Referát na téma #13: Haematococcus, photobioreactor, astaxanthin Tom „chekotay“ Lipner Nižší rostliny pro vyšší ročníky Všechny obrázky na stránce nalezeny skrz

„A novel double-layered photobioreactor for simultaneous Haematococcus pluvialis cell growth and astaxanthin accumulation“ - In Soo Suha, Hyun-Na Jooa a Choul-Gyun Lee, ( 2&_user=835458&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId= &_rerunOrigin=google&_acct=C &_version =1&_urlVersion=0&_userid=835458&md5=35ba349e1158c9751fd5cbb98970b910) Astaxanthin je tmavě červené barvivo, nacházející se v mořských živočiších a řasách, kde je nejčastěji zastoupeným pigmentem z rodiny karotenoidů. Karotenoidy, lipofilní pigmenty a antioxidanty, cca 600 druhů. Zodpovědné za oranžovou a červenou barvu rostlin a řas a za modrou, fialovou a červenou barvu vodních živočichů, kteří tyto rostliny jedí. Astaxanthin je významný antioxidant, chránící membrány, proteiny a genom buňky před peroxidací. Prostupuje hematoencefalickou bariérou, což dokáží zdaleka ne všechny antioxidanty. CNS je bohatá na nenasycené mastné kyseliny, a jejich chronické poškozování je příčinou mnoha degenerativních nemocí. Astaxanthin je asi 10× silnější antioxidant, než vitamíny C, D či beta-karoten. Haematococcus pluvialis (Class: Chlorophyceae Ordo: Chlamydomonadales Familia: Haematococcaceae) Vodní ubikvist temperátní zóny. Cysty, které vytváří za zhoršených životních podmínek, jsou před stressovými faktory chráněny vysokou koncentrací astaxanthinu, a jsou proto červené, což někdy způsobuje krvavě rudé zbravení vodních ploch. →Tato řasa je největším známým producentem astaxanthinu – přibližně 40 gramů z jednoho kila sušiny. (8 000× více než lososovité ryby) Syntetický pigment stojí asi $2000/Kg. Využívá se k barvení lososů na rybích farmách. V poslední době je protěžováno využívání přírodních pigmentů, za které se platí bonus až 5× vyšší, než je cena syntetického pigmentu. Protože se astaxanthin využívá v lékařství, kosmetice a potravinářství, existují výrazné tlaky na využívání čistě přírodních produktů. Krom toho je to enantiomer.

Starý způsob kultivace 1. fáze - zelená Řasy se pěstují v budovách z drobných kolonií, následně se přesunou ven, do solárních fotobioreaktorů. Cílem je namnožit co nejvíce buněk fáze - červená Když je řasa dost namnožená, vystaví se stresu – upraví se složení živného roztoku, přisvítí se UV lampou... Řasa reaguje přechodem do klidového stádia, tedy tvorbou cyst zásobených astaxanthinem. Když pigment tvoří asi 4% biomasy, je tato dále zpracovávána – vysoušení, rozrušování buněčných stěn, případně profukování oxidem uhličitým. Vločkování zvýší poměr astaxanthinu v pryskyřici až na 10%. Biomasa nesmí být kontaminována žádným znečištěním, čemuž brání důsledně kontrolovaný provoz. Pro růst řas je zásadní silné sluneční záření, proto se tyto fytotrony stavějí například v izraelských pouštích.

Starý způsob kultivace

Nový, vylepšený způsob kultivace Obě fáze výroby astaxanthinu jsou sice prostorově odděleny, ale probíhají v jediném fotobioreaktoru. Zatímco v jádře se řasa stále množí, v okrajovích partiích pláště dochází k akumulaci astaxanthinu. Regulace růstu a encystace je prováděna pomocí úprav obsahu dusíku v živném roztoku a intenzity osvětlení. Buňky řasy z jádra se používají k inokulaci média další série, takže její produktivita se ještě o něco zvýší. Zářivá energie v plášti: 770 μE m −2 s −1 Produkce pigmentu v plášti: 357 mg l −1 Zářivá energie v jádru: 40 μE m −2 s −1 Koncentrace buněk v jádru: 4,0×10 5 cells ml −1 Koncentrace v jádru 2. série: 4,3×10 5 c. ml −1 Obsah pigmentu v sušině: 226 mg l −1 (5.79%) Experimentální fotobioreaktor: Fotografie z boku (a), nákres z boku (b), nákres zvrchu (c). (1) vnitřní jádro Ø 5,1 cm (2) zevní plášť Ø 7,5 cm (3) fluorescenční lampy (i) vstup – inouklace (ii) výstup – vzroky (iii) vstup – živné médium (iv) výstup – plyny (v) vystup – plyny Pracovní objem : 1 litr. Pracovní teplota: 25°C Průtok vzduchu obohaceného 5% CO 2 : 100 ml min −1

Výhody dvouvrstvého fotobioreaktoru Úspora energie – Jeden zdroj světla ozařuje obě procesní vrstvy. Úspora práce – |Nová metoda inokulace je proces, který se dá automatizovat snadněji, než klasické metody. Vyšší výnosy – lépe prozářené řady produkují více astaxanthinu.