Chlorella cultivată prin fotosinteză în sisteme de iazuri deschise este utilizată în mod obișnuit astăzi pentru suplimente, în timp ce utilizarea sa ca sursă de proteine ​​în alimentele obișnuite a fost împiedicată de o aromă puternică și de lipsa unei aprovizionări consistente și de înaltă calitate.

Termeni asociați:

  • Clorofite
  • Proteaza
  • Lipidele
  • Enzime
  • Biomasă
  • Alge
  • Proteine
  • Microalge
  • Primaveri calduroase
  • Peptidaze

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Chlorella

Concluzii

Cultivarea Chlorella pentru producerea de biomasă și produse derivate este o activitate industrială care a fost deja stabilită la scară comercială în mai multe țări. Interesul pentru aceste microalge se datorează creșterii lor rapide și ciclurilor de viață simple, permițând studii aprofundate ale mecanismelor și utilizarea lor ca înlocuitor alimentar datorită conținutului ridicat de proteine, carotenoide, vitamine și minerale. În acest fel, Chlorella a fost studiată pe larg pentru a obține biomasă sau pentru a extrage compuși bioactivi cu potențiale aplicații în suplimente alimentare funcționale, precum și în produse farmaceutice, cosmetice și farmaceutice. Acest avantaj pentru nutriția umană și clinică se datorează funcțiilor lor biologice cu beneficii pentru sănătate. Mai multe studii ale compușilor bioactivi ai microalgelor au arătat că acești compuși pot avea activități biologice benefice, fără a se limita la proprietăți antitumorale, antiinflamatorii, antimicrobiene, antioxidante și anticoagulante. În acest fel, Chlorella poate deveni o sursă de compuși bioactivi sau chiar poate fi aplicată ca aliment funcțional, promovând perspectiva unor beneficii durabile pentru sănătate.

Cultivarea în masă a microalgelor de apă dulce

J. Masojídek, G. Torzillo, în Enciclopedia Ecologiei, 2008

Chlorella

Chlorella (alge verzi; Chlorophyta) este un gen cosmopolit cu celule globulare mici. Include tulpini cu o toleranță ridicată la temperatură, deoarece unele tulpini pot crește între 15 și 40 ° C. Tulpinile de Chlorella cresc autotrofic într-un mediu anorganic, precum și în condiții mixotrofe și heterotrofe (de exemplu, cu adăugarea de acid acetic și glucoză). În prezent, producția autotrofă de Chlorella se desfășoară în iazuri deschise, fotobioreactoare tubulare semicluse sau cascade înclinate, deoarece rata sa ridicată de creștere previne contaminarea cu alte microalge (de exemplu, în Japonia, Republica Cehă și Germania). Prelucrarea celulelor Chlorella necesită o centrifugare eficientă și dezintegrarea mecanică a peretelui celular al celulozei.

Chlorella este cea mai cultivată algă eucariotă, deoarece este utilizată pe scară largă ca supliment alimentar sănătos și furaj, precum și în industria farmaceutică și cosmetică. Conține proteine, carotenoizi, unii imunostimulatori, polizaharide, vitamine și minerale.

Foodomics: Pentru a descoperi potențialul de sănătate al microalgelor

Irit Dvir,. Shoshana (Malis) Arad, în Modulul de referință în știința alimentelor, 2020

Chlorella

Chlorella este o microalga verde unicelulară care se găsește în multe sisteme acvatice. Datorită abundenței sale și a efectelor pozitive asupra sănătății, Chlorella este considerată un aliment funcțional important și o sursă valoroasă de nutrienți în multe zone, fiind vândută pe scară largă ca aliment sănătos, supliment alimentar și nutraceutic (Bishop și Zubeck, 2012).

Chlorella a fost utilizată pentru a combate malnutriția și nevroza sugarului (de Mello-Sampayo și colab., 2013). Datorită compoziției lipidice a C. vulgaris, constând în principal din acizi oleici, palmitici și linolenici, cu 41%, 22% și respectiv 9% din cantitatea sa totală (Lordan și colab., 2011), Chlorella este, de asemenea, cunoscută pentru prevenirea ateroscleroza și hipercolesterolemia, precum și tumorile prin intermediul conținutului său de glicoproteine, peptide și nucleotide (Gouveia și colab., 2010). Mai mult, Chlorella conține mulți antioxidanți dietetici, cum ar fi luteina, α-carotenul, β-carotenul, acidul ascorbic și α-tocoferolul (Yun și colab., 2011). Cu toate acestea, cel mai important compus nutrițional găsit în Chlorella pare a fi β-1,3-glucan, care este un imunostimulator activ, un agent de eliminare a radicalilor liberi și un reducător al nivelului de colesterol din sânge (de Morais și colab., 2015; Iwamoto și colab., 2000).

Biologia microalgelor

6.8.1 Chlorella (Chlorophyta, Trebouxiophyceae, Chlorellales)

Chlorella a fost prima algă izolată în cultură de Beijerinck (1890) și a fost folosită mai întâi pentru studiul fotosintezei de Warburg (1919) și mai târziu de Calvin și Benson în lucrările lor privind asimilarea dioxidului de carbon la plante (Calvin, 1962) . Chlorella a fost, de asemenea, una dintre primele microalge considerate pentru cultivarea în masă și prima microalge produsă comercial (Arthur D. Little Inc., 1953; Tamiya, 1957; Tsukuda și colab., 1977). Chlorella a fost văzută inițial ca o sursă de hrană bogată în proteine ​​(Morimura și Tamiya, 1954), dar fusese propusă și ca sursă de biocombustibil (Harder și von Witsch, 1942). Mai multe detalii despre fiziologia, biochimia, cultura și aplicațiile Chlorella pot fi găsite în recenziile de Oh-hama și Miyachi (1988) și Safi și colab. (2014) .

Speciile de Chlorella sunt în principal apă dulce și sunt deosebit de frecvente în apele foarte bogate în nutrienți. De asemenea, se găsesc adesea în creștere pe sol. Se cunosc câteva specii marine.

Genul Chlorella este format din microalge mici, sferice până la ovoidale, nemotile, unicelulare sau coloniale, cu un singur cloroplast cu un pirenoid (Bock și colab., 2011). Unele specii pot produce cantități mari de mucilaj extracelular. Celulele Chlorella sunt autospori care se reproduc asexual prin mitoză, cel mai frecvent prin formarea a patru celule fiice în cadrul celulei parentale (Yamamoto și colab., 2004). Odată ce aceste celule fiice s-au maturizat, peretele celular parental se rupe și celulele fiice sunt eliberate. Interesant este că secvența completă a genomului Chlorella variabilis a arătat prezența genelor legate de meioză, sugerând posibila prezență a sexului criptic în cadrul acestui gen (Blanc et al., 2010).

Studiile biochimice și moleculare din ultimii 20 de ani au condus la o reevaluare majoră a algelor etichetate ca „Chlorella” (Krienitz și colab., 2015), multe fiind transferate către alte genuri. În prezent sunt recunoscute 44 de specii de Chlorella (Guiry și Guiry, 2017), deși este probabil ca acest număr să se schimbe odată cu studiile ulterioare. Denumirea corectă a speciilor nu este doar de importanță științifică, dar poate avea și implicații de reglementare pentru utilizarea comercială a acestor specii (Champenois și colab., 2015).

Cultivarea în masă a microalgelor de apă dulce ☆

Chlorella

Chlorella (alge verzi; Chlorophyta) este un gen cosmopolit cu celule globulare mici (aproximativ 2-10 μm diametru) care trăiește atât în ​​habitate acvatice, cât și în cele terestre. Include tulpini cu o toleranță ridicată la temperatură, deoarece unele tulpini pot crește între 15 și 40 ° C. Datorită ciclului său celular simplu, a ratei de creștere ridicate și a căilor fotosintetice și metabolice similare plantelor superioare, Chlorella a fost folosită de mult timp ca model de microorganism pentru studierea aparatului fotosintetic și asimilarea carbonului. Tulpinile de Chlorella cresc fototrofic într-un mediu anorganic, precum și în condiții mixotrofe și heterotrofe (de exemplu, cu adaos de acid acetic și glucoză). În prezent, producția fototrofică de Chlorella se desfășoară în iazuri deschise, fotobioreactoare tubulare semicluse sau cascade înclinate, deoarece rata mare de creștere previne contaminarea cu alte microalge (de exemplu, în Germania, Japonia, China, Republica Cehă și alte câteva țări asiatice) cu o producție totală anuală de aproximativ 5000 de tone metrice. Prelucrarea celulelor Chlorella necesită atât o recoltare eficientă și eficientă (floculare, flotație, centrifugare etc.), cât și o dezintegrare mecanică a peretelui celular al celulozei.

Chlorella este cea mai cultivată algă eucariotă, deoarece este utilizată pe scară largă ca supliment alimentar sănătos și furaj, precum și în industria farmaceutică și cosmetică. Conține proteine ​​(până la 60% din greutatea uscată), polizaharide (10-15%), lipide (12-15%), acizi grași nesaturați și carotenoizi (predominant luteină), precum și unii imunostimulatori, vitamine și minerale . Este important de reținut că Chlorella are, de asemenea, capacitatea de a sintetiza cantități mai mari de compuși de stocare (polizaharide sau lipide neutre) atunci când se află în condiții de stres, de ex. sub iradiere ridicată cu deficit de nutrienți, făcându-l o sursă promițătoare pentru producția de biocombustibili.

Alge

Fenotip versus genotip în Chlorellaceae în reflectarea condițiilor ecosistemice

chlorella

Figura 8. Arborele filogenetic al relației genului Chlorella pe baza analizelor secvenței ARNr 18S. Adaptat de la Luo și colab. (2005) Sus. Internat. Verein. Limnol. 29: 170–173.

Pe exemplul sistematicii algelor și al ecologiei, se poate trage o imagine vitală a elementelor esențiale reale în științele vieții. În prezent, limnologii trec o perioadă dificilă de răsturnare de la metodele convenționale la instrumentele filogenetice moleculare moderne. Ei trebuie să mențină echilibrul între ambele tipuri de muncă, deoarece cele mai creative rezultate necesită o cooperare interdisciplinară respectuoasă între abordatorii „tineri” și „bătrâni”. Limnologii au privilegiul de a lucra în ecosisteme, iar ecosistemele sunt mediile în care are loc evoluția.

Microalge heterotrofe

B. Klamczynska, W.D. Mooney, în Surse de proteine ​​durabile, 2017

20.5.2 Siguranță

Chlorella a fost aprovizionată cu alimente umane de secole și este recunoscută ca fiind sigură. Chlorella vulgaris și Chlorella pyrenoidosa nu sunt considerate noi în UE (Regulamentul (CE) nr. 258/97). Recent, Chlorella protothecoides a fost recunoscută ca fiind considerată în general sigură și a primit o scrisoare „fără întrebări” de la Food and Drug Administration (FDA) din Statele Unite (FDA, 2014).

Prototecoidele C. cu celule întregi au fost evaluate pentru siguranța alimentară într-un studiu de hrănire de 13 săptămâni la rozătoare, precum și pentru potențialul de alergie alimentară. Nu au fost raportate efecte adverse legate de întreaga proteină de algă (Szabo, Matulka și Chan, 2013). Într-un alt studiu, un hidrolizat proteic enzimatic din C. vulgaris a fost testat în recuperarea nutrițională a șoarecilor subnutriți. Studiul nu a arătat efecte negative de la C. vulgaris (Morris și colab., 2011).

Microalgal Nutraceuticals

3.4 Chlorella: Nutraceuticalul verde

Figura 3. Principalii pigmenți conținuți în microalge utilizate ca produse nutritive.

Microalge în medicină și sănătatea umană

3.1.1 Chlorella

Alga verde de apă dulce Chlorella (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) este foarte ușor de cultivat și, prin urmare, nu este surprinzător faptul că Chlorella a fost prima microalgă care a fost cultivată pe scară largă pentru a fi vândută ca aliment sănătos, cu primele plante de producție din Taiwan și Japonia începând cu sfârșitul anilor 1950 (Tsukuda și colab., 1977; Soong, 1980). Prima utilizare a Chlorella a fost pentru promovarea creșterii Lactobacillus acidophilus în producțiile produsului lactat fermentat cu acid, Yakult (Shirota și colab., 1964). Primele piețe pentru Chlorella au fost în principal în Asia. Până în 1980 existau 46 de fabrici la scară largă în Asia care produceau mai mult de 1000 kg de microalge (în principal Chlorella) pe lună (Kawaguchi, 1980), iar în 1996 aproximativ 2000 de tone de Chlorella erau comercializate doar în Japonia (Lee, 1997).

Genul Chlorella a fost adesea un loc convenabil pentru a amplasa alge mici, simple, verzi, nonflagulate, mai mult sau mai puțin sferice. De la prima denumire a Chlorella vulgaris de către Beijerinck în 1890, s-au descris multe specii, dar prin utilizarea chemotaxonomiei și mai târziu prin metode moleculare a devenit clar că speciile din două clase de alge verzi, Trebouxiophyceae și Chlorophyceae, și o serie de diferite genuri apar de fapt în ceea ce fusese numit „Chlorella” (Krienitz și colab., 2015). Mai multe dintre speciile de Chlorella vândute sub denumirea de „Chlorella” au fost transferate acum la diferite genuri (Champenois și colab., 2015).

Există o serie de studii care arată siguranța consumului de Chlorella (Halperin și colab., 2003; Day și colab., 2009).

O înregistrare anecdotică a utilizării timpurii a Chlorella în sănătatea umană se află în romanul Wild Swans de Jung Chang (1991), unde își înregistrează părinții mâncând Chlorella cultivată pe propria urină ca un remediu pentru edemul de foamete (acumularea excesului lichid în țesuturile corpului). Încercările de hrănire cu șobolani au arătat că pâinea sau făina îmbogățită fie cu C. pyrenoidosa, fie cu Scenedesmus obliquus ca sursă de lizină și treonină au dat rezultate mai bune decât adăugarea de lizină sau treonină în monoterapie (Hundley și colab., 1956). Cu toate acestea, trebuie recunoscut faptul că majoritatea proteinelor microalgice sunt în general deficitare în aminoacizii cisteină și metionină care conțin S (Leveille și colab., 1962).

Studiile de laborator efectuate pe șobolani și studiile clinice efectuate pe oameni au arătat că extractele de Chlorella sau Chlorella din dietă reduc colesterolul și hipertensiunea arterială (Okuda și colab., 1975; Rolle și Pabst, 1980a, b; Murakami și colab., 1987; Merchant și colab., 2002; Shibata și colab., 2007; Kim și colab., 2016). Principiul (principiile) activ (e) nu au fost/nu au fost încă identificate, deși adenozina sau o oligopeptidă cu o greutate moleculară de aproximativ 200 (Iizuka și colab., 1980), glicoproteine ​​(Murakami și colab., 1982), γ-amino butiric acidul (Tsuchida și colab., 2003) și carotenoizii (Kim și colab., 2016) au fost implicați. O lucrare recentă a sugerat că efectul hipocolesterolemiei s-ar putea datora beta-glucanului (Chen și Huang, 2010).

Suplimentarea cu extract de Chlorella a redus anemia la femeile gravide (Sonada, 1972) posibil datorită conținutului ridicat de fier, cu posibile efecte minore datorate conținutului de folat și vitamina B12. Acest efect a fost confirmat într-un studiu ulterior în care subiecții testați au consumat 2 g de tablete de Chlorella de trei ori pe zi după mese (Nakano și colab., 2010). Alte efecte benefice ale Chlorella care au fost raportate includ îmbunătățirea sistemului imunitar și îmbunătățirea colitei ulcerative (Merchant și colab., 1990; Merchant și Andre, 2001; Halperin și colab., 2003; Ramos și colab., 2010).

Revizuirea internațională a biologiei celulare și moleculare

Abstract