer of silica gel with 2% starch. As a mobile liquid phase for thin-layer chromatography, a mixture of petroleum ether-chloroform-methanol (3: 1: 1) is used. After chromatography, the colored sections of the sorbent are separated from the plate, extracted with acetonitrile and analyzed on a mass spectrometer. The disadvantage of this method is the toxicity of the solvents used in the extraction and separation of carotenoids Deinococcus radiodurans, which entails undesirable consequences when using deinoxanthin as a pharmacological drug and as a dye for food production. To achieve the desired purity, the subsequent additional steps for purification of deinoxanthin are required, which can lead to losses and also significantly increase the cost of obtaining deinoxanthin. On the other hand, disposal of solvents leads to significant losses of deinoxanthin. In addition, thin-layer chromatography used in the known method, does not allow you to take for the separation of substances in preparative quantities. Typical amounts of separable substances for thin-layer chromatography are 10 -7 -10 -2 -2 g, which is not enough for its practical use. Moreover, preparative plates for thin-layer chromatography are disposable, which makes the process more expensive.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей изобретения является повышение качества и количества полученного деиноксантина, а также уменьшение его потерь в процессе выделения из биомассы микробактерий, за счет подбора менее токсичного растворителя, оптимального носителя и более производительного режима хроматографического разделения.The objective of the invention is to improve the quality and quantity of deinoxanthin obtained, as well as reducing its losses during the isolation of microbacteria from biomass, by selecting a less toxic solvent, an optimal carrier and a more efficient chromatographic separation mode.

Техническим результатом изобретения является снижение себестоимости выделенного деиноксантина, повышение его качества и возможность получения в количестве, достаточном для практического применения.The technical result of the invention is to reduce the cost of the selected deinoxanthin, increase its quality and the possibility of obtaining in an amount sufficient for practical use.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения деиноксантина - каротиноида микроорганизма Deinococcus radiodurans, включающем экстракцию каратиноидов из суспензии микробактерий Deinococcus radiodurans, разделение каротиноидов на сорбенте и элюирование с выделением деиноксантина, согласно изобретению, экстракцию проводят ацетон-этанолом, разделение каротиноидов производят на препаративных колонках жидкостного хроматографа низкого давления, где в качестве сорбента используют гидроксиаппатит, а в качестве элюента - этанол.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method for the production of deinoxanthin - a carotenoid of the microorganism Deinococcus radiodurans, including extraction of carotenoids from a suspension of microbacteria Deinococcus radiodurans, separation of carotenoids on a sorbent and elution with the release of deinoxanthin, according to the invention, the extraction is carried out with the separation of carotenoide-ethanol with acetone-ethanol preparative columns of a low pressure liquid chromatograph, where hydroxyappatite is used as an adsorbent, and this is used as an eluent zero

Использование в предлагаемом способе малотоксичных экстрагента и элюэнта повышает качество выделенного деиноксантина и уменьшает его потери в процессе получения.The use of the low-toxic extractant and eluent in the proposed method improves the quality of the isolated deinoxanthin and reduces its losses in the production process.

Разделение каротиноидов на препаративных колонках жидкостного хроматографа низкого давления позволяет брать вещества в более значительных количествах, чем в прототипе, что значительно увеличит количество выделенного деиноксантина. (Типичные количества разделяемых веществ для жидкостной хроматографии низкого давления составляют 10-4-102 г). Кроме того, препаративные колонки многоразовые, что удешевляет способ.Separation of carotenoids on preparative columns of a low-pressure liquid chromatograph allows one to take substances in larger quantities than in the prototype, which will significantly increase the amount of deinoxanthin isolated. (Typical amounts of separable substances for low pressure liquid chromatography are 10 -4 -10 2 g). In addition, preparative columns are reusable, which reduces the cost of the method.

Неизвестно использование ацетон-этанола и этанола в качестве растворителей для выделения деиноксантина из суспензии микробактерий Deinococcus radiodurans, и разделение каротиноидов с помощью препаративной жидкостной хроматографии низкого давления, где в качестве сорбента используется гидроксиаппатит, что является отличительными признаками предлагаемого способа.It is not known to use acetone-ethanol and ethanol as solvents for the isolation of deinoxanthin from a suspension of Deinococcus radiodurans microbacteria, and the separation of carotenoids using preparative low-pressure liquid chromatography, where hydroxyappatite is used as a sorbent, which are the hallmarks of the proposed method.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 приведен график хроматографического профиля каротиноидов Deinococcus radiodurans, полученных заявленным способом (носитель - гидроксиаппатит, элюэнт - этанол).Figure 1 shows a graph of the chromatographic profile of carotenoids Deinococcus radiodurans obtained by the claimed method (carrier - hydroxyappatite, eluent - ethanol).

На фиг.2 приведен график хроматографического профиля каротиноидов Deinococcus radiodurans, полученных методом ВЭЖХ в экспериментах LeMee с соавт. (1997) (носитель - силикагель, элюэнт - ацетон - петролейный эфир - триэтиламин; 20:80:1).Figure 2 shows a graph of the chromatographic profile of carotenoids Deinococcus radiodurans obtained by HPLC in the experiments of LeMee et al. (1997) (carrier — silica gel, eluent — acetone — petroleum ether — triethylamine; 20: 80: 1).

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Способ осуществляется следующим образом:The method is as follows:

Эксперименты проводились на хроматографе низкого давления <Хроматографическая система BioLogic LP> фирмы <Bio-Rad>. Для получения бактериальной массы Deinococcus radiodurans с целью экстракции каротиноидов и их дальнейшего разделения был использован непатогенный штамм Deinococcus radiodurans ВКПМ В-8209, приобретенный во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов ФГУП <ГосНИИГенетика>. Выращивание культуры Deinococcus radiodurans ВКПМ 8209 проводили в 250-мл широкогорлых колбах Эрленмейера с 50 мл среды TGY следующего состава (г/л): триптон - 5,0; глюкоза - 1,0; дрожжевой экстракт - 3,0; вода дистиллированная - 1,0 л. Колбы с посевами инкубировали на круговой качалке при 30°С и 150 об/мин в течение 48 часов. Суспензию бактерий экстрагировали смесью ацетон-этанол (1:1) - 3-6 мл на 1 г сырой массы бактерий с выделением каротиноидов. Далее проводили разделение каротиноидов и элюирование с выделением деиноксантина на хроматографе низкого давления в препаративном варианте. В качестве сорбента использовали гидроксиаппатит, в качестве элюэнта - этанол 96%. Для выбора оптимальных и наименее токсичных растворителей был проведен ряд экспериментов. Оценку эффективности системы растворителей определяли по двум доминирующим пикам хроматограммы гексанового экстракта D. radiodurans как Rf1-Rf2, где Rf - индексы удерживания соответственно основного (преобладающего) и второго по амплитуде пика. Полученная зависимость от типа растворителя показана в табл.1.The experiments were carried out on a low-pressure chromatograph <BioLogic LP Chromatographic System> of the company <Bio-Rad>. To obtain the bacterial mass of Deinococcus radiodurans for the extraction of carotenoids and their further separation, the non-pathogenic strain Deinococcus radiodurans VKPM B-8209, acquired at the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms FSUE GosNII Genetika, was used. The culture of Deinococcus radiodurans VKPM 8209 was grown in 250 ml Erlenmeyer wide-necked flasks with 50 ml of TGY medium of the following composition (g / l): tryptone - 5.0; glucose - 1.0; yeast extract - 3.0; distilled water - 1.0 l. Flasks with crops were incubated on a circular shaker at 30 ° C and 150 rpm for 48 hours. The bacterial suspension was extracted with a mixture of acetone-ethanol (1: 1) - 3-6 ml per 1 g of fresh weight of bacteria with the release of carotenoids. Then, carotenoids were separated and eluted with a preparative version of deinoxanthin on a low-pressure chromatograph. Hydroxyappatite was used as a sorbent, 96% ethanol was used as an eluent. A series of experiments were conducted to select the optimal and least toxic solvents. Evaluation of the effectiveness of the solvent system was determined by the two dominant peaks of the chromatogram of hexane extract D. radiodurans as Rf1-Rf2, where Rf are the retention indices of the main (dominant) and second peak, respectively. The obtained dependence on the type of solvent is shown in Table 1.

Пример 1Example 1

Выделение деиноксантина из суспензии бактерий Deinococcus radiodurans проводили способом, описанным в прототипе. Суспензию бактерий центрифугировали 10 мин при 2000 g, осадок экстрагировали ацетоном - 10 мл на 1 г сырой массы бактерий. Экстракт смешивали с насыщенным раствором NaCl до концентрации ацетона 50 об. %, добавляли 2 мл гексана и интенсивно перемешивали. Отделившийся после отстаивания верхний гексановый слой извлекали из смеси и центрифугировали 10 мин при 3000 g. Дальнейшую обработку полученного гексанового экстракта осуществляли следующим образом. К 10 мл полученного гексанового экстракта добавляли 2 мл ацетонитрила. Полученную двухфазную смесь встряхивали, переносили в делительную воронку и оставляли на 30 мин для отстаивания. Нижний слой (ацетонитрил), окрашенный в интенсивно красный цвет, отделяли и использовали для дальнейшего анализа и очистки. Верхний гексановый слой, имеющий слабую желтую окраску, отбрасывали. Ацетонитрильную фазу, содержащую небольшую примесь воды, упаривали в токе азота до получения сухого остатка, который реэкстрагировали 50-100 мкл безводного ацетона. Пробу наносили на препаративные пластины покрытых слоем толщиной 0,5 мм силикагеля с 2% крахмала. В качестве подвижной жидкой фазы использовали смесь петролейный эфир-хлороформ-метанол (3:1:1). После хроматографирования и высушивания пластинки фотографировали. Полученные цифровые графические файлы в формате JPEG анализировали средствами программного пакета ImageJ. Изображение конвертировали в формат 8-bit BMP, инвертировали по яркости и выделяли интересующий участок изображения (полосу, соответствующую хроматограмме индивидуальной пробы). Получали хроматографический профиль и соответствующий файл численных данных (*.xsl). Затем осуществляли количественную оценку индивидуальных разделяемых компонентов по площади пиков хроматографического профиля, используя ранее полученный файл численных данных и программный пакет Origin 8.0. Данные приведены в табл.1.The selection of deinoxanthin from a suspension of bacteria Deinococcus radiodurans was carried out by the method described in the prototype. The bacterial suspension was centrifuged for 10 min at 2000 g, the precipitate was extracted with acetone - 10 ml per 1 g of wet weight of bacteria. The extract was mixed with saturated NaCl to an acetone concentration of 50 vol. %, 2 ml of hexane was added and mixed vigorously. The upper hexane layer separated after settling was removed from the mixture and centrifuged for 10 min at 3000 g. Further processing of the obtained hexane extract was carried out as follows. To 10 ml of the obtained hexane extract was added 2 ml of acetonitrile. The resulting two-phase mixture was shaken, transferred to a separatory funnel and left to stand for 30 minutes. The bottom layer (acetonitrile), painted intensely red, was separated and used for further analysis and purification. The upper hexane layer, having a faint yellow color, was discarded. The acetonitrile phase, containing a small admixture of water, was evaporated in a stream of nitrogen to obtain a dry residue, which was re-extracted with 50-100 μl of anhydrous acetone. The sample was applied to preparative plates coated with a layer of 0.5 mm thick silica gel with 2% starch. As the mobile liquid phase, a mixture of petroleum ether-chloroform-methanol (3: 1: 1) was used. After chromatography and drying, the plates were photographed. The resulting digital image files in JPEG format were analyzed using the ImageJ software package. The image was converted to the 8-bit BMP format, inverted by brightness, and the image area of interest was highlighted (the band corresponding to the chromatogram of an individual sample). A chromatographic profile and the corresponding numerical data file (* .xsl) were obtained. Then, the individual shared components were quantified by the peak area of the chromatographic profile using the previously obtained numerical data file and the Origin 8.0 software package. The data are given in table 1.

Пример 2Example 2

Аналогично примеру 1 был проведен опыт, в котором экстракцию с выделением каротиноидов, разделение каротиноидов и оценку относительного выхода фракций проводили так же, как в примере 1. Использовали гексановый экстракт, в качестве носителя - силикагель с 2% крахмала, и другой элюэнт - ПЭ-хлороформ-этанол 3:1:1. Данные приведены в таблице 1.Analogously to example 1, an experiment was carried out in which extraction with the release of carotenoids, separation of carotenoids and estimation of the relative yield of fractions was carried out in the same way as in example 1. Hexane extract was used, silica gel with 2% starch was used as a carrier, and the other eluent was PE chloroform-ethanol 3: 1: 1. The data are shown in table 1.

Из таблицы 1 видно, что при носителе - силикагель с 2% крахмала, максимальная эффективность разделения была выявлена в примере 1, где в качестве растворителя была использована система ПЭ-хлороформ-метанол 3:1:1. Однако используемые в примере 1 растворители токсичны, что требует дополнительных этапов очистки для достижения желаемой чистоты деиноксантина. Это неэкономично, т.к. требует дополнительных затрат. Кроме того, неизбежны потери деиноксантина.From table 1 it is seen that when the media is silica gel with 2% starch, the maximum separation efficiency was revealed in Example 1, where the PE-chloroform-methanol 3: 1: 1 system was used as a solvent. However, the solvents used in Example 1 are toxic, which requires additional purification steps to achieve the desired purity of deinoxanthin. It is uneconomical since requires additional costs. In addition, deinoxanthin loss is inevitable.

Пример 3Example 3

Аналогично примеру 1 был проведен опыт с недорогим и нетоксичным растворителем - 96% этанолом. Использовали гексановый экстракт. В качестве носителя был использован силикагель с 2% крахмала. Экстракцию с выделением каратиноидов, разделение каратиноидов и оценку относительного выхода фракций проводили так же, как в примере 1. Полученные данные приведены в таблице 1. Результаты опыта показали, что разделения каротиноидов D. radiodurans не произошло. На пластине все каротиноиды D. radiodurans регистрируются в виде одного окрашенного пятна. Следовательно, деиноксантин не был выделен. Т.е., на силикагеле при использовании этанола в качестве элюента разделение экстракта и выделение деиноксантина не происходит.Analogously to example 1, an experiment was conducted with an inexpensive and non-toxic solvent - 96% ethanol. Hexane extract was used. Silica gel with 2% starch was used as a carrier. Extraction with the release of carotenoids, separation of the carotenoids and estimation of the relative yield of fractions was carried out in the same way as in Example 1. The data obtained are shown in Table 1. The experimental results showed that the separation of D. radiodurans carotenoids did not occur. On the plate, all D. radiodurans carotenoids are recorded as a single colored spot. Therefore, deinoxanthin was not isolated. That is, on silica gel, using ethanol as an eluent, separation of the extract and isolation of deinoxanthin does not occur.

Пример 4Example 4

Были проведены исследования, в котором использовали малотоксичный экстрагент - ацетон-этанол (1:1) и элюент - этанол 96%, в качестве сорбента - гидроксиаппатит. Суспензию бактерий центрифугировали 10 мин при 2000 g, осадок экстрагировали смесью ацетон-этанол (1:1) - 3-6 мл на 1 г сырой массы бактерий. Экстракт центрифугировали 10 мин при 3000 g. Далее проводили колоночную хроматографию на хроматографе низкого давления <Biologic LP> фирмы <Bio-Rad>. Условия хроматографического разделения: колонка - диаметр 2 см, длина 3 см, поток элюента - 0,7 мл/мин (0,2-0,3 мл/мин на 1 см2). Нанесение экстракта бактериальной массы Deinococcus radiodurans на колонку такого размера составляет - 3-5 мл. Хроматография осуществлялась в препаративном варианте. Для хроматографии в качестве сорбента использовали гидроксиаппатит, в качестве элюента - этанол 96%.Studies were conducted in which the low-toxic extractant acetone-ethanol (1: 1) and the eluent ethanol 96% were used, and hydroxyappatite was used as the sorbent. The bacterial suspension was centrifuged for 10 min at 2000 g, the precipitate was extracted with a mixture of acetone-ethanol (1: 1) - 3-6 ml per 1 g of fresh weight of bacteria. The extract was centrifuged for 10 min at 3000 g. Next, column chromatography was performed on a <Biologic LP> low pressure chromatograph (<Bio-Rad>). Chromatographic separation conditions: column — diameter 2 cm, length 3 cm, eluent flow — 0.7 ml / min (0.2-0.3 ml / min per 1 cm 2 ). The application of the bacterial mass extract Deinococcus radiodurans on a column of this size is 3-5 ml. Chromatography was carried out in preparative form. For chromatography, hydroxyappatite was used as the sorbent, and ethanol 96% was used as the eluent.

Далее методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) в препаративном варианте анализировали хроматограмму выделенных каротиноидов. Результаты анализа показали, что каротиноиды Deinococcus radiodurans разделились в процессе хроматографии на две фракции - в первой выходит преимущественно деиноксантин, во второй - остальные каротиноиды и продукты распада деиноксантина. В первой фракции на пластине регистрируется одно основное пятно, соответствующее деиноксантину, и небольшое количество окрашенных минорных компонентов; во второй фракции - множество окрашенных пятен, содержащих другие каротиноиды, липиды и продукты их распада. Полученные данные приведены в таблице 1.Then, the chromatogram of the isolated carotenoids was analyzed by thin layer chromatography (TLC) in a preparative version. The results of the analysis showed that the carotenoids of Deinococcus radiodurans were divided into two fractions during chromatography - in the first, predominantly deinoxanthin, the second - the remaining carotenoids and decay products of deinoxanthin. In the first fraction, one main spot corresponding to deinoxanthin and a small amount of colored minor components are recorded on the plate; in the second fraction - a lot of colored spots containing other carotenoids, lipids and their decay products. The data obtained are shown in table 1.

Таблица 1 Table 1 Эффективность разделения каротиноидов D.radiodurans в различных растворителях и носителях.Separation efficiency of D.radiodurans carotenoids in various solvents and carriers. №/№No. / No. НосительCarrier РастворительSolvent Эффективность разделенияSeparation efficiency Rf доминирующего компонентаRf dominant component 1one силикагель с 2% крахмалаsilica gel with 2% starch ПЭ-хлороформ-метанол 3:1:1PE-chloroform-methanol 3: 1: 1 0,150.15 0,360.36 22 силикагель с 2% крахмалаsilica gel with 2% starch ПЭ-хлороформ-этанол 3:1:1PE-chloroform-ethanol 3: 1: 1 0,070,07 0,270.27 33 силикагель с 2% крахмалаsilica gel with 2% starch ЭтанолEthanol 00 0,180.18 4four гидроксиаппатитhydroxyappatite ЭтанолEthanol 0,140.14 0,130.13 1 - В препаративном варианте 1 - Preparative

Из таблицы 1 видно, что при носителе - гидроксиаппатите, эффективность разделения приблизительно такая же, как и в системе ПЭ-хлороформ-метанол 3:1:1. Однако в примере 4 для экстракции суспензии бактерий использовали малотоксичный эстрагент - ацетон-этанол (1:1), и далее для разделения выделенных каротиноидов - растворитель - этанол 96%. Выделенный таким способом деиноксантин не требует дополнительной очистки от токсичных веществ, что уменьшает потери его, а также удешевляет способ его получения.From table 1 it is seen that when the carrier is hydroxyappatite, the separation efficiency is approximately the same as in the PE-chloroform-methanol 3: 1: 1 system. However, in Example 4, a low-toxic estrogen - acetone-ethanol (1: 1) was used to extract a suspension of bacteria, and then 96% was used to separate the isolated carotenoids - solvent - ethanol. Deinoxanthin isolated in this way does not require additional purification from toxic substances, which reduces its losses, and also reduces the cost of its production.

После разделения каротиноидов колонку регенерировали следующим образом: промывка - 3-5 объемов деионизированной воды, регенерация - 5-7 объемов 500 mМ натрий-фосфатного буфера, снова 3-5 объемов деионизированной воды, затем колонка уравновешивалась 96% этанолом.After separation of the carotenoids, the column was regenerated as follows: washing - 3-5 volumes of deionized water, regeneration - 5-7 volumes of 500 mM sodium phosphate buffer, again 3-5 volumes of deionized water, then the column was balanced with 96% ethanol.

Хроматограмма каротиноидов на ТСХ-пластинах примера 4 после разделения на гидроксиаппатите (фиг.1) в основном совпадала с хроматограммой, полученной методом ВЭЖХ в экспериментах LeMee (фиг.2).The chromatogram of carotenoids on TLC plates of Example 4 after separation on hydroxyappatite (FIG. 1) basically coincided with the chromatogram obtained by HPLC in LeMee experiments (FIG. 2).

Однако предлагаемый способ позволяет более простым и дешевым способом выделить деиноксантин из Deinococcus radiodurans.However, the proposed method allows a simpler and cheaper way to isolate deinoxanthin from Deinococcus radiodurans.

Связано это с тем, что в колоночной хроматографии на гидроксиаппатите используется дешевый малотоксичный растворитель (этанол), который позволяет применять выделенный препарат деиноксантина без дальнейшей очистки, что является экономически более эффективным.This is due to the fact that hydroxyappatite column chromatography uses a cheap low-toxic solvent (ethanol), which allows the use of an isolated deinoxanthin preparation without further purification, which is more cost-effective.

Разделение каротиноидов проводят на препаративных колонках, размеры которых можно в значительной степени варьировать. Соответственно будет меняется и площадь сечения сорбента, и количество пропускаемого через колонку вещества, что позволит значительно увеличить количество выделяемого деиноксантина. Препаративные колонки после каждого использования регенерируются для дальнейшего их использования.The separation of carotenoids is carried out on preparative columns, the sizes of which can be significantly varied. Accordingly, both the cross-sectional area of the sorbent and the amount of substance passed through the column will change, which will significantly increase the amount of deinoxanthin released. Preparative columns after each use are regenerated for their further use.

Разработанный способ выделения деиноксантина позволяет обеспечить, по сравнению с известными способами, экономически более эффективную наработку препаративных количеств деиноксантина без применения токсичных органических растворителей в достаточных количествах для проведения дальнейших фармакологических исследований и практического его применения.The developed method for the isolation of deinoxanthin allows providing, in comparison with known methods, a more cost-effective production of preparative amounts of deinoxanthin without the use of toxic organic solvents in sufficient quantities for further pharmacological studies and its practical application.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2235783, МПК 7 С12Р 23/00, С12N 1/14, С07С 403/24.1. RF patent No. 2235783, IPC 7 С12Р 23/00, С12N 1/14, С07С 403/24.

2. Lemee L, Peuchant E. and Clerc M. Deinoxanthin: A New Carotenoid Isolated from Deinococcus radiodurans // Tetrahedron. 1997. V.53. №3. P.919-9260.2. Lemee L, Peuchant E. and Clerc M. Deinoxanthin: A New Carotenoid Isolated from Deinococcus radiodurans // Tetrahedron. 1997. V. 53. Number 3. P.919-9260.

3. Лысенко B.C. и др. Разделение и масс-спектрометрическая идентификация каротиноидов радиорезистентных бактерий Deinococcus radiodurans. - журнал Масс-спектрометрия, 2010, т.7. №4, с.278-273 (прототип).3. Lysenko B.C. et al. Separation and mass spectrometric identification of carotenoids of radioresistant bacteria Deinococcus radiodurans. - Journal of Mass Spectrometry, 2010, v. 7. No. 4, p. 278-273 (prototype).

Claims (1)

Способ получения деиноксантина - каротиноида микроорганизма Deinococcus radiodurans, включающий экстракцию каротиноидов из бактериальной массы Deinococcus radiodurans, разделение каротиноидов на сорбенте и элюирование с выделением деиноксантина, отличающийся тем, что экстракцию каротиноидов проводят смесью ацетон-этанол (1:1), разделение каротиноидов проводят на препаративных колонках жидкостного хроматографа низкого давления, в котором в качестве сорбента используют гидроксиаппатит, а в качестве элюента - этанол. A method of producing deinoxanthin - a carotenoid of the microorganism Deinococcus radiodurans, including extraction of carotenoids from the bacterial mass of Deinococcus radiodurans, separation of carotenoids on a sorbent and elution with the release of deinoxanthin, characterized in that the extraction of carotenoids is carried out with an acetone-ethanol mixture (1: 1), columns of a low pressure liquid chromatograph, in which hydroxyappatite is used as the sorbent, and ethanol is used as the eluent.
RU2011139309/10A 2011-09-26 2011-09-26 METHOD TO PRODUCE DEINOXANTHINE-CAROTENOID OF MICROORGANISM Deinococcus radiodurans RU2475541C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011139309/10A RU2475541C1 (en) 2011-09-26 2011-09-26 METHOD TO PRODUCE DEINOXANTHINE-CAROTENOID OF MICROORGANISM Deinococcus radiodurans

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011139309/10A RU2475541C1 (en) 2011-09-26 2011-09-26 METHOD TO PRODUCE DEINOXANTHINE-CAROTENOID OF MICROORGANISM Deinococcus radiodurans

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2475541C1 true RU2475541C1 (en) 2013-02-20

Family

ID=49120979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011139309/10A RU2475541C1 (en) 2011-09-26 2011-09-26 METHOD TO PRODUCE DEINOXANTHINE-CAROTENOID OF MICROORGANISM Deinococcus radiodurans

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2475541C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITUB20160035A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-22 Univ Degli Studi Cagliari USE OF PROTEIN SlpA FROM DEINOCOCCUS RADIODURANS AS A SCREEN FOR ULTRAVIOLET RADIATION
RU2648452C1 (en) * 2016-12-07 2018-03-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for obtaining individual carothynoids

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU391174A1 (en) * 1971-12-21 1973-07-25 Отдел микробиологии Белорусской ССР Yeast Strain Sporoboiomyces pararoseus T-PRODUCER OF CAROTINOIDS
RU1028064C (en) * 1981-08-03 1994-12-15 АО "Экотех" METHOD OF OBTAINING OIL COMPOUND OF β-CAROTENE
RU2112808C1 (en) * 1995-10-24 1998-06-10 Акционерное общество открытого типа "Уралбиофарм" Method of crystalline beta-carotene preparing
RU2235783C2 (en) * 1997-05-02 2004-09-10 ДСМ Ай Пи АССЕТС Б.В. Isolation of carotinoid crystals from bacterial biomass
RU2407786C1 (en) * 2009-05-25 2010-12-27 Марина Александровна Сазыкина Nutrient medium for deinococcus radiodurans cultivation
RU2418061C2 (en) * 2009-04-13 2011-05-10 Марина Александровна Сазыкина NUTRIENT MEDIUM FOR DEINOCOCCUS RADIODURANS Microorganisms growing

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU391174A1 (en) * 1971-12-21 1973-07-25 Отдел микробиологии Белорусской ССР Yeast Strain Sporoboiomyces pararoseus T-PRODUCER OF CAROTINOIDS
RU1028064C (en) * 1981-08-03 1994-12-15 АО "Экотех" METHOD OF OBTAINING OIL COMPOUND OF β-CAROTENE
RU2112808C1 (en) * 1995-10-24 1998-06-10 Акционерное общество открытого типа "Уралбиофарм" Method of crystalline beta-carotene preparing
RU2235783C2 (en) * 1997-05-02 2004-09-10 ДСМ Ай Пи АССЕТС Б.В. Isolation of carotinoid crystals from bacterial biomass
RU2418061C2 (en) * 2009-04-13 2011-05-10 Марина Александровна Сазыкина NUTRIENT MEDIUM FOR DEINOCOCCUS RADIODURANS Microorganisms growing
RU2407786C1 (en) * 2009-05-25 2010-12-27 Марина Александровна Сазыкина Nutrient medium for deinococcus radiodurans cultivation

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LEMEE L., CLERC M., et al. Deinoxanthin: A new carotenoid isolated from Deinococcus radiodurans, Tetrachedron., 1997, v.53, No.3, p.919-926. *
ЛЫСЕНКО B.C., ЗИМАКОВ Д.В., и др. Выделение и масс-спектрометрическая идентификация каратиноидов радиорезистентных бактерий суспензии Deinococcus radiodurans. Масс-спектрометрия, 2010, т.7, No.4, с.278-281. *
ЛЫСЕНКО B.C., ЗИМАКОВ Д.В., и др. Выделение и масс-спектрометрическая идентификация каратиноидов радиорезистентных бактерий суспензии Deinococcus radiodurans. Масс-спектрометрия, 2010, т.7, №4, с.278-281. LEMEE L., CLERC M., et al. Deinoxanthin: A new carotenoid isolated from Deinococcus radiodurans, Tetrachedron., 1997, v.53, №3, p.919-926. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITUB20160035A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-22 Univ Degli Studi Cagliari USE OF PROTEIN SlpA FROM DEINOCOCCUS RADIODURANS AS A SCREEN FOR ULTRAVIOLET RADIATION
WO2017125886A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 Università Degli Studi Di Cagliari Use of slpa protein from deinococcus radiodurans as a screen against ultraviolet radiation
RU2648452C1 (en) * 2016-12-07 2018-03-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for obtaining individual carothynoids

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jiang et al. Extraction and analysis of terpenes/terpenoids
Loeblich et al. Chloroplast pigments of the marine dinoflagellate Gyrodinium resplendens
Mendiola et al. Screening of functional compounds in supercritical fluid extracts from Spirulina platensis
Gilbert-López et al. Green compressed fluid technologies for downstream processing of Scenedesmus obliquus in a biorefinery approach
Sivathanu et al. Purification and characterization of carotenoids from green algae Chlorococcum humicola by HPLC-NMR and LC-MS-APCI
Soares et al. Improvement of the extraction process for high commercial value pigments from Desmodesmus sp. microalgae
Talontsi et al. Zoosporicidal metabolites from an endophytic fungus Cryptosporiopsis sp. of Zanthoxylum leprieurii
Mulders et al. Growth and pigment accumulation in nutrient-depleted Isochrysis aff. galbana T-ISO
Manning et al. Isolation of polyketides from Prymnesium parvum (Haptophyta) and their detection by liquid chromatography/mass spectrometry metabolic fingerprint analysis
Móricz et al. Layer chromatography-bioassays directed screening and identification of antibacterial compounds from Scotch thistle
Donot et al. Analysis of neutral lipids from microalgae by HPLC-ELSD and APCI-MS/MS
Rønneberg et al. Natural occurrence of enantiomeric and meso‐Astaxanthin 1. Ex Lobster Eggs (Homarus gammarus)
Koduvayur Habeebullah et al. Isolation of fucoxanthin from brown algae and its antioxidant activity: in vitro and 5% fish oil‐in‐water emulsion
Erdoğan et al. Composition of carotenoids in Scenedesmus protuberans: Application of chromatographic and spectroscopic methods
RU2475541C1 (en) METHOD TO PRODUCE DEINOXANTHINE-CAROTENOID OF MICROORGANISM Deinococcus radiodurans
Castillo et al. Matrix solid-phase dispersion as a greener alternative to obtain bioactive extracts from Haematococcus pluvialis. Characterization by UHPLC-QToF
Suzuki et al. Yessotoxin analogues in several strains of Protoceratium reticulatum in Japan determined by liquid chromatography–hybrid triple quadrupole/linear ion trap mass spectrometry
RU2469732C1 (en) Method of obtaining carotinoid complex from starfish
López-Rodríguez et al. An integrated approach for the efficient separation of specialty compounds from biomass of the marine microalgae Amphidinium carterae
Gayathri et al. Spectral characterization of β, ε-carotene-3, 3′-diol (lutein) from marine microalgae Chlorella salina
Hani et al. Anticancer compounds from Chaetomium globosum
Stiboller et al. Isolation and purification of arsenolipids from natural marine sources for use in speciation and toxicological studies
Lysenko et al. Separation and mass spectrometry identification of carotenoid complex from radioresistant bacteria Deinococcus radiodurans
RU2411939C1 (en) Method for synthesis of 2,3,6,7-tetrahydroxynaphthazarin
Hadda et al. Production and qualitative analysis of triterpenoids and steroids of Ganoderma species harvested from cork oak forest of North-Eastern Algeria

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140927