| Literature DB >> 35621987 |
Abstract
Microalgae and cyanobacteria are photosynthetic organisms that can produce/accumulate biomolecules with industrial interest. Among these molecules, EPSs are macromolecular polysaccharidic compounds that present biological activities and physico-chemical properties, allowing to consider their valorization in diverse commercial markets, such as cosmetic, therapeutic, nutraceutic, or hydrocolloids areas. The number of microalgae and cyanobacteria strains described to produce such EPSs has increased in recent years as, among the 256 producing strains gathered in this review, 86 were published in the last 10 years (~33%). Moreover, with the rise of research on microalgae EPSs, a variety of monosaccharides compositions have been discovered, highlighting the versatility of these organisms. If some production strategies can be applied to increase EPS production yields, it appears that case by case studies are needed to promote EPS synthesis by a strain, as many responses exist. This paper proposes an up-to-date state of the art of the diversity of microalgae and cyanobacteria EPS-producing strains, associated to the variability of compositions. The strategies for the production and extraction of the polymers are also discussed. Finally, an overview of the biological activities and physico-chemical properties allow one to consider their use on several commercial markets.Entities:
Keywords: biological activities; composition; exopolysaccharides; microalgae; physico-chemical properties; valorization
Mesh:
Year: 2022 PMID: 35621987 PMCID: PMC9148076 DOI: 10.3390/md20050336
Source DB: PubMed Journal: Mar Drugs ISSN: 1660-3397 Impact factor: 6.085
Monosaccharide composition of EPSs produced by Charophyta.
| Genera | Species | Rha | Gal | Ara | Glc | GlcA | GalA | Man | Fuc | Xyl | Rib | SO42− | Proteins | Other | References |
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| sp. | [ | |||||||||||||
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| sp. | Uronic acids | [ | ||||||||||||
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| Uronic acids | [ | |||||||||||||
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| Uronic acids | ||||||||||||||
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| Uronic acids | ||||||||||||||
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| Uronic acids | [ | ||||||||||||
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| Uronic acids | ||||||||||||||
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| Methyl groups | [ | |||||||||||||
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| Uronic acids | [ | ||||||||||||
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| sp. | GlcN | [ | ||||||||||||
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| Uronic acids | [ |
Monosaccharide composition of EPSs produced by Chlorophyta.
| Genera | Species | Rha | Gal | Ara | Glc | GlcA | GalA | Man | Fuc | Xyl | Rib | SO42− | Proteins | Other | References |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| Methyl groups | [ | |||||||||||||
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| Uronic acids, methyl groups | [ | |||||||||||||
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| sp. | Uronic acids | [ | ||||||||||||
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| Pyruvate | [ | |||||||||||||
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| Uronic acids | [ | |||||||||||||
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| Uronic acids | ||||||||||||||
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| Uronic acids | [ | ||||||||||||||
| Uronic acids | |||||||||||||||
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| Uronic acids | ||||||||||||||
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| ManA | [ | ||||||||||||
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| Uronic acids | [ | |||||||||||||
| Uronic acids | |||||||||||||||
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| sp. |
Monosaccharide composition of EPSs produced by Myozoa and Cercozoa.
| Genera | Species | Rha | Gal | Ara | Glc | GlcA | GalA | Man | Fuc | Xyl | Rib | SO42− | Proteins | Other | References |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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Monosaccharide composition of EPSs produced by Haptophyta.
| Genera | Species | Rha | Gal | Ara | Glc | GlcA | GalA | Man | Fuc | Xyl | Rib | SO42− | Proteins | Other | References |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| sp. | [ | |||||||||||||
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| sp. | [ | |||||||||||||
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| PLY 431 | [ | ||||||||||||||
| RCC 3704 | [ |
Monosaccharide composition of EPSs produced by Ochrophyta.
| Genera | Species | Rha | Gal | Ara | Glc | GlcA | GalA | Man | Fuc | Xyl | Rib | SO42− | Proteins | Other | References |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| Uronic acids | [ | |||||||||||||
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| Pyruvate | [ | |||||||||||||
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| GlcNAc | [ | |||||||||||||
| sp. | GlcN, traces GlcNAc | [ | |||||||||||||
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| GlcNAc | [ | ||||||||||||
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| Uronic acids | [ | ||||||||||||
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| Uronic acids | [ | |||||||||||||
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| Uronic acids | [ | ||||||||||||
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| Uronic acids | [ | ||||||||||||
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| Uronic acids | [ | |||||||||||||
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| Uronic acids, pyruvate, methyl groups | [ | |||||||||||||
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| Other main sugar | [ | ||||||||||||
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| sp. | [ | |||||||||||||
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| Methyl groups | [ | |||||||||||||
| Methyl groups | |||||||||||||||
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| sp. | [ | |||||||||||||
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| Uronic acids, methyl groups | [ | ||||||||||||
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| sp. | GlcNAc, GalNAc, | [ | |||||||||||||
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| Sp. | [ | |||||||||||||
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| GlcNAc | [ |
Monosaccharide composition of EPSs produced by Rhodophyta.
| Genera | Species | Rha | Gal | Ara | Glc | GlcA | GalA | Man | Fuc | Xyl | Rib | SO42− | Proteins | Other | References |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| Uronic acids, methyl groups | [ | ||||||||||||
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| Methyl and acetyl groups | [ | ||||||||||||
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| Methyl groups | [ | ||||||||||||
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| Methyl groups | [ | |||||||||||||
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| Methyl groups | [ | |||||||||||||
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| sp. | Uronic acids, methyl groups | [ | |||||||||||||
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| Methyl groups | [ | ||||||||||||
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Monosaccharide composition of EPSs produced by Cyanobacteria.
| Genera | Species | Rha | Gal | Ara | Glc | GlcA | GalA | Man | Fuc | Xyl | Rib | SO42− | Proteins | Other | References |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| GalN | [ | ||||||||||||
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| Other uronic acid | [ | |||||||||||||
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| sp. | Uronic acids, pyruvate | [ | |||||||||||||
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| GlcNAc, GalNAc | [ | |||||||||||||
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| GlcN | ||||||||||||||
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| Methyl groups | [ | |||||||||||||
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| Uronic acids | [ | ||||||||||||
| sp. | GlcN | [ | |||||||||||||
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| sp. | [ | |||||||||||||
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| GlcN, methyl groups | [ | ||||||||||||
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| GalN, traces GlcN | [ | |||||||||||||
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| GlcN, GalN | [ | ||||||||||||
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| PCC6909 | [ | |||||||||||||
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| Uronic acids | [ | ||||||||||||
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| Uronic acids | ||||||||||||||
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| GlcNAc, methyl groups | [ | |||||||||||||
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| GlcNAc, GalNAc | [ | ||||||||||||
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| Methyl groups | [ | |||||||||||||
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| Uronic acids | [ | |||||||||||||
| Uronic acids | |||||||||||||||
| Uronic acids | |||||||||||||||
| Uronic acids | |||||||||||||||
| Uronic acids | |||||||||||||||
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| sp. (CCAP1464) | |||||||||||||||
| sp. (PNG91, | |||||||||||||||
| sp. | [ | ||||||||||||||
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| GlcNAc | [ | |||||||||||||
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| GlcNAc | [ | |||||||||||||
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| sp. | GlcN, traces GalN | [ | |||||||||||||
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| GlcN | [ | ||||||||||||
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| Methyl groups | [ | |||||||||||||
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| sp. | [ | |||||||||||||
| sp. | [ | ||||||||||||||
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| GlcN | [ | ||||||||||||
| sp. | [ | ||||||||||||||
| sp. (PCC6803) | GlcN, GalN | [ | |||||||||||||
| sp. (PCC6714) | GlcN, GalN | ||||||||||||||
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| GlcN | [ | ||||||||||||
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| GalN | [ | |||||||||||||
| GlcN |
Figure 1Heat map of EPS compositions. Amounts in each monosaccharide are presented from white (not detected) to red (main monosaccharide). In grey: not evaluated.
Partial structures of EPSs from microalgae or cyanobacteria.
| Organisms | Structures | References |
|---|---|---|
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| [ |
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Already tested operating conditions and their impact on production yields for some microalgae and cyanobacteria strains.
| Growth Phase | Starvation | Other Stresses | |||||||
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| Strain | Exponential | Stationary | N | P | Ca2+ or Mg2+ | High Salinity | High Light | References | |
| c |
| + | ++ | − | [ | ||||
| c |
| + | ++ | [ | |||||
| c | + | + | − | [ | |||||
| c |
| − | [ | ||||||
| c |
| + | ++ | + | [ | ||||
| c |
| − | [ | ||||||
| c |
| + | ++ | [ | |||||
| c |
| + | − | − | − | + | [ | ||
| c |
| + | ++ | [ | |||||
| c |
| + | ++ | + | [ | ||||
| c |
| + | + | + | − | − | [ | ||
| c |
| + | + | [ | |||||
| c |
| + | + | [ | |||||
| c |
| + | ++ | [ | |||||
| c | + | − | + | + | [ | ||||
| c |
| − | − | + | + | [ | |||
| c |
| + | [ | ||||||
| c | + | + | + | + | [ | ||||
| c | + | ++ | [ | ||||||
| c |
| + | ++ | − | +/− | [ | |||
| d |
| − | + | [ | |||||
| d |
| + | − | + | [ | ||||
| d |
| + | + | + | [ | ||||
| d |
| + | + | [ | |||||
| d |
| + | [ | ||||||
| d |
| + | + | [ | |||||
| m |
| + | ++ | + | [ | ||||
| m |
| + | + | [ | |||||
| m | + | + | + | [ | |||||
| m |
| + | [ | ||||||
| m |
| + | [ | ||||||
| m |
| + | + | + | [ | ||||
| m |
| + | ++ | [ | |||||
| m |
| + | + | [ | |||||
| m |
| + | + | + | + | [ | |||
| m |
| + | + | [ | |||||
| m |
| + | + | [ | |||||
| m |
| + | + | + | [ | ||||
| m |
| − | + | [ | |||||
| m |
| + | + | [ | |||||
c: cyanobacteria, d: diatom, m: microalgae; +: greater production yield, − lower production yield.
Figure 2Overview of methods that can be applied to recover released EPSs or BPSs, main advantages, and drawbacks.
Figure 3Interconnection of the EPS biological activities, physico-chemical properties, and the potential commercial markets.