Javna obrana doktorskog rada studentice doktorskog studija BIOFIZIKA
ROBERTE FRLETE MATAS, mag. ing. agr.
pod naslovom “Bioaktivni potencijal i kemijski sastav hidroalkoholnih ekstrakata dijatomeja sjevernog Jadrana”
održat će se u četvrtak, 22. svibnja 2025., u 9.15 sati na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu u Splitu, u amfiteatru A1-3, pred članovima Stručnog povjerenstva:
1. doc. dr. sc. Marin Ordulj, Sveučilišni odjel za studije mora Sveučilišta u Splitu – predsjednik,
2. doc. dr. sc. Frano Matić, Sveučilišni odjel za studije mora Sveučilišta u Splitu – član,
3. izv. prof. dr. sc. Barbara Soldo, Prirodoslovno-matematički fakultet Sveučilišta u Splitu – članica,
4. izv. prof. dr. sc. Ivana Ujević, znanstvena savjetnica u trajnom izboru, Institut za oceanografiju i ribarstvo u Splitu – članica,
5. dr. sc. Blaženka Gašparović, znanstvena savjetnica u trajnom izboru, Institut Ruđer Bošković u Zagrebu – članica.
Mentorica i komentor:
prof. dr. sc. Vida Šimat – Sveučilišni odjel za studije mora Sveučilišta u Splitu i doc. dr. sc. Tvrtko Smital, znanstveni savjetnik u trajnom izboru, Zavod za istraživanje mora i okoliša, Institut Ruđer Bošković.
Pozivaju se svi zainteresirani da prisustvuju obrani doktorskog rada.
Naslov: BIOAKTIVNI POTENCIJAL I KEMIJSKI SASTAV HIDROALKOHOLNIH EKSTRAKATA DIJATOMEJA SJEVERNOG JADRANA
SAŽETAK: Morske dijatomeje su široko rasprostranjene mikroalge čija komercijalna upotreba još uvijek nije prisutna zbog niza tehnoloških prepreka. Pronalazak tehnoloških riješenja za održivu proizvodnju i iskorištavanje dijatomejne biomase omogućilo bi bolje iskorištenje dijatomeja i njihovih spojeva u područjima poput nanotehnologije, prehrambene i farmaceutske industrije. U ovom doktorskom radu istraživan je bioaktivni potencijal i kemijski sastav dijatomeja Chaetoceros costatus (CIM935), Chaetoceros socialis (CIM929), Thalassiosira rotula (CIM861) i Skeletonema grevillei (CIM876) izoliranih iz sjevernog Jadrana. Cilj rada bio je odrediti utjecaj različitih ekstrakcijskih otapala, uzgojnih sustava i uzgojnih medija bez određenih makronutrijenata na bioaktivni potencijal i kemijski sastav dijatomejnih ekstrakata. Antioksidacijski potencijal dijatomejnih ekstrakata procijenjen je metodom snage redukcije feri-iona, 2,2-difenil-1-pikrilhidrazilni testom i metodom određivanja kapaciteta apsorpcije kisikovih radikala, a u kemijskoj analizi korištena je metoda Folin Ciocalteu za određivanje ukupnog sadržaja fenolnih spojeva, plinska kromatografija s masenom spektrometijom i tekućinska kromatografija ultra visoke učinkovitosti spregnutom sa spektrometrijom masa visoke rezolucije. U odnosu na aceton i heksan, veći ekstrakcijski prinos, antioksidacijski potencijal te prinos biološki aktivnih spojeva zabilježen je korištenjem etanola u ekstrakciji dijatomeje C. costatus. Ekstrakcija biomase T. rotula u otopini s većim volumnim udjelima etanola u hidroalkoholnoj smjesi omogućila je veći antioksidacijski potencijal i prinos komercijalno važnih spojeva poput eikozapentaenske kiseline i 24-metilenkolesterola. Bioreaktor je omogućio brži rast te veći prinos biomase S. grevillei u odnosu na termostatsku miješalicu (inkubator), a ekstrakti S. grevillei dobiveni iz biomase uzgojene u bioreaktoru bilježili su povećanje antioksidacijskog potencijala i sadržaja bioaktivnih spojeva poput masnih kiselina i sterola tijekom rasta. U odnosu na silicij i fosfor, najveći utjecaj na povećanje antioksidacijske aktivnosti i sadržaja derivata pigmenata u vrsti C. costatus zabilježen je pri nedostatku dušika u uzgojnom mediju, međutim isti utjecaj nije zabilježen u vrsti C. socialis. Navedeni rezultati ukazuju na izniman bioaktivni potencijal dijatomejnih ekstrakata te daju osnovne smjernice za daljnja biotehnološka istraživanja s ciljem omogućavanja daljnje komercijalizacije.
Title: BIOACTIVE POTENTIAL AND CHEMICAL COMPOSITION OF HYDROALCOHOLIC EXTRACTS OF DIATOMS FROM THE NORTH ADRIATIC
ABSTRACT: Marine diatoms are a diverse group of microalgae with widespread distribution, yet their commercial exploitation remains limited due to various technological constraints. The development of sustainable technological solutions for the cultivation and valorization of diatom biomass could significantly enhance the utilization of these organisms and their bioactive metabolites across fields such as nanotechnology, functional food production, and pharmaceutical applications. This doctoral thesis investigated the bioactive potential and chemical composition of four diatom species: Chaetoceros costatus (CIM935), Chaetoceros socialis (CIM929), Thalassiosira rotula (CIM861), and Skeletonema grevillei (CIM876), all isolated from the northern Adriatic Sea. The primary objective of the study was to evaluate the influence of different extraction solvents, cultivation systems, and macronutrient-deficient media on the antioxidant capacity and chemical profiles of diatom extracts. Antioxidant potential was assessed using the ferric reducing antioxidant power (FRAP) assay, the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) assay, and the oxygen radical absorbance capacity (ORAC) method. Total phenolic content (TPC) was determined using the Folin–Ciocalteu method, and chemical profile using gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS), and ultra-high-performance liquid chromatography coupled with high-resolution mass spectrometry (UHPLC-HRMS). Among the solvents tested, ethanol provided superior extraction yields, enhanced antioxidant activity, and a higher concentration of biologically active compounds in C. costatus compared to acetone and hexane. In the case of T. rotula, increasing the volumetric ratio of ethanol in hydroalcoholic mixtures significantly improved antioxidant potential and the recovery of commercially relevant compounds such as eicosapentaenoic acid (EPA) and 24-methylenecholesterol. Cultivation of S. grevillei in a bioreactor resulted in accelerated growth and greater biomass productivity compared to a conventional thermostatic shaker (incubator). Furthermore, extracts obtained from bioreactor-cultured biomass showed higher antioxidant activity and higher concentrations of bioactive constituents, particularly fatty acids and sterols, over the growth period. Among the tested macronutrients, nitrogen deprivation had the most pronounced effect on enhancing antioxidant activity and pigment derivative content in C. costatus. However, a similar response was not observed in C. socialis, indicating species-specific metabolic responses to nutrient stress.
Collectively, these findings underscore the notable bioactive potential of diatom extracts and offer valuable insights for the optimization of cultivation and extraction strategies. They provide a foundation for further biotechnological research aimed at facilitating the commercial application of diatom-derived bioactive compounds.
