Extraction and bioautographic-guided separation of antibacterial compounds from Ulva lactuca

Abstract

This study aimed to optimize an extraction and separation procedure to obtain a concentrated fraction with antibacterial activity from the macroalga Ulva lactuca. Antibacterial compounds were extracted using eight solvents, and consistent activity against Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis and methicillin-resistant (MR) S. aureus was observed from a dilute (1:100, w/v) ethyl acetate extract. Seasonal analysis revealed that antibacterial activity was the lowest in spring/summer and the highest in autumn/winter. Bioautography was found to be a more appropriate assay compared to disc diffusion when screening crude extracts, as it separates the masking compounds from the antibacterial compounds and a direct assessment of the bands responsible for the antibacterial effect could be made. The antibacterial compounds were first separated from the crude extract using preparative thin-layer chromatography, followed by column chromatography to obtain a semi-pure sub-fraction. Using this approach, the antibacterial compounds were successfully concentrated from a crude extract (300 μg) to semi-pure fractions (6 μg) in which antibacterial activities were greatly enhanced. This study also revealed that prolonged storage (9 months) under a nitrogen atmosphere at −20°C resulted in a considerable increase in antibacterial activity. This is the first report of seasonal assessment of antibacterial compounds from seaweeds collected in Ireland. In addition, an antibacterial fraction was successfully isolated from U. lactuca which exhibited potent anti-MR S. aureus activity.

Identificación de compuestos antibacterianos en macroalgas presentes en la Región del Biobío, Chile

“…Alícuotas de 30 L fueron sembradas por cada extracto concentrado en placas de aluminio estériles cubiertas de silica gel Si60 F254 (Merck) de 2,5 × 7 cm como fase estacionaria y una solución de diclorometano:metanol 10:1 (v v -1 ) como fase móvil. A continuación, fue ejecutada la técnica de bioautografía, basado en el método de Smith et al (2007) con modificaciones realizadas por Tan et al (2012) para la detección de la actividad antibacteriana de extractos macroalgales. Las cepas bacterianas ensayadas fueron; Gram negativas; E. coli K12, P. aeruginosa PA01 y Pseudomonas syringae DC3000; y Gram positiva: Streptococcus pyogenes HU08.…”

“…La separación por TLC de los compuestos presentes en los extractos crudos elimina los efectos antagonistas de los compuestos inactivos presentes en la mezcla (Tan et al 2012), por lo tanto, la bioautografía fue el método más adecuado para determinar de la actividad antibacteriana en comparación al ensayo de discos de difusión estándar. Los extractos del Complejo Ulva, mostraron una fuerte actividad antibacteriana en las muestras extraídas con diclorometano y etanol contra P. aeruginosa (Fig.…”

“…En general, la cepa bacteriana más susceptible a todos los extractos del Complejo Ulva, fue P. aeruginosa. Esta actividad detectada difiere con la reportada por Tan et al (2012) quien utilizó extractos de n-hexano, cloroformo, acetato de etilo, diclorometano, acetona, etanol, metanol y agua a partir de Ulva lactuca, recolectada en Irlanda, contra diferentes cepas bacterianas, donde ningún extracto mostró actividad inhibitoria contra P. aeruginosa PA01 y E. coli. Estas diferencias entre un trabajo y otro podría explicarse en función de la metodología de extracción empleada tal como lo mencionan Kandhasamy & Arunachalam (2008) y Lavanya & Veerappan (2011), además pueden ser explicados por diferencias en factores bióticos y abióticos propios de la zona de muestreo, así como también el estado fisiológico del organismo (Figueiredo et al 2008, Adaikalaraj et al 2012.…”

“…Las macroalgas generan compuestos con capacidad antibacteriana, los que han sido identificados a partir de la caracterización de extractos obtenidos por diferentes metodologías (Kandhasamy & Arunachalam 2008, Chiheb et al 2009, Karthikaidevi et al 2009, Vallinayagam et al 2009, Villarreal-Gómez et al 2010, Lavanya & Veerappan 2011, Adaikalaraj et al 2012, Tan et al 2012, Elnabris et al 2013. En este sentido, el método más frecuente y tradicional para la determinación de capacidad antibacteriana es el ensayo de discos por difusión en placa, el cual presenta limitaciones cuando la actividad encontrada es relativamente baja.…”

“…En este sentido, el método más frecuente y tradicional para la determinación de capacidad antibacteriana es el ensayo de discos por difusión en placa, el cual presenta limitaciones cuando la actividad encontrada es relativamente baja. No obstante, la bioautografía permite detectar la actividad antimicrobiana que resulta compleja de observar con el ensayo tradicional (Tan et al 2012). En relación a la identificación de compuestos, la cromatografía de gases acoplada a un detector de espectros de masas es presentada como una herramienta confiable (Meléndez et al 2008, Plaza et al 2010.…”