Το ενδιαφέρον για χρήση μικροφυκών στις βιομηχανίες είναι ραγδαία αυξανόμενο, καθώς τα τελευταία χρόνια εμφανίστηκε στη διεθνή αγορά μια σημαντική ζήτηση για φυσικά βιο-λειτουργικά προϊόντα. Πολλά είδη μικροφυκών χαρακτηρίζονται ως ελαιογόνα, αφού είναι ικανά να συσσωρεύουν ενδοκυτταρικά λιπίδια (SCOs) σε ποσοστό >20% επί της ξηρής τους βιομάζας. Τα λιπίδια αυτά είναι συχνά πλούσια σε πολυακόρεστα λιπαρά οξέα (PUFAs), συζευγμένα με γλυκερόλη και άλλα μόρια όπως μονο-αλκοόλες, σάκχαρα, χρωστικές κ.λπ. Τα μικροφύκη αποτελούν την πρωταρχική πηγή ω3 PUFAs μακράς αλύσου, όπως το εικοσαπεντανοϊκό οξύ (EPA) και το εικοσιδυοεξανοϊκό οξύ (DHA), και όχι οι ιχθύες, αφού αυτοί οι οργανισμοί εφοδιάζονται με PUFAs μέσω της βιοσυσσώρευσης που προκαλείται κατά τη διατροφή τους με ζωοπλαγκτόν. Αυτά τα λιπαρά οξέα έχουν ουσιώδη ρόλο στην ανάπτυξη και την αναπαραγωγή των ιχθύων, ενώ στον άνθρωπο έχουν αποδεδειγμένα ευεργετικά αποτελέσματα στην πρόληψη καρδιαγγειακών παθήσεων, διαφόρων μορφών καρκίνου, της νόσου Αλτσχάιμερ και της σχιζοφρένειας. Επιπλέον, έχουν αντιμικροβιακή δράση, καθώς λιπαρά οξέα όπως το λινελαϊκό οξύ (LA), το α-λινολενικό οξύ (ALA) και το αραχιδονικό οξύ (ΑRΑ) έχουν βακτηριοκτόνο δράση έναντι Gram θετικών και αρνητικών βακτηρίων. Σήμερα, η κύρια πηγή ω3 LC-PUFAs που διατίθενται στην αγορά είναι το ιχθυέλαιο. Ωστόσο, οι σοβαρές ανησυχίες για τη βιωσιμότητα του ιχθυελαίου, καθώς και για την αποδοχή του από τους καταναλωτές ως συμπλήρωμα ή συστατικό διατροφής (ιδιαίτερη γεύση ή/και οσμή), καθώς και λόγω της πιθανής μόλυνσής του με βαρέα μέταλλα, έχουν οδηγήσει στην εκτεταμένη έρευνα για την ανάπτυξη εναλλακτικών πηγών PUFAs. Τα ARA, EPA και DHA ανιχνεύονται σε μια πλειάδα θαλάσσιων γενών μικροφυκών όπως λ.χ. τα Phaeodactylum, Nannochloropsis, Isochrysis, Pavlova, Tetraselmis.
Εναλλακτικά, τα λιπίδια των μικροφυκών μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη βιομηχανία παραγωγής βιοντήζελ, στη θέση των φυτικών ελαίων. Πέραν των λιπιδίων, τα μικροφύκη αποτελούν εξαιρετική πηγή χρωστικών, βιταμινών, ανόργανων αλάτων, αντιοξειδωτικών, φυλλικού οξέος, βιοδραστικών πρωτεϊνών και πολυσακχαριτών.
Το Ιόνιο πέλαγος αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους πόρους ιχθύων για την Ελλάδα, αφού πολλές υδατοκαλλιέργειες εδρεύουν σε αυτό. Οι υδατοκαλλιέργειες χρησιμοποιούν τα μικροφύκη στη διατροφή του ζωοπλαγκτόν, το οποίο χρησιμοποιείται στο σιτηρέσιο των ιχθύων. Ωστόσο, η γνώση γύρω από τα αυτόχθονα στελέχη μικροφυκών του Ιονίου Πελάγους είναι περιορισμένη και η περαιτέρω διερεύνησή της θα ανοίξει τους ορίζοντες για την ανάπτυξη νέων εφαρμογών των θαλάσσιων μικροφυκών στη χώρα μας, τόσο στον κλάδο της υδατοκαλλιέργειας, όσο και για την εγχώρια παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας από μικροφύκη.
Στόχος του IonianAlgae είναι η απομόνωση νέων στελεχών μικροφυκών του Ιονίου πελάγους, και η ταυτοποίηση τους με μοριακές τεχνικές. Τα νέο-απομονωθέντα στελέχη θα αποτελέσουν την απαρχή συλλογής, η οποία θα είναι διαθέσιμη σε ερευνητές και ιδιωτικές εταιρίες προς έρευνα και εμπορική εκμετάλλευση. Τα στελέχη θα καλλιεργηθούν υπό εργαστηριακές συνθήκες και μερικά απ’ αυτά θα επιλεγούν για περαιτέρω μελέτες. Τα επιλεγμένα στελέχη θα καλλιεργηθούν σε εργαστηριακούς βιοαντιδραστήρες και θα μελετηθούν ως προς την ικανότητά τους να συσσωρεύουν σημαντικές ποσότητες λιπιδίων πλούσιων σε PUFAs ή λιγότερων κορεσμένων κατάλληλων για παραγωγή βιοντήζελ, πολυσακχαριτών, χρωστικών, αντιοξειδωτικών ή/και πρωτεϊνών. Τέλος, περιορισμένος αριθμός στελεχών θα επιλεγεί για μελέτες προσαρμοστικής εξέλιξης μέσω των οποίων θα επιδιωχθεί αριστοποίηση της συσσώρευσης αποθεματικών ουσιών, σε συνθήκες ευνοϊκές για συσσώρευση, ακολουθούμενες από συνθήκες που ευνοούν την επικράτηση στελεχών που περιέχουν ενεργειακά αποθέματα σε υψηλά ποσοστά. Η ενεργότητα ενζύμων-κλειδιών που εμπλέκονται στο μεταβολισμό του άνθρακα (βιοσύνθεση και αποδόμηση πολυσακχαριτών και λιπιδίων) θα μελετηθεί σε διαφορετικές συνθήκες αύξησης και θα συσχετιστεί με χημικές αναλύσεις των κυττάρων.
Στόχοι
Το ενδιαφέρον για χρήση μικροφυκών στις βιομηχανίες είναι ραγδαία αυξανόμενο, καθώς τα τελευταία χρόνια εμφανίστηκε στη διεθνή αγορά μια σημαντική ζήτηση για φυσικά βιο-λειτουργικά προϊόντα. Πολλά είδη μικροφυκών χαρακτηρίζονται ως ελαιογόνα, αφού είναι ικανά να συσσωρεύουν ενδοκυτταρικά λιπίδια (SCOs) σε ποσοστό >20% επί της ξηρής τους βιομάζας. Τα λιπίδια αυτά είναι συχνά πλούσια σε πολυακόρεστα λιπαρά οξέα (PUFAs), συζευγμένα με γλυκερόλη και άλλα μόρια όπως μονο-αλκοόλες, σάκχαρα, χρωστικές κ.λπ. Τα μικροφύκη αποτελούν την πρωταρχική πηγή ω3 PUFAs μακράς αλύσου, όπως το εικοσαπεντανοϊκό οξύ (EPA) και το εικοσιδυοεξανοϊκό οξύ (DHA), και όχι οι ιχθύες, αφού αυτοί οι οργανισμοί εφοδιάζονται με PUFAs μέσω της βιοσυσσώρευσης που προκαλείται κατά τη διατροφή τους με ζωοπλαγκτόν. Αυτά τα λιπαρά οξέα έχουν ουσιώδη ρόλο στην ανάπτυξη και την αναπαραγωγή των ιχθύων, ενώ στον άνθρωπο έχουν αποδεδειγμένα ευεργετικά αποτελέσματα στην πρόληψη καρδιαγγειακών παθήσεων, διαφόρων μορφών καρκίνου, της νόσου Αλτσχάιμερ και της σχιζοφρένειας. Επιπλέον, έχουν αντιμικροβιακή δράση, καθώς λιπαρά οξέα όπως το λινελαϊκό οξύ (LA), το α-λινολενικό οξύ (ALA) και το αραχιδονικό οξύ (ΑRΑ) έχουν βακτηριοκτόνο δράση έναντι Gram θετικών και αρνητικών βακτηρίων. Σήμερα, η κύρια πηγή ω3 LC-PUFAs που διατίθενται στην αγορά είναι το ιχθυέλαιο. Ωστόσο, οι σοβαρές ανησυχίες για τη βιωσιμότητα του ιχθυελαίου, καθώς και για την αποδοχή του από τους καταναλωτές ως συμπλήρωμα ή συστατικό διατροφής (ιδιαίτερη γεύση ή/και οσμή), καθώς και λόγω της πιθανής μόλυνσής του με βαρέα μέταλλα, έχουν οδηγήσει στην εκτεταμένη έρευνα για την ανάπτυξη εναλλακτικών πηγών PUFAs. Τα ARA, EPA και DHA ανιχνεύονται σε μια πλειάδα θαλάσσιων γενών μικροφυκών όπως λ.χ. τα Phaeodactylum, Nannochloropsis, Isochrysis, Pavlova, Tetraselmis.
Εναλλακτικά, τα λιπίδια των μικροφυκών μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη βιομηχανία παραγωγής βιοντήζελ, στη θέση των φυτικών ελαίων. Πέραν των λιπιδίων, τα μικροφύκη αποτελούν εξαιρετική πηγή χρωστικών, βιταμινών, ανόργανων αλάτων, αντιοξειδωτικών, φυλλικού οξέος, βιοδραστικών πρωτεϊνών και πολυσακχαριτών.
Το Ιόνιο πέλαγος αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους πόρους ιχθύων για την Ελλάδα, αφού πολλές υδατοκαλλιέργειες εδρεύουν σε αυτό. Οι υδατοκαλλιέργειες χρησιμοποιούν τα μικροφύκη στη διατροφή του ζωοπλαγκτόν, το οποίο χρησιμοποιείται στο σιτηρέσιο των ιχθύων. Ωστόσο, η γνώση γύρω από τα αυτόχθονα στελέχη μικροφυκών του Ιονίου Πελάγους είναι περιορισμένη και η περαιτέρω διερεύνησή της θα ανοίξει τους ορίζοντες για την ανάπτυξη νέων εφαρμογών των θαλάσσιων μικροφυκών στη χώρα μας, τόσο στον κλάδο της υδατοκαλλιέργειας, όσο και για την εγχώρια παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας από μικροφύκη.
Στόχος του IonianAlgae είναι η απομόνωση νέων στελεχών μικροφυκών του Ιονίου πελάγους, και η ταυτοποίηση τους με μοριακές τεχνικές. Τα νέο-απομονωθέντα στελέχη θα αποτελέσουν την απαρχή συλλογής, η οποία θα είναι διαθέσιμη σε ερευνητές και ιδιωτικές εταιρίες προς έρευνα και εμπορική εκμετάλλευση. Τα στελέχη θα καλλιεργηθούν υπό εργαστηριακές συνθήκες και μερικά απ’ αυτά θα επιλεγούν για περαιτέρω μελέτες. Τα επιλεγμένα στελέχη θα καλλιεργηθούν σε εργαστηριακούς βιοαντιδραστήρες και θα μελετηθούν ως προς την ικανότητά τους να συσσωρεύουν σημαντικές ποσότητες λιπιδίων πλούσιων σε PUFAs ή λιγότερων κορεσμένων κατάλληλων για παραγωγή βιοντήζελ, πολυσακχαριτών, χρωστικών, αντιοξειδωτικών ή/και πρωτεϊνών. Τέλος, περιορισμένος αριθμός στελεχών θα επιλεγεί για μελέτες προσαρμοστικής εξέλιξης μέσω των οποίων θα επιδιωχθεί αριστοποίηση της συσσώρευσης αποθεματικών ουσιών, σε συνθήκες ευνοϊκές για συσσώρευση, ακολουθούμενες από συνθήκες που ευνοούν την επικράτηση στελεχών που περιέχουν ενεργειακά αποθέματα σε υψηλά ποσοστά. Η ενεργότητα ενζύμων-κλειδιών που εμπλέκονται στο μεταβολισμό του άνθρακα (βιοσύνθεση και αποδόμηση πολυσακχαριτών και λιπιδίων) θα μελετηθεί σε διαφορετικές συνθήκες αύξησης και θα συσχετιστεί με χημικές αναλύσεις των κυττάρων.