Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)

6. szám - LII. Hidrobiológus Napok: „Alkalmazott hidrobiológia” Tihany, 2010. október 6-8.

107 Hatóanyagok, speciális anyagcseretermékek fotoszintetizáló algaszervezetek tömegprodukcióiból Vasas Gábor Debreceni Egyetem TEK-TTK Növénytani Tanszék, 4032. Debrecen, Egyetem tér 1. Kivonat: Az utóbbi évtizedekben egyes felszíni vízterekben megjelenő planktonikus tömegprodukciók, vízvirágzások gyakran természetvédelmi, közegészségügyi illetve gazdasági jellegű problémákkal jártak együtt. Az ilyen eredetű emberi megbetegedések valamint egyes vízi, szárazföldi élőlénycsoportok megbetegedései, pusztulásai gyakran a tömegesen elszaporodó planktonikus élőlények anyagcsere-termékeire vezethetők vissza. Az algák, cianobaktériumok által termelt erős illetve speciális aktivitással bíró anyagcseretermékek kellemetlen hatásai mellett mind gyakrabban kerülnek előtérbe e különleges metabolitok hasznosítási, alkalmazási lehetőségei a legkülönbözőbb területeken. Az elmúlt harminc évben mind gyakrabban kerültek elő egyes algafajok alkalmazási lehetőségei a környezet-, egészségügyi- és energiaiparban. Cikkünkben áttekintjük az elmúlt évtizedekben leírt alkaloid típusú metabolitokat, amelyeket tömeges megjelenésű cianobaktériumokból, algákból izoláltak. Foglalkozunk a hatóanyagok termelési sajátosságaival, hatásaival, alkalmazási lehetőségeivel. Kulcsszavak: Alga, hatóanyag, alkaloidok. Bevezetés 1. tablazat Az algak felhasználást területei alkalmazási terület fajok termék, metabolikus aktivitás, anyagcsere humán élelmezés gasztronómiai alapanyag táplálék-kiegészítők Porphyra sp., Monostroma sp., Ulva sp., Laminaria sp., Undaria sp., Hizikia fusiformis, Gracilaria sp. Cladosiphon okamuranus, Spirulina sp., Chlorella sp magas fehérje tartalom, eszenciális zsírsavak, vitaminok termelése, speciális ízvilág állati takarmányozás házi állatok (kutya, macska) haszonállatok (szarvasmarha) halgazdaságok, kagylófarmok Ulva sp., Porphyra sp., Palmaria palmata, Gracilaria sp., Alaria esculenta, , Spirulina sp., Chlorella sp hagyományos takarmányoknak megfelelő illetve változatosabb tápanyagkészlet trágyázás, talajjavítás Phymatolithon sp., Ecklonia sp., Ascophyllum nodosum, Nostoc sp szervetlen komponensek, kelátorok, növényi hormonok, nitrogénkötés szennyvízkezelés, környezetszennyezésekkel kapcsolatos alkalmazások Ulva sp., Monostroma sp. Lamiaria, Sargassum, Macrocystis, Ecklonia, Ulva, Lessonia, Durvillaea nehézfém-megkötés, nitrogén és foszforformák eltávolítása kozmetikumok Chondrus crispus, Ulva lactuca, Ascophyllum nodosum, Alaria esculenta, Spirulina platensis, Dunaliella salina alga-poliszacharidok, antioxidánsok, vízmegkötő komponensek Energia, üzemanyag Metán, bio-olaj, bio-dízel, bio-hidrogén Gracilaria sp, Sargassum sp. Macrocystis sp., Ankistrodesmussp. Botryococcus sp., Chlorella sp., Dunaliella sp Nannochloropsis sp Magas szervesanyag-hozam, lipidakkumuláció, direkt és indirek fotolízis, ATP vezérelt H2 termelés Biológiailag aktív komponensek, gyógyászati hatóanyagok, ioncsatorna-blokkolók, enziminhibítorok, vitaminok, zsírsavak, karotinoidok, gyógyszertechnológiai segédanyagok Laminaria sp., Macrocystis pyrifera, Ecklonia sp., Lessonia sp., Durvillaea sp., Ascophyllum nodosum, Lyngbya majuscula, Microcystis sp, Anabaena sp., Aphanizomenon sp. Speciális anyagcseretermékek: poliszacharidok, lipidek, terpenoidok, alkaloidok, fenoloidok A különböző algaszervezetek évente mintegy 52 milliárd tonna szerves szénformával járulnak hozzá az éves szervesanyag-produkcióhoz. Ez megközelítőleg 50 %-a a fold éves szervesanyag-termelésének. Ugyanakkor e szervezetek biológiai jelentőssége nem korlátozódik csupán a fent említett kétségtelenül igen fontos képességükre (Courties et al., 1994). Maga az alga kifejezés semmiképpen nem tekinthető taxonómiai kategóriának hiszen rendszertani szempontból, morfológiai és fiziológiai értelemben is különböző élőlény-csoportokat foglal magában. Az egyes becslések szerint mintegy 40 000 (mások szerint ennél jóval több) fajt magába foglaló alga elnevezés éppúgy takar 1-2 pm-es egysejtű élőlényeket (Ostreococcus tauri) , mint robosztus 60 méter hosszúságot is elérő szervezeteket (Macrocystis pyrifera). Talán éppen a méretbeli változatosságnak köszönhetően is terjedt el a makroalga illetve a mikroalga kifejezés, amelyek ugyancsak nem tekinthetőek rendszertani egységeknek, tekintve hogy egyazon taxonhoz tartozó fajok (pl Chlorophyta) esetében is fennállhat jelentős méretbeli különbség (Field et al. 1998). Az alga kifejezés alatt elsősorban eukarióta taxonok képviselőit (pl Chlorophyta, Phaeophyta, Bacillariophyta, Dynophyta) értjük, de számos tanulmány nem csupán hagyományőrzés céljából, hanem fiziológiai és morfológiai megközelítés alapján is a cianobaktériumok (régebben kékalgák) képviselőit is ide sorolják mind a mai napig. Az algaszervezetek a legszélsőségesebb vizes élőhelyeken túl, talajban, kőzeteken (kőzetekben), havon, más élőlényekkel többé-kevésbé szoros szimbiózisban is képesek élni, életközösségeket alkotni (Courties és mtsai., 1994). Habár az algák esetében néha csupán mikroszkopikus, parányi szervezetekről beszélünk mégis mind a makro-, mind a mikroalgák képviselői esetében néha gigantikus méretű produkcióra, tömeges elszaporodásra képesek. Ezen tömeges megjelenéseket az algaszervezet szemmel is látható formái jelenítik meg, ami egyes fajoknál a víz intenzív elszíneződéséhez vezet, míg más esetben az alga kézzelfogható összeállt tömegét jelentheti. Az algák ilyen tömeges megjelenései napjainkban természetes és mesterséges vízterekben egyaránt előfordulhatnak, a jelenséget számos tényező mellett a vizek tápanyag-tartalmának mennyiségi viszonyai idézhetik elő. Az ilyen tömeges elszaporodások ugyan kellemetlen, néhány esetben kifejezetten káros következményei jelentős gazdasági problémákat okozhatnak, de az egyes algafajok felhalmozódott tömegének hasznosítása már többszáz éves múltra tekint vissza (Becker, 2004). Egyes algafajok hasznosításának kapcsán merült fel az igény, hogy a megjósolhatatlan természetes körülmények között bekövetkező tömegprodukciókon túl, tudatos emberi tevékenységként szabadtéri vagy zárt rendszerekben előre tervezhető hozammal megoldható legyen egyes fajok gazdaságos nevelése (Bowles és mtsai, 2007). Az algák hasznosításának rövid áttekintése Az algák hasznosításáról hivatalosan készült feljegyzés mintegy 2000 evvel ezelőtti eseményről szól, amikor is Kínában helyi lakosok Nostoc fajokat fogyasztottak táplálékként egy éhínséges időszakban. A makroalgáknak táplálékként történő hasznosításáról a IV. századi japánból és a VI. sz.-i Kínából kerültek elő leírások. Az első dokumentáció a „nori" alga tenyésztéséről az 1640-es évekből való. Ebben az időszakban