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Nachhaltige Schönheitspflegeprodukte aus Mikroalgen verleihen der blauen Wirtschaft einen neuen Anstrich

Mikroalgen stellen eine weitgehend ungenutzte Ressource wertvoller bioaktiver Verbindungen dar, die sowohl in der Kosmetik- als auch in der Aquakulturindustrie eingesetzt werden können. Eine EU-Initiative untersuchte Mikroalgen, um deren Potenzial für wissenschaftliche Entdeckungen und nachhaltiges Wachstum besser auszuschöpfen.

Industrielle Technologien
Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Meeres- und Süßwasserökosysteme enthalten eine enorme Vielfalt an Mikroalgen. Dennoch fällt die Anzahl der untersuchten Arten überraschend gering aus. Hinzu kommt, dass derzeit nur eine Handvoll aus Mikroalgen gewonnener Biomoleküle in Gesundheits- und Kosmetikanwendungen sowie in der Aquakultur Einsatz finden. Das EU-finanzierte Projekt ALGAE4A-B hat sich dieser Situation angenommen und die Forschung auf dem Gebiet der Biotechnologie mit modernsten Technologien zur Biomasseerzeugung kombiniert, um neuartige Produkte auf Mikroalgenbasis für die Kosmetik- und Aquakulturindustrie zu entwickeln. ALGAE4A-B unterstützt damit den Aufbau europäischer Kapazitäten sowie die strategischen Ziele der EU für blaues Wachstum und blaue Biotechnologie, um das noch ungenutzte Potenzial der europäischen Meere und Küsten für Ausbildung und nachhaltiges Wachstum auszuschöpfen. „Die Produktion von Mikroalgen ist ein nachhaltiger und umweltfreundlicher industrieller Prozess, bei dem keine Nährstoffeinträge erforderlich sind und da die Mikroalgen unter Sonneneinstrahlung wachsen, wandeln sie das Treibhausgas CO2 in eine komplexe und hochwertige Biomasse um“, so die Projektpartnerin Deborah Power. Das Projekt ist eine Initiative des Marie-Skłodowska-Curie-Austauschprogramms für Forschungs- und Innovationspersonal (MSCA-RISE) zur Förderung der internationalen und branchenübergreifenden Zusammenarbeit durch den Austausch von Forschungs- und Innovationspersonal sowie Wissen und Ideen von der Forschung bis zum Markt (und umgekehrt). Die Mitglieder des Konsortiums bauten auf dem Erfolg der früheren MSCA-RISE-Initiative namens ALGAECOM auf, bei der Mikroalgen im Hinblick auf bioaktive Moleküle untersucht wurden.

Ermittelte Stoffwechselwege

Die Forschenden entwickelten und optimierten hochmoderne Produktionsanlagen für folgende Mikroalgenarten: Nannochloropsis, Tetraselmis, Phaeodactylum und Isochrysis. Die Hochskalierung hat gezeigt, dass sich das Verhalten von Mikroalgen sehr stark unterscheidet, je nachdem, ob sie im Labor oder im industriellen Maßstab produziert werden. „Dies unterstreicht die Notwendigkeit der Validierung von Laborstudien durch groß angelegte industrielle Versuche“, erklärt Power. Die Projektpartner entwickelten auch Omik-Ressourcen für Mikroalgen und Fische, einschließlich Analyseinstrumenten, die allen Industriepartnern über das Nationale Zentrum für Biotechnologieinformation und andere öffentliche Datenbanken zur Verfügung stehen. Diese umfassten Genome, Transkriptome, Proteome und Metabolome von Mikroalgen sowie Transkriptome und Mikrobiome der begehrten Aquakultur-Fischart Seezunge (Solea senegalensis). Zudem haben die Forschenden Daten gewonnen, mit denen die der Stoffwechselregulation und Produktivität von Mikroalgen zugrunde liegenden Wege identifiziert werden können, um einen tieferen Einblick in diese Prozesse und die molekulare Grundlage ihrer positiven Auswirkungen auf die Aquakultur zu geben. Sie untersuchten Mikroalgenextrakte in Bezug auf antioxidative Aktivität und positive Anti-Aging-Effekte auf Hautzellkulturen und stellten fest, dass mit Polysaccharid angereicherte Mikroalgenextrakte vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Schließlich analysierten sie die Auswirkungen neuartiger Produkte auf die Plastizität von Fischlarven und das Immunsystem von Fischen, um qualitativ hochwertige Brut zu produzieren und eine neue Palette von Mikroalgenprodukten für die Aquakulturindustrie zu entwickeln. Es wurde gezeigt, dass ein neuer Extrakt mit epigenetischen Umprogrammierungseffekten bei Seezungen auf Basis der Rohextrakte der Mikroalge Nannochloropsis gaditana als potenzieller Immunstimulant für die Aquakultur geeignet ist.

Vorteile für Wirtschaft und Umwelt

Durch die Zusammenführung von Mikroalgenproduzenten, einem Naturkosmetikunternehmen und einer Sequenzierfirma mit der Wissenschaft konnte ALGAE4A-B das Potenzial von Mikroalgen sowohl für Kosmezeutika als auch für das Fischwohl aufzeigen. Power erklärt hierzu: „Die Diversifizierung der Produktion von Mikroalgenbiomasse hin zu unabhängigen Anwendungen wird der Mikroalgenindustrie den Zugang zu alternativen Märkten in einem unsicheren, stark wettbewerbsorientierten und sich schnell verändernden kommerziellen Umfeld ermöglichen.“ Des Weiteren stärkten der Wissenstransfer und die Ausbildung, die auf mehreren Ebenen des Projekts ALGAE4A-B stattfanden, die industrielle Wettbewerbsfähigkeit in den Bereichen Mikroalgenproduktion und Naturkosmetik. „Auch die Öffentlichkeit wird unmittelbar von einer nachhaltigen ‚sauberen Industrie‘ profitieren, die umweltfreundlich ist und gleichzeitig Wohlstand und Arbeitsplätze schafft“, so Power abschließend.

Schlüsselbegriffe

ALGAE4A-B, Mikroalgen, Aquakultur, Kosmetik, Fisch, Biomasse, bioaktiv, Biomolekül, Immunstimulans, Kosmezeutika

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