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IMPLEMENTATION OF A SUSTAINABLE AND COMPETITIVE SYSTEM TO SIMULTANEOUSLY PRODUCE ASTAXANTHIN AND OMEGA-3 FATTY ACIDS IN MICROALGAE FOR ACQUACULTURE AND HUMAN NUTRITION

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Die wahren Kosten unserer gesunden Lebensräume

Das Projekt ASTAOMEGA löst gleichzeitig die Probleme in Verbindung mit der Produktion von Omega-3 und Antioxidantien. Das Team stellt höhere Produktionsraten und eine verbesserte Nachhaltigkeit zu geringeren Kosten in Aussicht.

LEBENSMITTEL UND NATÜRLICHE RESSOURCEN

© R_Szatkowski, Shutterstock

Wir alle haben von dem Nutzen von Omega-3-Fettsäuren und Antioxidantien gehört. Erstgenannte helfen uns dabei, Depressionen und Angststörungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, den geistigen Abbau, Autoimmunerkrankungen, Asthma, das metabolische Syndrom und möglicherweise sogar Krebs zu bekämpfen. Letztgenannte haben eine nicht minder positive Wirkung: sie schützen uns vor Schäden durch freie Radikale, halten unser Herz in guter Form, senken das Infektionsrisiko und tragen zur Krebsprävention bei. Was wäre nun, wenn eine einzige Produktionsplattform diese Stoffe nachhaltiger und zu einem Bruchteil der Kosten bereitstellen könnte? Genau darum dreht sich das EFR-unterstützte Projekt ASTAOMEGA (Implementation of a sustainable and competitive system to simultaneously produce astaxanthin and omega-3 fatty acids in microalgae for aquaculture and human nutrition). „Die wesentliche Innovation, die das ASTAOMEGA-System herbeigeführt hat, ist die Verwendung einer Meeresalgenart (Nannochloropsis gaditana), die ein hohes Niveau der Omega-3-Fettsäure Eicosapentaensäure (EPA) ansammelt, um zudem das Antioxidans Astaxanthin zu produzieren“, erklärt Matteo Ballottari, Professor und Experte für Pflanzenphysiologie an der Universität Verona. Diese kombinierte Produktion ist nicht nur einzigartig, sondern überwindet auch Probleme, mit denen aktuelle, isolierte Produktionsmethoden seit Jahren konfrontiert sind. Betrachten wir z. B. Astaxanthin. Dies ist derzeit eines der begehrtesten Antioxidans-Komplemente, aber auch sehr kostspielig. Das Molekül kann durch verschiedene Mikroalgenarten produziert werden, die in künstlichen, industriellen Umgebungen gezüchtet werden können und pro Kilogramm über 2 000 EUR kosten. Es gibt ein synthetisches Pendant, das etwa halb so viel kostet, aber ganz eigene Erwägungen erforderlich macht. Es wird aus petrochemischen Quellen erzeugt, die Fragen in Bezug auf die Toxizität und Nachhaltigkeit aufwerfen. Die derzeitigen Marktaussichten für Omega-3 werden hingegen durch die Produktionsmethoden beeinträchtigt. Ungeachtet der Tatsache, dass Omega-3 vor allem in Mikroalgen vorzufinden ist, haben sich die Züchter wegen der geringen Kosten auf Fisch- und Krillöle fokussiert. Dadurch wird es sehr unwahrscheinlich, dass der gesamte Sektor diese steigende Nachfrage erfüllen kann. Ballottari betont: „Dies ist ein Faktor, den wir um Überfischung, rückläufige Fischbestände und Verunreinigungen durch Schwermetalle ergänzen müssen. Die Produktion von Omega-3 direkt aus Mikroalgen wurde in der Vergangenheit erforscht, die Kosten waren jedoch zu hoch. Es sollte ebenfalls darauf hingewiesen werden, dass viele biotechnologische Lösungen, die zur Steigerung der Fett- und Fettsäureansammlung in Mikroalgen vorgeschlagen wurden, zu einem erhöhten Triacylglycerol-Gehalt führen, aber auch zu einem Rückgang an Omega-3-Fettsäuren.“ ASTAOMEGA überwindet diese Probleme mit einem wirtschaftlich nachhaltigen Prozess für die Produktion von natürlichem Astaxanthin. Dieser Prozess baut auf den Erkenntnissen des SOLENALGAE-Projekts auf, das die molekularen Mechanismen hinter der photosynthetischen Aktivität untersuchte. Nach fünf Jahren der Forschung hatte das Projekt erfolgreich die photosynthetische Aktivität verbessert. ASTAOMEGA geht noch einen Schritt weiter, indem Strategien zur Steigerung der Produktionsrate von Mikroalgen erforscht werden. Das Team untersuchte insbesondere, wie vor Licht schützende Mechanismen die Mikroalgenproduktivität einschränken oder erhöhen und es wurde ein Stamm Nannochloropsis gaditana mit hoher Biomasseproduktivität ausgewählt und als Grundlage für die Produktion von Astaxanthin und Eicosapentaensäure verwendet. „Wir konnten die Produktionsausbeute in verschiedenen Maßstäben testen: Wir begannen mit Photobioreaktoren im kleinen Maßstab (100 ml), ehe wir den Maßstab auf 60 Liter in industriellen Systemen vergrößerten. Wir planen jetzt für 300 oder 1 000 Liter“, sagt Ballottari. Das Team ist zuversichtlich, dass seine Methode durch Nutzung des Marktpotenzials von Astaxanthin die höheren Kosten der EPA-Produktion rechtfertigen kann. „Bis zum Ende des Projekts im Februar 2020 werden wir alle Verfahren zum Schutz unseres geistigen Eigentums abschließen und einen Geschäftsplan erstellen. Unterdessen werden wir neue Lösungen untersuchen, um die Ausbeute und Nachhaltigkeit zu verbessern“, schlussfolgert Ballottari.

Schlüsselbegriffe

ASTAOMEGA, Omega-3, Antioxidantien, Fettsäure, Gesundheit, Alge

Projektinformationen

ID Finanzhilfevereinbarung: 825936

Status

Laufendes Projekt

  • Startdatum

    1 September 2018

  • Enddatum

    29 Februar 2020

Finanziert unter:

H2020-EU.1.1.

  • Gesamtbudget:

    € 149 995

  • EU-Beitrag

    € 149 955

Veranstaltet durch:

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI VERONA