Mikroalg Nedir? Biyoaktif Bileşenleri Nelerdir? Nasıl Yetiştirilir?

Yakın Geleceğin Protein Piyasasında Mikroalglerin Yeri Ne Olacak?

153

Mikroalgler denizlerde, tatlı sularda yaşayan ve fotosentez yapabilen tek hücreli canlılardır. Hem su kolonunda hem de karada yaşayabilirler. Türlere bağlı olarak, boyutları birkaç mikrometreden birkaç yüz mikrometreye kadar değişebilir. Pek çok kullanım alanına sahiptir ve gün geçtikçe kendine yeni kullanım alanları da edinmektedir. Şimdilik yaygın olduğu alanlar biyoyakıt üretimi, kozmetik, ilaç ve gıda sektörüdür. Denizlerde/özel üretim tesislerinde/havuzlarda yetiştiriciliği yapılabilmektedir.

Çok mu yeni? Hayır;
Nostoc, Arthrospira (pazardaki ismi ile spirulina) ve Aphanizomenon binlerce yıl önce insan beslenmesinde yer aldığı bilinen mikroalglerdir. 1500’lü yıllarda Arthrospira’nın Aztekler tarafından mavi yeşil kek yapılarak tüketildiği resmedilmiştir.

Kronolojik olarak:

Neden gündeme geldi?
Güncel dünya nüfusu yaklaşık 7,5 milyardır. Bu rakamın 2050 yılına kadar yaklaşık 9,8 milyar olması bekleniyor. Şu anda üretilen gıda miktarının ise olması beklenen nüfusun ihtiyaçlarını karşılayabilmek için 2 katına çıkması gerekiyor. Artan gıda talebini karşılamak için; ekim alanlarını genişletmek, hasat sıklığını değiştirmek ve çeşitli faaliyetlerle verimi artırmak gerekiyor. Ancak mevcut yetiştirme sistemlerinden (örneğin arazilerin bozulmasından), biyolojik çeşitliliğin kaybından ve ormansızlaşmadan dolayı pek çok çevresel problem ciddi şekilde derinleşebilir ki hali hazırda gıda üretimi, toplam çevresel etkinin %20 ila 30’unu ve küresel sera gazı emisyonlarının neredeyse %30’unu oluşturmaktadır.

Bunlarla birlikte yaklaşık bir milyar insanın yetersiz protein alımına sahip olduğu bilinmektedir. Ayrıca, geleneksel protein kaynaklarının da yetersiz olduğu tahmin edilmektedir. Dünya genelinde gıda ve yem için kullanılan protein kaynaklarının çoğunluğunu bitkisel proteinler oluşturur. AB’de hayvansal proteinler, bitki bazlı proteinlerden daha fazla tüketilmektedir. Bu tüketim pek çok olumsuz çevresel etkiyi beraberinde getirmektedir.

Bu çevresel etkiyi azaltmak için;

  • Yeni gıda teknolojileri ve ürünlerinin geliştirilmesi,
  • İnsanların yeme davranışlarının değişmesi/ beslenme biçiminin değişmesi bu durumu önemli ölçüde iyileştirebilir. Örneğin omnivordan ovo-lakto vejetaryen beslenmeye geçiş, gıda kaynaklı sera gazı emisyonlarını üçte bir oranında, vegan beslenmeye geçiş ise gıda kaynaklı sera gazı emisyonlarını yarı yarıya azaltacaktır.
  • Mikroalgler umut verici alternatif bir protein kaynağı olarak ortaya çıkmıştır. Bu yüzyılın ortalarında, mikroalglerin pazarda protein kaynaklarının %18’ini oluşturabileceği düşünülmektedir.

Yapısında;
Karbonhidrat kaynağı olarak: Glikoz gibi monosakkaritler, sakkaroz (sükroz çay şekeri) gibi disakkaritler ve nişasta, glikojen gibi polisakkaritleri içerir.
Lipid kaynağı olarak: Mikroalgler değerli bir ω-3 PUFA kaynağıdır. Eikosapentaenoik asit (EPA; 20: 5 n3), α-linolenik asit (ALA; 18: 3 n-3), Dokosapentaenoik asit (22: 5 n-3) ve Doksaheksaenoik asit (DHA; 22: 6 n-3) insanlar için sağlık yararları olan  önemli ω-3 PUFA‘lardandır.
Mikro besin öğesi olarak: A, B1, B2, B6, B12, C, E, folik asit gibi insan sağlığı için önemli vitaminleri içerir.

  • Onu asıl önemli kılan yüksek protein ve biyoaktif bileşen içeriğidir.

Bazı mikroalg türleri %70 oranında protein içermektedir. Mikroalg bazlı proteinlerin arazi gerekliliği; hayvansal proteinlere ve soya fasulyesi unu, bezelye unu vb. yiyecek ve yem için kullanılan bazı bitkisel proteinlere göre daha azdır.

1 Kilogram üretilebilmesi için ihtiyaç duyulan potansiyel yer m²:
-Domuz eti için 47-64 m²
-Tavuk eti için 42-52 m²
-Sığır eti üretimi için 144-258 m²
-Algler için ise: <2,5 m²‘ye ihtiyaç duyulmaktadır.

Tarıma elverişli olmayan arazilerin kullanımı, minimum tatlı su tüketimi, deniz suyunda yetişme olasılığı ve sürdürülebilir olmayan soya ithalatının potansiyel olarak değiştirilmesi, alglerin diğer bitkisel protein kaynaklarına göre bazı avantajlarıdır. Kalite söz konusu olduğunda Chlorella ve Arthrospira, WHO ve FAO’nun insanların temel aminoasit gereksinimlerine ilişkin tavsiyelerine göre iyi dengelenmiş aminoasit profillerine sahiptir. Her iki cinsin aminoasit profilleri, yumurtalar ve soya fasulyesi gibi diğer geleneksel protein kaynakları ile benzerlik gösterir.

  • Arthrospira, Chlorella, Dunaliella, Haematococcus, Schizochytrium cinsleri; Porphyridium cruentum ve Crypthecodinium cohnii türleri FDA tarafından GRAS statüsünde tanımlanmaktadır.
Mikroalglerdeki Bioaktif Bileşiklerin Sağladığı Genel Özellikler

Antioksidatif, antihipertansif, immünomodüler, antikanserojenik, karaciğer koruyucu, antikoagülan, antiinflamatuar aktiviteler bazı makro ve mikroalg peptidlerinin gösterdiği özelliklerdir. Antioksidan özelliklere sahip olanlar endüstriyel uygulamalar için en ilgi çekici olanlardır. Antioksidanların eklenmesi oksidasyona engel olup raf ömrünü de uzatabileceği için yenilikçi gıdalara mikroalglerin eklenmesi mantıklı bir yöntem olarak atfedilmiştir.

*Bazı mikroalg türlerinin biyoaktif bileşen içerikleri ve biyolojik aktiviteleri tabloda belirtilmiştir.

Besinlere mikroalg eklenmesinin potansiyel faydaları
ile ilgili yapılan bazı bilimsel araştırmalar 

Raymundo ve diğ. – Gouveia ve diğ.Besinlere bazı mikroalg türleri eklendiğinde, gıdaların antioksidan özellikleri üzerinde olumlu etkiler olduğu gözlemlenmiştir.
Beheshtipour H ve diğ.Biyoaktif bileşikler elde etmek için süt ürünlerinin mikroalgler ile de birleştirilebileceği belirtilmiştir
Cho EJ ve diğ. – Jeon JKChlorellanın, yoğurtlara ve peynirlere başarıyla dahil edildiğini belirtmiştir.
Varga L ve diğ.Arthrospiranın yoğurtlarda ve fermente sütlerde istenen probiyotik bakterilerin gelişimini uyarabileceği, probiyotiklerin yaşama kabiliyetini artırabileceği belirtilmiştir.
Batista ve diğ.Mikroalg türlerini eklemenin tüketicilere antioksidan etki ve bazı omega 3 PUFA’ları sağlamanın bir yolu olduğu belirtilmiştir.
Gouveia L ve diğ.Chlorella vulgaris, bir renk verici madde olarak ve potansiyel bir antioksidan besin takviyesi olarak çerezlere dahil edilmiştir.
Finney KF ve diğ.Dunaliella, yıllar önce buğday ekmeğine dahil edilebilecek bir protein takviyesi olarak önerilmiştir.
Dinu M ve diğ.Arthrospira ve bu türden elde edilen renksiz bir özüt, protein içeriğini arttırmak için ekmeğe dahil edilmiştir.
Figueira FDS ve diğ.Glütensiz ekmeklere mikroalglerin dahil edilmesinin potansiyel faydalarından  bahsedilmiştir.
Fradique M ve diğ.Arthrospiranın eklenmesi, ilave olmayan ekmeğe kıyasla bazı esansiyel amino asitlerin varlığından dolayı protein içeriğini önemli ölçüde arttırmış ve ekmek kalitesini arttırmıştır. C. vulgaris ve Arthrospira maxima, taze bir spagettinin besin içeriğini arttırmıştır, ürünler bir tadım paneli tarafından iyi kabul edilmiştir.

 

Her şey mükemmel mi? HAYIR
  • Bir çalışmada; Dunaliella salina tozu eklenerek makarnanın besin değerini arttırma denemesi yapıldı. Mikroalg oranının düşük olması nedeniyle (%3’ün altında) yalnızca minerallerde önemli bir artış gözlenmiştir.
  • Başka bir çalışmada araştırma kapsamındaki gıdalara yalnızca az miktarda mikroalg dahil edildiği rapor edilmiştir. Bu ilaveler gıdalardaki makromoleküler bileşimi, örneğin protein içeriğini önemli ölçüde arttırmamıştır.
  • Chlorella ve Arthrospira’nın antioksidan bakımından zengin doğasına rağmen, mikroalgin yeşil rengi, tüketicilerin tat ve kalite konusundaki algılarını olumsuz yönde etkilediği için günlük kullanımda uygulanmasını sınırlamaktadır.
  • Bazı ürünlere mikroalglerin eklenmesinin ardından hafif bir balık tadı olmuştur.
  • Kurabiye ve ekmek gibi fırınlanmış ürünlere dahil edilmesi, ürünün sertliği arttırmıştır.

Genel olarak, insan tüketimi için güvenli olarak kabul edilir, ancak içinde büyüdüğü sudaki ağır metalleri emebilir ve bu nedenle toksik maddelerle kirlenmiş olabilir. Aynı yerde yetişen diğer algler vücutta kalıcı hasar oluşturan, ölümcül toksinler üretebilirler. Örneğin bunlardan biri olan mikrosistin, özellikle karaciğerde ciddi hasar oluşturabilir, kas spazmları ve motor nöron hastalıklarına neden olabilir.

Sonuçlar:

  • Mikroalglerin, nüfusun daha sürdürülebilir gıda çözümleri için potansiyelini araştırmalar açıkça göstermektedir.
  • Mikroalgin zengin bileşen içeriği inovatif fonksiyonel gıda ürünleri için mikroalg üretmeye ve kullanmaya odaklanan alg bazlı bir gıda endüstrisi geliştirmeye katkıda bulunabilir.
  • Protein içeriği ve dengeli amino asit profillerinin yanı sıra, yiyeceklere mikroalg eklenmesi, biyoaktif bileşiklerin bulunması nedeniyle insan sağlığı için potansiyel faydalar sağlayabilir.
  • Mikroalgleri gıdalara dahil etmek yalnızca sağlık yararları sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda artan nüfus, mevcut diyet, alışkanlıklar ve sağlığımızı da dikkate alarak sürdürülebilirlikle ilgili sorunların giderilmesine katkıda bulunacaktır.
  • Teknoloji olgunluk seviyesinin (TRL) sistematik olarak iyileştirilmesi, daha uzun vadede mikroalg yetiştiriciliği ve işlenmesi için yardımcı olacaktır.

1. Caporgno, M. P., & Mathys, A. (2018). Trends in microalgae incorporation into innovative food products with potential health benefits. Frontiers in nutrition, 5.
2. Çevreci Fabrikalar: Mikroalgler /Dr. Tuba Sarıgül/TÜBİTAK /Mayıs 2018
3. Spolaore P, Joannis-Cassan C, Duran E, Isambert A. Commercial applications of microalgae. J Biosci Bioeng. (2006) 101:87–96. doi: 10.1263/jbb.101.87
4. Tukker A, Jansen B. Environmental impacts of products: a detailed review of studies. ? J Ind Ecol. (2006) 10:159–82. doi: 10.1162/jiec.2006.10.3.159
5. Vermeulen SJ, Campbell BM, Ingram JSI. Climate change and food systems. Annu Rev Environ Resour. (2012) 37:195–222. doi: 10.1146/annurev-environ-020411-1 30608
6. FAO. World Agriculture: Towards 2015/2030, Summary Report (2002). Available online at: http://www.fao.org/docrep/004/Y3557E/y3557e03.htm (Accessed March 19, 2018)
7. Stice C, Basu A. (2015). Available online at: http://quarterly.luxresearchinc.com/ quarterly/?p=139 (Accessed March 19, 2018).
8. de Jesus Raposo, M. F., de Morais, R. M. S. C., & de Morais, A. M. M. B. (2013). Health applications of bioactive compounds from marine microalgae. Life sciences, 93(15), 479-486.
9. Raymundo A, Gouveia L, Batista AP, Empis J, Sousa I. Fat mimetic capacity of Chlorella vulgaris biomass in oil-in-water food emulsions stabilised by pea protein. Food Res Int. (2005) 38:961–
10. Gouveia L, Raymundo A, Batista AP, Sousa I, Empis J. Chlorella vulgaris and Haematococcus pluvialis biomass as colouring and antioxidant in food emulsions. Eur Food Res Technol. (2006) 222:362–7. doi: 10.1007/s00217-005-0105-z
11. Beheshtipour H, Mortazavian AM, Mohammadi R, Sohrabvandi S, KhosraviDarani K. Supplementation of Spirulina platensis and Chlorella vulgaris algae into probiotic fermented milks. Compr Rev Food Sci Food Saf. (2013) 12:144– 54. doi: 10.1111/1541-4337.12004
12. Varga L, Szigeti J, Kovacs R, Foldes T, Buti S. Influence of a Spirulina platensis biomass on the microflora of fermented ABT milks during storage. J Dairy Sci. (2002) 85:1031–8. doi: 10.3168/jds.S0022-0302(02)74163-5
13. Cho EJ, Nam ES, Park SI. Keeping quality and sensory properties of drinkable yoghurt with added Chlorella extract. Korean J Food Nutr. (2004) 17:128–32. Available online at: http://www.koreascience.or.kr/article/ArticleFullRecord. jsp?cn=HGSPB1_2004_v17n2_128
14. Jeon JK. Effect of Chlorella addition on the quality of processed cheese. J Korean Soc Food Sci Nutr. (2006) 35:373–7. doi: 10.3746/jkfn.2006.3 5.3.373
15. Batista AP, Gouveia L, Nunes MC, Franco JM, Raymundo A. Microalgae biomass as a novel functional ingredient in mixed gel systems. In: Williams PA, Phillips GO, editors. Gums and Stabilisers for the Food Industry, 14. Cambridge: RSC Publishing (2008).
16. Gouveia L, Batista AP, Miranda A, Empis J, Raymundo A. Chlorella vulgaris biomass used as coloring source in traditional butter cookies. Innovative Food Sci Emerg Technol. (2007) 8:433–6. doi: 10.1016/j.ifset.2007. 03.026
17. Finney KF, Pomeranz Y, Bruinsma BL. Use of algae Dunaliella as a protein supplement in bread. Cereal Chem. (1984) 61:402–6.
18. Dinu M, Vlasceanu G, Dune A, Rotaru G. Researches concerning the growth of nutritive value of the bread products through the Spirulina adding. J Environ Prot Ecol. (2012) 13:660–5. Available online at: http://www.jepejournal.info/vol-13-no-2
19. Figueira FDS, Crizel TDM, Silva CR, Sallas-Mellado MDLMS. Elaboration of gluten-free bread enriched with the microalgae Spirulina platensis. Braz J Food Technol. (2011) 14:308–16. doi: 10.4260/BJFT20111404 00037
20. Fradique M, Batista A, Nunes M, Gouveia L, Bandarra N, Raymundo A. Incorporation of Chlorella vulgaris and Spirulina maxima biomass on pasta products. Part 1: preparation and evaluation. J Sci Food Agric. (2010) 90:1656– 64. doi: 10.1002/jsfa.3999

Uyarı! BirBes.com içeriklerinin bir bölümü veya tamamı, BirBes. com – Beslenme Biliminin Geleceği’nin daha önceden yazılı izni ve onayı alınmadan kopyalanamaz, yayımlanamaz, hiçbir ortamda kaydedilemez, değiştirilemez ve uyarlanamaz. Bütün yasal haklar saklıdır.

Yorumlar

avatar
  Abone Ol  
Bildir