Producerea de proteine neconvenionale prin tehnologii de cultivare intensiv a microalgelorExplozia demografic din epoca contemporan a ridicat numeroase probleme legate de satisfacerea nevoilor alimentare ale populaiei Terrei, determinnd o serie de organisme internaionale Organizaia Naiunilor Unite pentru Alimentaie i Agricultur (F.A.O.), Organizaia Mondial a Sntii (O.M.S.) i altele s recomande reevoluare surselor convenionale de alimentaie (prezentate prin carne i produse din carne, lapte i produse lactate, ou, cereale i pete) i efectuarea de cercetri pentru gsirea de noi surse alimentare. Studiile ntreprinse au dus la introducerea n alimentaie a noi surse de proteine, pn n prezent puin utilizate, care se ncadreaz n aa numitele surse semiconvenionale i sunt reprezentate prin subprodusele de la industrializarea crnii, a laptelui, a industriei oleaginoase i de la industrializarea petelui. De asemenea, au fost iniiate numeroase studii pentru gsirea unor surse neconvenionale de proteine (surse care nu au fost utilizate pn n prezent n alimentaie sau au fost folosite la scar redus). n categoria acestora se ncadreaz o serie de specii de alge microscopice, alge macrofite i planctonul marin.1. Importana microalgelor ca surs de proteine neconvenionaleIdeea utilizrii microalgelor ca surs de proteine neconvenionale i are originea n rezultatele cercetrii de fiziologie vegetal, n cadrul crora s-au utilizat ca plante test diferite specii de alge unicelulare. Folosirea pe scar larg a acestora n cercetri a fost determinat de numeroase avantaje pe care le prezint, printre care sunt de menionat urmtoarele: la aceste organisme procesele caracteristice vieii se desfoar n interiorul unei singure celule, care reprezint individul, cu un mod de nutriie fotoautotrof, la care procesul de fotosintez nu este perturbat de alte procese ce se manifest la plantele superioare ca, de pild, transportul produilor de asimilaie din celulele asimilatoare din frunze n celelalte organe ale lor, sau transpiraia, care reclam i ele energia; aceasta a determinat utilizarea intens a algelor unicelulare n cercetrile referitoare la elucidarea mecanismului fotosintezei, ndeosebi ale aspectelor energetice ale acestuia; datorit capacitii lor de a se nmuli foarte repede, ele reprezint un material experimental care poate fi asigurat n cantiti suficiente, n laboratoare, n tot cursul anului, indiferent de sezon; culturile de alge pot fi realizate n condiii strict constante, fapt ce permite efectuarea unor experimente riguros reproductibile; ntruct n culturile algale se poate ajunge la obinerea unui numr foarte mare de indivizi la unitatea de volum de suspensie, numrul mare de organisme (celule) cu care se pot efectua experimentele duce la nlturarea erorilor ce ar putea proveni de pe urma variaiilor individuale.Utilizarea n cercetrile de fiziologie vegetal a algelor obinute n cadrul unor culturi n condiii de laborator este rezultatul unor studii de pionierat, printre care se remarc cele efectuate de R. Chodat i I. Grinescu care, n anul 1900, au prezentat, la primul Congres Internaional de Botanic ce a avut loc la Paris, o comunicare referitoare la metodele de obinere a culturilor pure de alge verzi. Ulterior, I Grinescu s-a fcut cunoscut pe plan mondial prin studiile sale referitoare la morfologia i fiziologia algei Scenedesmus acutus i prin cele referitoare la Chlorella vulgaris, studii n care se realizeaz numeroase aspecte cu privire la creterea acestor specii pe diferite medii de cultur.Rezultatele obinute n condiii de laborator n producerea microalgelor necesare n experimentele referitoare la cercetarea proceselor fiziologice ale plantelor au condus la ideea cultivrii lor intensive, n vederea producerii de proteine neconvenionale. Aceast idee s-a cristalizat n urma utilizrii de ctre O.Warburg, n 1919, n cercetri referitoare la fotosintez a unor suspensii dense de chlorella, fapt ce a atras atenia asupra avantajelor pe care le prezint cultivarea intensiv a unora dintre speciile de microalge, avantaje care se datoreaz urmtoarelor particulariti: se caracterizeaz printr-o vitez foarte mare de cretere, ceea ce favorizeaz acumularea unor cantiti mari de biomas n intervale scurte de timp; sunt organisme care conin cantiti mari de proteine, nefiind egalate n aceast privin, dintre produsele alimentare uzuale, dect de fina de carne, de pete i de soia; triesc n mediu acvatic, fapt ce permite s li se asigure cu uurin un regim de nutriie mineral adecvat i riguros controlabil; cultivarea lor pe medii nutritive permite controlarea permanent a creterii acestor organisme i obinerea unor randamente maxime n producerea de biomas prin asigurarea factorilor care favorizeaz desfurarea acestui proces fiziologic; cultivarea lor nu necesit terenuri care pot fi utilizate n agricultur.Primele ncercri de cultivare intensiv a microalgelor au fost fcute n Germania n timpul celui de-al doilea rzboi mondial de ctre R. Harder i H. von Witsch (1942), care au utilizat specii de diatomee, cu scopul de a obine ulei vegetal. Aceste ncercri nu au dus ns la rezultatele scontate. Ulterior, au fost ntreprinse cercetri n S.U.A., U.R.S.S., Japonia, R.F. Germania, Frana, R.S. Cehoslovacia, Ungaria, R.P. Bulgaria, n ara noastr i n altele, pentru elaborarea unor tehnologii de cultivare intensiv a unor specii de microalge aparinnd genurilor chlorella, Scenedesmus, Ankistrodesmus, Dunaliella, Chlamydomonas i Ulothrix. Aceste cercetri, care au fost efectaute ndeosebi pe diferite specii aparinnd genurilor cholrella i scendesmus, nu au dus ns la depirea fazei de experimentare n staii pilot, ca urmare a nerentabilitii procedeelor elaborate, din cauza preului de cost ridicat al biomasei algale. Rezultate promitoare sub aspectul rentabilitii culturilor intensive de microalge s-a obinut abia n urma cercetrilor efectuate n ultimile dou decenii asupra a dou specii de alge albastre-verzi, aparinnd genului Spirulina: Spirulina platensis i Spirulina Geitleri.Cea mai veche semnalare asupra utilizrii spirulinelor n alimentaie se ntlnete n memoriile unor participani la cucerirea Mexicului de ctre spanioli. Potrivit relatrilor acestora populaia indigen din vecintatea lacului Texcoco recolta cu ajutorul unei plase un fel de nmol care cretea pe suprafaa apei i l usca pe mal, la soare, n adncituri fcute n nisip. Acest produs, care avea forma unor turte, era prjit i folosit ca aliment de ctre azteci. Potrivit prerii cronicarilor vremii, acest aliment, cunoscut sub denumirea tecuitatl, avea un gust plcut i o mare valoare nutritiv. Se poate presupune c acest aliment era preparat din alga Spirulina, ntruct ea exist i n prezent n zona n care se gsea pe atunci lacul Texcoco, care a secat n secolul al XIX-lea.Utilizarea speciei Spirulina platensis n alimentaia unor populaii a fost semnalat abia n 1939 de P. Creach care meniona faptul c pe piaa din Massakolg se vindea un produs sub forma unor turte uscate, cunoscut n limba canembu sub denumirea de di sau dih. Pe baza analizelor efectuate s-a stabilit c acest produs era alctuit dintr-o populaie aproape pur de Spirulina platensis. Aceast semnalare a fost ns dat uitrii din cauza izbucnirii celui de-al doilea rzboi mondial.Problema a fost reluat n 1959, n urma observaiilor lui M. Y. Brandily care, cu ocazia turnrii unui film la Kanem, a urmrit modul de valorificare a acestei alge i a subliniat necesitatea efecturii unor cercetri de ctre specialiti asupra acestei specii. Recoltarea algei se face ntr-un mod uimitor de asemntor cu cel care a fost folosit de azteci n Mexic. Femeile nainteaz n apa din vecintatea malurilor trgnd dup ele couri mpletite strns, n care culeg algele ce sunt reinute iar excesul de ap curge prin fundul courilor. Fitoplsnctonul recoltat este transportat apoi n ulcioare, departe de mal, unde este turnat n scobituri fcute n nisipul cald, care absoarbe toat apa, iar algele se usuc sub razele fierbini ale soarelui. Turtele obinute care degaj un uor miros de pete uscat, sunt fragmentate i utilizate n alimentaia populaiei locale canembu, care numr aproximativ 80000 de persoane. Cercetrile asupra acestei specii au fost iniiate n anul 1963 de ctre Institutul Francez al Petrolului, pe probe trimise n stare vie de ctre M.Y. Brandily i au avut ca scop elaborarea unei tehnologii de cultivare intensiv a acesteia, ca urmare a faptului c, spre deosebire de speciile de Chlorella i Scendesmus, Spirulina platnesis prezint urmtoarele avantaje: este un aliment natural, consumat de diferite populaii i conine 65 70 % protein din substana uscat, avnd mai multe proteine pe unitatea de greutate dect petele, carnea slab sau praful de ou. n plus, calitatea sa este superioar proteinelor din majoritatea plantelor de cultur, iar compoziia ei n aminoacizi eseniali seamn mult cu cea a oulelor i a laptelui (tabelul 1). n afar de aceasta, Spirulina conine de dou ori mai mare de vitamin B12 dect cea existent n ficat, cunoscut ca cea mai bun surs de vitamin B12 precum i cantiti importante de vitamin D, B1, B2, B6, E, PP i de provitamin A (-caroten). n biomasa de spirulin se gsete o cantitate de 10 ori mai mare de fier dect se poate extrage din aceeai cantitate de spanac. De asemenea, Spirulina nu conine colesterol, iar dintre acizii grai posed acidul gama linoleic, care face parte din grupa substanelor vitagene (tabelul 1).

Tabelul 1. Aminoacizii eseniali din biomasa de Spirulina platensis n comparaie cu cei din alte produse alimentareAminoacizi eseniali (% din protein)SpirulinaLapte de vacOuCarne de vacFin de soia

Fenilalanin4,976,46,04,04,95

Izoleucin6,036,46,85,25,30

Leucin8,029,99,08,07,70

Lizin4,597,86,38,46,30

Metionin1,372,43,12,41,37

Treonin4,564,65,04,33,95

Triptofan1,401,41,71,21,49

Valin6,496,67,45,53,45

Protein (% din biomasa uscat)6535197438

crete n medii bogate n biocarbonat i carbonai, medii care au o reacie alcalin, cu un pH= 8-11. La aceste valori de pH, dioxidul de carbon, care este sursa de carbon utilizat de alg n procesul de fotosintez, este fixat n mediul predominant sub form de ioni bicarbonat i carbonat i este pus la dispoziia algei conform relaiei: fotosintez

Datorit acestui proces care furnizeaz dioxidul de carbon necesar algei n cursul creterii acesteia are loc scderea cantitii de biocarbonat n mediu i creterea celei de carbonat. n culturile intensive aprovizionarea algelor cu sursa de carbon necesar n fotosintez se face uor, prin regenerarea cantitii de biocarbonat n mediu, pe baza unei reacii inverse celei menionate anterior, barbotnd n el aer mbogit cu dioxid de carbon. Dimensiunile relativ mari ale algei permit recoltarea biomasei prin simpl filtrare fapt ce reduce considerabil preul de cost al produsului.

2. Stadiul actual al producerii i utilizrii biomasei de Spirulinn prezent alga Spirulina este recunoscut, pe plan mondial, ca cea mai promitoare surs de protein dintre toate microalgele. Cercetrile efectuate pn n prezent de diferite grupe de specialiti conduc la concluzia c Spirulina poate fi cultivat cu succes pe suprafee mari i c cultivarea ei nu necesit terenuri arabile, putnd fi folosite n acest scop terenurile degradate sau cele aride. Productivitatea acestei alge este evaluat n prezent la 25 t/ha/an, ns se consider c aceasta poate fi uor dublat sau triplat. n momentul de fa producerea industrial a biomasei de Spirulin se realizeaz cu succes n mai multe ri. Piaa mondial de Spirulin este dominat n prezent de Societatea Sosa Texcoco din Mexic, care produce anual 400 500 t de biomas i inteioneaz s-i dubleze producia n viitorul apropiat. Prin calitile sale Spirulina este privit azi ca un posibil aliment al viitorului. n prezent Spirulina este utilizat ca aliment n Africa i n Mexic i se afl n testare ca adaos la alimente n Frana i Japonia. n Frana se livreaz produse pentru alimentaia copiilor i a sugarilor preparate cu adaos de spirulin. Cercetrile efectuate n S.U.A. au dus, de asemenea, la producerea unor preparate alimentare mbogite proteic cu biomas de spirulin. n afar de folosirea ei n alimentaie, datorit calitii deosebite ale biomasei s-au dezvoltat foarte multe domenii de utilizare a acesteia n terapeutic. n rile productoare de biomas de Spirulin au aprut produse de uz medicinal, astfel firma american Earthrise livreaz flacoane a 200 de tablete cu biomas, cu greutatea net de 100g. Firma garanteaz pe baza unor studii de apte ani puritatea i capacitatea nutritiv a produsului.Potrivit altor date, biomasa de Spirulin poate fi utilizat sub form de tablete de ctre personele care trebuie s fac cur de slbire. De asemenea, prin folosirea ei s-a obinut rezultate bune n combaterea crampelor musculare la sportivi. Sportivii mexicani au constatat c adugarea unor cantiti mici de biomase de Spirulin la regimul alimentar zilnic permite evitarea apariiei crampelor musculare n urma antrenamentelor intensive. Cercetri privind utilizarea biomasei de Spirulin ca adjuvand n terapeutic au fost abordate i n ara noastr. Rezultatele preliminare referitoare la utilizarea biomasei sub form de tablete au evideniat un efect favorabil al tratamentelor n boli ca diabetul zaharat, pancreatite, anemii, ulcere gastrice i n combatarea obezitii.n ceea ce privete utilizarea biomasei de Spirulin ca furaj, un colectiv de cercettori de la Staiunea de Cercetri Avicole a Institutului Naional de Cercetri Agronomice din Frana a evideniat efectele fizicologice net favorabile ale administrrii biomasei acestei alge n furajul ginilor outoare. Rezultatele s-au concretizat n mrirea produciei de ou, intensificarea culorii glbenuului acestora i n vitaminizarea oulelor. Cercetrile efectuate n R.S.S. Uzbekistan asupra efectului biomasei de Spirulin n hrana puilor de gin au dus la constatarea c tratamentul favorizeaz creterea acestora. Testele preliminare efectuate n ara noastr cu privire la efectul biomasei de Spirulin, administrat n hrana ginilor outoare, asupra calitii oulelor i a intensificrii culorii glbenuului, au dus la concluzia c utilizarea ei n hrana ginilor outoare prezint avantajul c le ofer un furaj cu nalte caliti n principii nutritive, sruri minerale i vitamine, ducnd la o vitaminizare a oulelor i intensificarea culorii glbenuului.Producerea de biomas de Spirulin vizeaz i utilizarea acesteia ca furaj pentru pete. Cercetrile ntreprinse n S.U.A. de ctre Firma Proteus prevd ca, pentru o prim etap, cultura algei s fie integrat n sistemul fermelor piscicole. De asemenea, n India se prevede dezvoltarea integrat a unor sisteme de reciclare a apelor uzate din mediul rural, n ferme n cadrul crora culturile intensive de Spirulina platensis vor putea furniza simultan combustibil, biomas pentru hrana petilor, ngrmnt pentru plantele de cultur precum i ap de calitate corespunztoare pentru irigaii. Datorit calitii excepionale ale biomasei, se consider c n perspectiv culturile intensive de spirulin vor permite asigurarea unor cantiti mari de proteine de foarte bun calitate n rile n care condiiile de clim sunt favorabile pentru creterea acestei alge n bazine sub cerul liber i n care populaia ntmpin numeroase dificulti n satisfacerea nevoilor de hran.

Bibliografie1. Blum J. C., Guillaumint S., Calent C., Valeur alimentaire des algues Spirulines pour la poule pondeuse. Ann. Nutrit. Alim. 1975, 30, 6, 675 682.2. Busson F., Spirulina platensis Geitler et Spirulina geitleri J. de Tomi. Cyanpphyces alimentaires. Servici de Sant, Marseille, 1971.3. Naohoru F., The secrets of Spirulina. Medical discoveries of Japonese Doctors. Tokio 1978.4. Peterfi St. L., Bercea V., Dragos N. Vere M., Utilizarea apelor minerale n cultura masiv a algei Spirulina platensis (gom.). Geitler. n volumul: Agricultur, alimentaie, ambian. Cluj-Napoca, 1982, 33-35.5. Slgeanu N., Producerea de biomas bogat n substane proteice cu ajutorul microalgelor. n volumul: Realizri recente i perspective n bilogie. Centrul de multiplicare al Universitii din Bucureti, 1974, 89-108.6. Stancu E., Segal B., Surse noi de proteine. Editura Tehnic, Bucureti, 1976.