Hírek

Az édesvízi algák a fotoszintetizáló organizmusok változatos csoportja, amelyek különböző élőhelyeken, például tavakban, folyókban és patakokban nőnek. A bennük rejlő lehetőségeket, mint fenntartható élelmiszerforrás, már több tudós is leírta, mivel tápanyagokban, fehérjékben és esszenciális aminosavakban gazdagok (Costa et al., 2021). A különböző kultúrákban évszázadok óta fogyasztják őket, azonban a közelmúltban az alacsony környezeti terhelésük és magas tápértékük miatt az élelmiszerforrásként való potenciális hasznosításuk is egyre nagyobb figyelmet kap. Ezek a mikroorganizmusok figyelemre méltó alkalmazkodóképességet és túlélési mechanizmusokat mutatnak különböző élőhelyeken, ami felkelti a tudományos kíváncsiságot a puszta táplálékforrásként betöltött szerepükön túli szélesebb körű alkalmazásukkal kapcsolatban. Ezenkívül nagyfokú genetikai diverzitást mutatnak, számos, egymástól eltérő tulajdonságokkal rendelkező, mikroszkopikus és makroszkopikus formákat egyaránt magában foglaló törzsből állnak. Annak ellenére, hogy növényi társaikhoz képest nem rendelkeznek összetett szerkezettel, az algák képesek a napfény, a szén-dioxid és a víz felhasználásával fotoszintézist végezni, mivel sejtjeikben olyan fotoszintetikus pigmenteket tartalmaznak, mint a klorofill (Show et al., 2020). A kutatási eredmények és a technológiai fejlődés az édesvízi algákat a szerves vegyületek jelentős forrásaként ismerte fel (Koyande et al., 2019). A biokémiai anyagok széles skáláját képesek előállítani, mint például lipidek, szénhidrátok, fehérjék, antioxidánsok, nukleinsavak, esszenciális vitaminok és ásványi anyagok (El-Naggar et al., 2020). Ezeknek az anyagoknak a sejttartalma fajonként változik, a környező biotikus és abiotikus körülményektől, valamint a környezeti tényezőkre, például a tápanyagok elérhetőségére, a fényre, a sótartalomra és a hőmérsékletre adott válaszaiktól függően (Russell et al., 2022). Az algák általában két fő kategóriába sorolhatók: makroalgák (többnyire tengeri) és mikroalgák (többnyire édesvízi), amelyek mindegyike eltérő szaporodási stratégiát mutat (Sudhakar et al., 2019). A mikroalgák közé tartoznak a zöld algák (Chlorophyceae), kék-zöld algák (Cyanobacteria), sárgászöld moszatok (Xanthophyceae), sárga moszatok (Chrysophyceae) és a kovamoszatok (Bacillariophyceae), míg a makroalgák közé a barna algák (Phaeophyceae) és vörös algák (Rhodophyceae) (Lee et al., 2020). A mikroalgák számos bioaktív vegyületet termelnek, ezek közül a poliszacharidok nagy potenciállal rendelkeznek, mivel alkalmasak hidrogélek, módosítók, textúrázó és emulgeáló anyagok előállítására, amelyek széleskörű élelmiszeripari alkalmazásban hasznosíthatók. Ezen túlmenően számos poliszacharid elfogadható anyagként jelenik meg az orvosbiológiai alkalmazásokban (Beaumont et al., 2021). A különböző poliszacharidok közül az exopoliszacharidok különösen fontosak antibakteriális, rákellenes, gyulladáscsökkentő, véralvadásgátló, antilipidémiás, vírusellenes és gombaellenes hatásuk miatt (Safari et al., 2020; Rahman et al., 2020). Az exopoliszacharidok olyan mátrix vagy extracelluláris poliszacharidok, amelyeket a mikroorganizmusok adaptív vagy védekező mechanizmusként bocsátanak ki a környezetükbe olyan specifikus stresszkörülményekkel szemben, mint a tápanyaghiány, a nem megfelelő fény és hőmérséklet, a veszélyes anyagok jelenléte és az abnormális pH (Costa et al., 2021). Az édesvízi ehető algák poliszacharidjai komplex szénhidrátok, amelyek többek között glükózból, galaktózból és xilózból állnak, és glikozidos kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz (Mirzaie et al., 2021). Az édesvízi algák által termelt poliszacharidok tartalmazhatnak még ramnóz, fukóz, arabinóz, mannóz, ortometilcukor, glükuronsav és galakturonsav maradványokat (El-Naggar et al., 2020). Ezek a poliszacharidok az algafajtól függően eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a glikozidos kötések, a molekulatömeg, a monoszacharid-összetétel és a szulfátkoncentráció (Mohammed et al., 2021). Számos édesvízi algát széles körben tanulmányoztak, és ismert, hogy bioaktív vegyületeket, köztük poliszacharidokat termelnek, amelyeknek széleskörű felhasználási lehetőségei vannak az élelmiszer- és vegyiparban, a biodízelgyártásban, a környezeti kármentesítésben, a kozmetikumokban és a gyógyszeriparban (Mutanda et al., 2020). Egyes mikroalga-törzseket, az FDA (U.S. Food and Drug Administration - Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal) emberi fogyasztásra "általánosan biztonságosnak elismert" anyagként hagyta jóvá (Ravindran & Rajauria, 2021). Ezen algák kivételes fizikai-kémiai és biológiai tulajdonságai kiváló jelöltekké teszik őket az orvosbiológiai és biotechnológiai alkalmazások számára is (Russell et al., 2022; Fu et al., 2019). A mikroalgákból származó poliszacharidok vagy más vegyületek felhasználásának egyik jelentős előnye, hogy az időjárástól vagy évszaktól függetlenül egész évben termelhetők, gyorsan növekednek és a magasabb rendű növényekhez képest viszonylag egyszerűen termeszthetők (de Carvalho Silvello et al., 2022). Ezen túlmenően magas fotoszintetikus hatékonysággal rendelkeznek, figyelemre méltó a nagyüzemi termelés lehetősége, és táplálkozási értékkel rendelkező poliszacharidokban gazdagok. A poliszacharidok kivonása az algákból azonban a teljes folyamat kritikus lépése, és különböző tényezőktől, például a fizikai-kémiai tulajdonságoktól és az alkalmazás típusától függően lehet hagyományos vagy nem hagyományos (Silva et al., 2018; Prybylski et al., 2020). A poliszacharidok algákból történő kivonásának módszerei tanulmányonként eltérőek lehetnek, és függnek az egyedi követelményektől, ezért nincs rögzített kivonási stratégia az algák anyagának leválasztására. Az algapoliszacharidok előállítása során többlépcsős extrakciós folyamatot lehet követni (Nigam et al., 2022). A potenciális antioxidánsok, immunmodulátorok, antiglikémiás hatásúak, a biomassza előkészítése és előkezelése, a megfelelő hagyományos vagy modern extrakciós technikák kiválasztása, a tisztítási technikák és a szerkezeti jellemzés mind kritikus lépések a poliszacharidok extrakciós folyamatában. Ezek a lépések elengedhetetlenek a végtermék kívánt minőségének, tisztaságának és funkcionalitásának biztosításához (Yi et al., 2021; Tounsi et al., 2022).  
Összefoglalva, édesvízi algákból kivont ehető poliszacharidok egyedülálló kémiai és fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, például zselésítő és stabilizáló hatásuk révén értékes összetevőkké válnak számos élelmiszeripari termék, például szószok, pékáruk, funkcionális élelmiszerek és italok kifejlesztésében. Továbbá ezek a poliszacharidok számos egészségügyi előnnyel rendelkeznek, például antioxidáns, daganatellenes, antibakteriális és immunmoduláló hatással. Az édesvízi algák poliszacharidjainak kivonását és tisztítását alaposan tanulmányozták, és számos technikát fejlesztettek ki e vegyületek hozamának és tisztaságának növelésére. A természetes és növényi alapú élelmiszerek iránti növekvő fogyasztói igény miatt az édesvízi algák poliszacharidjait megújuló és fenntartható élelmiszer-összetevőként lehet felhasználni. Ezen túlmenően e poliszacharidok előállítása gazdasági előnyökkel járhat a bőséges édesvízi algaforrásokból álló helyi közösségek számára. Az említett algák fizikai-kémiai tulajdonságainak jobb megértése, valamint a hatékony extrakciós és tisztítási eljárások kifejlesztése az algapoliszacharid-alapú vállalatok növekedéséhez fog vezetni. Az alga-biofinomítás ígéretes megközelítés az algák makromolekuláinak felhasználására különböző területeken, például az élelmiszer- és bioüzemanyag-előállításban, valamint a környezetvédelmi alkalmazásokban. További kutatásokra van szükség e vegyületek tulajdonságainak teljes megértéséhez, valamint hatékony és fenntartható termelési módszerek kifejlesztéséhez. A természetes és fenntartható élelmiszerek iránti növekvő kereslet miatt az édesvízi algapoliszacharidok élelmiszeripari felhasználása várhatóan növekedni fog az elkövetkező években (Selvaraj et al., 2023).
Forrás:
Selvaraj, S., Bains, A., Sharma, M., Chawla, P., & Sridhar, K. (2023). Freshwater Edible Algae Polysaccharides: A Recent Overview of Novel Extraction Technologies, Characterization, and Future Food Applications. Journal of Polymers and the Environment.
Costa, J. A. V., Lucas, B. F., Alvarenga, A. G. P., Moreira, J. B., & de Morais, M. G. (2021). Microalgae polysaccharides: an overview of production, characterization, and potential applications. Polysaccharides 2, 759–772.
Show, P. L., Tan, J. S., Lee, S. Y., Chew, K. W., Lam, M. K., Lim, J. W., & Ho, S.-H. (2020). A review on microalgae cultivation and harvesting, and their biomass extraction processing using ionic liquids. Bioengineered, 11, 116–129.
Koyande, A. K., Chew, K. W., Rambabu, K., Tao, Y., Chu, D. T., & Show, P. L. (2019). Microalgae: A potential alternative to health supplementation for humans. Food Science and Human Wellness, 8, 16–24.
El-Naggar, N. E.-A., Hussein, M. H., Shaaban-Dessuuki, S. A., & Dalal, S. R. (2020). Production, extraction and characterization of Chlorella vulgaris soluble polysaccharides and their applications in AgNPs biosynthesis and biostimulation of plant growth. Scientific Reports, 10, 1–19.
Russell, C., Rodriguez, C., & Yaseen, M. (2022). High-value biochemical products & applications of freshwater eukaryotic microalgae. The Science of the Total Environment, 809, 151111.
Sudhakar, M. P., Kumar, B. R., Mathimani, T., & Arunkumar, K. (2019). A review on bioenergy and bioactive compounds from microalgae and macroalgae-sustainable energy perspective. Journal of Cleaner Production, 228, 1320–1333.
Lee, X. J., Ong, H. C., Gan, Y. Y., Chen, W.-H., & Mahlia, T. M. I. (2020). State of art review on conventional and advanced pyrolysis of macroalgae and microalgae for biochar, bio-oil and bio-syngas production. Energy Conversion and Management, 210, 112707.
Beaumont, M., Tran, R., Vera, G., Niedrist, D., Rousset, A., Pierre, R., Shastri, V. P., & Forget, A. (2021). Hydrogel-forming algae polysaccharides: From seaweed to biomedical applications. Biomacromolecules, 22, 1027–1052.
Safari, R., Raftani Amiri, Z., & Esmaeilzadeh, K. R. (2020). Antioxidant and antibacterial activities of C-phycocyanin from common name Spirulina platensis. Iranian Journal of Fisheries Sciences, 19, 1911–1927.
Rahman, A., Kumar, S., & Nawaz, T. (2020). Biosynthesis of Nanomaterials Using Algae. Microalgae Cultivation for Biofuels Production, 265–279.
Mirzaie, S., Tabarsa, M., & Safavi, M. (2021). Effects of extracted polysaccharides from a Chlorella vulgaris biomass on expression of interferon-γ and interleukin-2 in chicken peripheral blood mononuclear cells. Journal of Applied Phycology, 33, 409–418.
Mohammed, A. S. A., Naveed, M., & Jost, N. (2021). Polysaccharides; Classification, chemical properties, and future perspective applications in fields of pharmacology and biological medicine (A review of current applications and upcoming potentialities). Journal of Polymers and the Environment, 29, 2359–2371.
Mutanda, T., Naidoo, D., Bwapwa, J. K., & Anandraj, A. (2020). Biotechnological applications of microalgal oleaginous compounds: Current trends on microalgal bioprocessing of products. Frontiers in Energy Research, 8, 598803.
Ravindran, R., & Rajauria, G. (2021). Carbohydrates derived from microalgae in the food industry. Cultured Microalgae for the Food Industry, 127–146.
Fu, W., Nelson, D. R., Mystikou, A., Daakour, S., & Salehi-Ashtiani, K. (2019). Advances in microalgal research and engineering development. Current Opinion in Biotechnology, 59, 157–164.
de Carvalho Silvello, M. A., Severo Gonçalves, I., Patrícia Held Azambuja, S., Silva Costa, S., Garcia Pereira Silva, P., Oliveira Santos, L., & Goldbeck, R. (2022). Microalgae-based carbohydrates: A green innovative source of bioenergy. Bioresource Technology, 344, 126304.
Prybylski, N., Toucheteau, C., El Alaoui, H., Bridiau, N., Maugard, T., Abdelkafi, S., Fendri, I., Delattre, C., Dubessay, P., Pierre, G., & Michaud, P. (2020). Bioactive polysaccharides from microalgae. Handbook of Microalgae-Based Processes and Products, 533–571.
Silva, A. de S. e., de Magalhães, W. T., Moreira, L. M., Rocha, M. V. P., & Bastos, A. K. P. (2018). Microwave-assisted extraction of polysaccharides from Arthrospira (Spirulina) platensis using the concept of green chemistry. Algal Research, 35, 178–184.
Nigam, S., Singh, R., Bhardwaj, S. K., Sami, R., Nikolova, M. P., Chavali, M., & Sinha, S. (2022). Perspective on the therapeutic applications of algal polysaccharides. Journal of Polymers and the Environment, 30, 785–809.
Tounsi, L., Hentati, F., Ben Hlima, H., Barkallah, M., Smaoui, S., Fendri, I., Michaud, P., & Abdelkafi, S. (2022). Microalgae as feedstock for bioactive polysaccharides. International Journal of Biological Macromolecules, 221, 1238–1250.
Yi, Z., Su, Y., Brynjolfsson, S., Olafsdóttir, K., & Fu, W. (2021). Bioactive polysaccharides and their derivatives from microalgae: biosynthesis, applications, and challenges. Studies in Natural Products Chemistry, 67–85.