تكشف الطحالب الدقيقة عن إمكاناتها مقدمًا "التغذية والصحة"، أيضًا بفضل قدرتها على إنتاج مواد نشطة بيولوجيًا مثل أستازانتين ، كاروتينويد ذو قوة غير عادية من مضادات الأكسدة. استخداماته المقصودة متعددة ، هيا الأغذية الوظيفية والمكملات الغذائية لمستحضرات التجميل والأدوية ، حتى تربية الأحياء المائية وتربية الحيوانات.
الطحالب الدقيقة المكورات الدموية بلوفياليس إنها الأنواع ذات الأهمية الاقتصادية الأكبر لإنتاج أستازانتين الطبيعي ، حتى لو كان يمكن أيضًا استخدام أنواع أخرى من الطحالب الدقيقة (مصحوبة بالخمائر والبكتيريا) لاستخراج هذا المكون الثمين (أو المضاف ، اعتمادًا على الاستخدامات). (1) تعميق.
1) أستازانتين الطبيعي والاصطناعي
أستازانتين إنه كاروتينويد معروف بلونه المحمر وخصائصه المضادة للأكسدة غير العادية ، وهو أفضل بكثير من تلك الموجودة في الجزيئات الأخرى مثل الفيتامينات C و E واللوتين والكاروتين. الطحالب الدقيقة المكورات الدموية بلوفياليس (o ح.لاكوستريس) هو المصدر الطبيعي الأول لأستازانتين ، الذي لا تتنافس تكاليف إنتاجه مع تكاليف التخليق الكيميائي لنفس الجزيء. ولذلك فإن الأستازانتين الاصطناعي يحظى بشعبية كبيرة في قطاع الأعلاف (خارج سلاسل التوريد العضوية) ، ولكن استخدامه في الأغذية والمكملات الغذائية غير مصرح به في الاتحاد الأوروبي.
الاختلافات الجوهرية (المزايا والعيوب) بين أستازانتين الطبيعي والاصطناعي يتم تحديدها على النحو التالي:
- أستازانتين الطبيعي لديه نشاط حيوي متفوق بشكل ملحوظ وقوة مضادة للأكسدة ، وسلامة أكبر للاستهلاك ، وتأثير بيئي أقل. مع عيوب ارتفاع تكاليف الإنتاج وانخفاض الغلة وانخفاض العمر الافتراضي ،
- نسخة التوليف لها خصائص متناقضة. وبالتالي انخفاض تكاليف الإنتاج ، والتوافر العالي ، وزيادة الاستقرار ، ولكن أيضًا له تأثير بيئي خطير بسبب استخدام الكواشف البتروكيماوية ومسارات التخليق الحيوي المعقدة وغير المتجددة.
2) أستازانتين من الطحالب الدقيقة ، أبطال
كاروتينويد الثمين يمكن استخراجه من بعض أنواع الأسماك (مثل زيت الكريل ، والهياكل الخارجية للقشريات) أو ، في الإصدارات نباتي، بواسطة بعض الطحالب الدقيقة والكائنات الحية الدقيقة. EFSA ، في الاعتراف أ المكورات الدموية بلوفياليس lo الحالة di QPS (قرينة السلامة المؤهلة) ، يشير إلى أنه المصدر الأول لأستازانتين. بالمقارنة مع الطحالب الدقيقة الأخرى - مثل كروموكلوريس زوفينجينسيس e كلوروكوكوم النيابة., بوتريوكوككوس براوني - ولكن أيضًا فيما يتعلق بالكائنات الدقيقة التي يمكن الحصول عليها منها (انظر الفقرة 4).
3) كروموكلوريس زوفينجينسيس، طحالب دقيقة ثورية
كروموكلوريس زوفينجينسيس (المعروف بالفعل باسم شلوريلا zofingiensis) هي طحالب خضراء مرشحة لتحل محلها المكورات الدموية بلوفياليس (لاكوريس) فقط لاستخراج أستازانتين. في الواقع ، لديها مضاعفة أسرع للكتلة الحيوية وقدرة إنتاجية ، خاصة في ظروف الإجهاد البيئي المعين.
الاستخراج والانتعاش الكاروتين (أي معالجة المصب) أسهل ، بفضل الكفاءة العالية لتدمير جدار الخلية وفصل المستقلبات. مع الحد الوحيد من إنتاجية أقل من أستازانتين لكل حجم خلية وإجمالي الكتلة الحيوية.
حالات الإجهاد الناجمة عن ارتفاع تشعيع خفيف، التي يتم تحفيزها بواسطة مصابيح LED الزرقاء (لا يتم إعطاؤها بشكل زائد ، لتجنب الكتل الأيضية) وأثبتت مصابيح الفلورسنت البيضاء أنها مثالية لتحفيز التراكم الحيوي لأستازانتين في جيم زوفينجينسيس (بحد أقصى 39.8 ملجم / لتر). من أجل زيادة الإنتاجية بشكل أكبر ، يجب أيضًا مراعاة كثافة الخلايا وتركيز النيتروجين ، بالإضافة إلى نوع وشدة إشعاع الضوء في المستقبل. (2)
4) بدائل الطحالب الدقيقة
الكائنات الحية الدقيقة يمكن أيضًا استخدام الخمائر والبكتيريا لإنتاج أستازانتين الطبيعي. بين هؤلاء:
- Phaffia rhodozyma / Xanthophyllomyces dendrorhous. الشكل اللاجنسي والجنسي من نفس الخميرة ، كان المصدر الأكثر استخدامًا لأستازانتين قبل ظهور الطحالب الدقيقة H. بلوفياليس. إنتاجيته أقل ولكن العديد من التجارب جارية إعادة التدوير للأفضل لإنتاج الكتلة الحيوية من خلال استخدام العناصر الغذائية منخفضة التكلفة ، مثل نفايات الطعام ، (3)
- باراكوكس كاروتينيفاسيانز. هذه البكتيريا لا تنتج أستازانتين نقي ، ولكن أ مزيج من الكاروتينات التي تمثل المكون الأساسي منها. من خلال تقنيات الانتقاء المطفرة الكلاسيكية (مثل الأشعة فوق البنفسجية والمعالجة الكيميائية) ، تم اختيار سلالات أكثر إنتاجية ، إلى جانب معايير زراعة أكثر ملاءمة.
4) الأغذية الجديدة على أساس أستازانتين
استخدام أستازانتين في الغذاء في الاتحاد الأوروبي ، يُصرح به حاليًا فقط في المكملات الغذائية ، مع تحذير من عدم ملاءمة استهلاك الأطفال والشباب الذين تقل أعمارهم عن 14 عامًا (انظر الفقرة 6). الإذن الأول أ رواية الغذاء يتعلق بالأوليوريسين الغني بأستازانتين من H. بلوفياليس، واقتراح لتعديل شروط الاستخدام هو الآن قيد النظر. كما تم تقديم طلب NF إضافي لوجبة الأوليورين والأعشاب البحرية H. بلوفياليس. واحد آخر الغذاء رواية مع (إسترات) أستازانتين ، المرخص به بالفعل ، هو زيت كالانوس فينمارشيكوس (قشريات مجدافيات صغيرة).
5) تأثير مضادات الأكسدة والفوائد الصحية الأخرى
الفوائد من أستازانتين متعددة ، وذلك بفضل النشاط الحيوي المضاد للأكسدة المتفوق بشكل كبير مقارنة بالجزيئات الأخرى (Mularczyk وآخرون.، 2020). (4) نظرًا لأنه مركب قابل للذوبان في الدهون ، يزداد توافره البيولوجي عند تناوله مع الزيوت أو الدهون. أظهرت العديد من الدراسات السريرية قدرة أستازانتين على تقليل الالتهاب وتقوية جهاز المناعة ، بالإضافة إلى الأنشطة المضادة للميكروبات والفيروسات. ذكرت الفوائد الأخرى في الأدبيات (Ambati وآخرون.، 2014) بمستويات مختلفة من الأدلة العلمية ، تتعلق بما يلي:
- انخفاض نسبة الكوليسترول والدهون الثلاثية في الدم ،
- الوقاية من أمراض القلب والأوعية الدموية ،
- الحد من تلف الحمض النووي وتقليل حدوث الأورام ،
- الشفاء من التعب العقلي ،
- حماية الجلد من الأشعة فوق البنفسجية ،
- الحفاظ على وظيفة مضادات الأكسدة بعد الإجهاد التأكسدي من النشاط البدني. (5)
دراسات سريرية أخرى (هاياشي وآخرون.، 2021) قدرة أستازانتين على الوقاية من القلق ، وقرحة المعدة وتلف الشبكية ، وكذلك تحسين الوظيفة الإدراكية. بافتراض أن هذه التأثيرات لا تنشأ فقط من أستازانتين ولكن أيضًا من AERs الأخرى (الكاروتينات الغنية بأستازانتين) مثل adonirubin و adonixanthin. (6)
6) مستويات التعرض ، ADI
EFSA (2020) أعاد تقييم سلامة أستازانتين في البشر ، بناءً على التعرض من الغذاء رواية مصرح به (بحد أقصى 8 ملغ / يوم من أستازانتين) ومن استهلاك الأسماك والقشريات التي تحتوي عليه بسبب استخدامه كمادة مضافة للأعلاف. وكانت النتائج للسكان المستهدفين على النحو التالي:
- البالغون (70 كجم من وزن الجسم): يعتبر التعرض عند 0,174 مجم / يوم لكل كجم من وزن الجسم آمنًا ، حيث يقل 13٪ عن مستوى ADI (المدخول اليومي المقبول) المنصوص عليها في الآراء حول إضافات الأعلاف عند 0,2 ملغ أستازانتين لكل كيلوغرام من وزن الجسم ،
- المراهقون بين 14 و 17 سنة (وزن الجسم 61,3 كجم). التعرض 0,2 ملغ / يوم لكل كيلوغرام من وزن الجسم ، أي ما يعادل ADI ،
- المراهقون بين 10 و 13 سنة (وزن الجسم 43,3 كجم). يتم تجاوز ADI بمقدار 0,056 مجم / يوم لكل كيلوجرام من وزن الجسم (28٪ من إجمالي ADI) ،
- الأطفال دون سن 10 سنوات. يتراوح التعرض بين 0,25 و 1 مجم / يوم لكل كيلوجرام من وزن الجسم (تجاوز ADI بنسبة 123-524٪).
6) أستازانتين في تربية الأحياء المائية
تربية الأحياء المائية إنه قطاع يستخدم فيه أستازانتين على نطاق واسع بفضل قدرته على إعطاء لون "السلمون" النموذجي لأنواع الأسماك المستزرعة ، مثل السلمون المرقط والسلمون أنفسهم ، والقشريات ، وكذلك أسماك الزينة. كشفت المكملات الغذائية مع أستازانتين عن فوائد صحية أخرى أداء إنتاج حيوانات الاستزراع المائي. إنه في الواقع قادر على تعزيز النمو وزيادة الوزن.
الإدارة من أستازانتين مع الكتلة الحيوية الطحلبية يسمح أيضًا بما يلي:
- توفير الأحماض الأمينية الأساسية والأحماض الدهنية الأحادية والمتعددة غير المشبعة والسكريات والفيتامينات التي تعزز تأثير الكاروتين ،
- تعزيز وظائف الجهاز المناعي ، وذلك بفضل القوة المضادة للأكسدة ، وبالتالي تقليل الحاجة إلى استخدام المضادات الحيوية في تربية الأحياء المائية ،
- تقليل بيروكسيد الدهون ، وزيادة استقرار الغذاء وخصائصه الغذائية (Lu وآخرون.، 2021. انظر الملاحظات 8,9،XNUMX).
7) أستازانتين في تربية الدواجن
تربية الطيور إنه قطاع آخر لتربية الحيوانات حيث يكتشف أستازانتين إمكانات كبيرة لكل من تأثيره المضاد للأكسدة ولآثاره الإيجابية على جهاز المناعة وصحة الحيوان. بهدف الحد من استخدام المضادات الحيوية والأدوية البيطرية الأخرى وربما القضاء عليها ، كما تم اختباره بالفعل في إيطاليا مع الغاتان. (10)
الدراسات الحديثة تجارب على استخدام أستازانتين في تربية الدواجن (Zhu وآخرون.، 2021 ؛ بيرتيوي وآخرون.، 2022) في الواقع فائدة مساهمتها في تعزيز نمو لحوم الدواجن (الفراريج) ، ومن أجل صحة ورفاهية الدجاج البياض ، مع تأثير إيجابي أيضًا على جودة البيض (11,12 ، XNUMX).
8) الاستخدامات في تربية الخنازير
مضادات الأكسدة لا تؤثر فقط على صحة الخنازير وحالتها ، فضلاً عن جودة اللحوم. يانغ وآخرون. (2006) أظهر انخفاضًا بمقدار عشرة أضعاف في محتوى الدهون الخلفية وزيادة في كتلة العضلات بعد 14 يومًا من إطعام 3 مجم / كجم من أستازانتين. (13)
التراكم من الأستازانتين الطبيعي في الأنسجة العضلية للخنازير ، بعد إدراجه في الحصة الغذائية ، له تأثير مضاد للأكسدة يقدر بأربع مرات أعلى من فيتامين هـ مع تأثيرات تفوق تأثير نفس الجزيء المضاف إلى اللحوم ، للحفاظ على جودتها والمحافظة عليها.
8) استنتاجات مؤقتة
المجال من الطحالب الدقيقة تواصل التعبير عن الإمكانات التي لم يتم التعبير عنها أو التقليل من شأنها على أي حال. بهدف إنتاج المكونات الغذائية والأدوية ومستحضرات التجميل الطبيعية ، بما في ذلك من خلال إعادة التدوير للأفضل من ثاني أكسيد الكربون والنفايات من سلاسل التوريد الأخرى ، كما رأينا (2 ، 14,15).
الإنتاج العالمي الطحالب والطحالب الدقيقة - كما ورد في تقرير البرلمان الأوروبي (2023) الذي يليه مبادرة الاتحاد الأوروبي بشأن الطحالب (2022) - زيادة من 0,56 إلى 35,82 مليون طن بين عامي 1950 و 2019 (16,17,18،97،XNUMX). وآسيا هي البطل المطلق بنسبة XNUMX٪.
البحث والابتكار ضرورية لتطوير العمليات الفعالة والمنتجات المبتكرة والتحقق من صحتها ، لتحفيز ولادة الاقتصاد الحيوي الأزرق. كما يوضح مشروع البحث ، على سبيل المثال بروفيوتشر، في برنامج الأفق، في هورايزون 4 بروتينات (19).
داريو دونغو وأندريا أديلمو ديلا بينا
ملاحظة
(1) فيلارو وآخرون. (2021). الطحالب الدقيقة المشتقة من Astaxanthin: اتجاهات البحث والمستهلكين والاستخدام الصناعي كغذاء. أغذية 10: 2303، https://doi.org/10.3390/foods10102303
(2) تشين وآخرون. (2017). تعزيز إنتاج أستازانتين بواسطة Chromochloris zofingiensis في نظام استنبات قائم على الصفيحة الدقيقة تحت إشعاع عالي الضوء. تقنية Bioresource 245: 518-529، https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.08.102
(3) جيرفاسي وآخرون. (2019). إنتاج Astaxanthin بواسطة Xanthophyllomyces dendrorhous ينمو على ركيزة منخفضة التكلفة. أغروفور. النظام. 94: 1229-1234 ، https://doi.org/10.1007/s10457-018-00344-6
[4) Mularczyk M، Michalak I، Marycz K. (2020). Astaxanthin والمغذيات الأخرى من Haematococcus pluvialis-multifunction Applications. المخدرات مار. 2020 سبتمبر 7;18(9):459. doi: 10.3390/md18090459
(5) RR أمباتي وآخرون. (2014). أستازانتين: المصادر ، الاستخراج ، الاستقرار ، الأنشطة البيولوجية وتطبيقاتها التجارية - مراجعة. مارس المخدرات 12: 128-152، https://doi.org/10.3390/md12010128
(6) هاياشي وآخرون. (2021). الإنتاج التجاري من Astaxanthin مع Paracoccus carotinifaciens. في: الكاروتينات: نهج التخليق الحيوي والوظيفية الحيوية. التقدم في الطب التجريبي وعلم الأحياء 1261: 11-20 ، https://doi.org/10.1007/978-981-15-7360-6_2
(7) الهيئة العامة للرقابة المالية (هيئة سلامة الأغذية الأوروبية) التجمع الوطني الديمقراطي لوحة (2020). سلامة أستازانتين لاستخدامه كغذاء جديد في المكملات الغذائية. مجلة EFSA 18 (2): 5993 ، https://doi.org/10.2903/j.efsa.2020.5993
(8) لو وآخرون. (2021). أستازانتين كمستقلب الطحالب الدقيقة لتربية الأحياء المائية: مراجعة للآليات التركيبية وتقنيات الإنتاج والتطبيق العملي. بحوث الطحالب 54: 102178. https://doi.org/10.1016/j.algal.2020.102178
(9) لاستخدامه في تربية الأحياء المائية ، يجب السماح باستخدام أستازانتين كمادة مضافة للأعلاف (فئة "الإضافات الحسية" ، مجموعة "الملونات"). يوجد حاليًا ثلاث إضافات مصرح بها في سجل الاتحاد الأوروبي (أستازانتين ، أستازانتين - ثنائي ميثيل السكسينات ، الكتلة الحيوية من فافية رودوزيما غنية في أستازانتين) ، مع الأنواع النسبية المسموح بها. ويجري حاليا تقييم سلامة باراكوكس كاروتينيفاسيانز، لاستخدامها أيضًا كمادة مضافة للأعلاف
(10) داريو دونغو ، أندريا أديلمو ديلا بينا. تربية دواجن خالية من المضادات الحيوية على الطريقة الايطالية. هدية (تجارة المواد الغذائية الإيطالية الكبرى). 14.12.20
(11) يوانزاو تشو وآخرون. (2021). مكملات أستازانتين تثري الأداء الإنتاجي والاستجابات الفسيولوجية والمناعية في الدجاج البياض. علم الحيوان. 2021 مارس 34 (3): 443-448. دوى: 10.5713 / ab.20.0550
(12) هيريندا بيرتيوي وآخرون. (2022). أستازانتين كمضاد أكسدة محتمل لتحسين الصحة والأداء الإنتاجي لدجاج اللاحم البيطري. ميد. Int. 2022 ؛ 2022: 4919442. دوى: 10.1155/2022/4919442
(13) يانغ ، واي إكس ؛ كيم ، YJ ؛ جين ، زي. لوهاكير ، دينار ؛ كيم ، سي إتش ؛ أوه ، SH ؛ لي ، SH ؛ تشوي ، جي. تشاي ، ب ج. (2006). آثار المكملات الغذائية للأستازانتين على أداء الإنتاج وجودة البيض في البياض وجودة اللحوم في الخنازير النهائية. AJAS 2006, 19, 1019–1025. doi: 10.5713/ajas.2006.1019
(14) داريو دونغو ، أندريا أديلمو ديلا بينا. الطحالب والطحالب الدقيقة للاستخدام الغذائي في أوروبا ، ABC. هدية (تجارة المواد الغذائية الإيطالية الكبرى). 14.11.22
(15) داريو دونغو ، جوليا بيترليني. الطحالب والطحالب الدقيقة. زراعة الكربون e إعادة التدوير للأفضل من ثاني أكسيد الكربون. هدية (تجارة المواد الغذائية الإيطالية الكبرى). 18.1.23
16 البرلمان الأوروبي (2023). مستقبل قطاع الطحالب في الاتحاد الأوروبي. https://bit.ly/733-114 البحث للجنة PECH دوى: 10.2861 / 922543
(17) مارتا ستريناتي. تقترح المفوضية الأوروبية 23 إجراءً لصناعة الأعشاب البحرية. هدية (تجارة المواد الغذائية الإيطالية الكبرى). 23.11.22
(18) اتصالات المفوضية الأوروبية نحو قطاع طحالب قوي ومستدام في الاتحاد الأوروبي (COM / 2022/592 نهائي)'https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A52022DC0592&qid=1685431066833
(19) داريو دونغو. بروفيوتشروالطحالب الدقيقة لتغذية الكوكب. مشروع بحث الاتحاد الأوروبي. هدية (تجارة المواد الغذائية الإيطالية الكبرى). 18.6.19
داريو دونغو ، محامي وصحفي ، دكتوراه في قانون الغذاء الدولي ، مؤسس WIISE (FARE - GIFT - Food Times) و Égalité.
تخرج في تقنيات الأغذية والتقنيات الحيوية ، تقني أغذية مؤهل ، يتابع مجال البحث والتطوير. فيما يتعلق بشكل خاص بمشاريع البحث الأوروبية (في Horizon 2020 ، PRIMA) حيث يشارك قسم FARE في WIISE Srl ، وهي شركة مزايا.
