A Hét 1989/2 (34. évfolyam, 27-52. szám)
1989-09-08 / 37. szám
TUDOMÁNY TECHNIKA Moszatok az étlapon A Föld lakossága már meghaladta az 5 milliárd főt és egyes becslések szerint évi 2 %-os növekedési ütemmel számolva 2010-re eléri a 8 milliárdot. A gyorsan szaporodó emberiség növekvő élelmiszerigényét a mezőgazdasági termelés további intenzifikálásával tudjuk csak kielégíteni. Újabb és újabb termőterületek megművelése, a műtrágyázás gyakorlati elterjedése, a fokozott és hatékonyabb növényvédelem, új bőtermö fajták kinemesítése, az agrotechnika gépesítése voltak azok a tényezők, amelyek magasabb hozamokat, több élelmiszert eredményeztek.- Az emberi táplálék megtermelése lényegében egyetlen tényezőtől függ: az egységnyi terület fotoszintetikus kapacitásától (vagyis attól, hogy egy egységnyi terület növényei mennyi szervetlen anyagot képesek, a napfényenergia segítségével, szerves anyaggá alakítani). Magasabb rendű termesztett növényeink fénykihasználása korlátozott, a rájuk eső fénysugárzás 0,1 —0,5 °/o-át képesek szerves anyag képzésére fordítani. Legtöbb termesztett növényünknek csak kis része az, ami az emberi táplálkozás szempontjából értékes (pl. termések, magvak, gyökerek) és a növénynek sok energiát kell a szár, a levél és egyéb részek képzésére fordítania — ezek fehérje- és zsírtartalma alacsony és közvetlenül nem fogyaszthatóak. Számos országban foglalkoznak a tudósok a fotoszintézis folyamatának kutatásával. Tesztnövényként gyakran alkalmaznak egysejtű édesvízi moszato-Az algák felhasználása a növénytermesztésben A számos hasznosítható tengeri és édesvízi algafaj közül irányítsuk figyelmünket ezúttal a nagy tömegben termeszthető egysejtű édesvízi algákra. A három leggyakrabban felhasznált alganemzetséget: a Chlorella és Scenedesmus zöld algát, valamint a Spirulina kék-zöld algát ábránk szemlélteti. E fenti fotoszintetizáló mikroalgák (magyarul: moszatok) termesztésbe vonását Linder (1917), majd Harder (1942) vetette fel Németországban. A II. világháború után újult erővel folytak a kutatások, az algakultiválás alapjait német, japán, amerikai, izraeli és csehszlovák kutatók rakták le. 1964 után japán kutatók Tamiya vezetésével kidolgozták a nagybani C/)/ore//a-termesztés technológiáját. Ezek a parányi, csak mikroszkóppal megkülönböztethető vízi élőlények igen igénytelenek. Ha néhány ezreléknyi szervetlen sót tartalmazó tápoldatban szaporítjuk őket, nagy mennyiségű szerves anyag előállítására képesek, ugyanis az algák táplálékának egy része a levegő szén dioxidjában lévő szén. Az algák nagyon gyorsan szaporodnak pl. a Chlorella egy nap alatt nyolcszor is képes osztódni. A moszatok fejlődésmenete igen gyors, a Scenedesmus, Spirulina és Chlorella algák átlagosan 5— 50 g szerves anyag akkumulációjára képesek 1 m2 tenyészterületen naponta. Mindez átlagosan 25—55 tonna szerves szárazanyag képzést jelenti hektáronként egy év alatt. A „világrekordot" a Scenedesmus ob/iquus SAG 275-3a törzs tartja, mely optimalizált körülmények között naponta 54 g/m2 szerves szárazanyag létrehozására képes, ami 90t/ha/év hozamnak felel meg. Összehasonlításképpen: a gabonanemüek átlagos hozama mérsékelt éghajlati övezetben 10—20 t/ha/év. A moszatok megfelelően kialakított alganevelő berendezésekben, napos, kiegyenlített hőmérsékletű területeken, ahol elegendő víz áll rendelkezésre, gyakorlatilag egész évben eredményesen termeszthetők. Jelentős algatermesztés van napjainkban a szubtrópusi övezet egyes országaiban pl. Japánban, Kínában, Indiában és Mexikóban. Az algák termesztési technológiája automatizálható, és előnye, hogy más mezőgazdasági növény termesztésére nem használható területeken is alkalmazható. A tápoldat összetételének optimalizálása, az algatermesztés biológiai kérdéseinek megoldása sikeres úton halad, viszont nincsenek megoldva a termeléssel járó magas járulékos költségek. Az algakultúrák folyamatos keverése, levegőztetése, az algasejtek szárítása, összegyűjtése, fertőzéstől való megóvása energiaigényes feladat, mely az algák termesztését más mezőgazdasági növényhez képest megdrágítja. Az előállítási költségek csökkentése számos kutatás tárgya, mely az elkövetkező évek fontos feladata lesz. Az algák hasznosítása biotrágyaként A fejlődő országokban, ahol a műtrágyák magas ára korlátozza azok alkalmazását, eredménnyel használnak egyes kék-zöld algákat biotrágyaként. Ha a rizsföldek talaját szabadon élő, a légköri nitrogén megkötésére képes kék-zöld algákkal oltjuk be (leggyakrabban Anabena, Nostoc fajokkal) akkor 15 %-kal csökken a műtrágyával bevitt nitrogénszükséglet, nő a rizshozam. Az Anabena kék-zöld algafajok 20/30 kg/ha nitrogént képesek biológiai úton megkötni. Ha ugyanez az alga az Azolla nevű vízi páfránynyál él szimbiózisban (kölcsönösen előnyös együttélésben) 60—80 kg nitrogénnel gazdagítja a rizsföidek talaját hektáronként. A legújabb kutatások növényvédő szerekkel szemben ellenálló kék-zöld algatörzsek kinemesítésére, az algák által kötött, illetve mesterségesen adagolt nitrogén arányának optimalizálására irányulnak. Más trágyázási lehetőségként a frissen összegyűjtött vagy hamvasztással, erjesztéssel feltárt algákat beszántják a talajba. Az algák magas szervesanyag és káliumtartalma jól kiegészítheti a műtrágyák hatóanyagait. Az algákban előforduló mikroelemek (vas, réz, mangán, cink), vitaminok és növekedést serkentő anyagok (auxinok, citokininek) kedvezően hatnak a mezőgazdasági növények növekedésére. Az alga mint emberi táplálék A tengerparti országokban élő emberek a nagyobb méretű, tengerben élő algákat levesek, saláták, szószok, sütemények formájában régóta fogyasztják. Az algatermesztés fejlődésével előtérbe került a termesztett algafajok fogyasztása. A Chlorella, Scenedesmus és Spirulina termesztett algafajok nyersfehérje tartalma átlagosan 48—59%, lipid (zsirszerü anyag) tartalma 5—12%, szénhidrát (cukor) tartalma 10—18. Az algák fehérjéi könnyen emészthetőek, magas biológiai értékű aminosavakból tevődnek össze. Az algák telítetlen zsírsav tartalma rendkívül magas, mely szerepe az érrendszeri betegségek megelőzésében közismert. Az algák fogyasztásával fontos vitaminokhoz (B- és A-vitamin), ásványi sókhoz és nukleinsavakhoz juthat szervezetünk. E számos előny mellett problémát jelent, hogy az algák bizonyos alapvetően fontos aminosavakból keveset tartalmaznak, feldúsíthatják a mérgező nehézfémeket, méreganyagokat is termelhetnek. Az algák zöld színanyagainak bomlástermékei az emberi szervezetbe jutva a bőr fokozott fényérzékenységét okozhatják. E számos probléma ellenére a kutatások tovább folynak, több országban a szárított, feldolgozott algákat tabletták formájában árulják, vagy egyes élelmiszerekhez adalékanyagként adják. Az alga mint takarmány Az emberi fogyasztásnál gyorsabban terjed az algák takarmányként való felhasználása. Ha a szárított algalisztet közismert takarmányokhoz keverjük, fehérjékkel, aminosavakkal, vitaminokkal, különböző ásványi sókkal gazdagíthatjuk azok kémiai összetételét. AZ ALGÁK BIOTECHNOLÓGIAI HASZNOSÍTÁSÁNAK TÁVLATAI kát, pl. Chlorella pyrenoidosa zöld algát. E kutatások közben az algák számos kedvező tulajdonságára derült fény. Az algák napfényenergia kihasználása a kultúrnövényekénél sokkal kedvezőbb, átlagosan 2—3 %, egyes Chlorella fajoknál ez az érték 15—20 % is lehet. Az algák további előnye, hogy tápanyagai szállítására nincs szükség, igy kevés cellulózt tartalmaznak. A magas fehérje- és zsírtartalmú algasejt gyakorlatilag teljes egészében hasznosítható. Tekintsük át röviden az elmúlt évtizedekben dinamikus fejlődésnek indult új tudományág, a biotechnológia algák hasznosítására irányuló legújabb kutatásait. az algák felhasználásának előnyeit és hátrányait. Ezek az anyagok fontos szerepet töltenek be az állati szervezet fejlődésében és anyagcseréjében. Pl. az algák magas karotintartalma (A-vitamin) javítja a tyúkok bőrének, tojásának sárga színét. Ha a takarmányhoz 5—10% szárított algalisztet keverünk, a baromfifélék, sertések, kérődzők, halak súlygyarapodása gyorsabb lesz. Ennél nagyobb algamennyiségek kedvezőtlen hatásúaknak bizonyultak. Az algák ipari hasznosítása Az algák feldolgozásával számos finomvegyszert állíthatunk elő. A moszatokból kivont alginát, agar-agar és karragén sokoldalúan alkalmazható az élelmiszerek állományának javításában, a gyógyszergyártásban (kúpok, kenöcsök alapanyagaként), kozmetikai cikkek előállításában (mosószerek, fogpaszták, samponok), textiliparban (színező és ragasztóanyagok), papíriparban (ragasztó és fényezöanyagok) és a vegyiparban (enyvek és gyanták töltő-rögzítő anyagaként). Az algák száraz desztillálásával ammóniát, káliumsót, szenet, jódot nyerhetünk, erjesztéssel acetont állíthatunk elő. Számos gyógyszer, drog, toxin, vitamin és színanyag vonható ki az algákból. Az algák mint vízi élőlények jelentős szerepet játszanak az ipari, háztartási szennyvizek káros anyagainak bontásában is. Bizonyos körülmények között egyes zöld és kék-zöld algák anyagcsere folyamataik során hidrogént és ammóniát termelnek, mely tiszta, a környezetet nem szennyező biológiai energiaforrás. A felszabaduló hidrogén vagy a nagytömegű algasejt elégetésével jó hatékonysággal termelhetünk elektromos áramot az erőművekben. Mint a fenti példák is bizonyítják, az egysejtű algákban olyan sokoldalúan hasznosítható növényt talált a tudomány, melyre fontos szerep vár a jövő évezred emberének tápanyagellátásában, az ipari termelésben és környezetvédelemben és az energiatermelésben. Moszatoktól zöldellő tóparton sétálva gondoljunk arra, hogy a jövő század embere bizonyára nem fog csodálkozni akkor, amikor egysejtű algákról mint nagyban termesztett kultúrnövényekről olvas. ifj. SIMON LÁSZLÓ 16
