Seasonal variation of seaweed components and novel biological function of fucoidan extracted from brown algae in Quebec

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dc.contributor.advisorBoulanger, Raynald-
dc.contributor.advisorTurgeon, Sylvie-
dc.contributor.authorKim, Kyung-Tae-
dc.date.accessioned2018-04-18T21:33:58Z-
dc.date.available2018-04-18T21:33:58Z-
dc.date.issued2012-
dc.identifier.other28833-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.11794/23282-
dc.description.abstractFucus vesiculosus et Ascophyllum nodosum sont des algues brunes comestibles et abondantes au Québec. Cependant, elles ont été négligées en raison de leur valeur potentielle inconnue et de la période de récolte limitée. Afin de valider leur utilité, la composition chimique de ces algues et l’activité inhibitrice des enzymes digestives de l'amidon par les fucoïdanes extraits de ces deux espèces d'algues ont été étudiés en fonction de la saison. Les composants principaux des algues sont dans l’ordre: les polysaccharides> minéraux> protéines> fucoïdane> lipides> > composés phénoliques, et leur quantité est très variable selon la période de récolte. F. vesiculosus contenait une plus grande quantité de protéines et de minéraux, alors que A. nodosum avait relativement plus de polysaccharides. Par conséquent, F. vesiculosus serait plus avantageux comme source d’éléments nutritifs. L’algue A. nodosum récoltée en Juillet a permis d’obtenir le fucoïdane ayant la pureté la plus élevée et le meilleur rendement. Les fucoïdanes extraits des deux espèces d’algues ont inhibé l’activité de l’α-glucosidase alors que seul celui extrait d’A. nodosum a pu, de plus, inhiber l’α-amylase. Le fucoïdane d’A. nodosum était un inhibiteur plus puissant que le fucoïdane de F. vesiculosus pour l’α-glucosidase avec des IC50 variant de 0,013 ~ 0,047 mg/ml, tout comme pour l’α-amylase avec des IC50 de 0,12 ~ 4,62 mg/mL selon le mois. Pour comprendre les facteurs clés expliquant les différences d’inhibition d’α-amylase entre les fucoïdane d’A. nodosum et F. vesiculosus, certaines caractéristiques structurales ont été analysées et comparées à du galactofucoidane qui a servi de contrôle. A partir des résultats obtenus, il est confirmé que la masse moléculaire plus faible (637 kDa) du fucoïdane d’A. nodosum et la présence de sulfates sont liées à son activité inhibitrice. Nous avons émis l’hypothèse que les faibles masses moléculaires permettent d’exposer facilement les groupements sulfate qui peuvent agir sur l’α-amylase par interaction électrostatique, et donc d'inhiber son activité. En conclusion, les algues brunes du Québec présentent un potentiel d’utilisation important pour leur valeur nutritionnelle et leurs composés bioactifs. Le fucoïdane a montré une activité d'inhibition des enzymes digestives de l'amidon (α-amylase et α-glucosidase) et cette activité est différente selon les espèces d'algues et la période de récolte. Une meilleure compréhension du mécanisme inhibiteur par le fucoïdane peut être utile afin de développer un ingrédient fonctionnel permettant de prévenir le diabète de Type-2.fr
dc.description.abstractFucus vesiculosus and Ascophyllum nodosum are edible brown seaweed and abundantly available in Quebec. However, they have been neglected because of their unknown value and technical limitation in harvest. In order to validate their usefulness, chemical composition in seaweeds and starch digestive enzyme inhibition activity by fucoidan extracted from two seaweed species were investigated with different seasons. The major components in both seaweeds were in order: polysaccharide > minerals > protein > fucoidan > lipid > phenol, and their quantity was quite variable depending on harvesting timing. F. vesiculosus contained larger amount of proteins and minerals, while A. nodosum had relatively more polysaccharides. Therefore, F. vesiculosus are advantageous as a nutritional source. Especially, from A. nodosum harvested in July, a fucoidan having higher purity and better yield was obtained. Fucoidans from two seaweeds species inhibited α-glucosidase activity while, only fucoidan from A. nodosum could inhibit α-amylase activity. A. nodosum fucoidan was a more potent inhibitor than F. vesiculosus fucoidan for α-glucosidase with IC50 of 0.013 ~ 0.047 mg/mL, and for α-amylase with IC50 of 0.12 ~ 4.62 mg/mL depending on harvest month. To understand the key factors explaining the difference in α-amylase inhibition between A. nodosum fucoidan and F. vesiculosus fucoidan, structural characteristic was analyzed and compared with galactofucoidan as a control. From the obtained results, it is confirmed that smaller molecular weight (637 kDa) of A. nodosum fucoidan and the presence of sulfates are related to its inhibitory activity. It is proposed that small molecular weight permits to expose easily sulfate groups for interaction with α-amylase throughout electrostatic interactions, and therefore inhibiting its activity. In conclusion, brown seaweeds in Quebec have a considerable importance for nutrition and bioactive products. Fucoidan shows the inhibition activity for starch digestive enzymes (α-amylase and α-glucosidase) and its activity is different depending on seaweed species and harvesting period. Further understanding of the inhibitory mechanism by fucoidan can be useful to develop a functional ingredient to help preventing for Type-2 diabetes.en
dc.format.extent154 p.-
dc.languageeng-
dc.subject.classificationS 405 UL 2012-
dc.titleSeasonal variation of seaweed components and novel biological function of fucoidan extracted from brown algae in Quebecen
dc.typeCOAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctoratfr
dc.date.updated2018-04-18T21:33:58Z-
dc.subject.rvmFucoïdanefr_CA
dc.subject.rvmFucus vesiculosus -- Nutritionfr_CA
dc.subject.rvmFucus vesiculosus -- Compositionfr_CA
dc.subject.rvmAscophyllum nodosum -- Nutritionfr_CA
dc.subject.rvmAscophyllum nodosum -- Compositionfr_CA
dcterms.publisher.locationQuébec-
dc.identifier.bacTC-QQLA-28833-
bul.identifier.controlNumber1132120954-
etdms.degree.nameThèse. Agriculturefr_CA
etdms.degree.nameThèse. Sciences et technologie des alimentsfr_CA
etdms.degree.grantorUniversité Lavalfr_CA
Collection:Thèses et mémoires

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