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Beschleunigte Kommerzialisierung von Algenprodukten mit pharmazeutischem und ernährungsspezifischem Potenzial

Europäische Forscher haben eine nachhaltige Quelle für gereinigte Docosahexaensäure (DHA) und Eicosapentaensäure (EPA) erschlossen. Diese dienen als Bausteine zur Erschaffung hochwertiger Produkte, die der Ernährung und pharmazeutischen Anwendungen dienen.
Beschleunigte Kommerzialisierung von Algenprodukten mit pharmazeutischem und ernährungsspezifischem Potenzial
Es ist ein wachsender Markt für Omega-3-Fettsäuren zu verzeichnen, die nichts als mehrfach ungesättigte Fettsäuren sind. Am meisten gefragt sind DHA und EPA, die in großen Mengen in Fischöl enthalten sind. Der Einsatz von mehrfach ungesättigten Fettsäuren aus Fisch ist jedoch nicht nachhaltig und die Konzentration von DHA und EPA in Fischöl schwankt je nach Ort, Jahreszeit und Verfügbarkeit von Phytoplankton erheblich.

Überdies sind aufgrund von Überfischung und Umweltgefahren Engpässe zu verzeichnen, so dass die steigende Nachfrage nach mehrfach ungesättigten Fettsäuren nicht mehr durch Fischöl gedeckt werden kann, ohne ernsthafte Schäden an den Beständen der Meeresorganismen oder sogar deren Kollaps zu riskieren. Mikroalgen können diese Lücke schließen und dazu beitragen, Fischbestände und im Endeffekt die Meeresumwelt zu retten. Demzufolge haben sie sich als potenzielle Quelle für EPA und/oder DHA herauskristallisiert. Bemerkenswerterweise sind Mikroalgen die einzige Lebensform, die problemlos unter direkter Ausnutzung der Energie der Sonne mehrfach ungesättigte Fettsäuren erzeugen können.

Das von der EU finanzierte Projekt PUFACHAIN „stellt eine nachhaltige Alternative auf Grundlage von Mikroalgen vor“, berichtet Projektkoordinator Prof. Dr. Thomas Friedl. „Wir sind überzeugt davon, dass die gesundheitlichen Vorteile mehrfach ungesättigter Fettsäuren für den Verbraucher die in die Herstellung von mehrfach ungesättigten Fettsäuren auf Algenbasis investierten Anstrengungen wert sind.“ Da mehrfach ungesättigte Fettsäuren wertvolle Bestandteile von Anwendungen im Pharma- und Lebensmittelsektor bilden, verfügen sie „über das Potenzial, die Herstellung von Mikroalgen im industriellen Maßstab wirtschaftlich zu gestalten“, fügt er hinzu.

Wertschöpfungskette für die industrielle Entwicklung von Algenprodukten

Die Projektpartner haben eine Wertschöpfungskette von Mikroalgen bis hin zu mehrfach ungesättigten Fettsäuren etabliert. Sie setzten voll und ganz auf Mikroalgen und erfanden ein komplettes Verfahren vom Anbau und der Ernte der Rohstoffe bis hin zur Ölgewinnung und -reinigung. Gesamtziel war die Weiterentwicklung einer nachhaltigen Quelle für gereinigte DHA und EPA als Bausteine für hochwertige Produkte, die der Ernährung und pharmazeutischen Anwendungen dienen können.

Bei der Erschaffung der integrierten Wertschöpfungskette begannen die Wissenschaftler mit der Untersuchung und Auswahl geeigneter Algenstämme. Im Folgenden charakterisierten sie diese weiter. Mit Hilfe von Flachbild- und Röhren-Photobioreaktoren wurden die am besten geeigneten Anbaustrategien für Laborzwecke und industrielle Anwendungen entwickelt.

Man führte eine Bewertung der ökologischen und sozioökonomischen Nachhaltigkeit der Wertschöpfungskette durch, um zu ermitteln, welche Produkte möglicherweise auf den Markt kommen könnten. Die Bewertung war eine Hilfe dabei, Auswirkungen auf die Umwelt, Kosten, Energie- und Materialbedarf bestimmter Algenanbau- und -gewinnungsprozesse zu ermitteln und zu optimieren.

Extraktionsverfahren für mehrfach ungesättigte Fettsäuren hochskalieren

Die Teammitglieder fanden einen nachhaltigen und leichten Weg, die wertvollen Fettsäuren aus der Algenbiomasse zu gewinnen und dabei möglichst wenig Energie zu verbrauchen. Sie untersuchten die Wirksamkeit verschiedener vorbereitender Biomasse-Behandlungen, um die Strukturen der Algenzellen aufzubrechen und das freigesetzte Öl dem Extraktionslösungsmittel bereitzustellen.

Man bewertete zwei Extraktionsprozesse, um qualitativ hochwertige Öle zu geringeren Kosten herzustellen. Die erste, überkritische Flüssigkeitsextraktion verwendet man zur Herstellung von Spezialchemikalien für den Kosmetik- und Nahrungssektor. Es wird CO2 zur Gewinnung von Fettsäure gebraucht, die Biomasse muss jedoch vor der Extraktion trocknen. Bei der zweiten Methode setzt man Propan zur Extrahierung von Fettsäuren aus nasser Algenbiomasse ein. Mit Hilfe von Reinigungsschritten gewann das Team aus dem rohen Algenöl hochreine und konzentrierte Fettsäuren.

Bislang wurden vier Produkte für den Haustierfuttermarkt sowie die Sektoren der Nahrungsergänzungsmittel und Pflegeprodukte entwickelt. Weitere vier sind auf gutem Wege. „Erstmalig wird die Pharma- und Lebensmittelindustrie über eine neue Rohstoffquelle aus Mikroalgen für hochwertige Produkte verfügen“, wie Prof. Dr. Friedl abschließend feststellt.

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Schlüsselwörter

PUFACHAIN, Mikroalgen, Omega-3-Fettsäuren, Docosahexaensäure, Eicosapentaensäure
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