Haematococcus pluvialis

To Haematococcus pluvialis ανήκει στην κλάση των Chlorophyceae που περιλαμβάνει περίπου 500 γένη και 8000 είδη χλωροφυκών. Ανήκει στην τάξη των Volvocales και στην οικογένεια των Haematococcaeae. Είναι γνωστό και ως Haematococcus lacustris ή Sphaenella lacustris. Έχει βρεθεί σε ποικίλες κλιματολογικές συνθήκες, σε υφάλμυρα νερά, σε βράχια της θάλασσας, σε λεκάνες γλυκού νερού από λιωμένο χιόνι και σε λιμνοθάλασσες γλυκού νερού. Έχει απομονωθεί στην Ευρώπη, την Αφρική, την Βόρειο Αμερική και την Χιματσάλ Πραντές της Ινδίας.

Περιγραφή

Το Haematococcus pluvialis είναι ένας μονοκύτταρος μαστιγωτός οργανισμός ο οποίος κάτω από αντίξοες συνθήκες αλλάζει μορφολογικά μέχρι τελικά να γίνει μία ώριμη κοκκινόχρωμη, μη κινητή κύστη με υψηλή περιεκτικότητα σε ασταξανθίνη.

Ο κύκλος ζωής του Haematococcus pluvialis διακρίνεται σε 4 κυτταρικούς τύπους οι οποίοι είναι:

1. Κινητά ζωϊδια (ωοειδή 10 – 20 μm)
2. Πράσινα παλμελοειδή (σφαιρικά 20 – 40 μm)
3. Ενδιάμεσα παλμελοειδή
4. Ώριμη ερυθρόχρωμη κύστη (σφαιρική 30 – 60 μm)

Μετά το πρώτο στάδιο, χάνονται τα μαστίγια. Έχει αγενή αναπαραγωγή μέσω σποροκύστεων με 8 – 16 ζωοσπόρια, αλλά έχει αναφερθεί και γαμετογένεση με γαμετοκύστες με 16 και 32 γαμέτες.

Τα κύτταρα του Haematococcus pluvialis καλύπτονται από ένα δυναμικό, σύνθετο, πλούσιο σε υδατάνθρακες κυτταρικό τοίχωμα που είναι υπεύθυνο για την βιολογική σταθερότητα και την αλληλεπίδραση με το περιβάλλον. Με χημικές, φυσικές και φυσικοχημικές μεθόδους γίνεται η διάτρηση του κυτταρικού τοιχώματος προκειμένου να γίνει η εξαγωγή της αντιοξειδωτικής ουσίας ασταξανθίνης. Είναι φωτοτροφικός οργανισμός και η περιεκτικότητα σε ασταξανθίνη είναι διαφορετική σε διαφορετικές συνθήκες φωτισμού. Στην βιομηχανία καλλιεργείται σε κλειστά συστήματα φωτοβιοαντιδραστήρων. Αναπτύσσεται καλά σε θερμοκρασίες μεταξύ 20 – 30ο C, pH ουδέτερο (7,0 – 7,5) και αλκαλικό (8,0 – 9,0). Κυριότερα θρεπτικά στοιχεία είναι ο C (άνθρακας), το N (άζωτο), ο P (φώσφορος), K (κάλιο). Σε μικρότερες ποσότητες αναγκαία είναι τα μικροστοιχεία S (θείο), Fe (σίδηρος), Mg (μαγνήσιο), Ca (ασβέστιο) και άλλα μέταλλα όπως μολυβδαίνιο, νικέλιο, βανάδιο.

Βιομηχανική σημασία

Το μικροφύκος Haematococcus pluvialis είναι σημαντικός μικροοργανισμός στη βιοτεχνολογία και μελετάται εντατικά για την παραγωγή βιοπροϊόντων, όπως λιπίδια, καροτενοϊδή, πρωτεΐνες, αντιοξειδωτικά. Μελετάται επίσης η χρήση του ως πρώτη ύλη για βιοκαύσιμο αλλά και οι θρεπτική, φαρμακολογική του αξία, όπως και η χρήση του στην κοσμετολογία. Φέρει μεγάλο ενδιαφέρον στην ακαδημαϊκή κοινότητα αλλά και στην βιομηχανία κυρίως για τα λιπίδια και την ασταξανθίνη. Περίπου 300t ξηρής βιομάζας του Haematococcus pluvialis παράγεται ετησίως, ως φυσική πηγή υψηλής αξίας της ασταξανθίνης (3,3’ –dihydroxy – β – carotene – 4,4’ –dione) η οποία έχει θεραπευτικές εφαρμογές στην ανοσοδιέγερση, αντιφλεγμονώδη δράση, πρόληψη του καρκίνου και άλλες. Το κόστος της ανέρχεται σε 7,150 $ /Kgr, η μεγαλύτερη παραγωγή βιομάζας Haematococcus pluvialis γίνεται στις ΗΠΑ, Ινδία, και Ισραήλ.

Πηγές

1. Md. Mahfuzur R. Shah,1 Yuanmei Liang,1 Jay J. Cheng,1,2 and Maurycy Daroch1, 2016 Astaxanthin-Producing Green Microalga. Haematococcus pluvialis: From Single Cell to High Value Commercial Products [OpenAccess]
2. Dong – Yeon Kim, Durairaj Vijayan, Ramasamy Praveenkumar, Jong – In Han, Kyubock Lee, Ji – Yeon Park, Won – Seok Chang, Jin – Suk Lee, You – Kwan Oh. 2016 Cell - wall disruption and lipid/astaxanthin extraction from microalgae. [OpenAccess]
3. Ruijuan Maa,b, Skye R. Thomas-Hallb, Elvis T. Chuab, Faisal Alsenanib, Eladl Eltanahyb,c, Michael E. Netzeld, Gabriele Netzeld, Yinghua Lua, Peer M. Schenkb, 2018 Gene expression profiling of astaxanthin and fatty acid pathways in Haematococcus pluvialis in response to different LED lighting conditions. [OpenAccess]