Japanische Wissenschaftler finden eine einfache Methode zur Kultivierung einer essbaren, äußerst nährstoffreichen Mikroalge

Euglena (Euglena gracilis) ist eine Mikroalge, die Chloroplasten enthält und in einer gut beleuchteten Umgebung durch Photosynthese organische Stoffe produziert, während sie in einer unbeleuchteten Umgebung organische Stoffe von außen aufnimmt. Es ist bekannt, dass es reich an Nährstoffen wie Vitaminen, Mineralien, Aminosäuren und essentiellen Fettsäuren wie DHA und EPA ist. Aufgrund des Fehlens von Zellwänden verfügt Euglena über eine hohe Verdauungs- und Absorptionsrate, was es als neue Quelle nahrhafter und gesundheitsfördernder Lebensmittel attraktiv macht.

Darüber hinaus ist Euglena-Protein reich an Methionin, einem Merkmal tierischen Proteins, und sein Nährwert ist mit dem in Milch vorkommenden Kasein vergleichbar. Daher wird davon ausgegangen, dass es eine Lösung für den Mangel an tierischem Eiweiß aufgrund der Auswirkungen des Klimawandels und des Bevölkerungswachstums sowie eine der Produktionstechnologien für die Weltraumforschung sein wird, die derzeit floriert.

Darüber hinaus enthält Euglena auch einen hohen Anteil einer speziellen Art von Beta-1,3-Glucan namens Paramylon, das für seine immunmodulatorische und hepatoprotektive Wirkung bekannt ist. Paramylon kann auch bei der Linderung der Symptome von atopischer Dermatitis, Influenza und Arthritis sowie bei der Vorbeugung von Darmkrebs wirksam sein. Die bestehenden Methoden zur Herstellung von Euglena in Lebensmittelqualität sind jedoch recht kompliziert.

Derzeit kann Euglena sowohl mit autotrophen als auch mit heterotrophen Kulturmedien vermehrt werden. Herkömmlicherweise wird für die Kultur das Koren-Hutner-Medium (KH) verwendet, ein heterotrophes Medium mit höherer Ausbeute.

Dafür müssen jedoch 26 verschiedene Chemikalien abgemessen und gemischt werden. Darüber hinaus müssen die Mikroalgen, nachdem sie sich in großen Becken zu hoher Dichte vermehrt haben, extrahiert, gewaschen, konzentriert und zu Nahrungsmitteln oder Nahrungsergänzungsmitteln getrocknet werden. Die für diese Prozesse benötigte Energie macht etwa 30 % der gesamten Produktionskosten aus, außerdem fallen bei der Produktion von Euglena als Lebensmittelzutat weitere Kosten wie Anbauflächen und Transportkosten an.

Mit dem Ziel, die Effizienz bestehender Produktionsprozesse zu verbessern, führte ein Forscherteam aus Japan Experimente durch, um eine vielversprechende Methode für den Anbau von Euglena in großen Mengen zu finden. Wie in ihrer neuesten Arbeit erläutert, untersuchte das Team mehrere Getränke, um ein geeignetes Wachstumsmedium für Euglena zu finden. Dieses Papier wurde veröffentlicht in Nachhaltige Lebensmitteltechnologie.

Die Studie wurde von Assistenzprofessor Kyohei Yamashita von der Tokyo University of Science (TUS) geleitet und von Dr. Kengo Suzuki und Dr. Koji Yamada von Euglena Co., Ltd. sowie Professor Eiji Tokunaga von TUS gemeinsam verfasst.

Interessanterweise ist diese Studie Teil einer Folgeforschung, für die Dr Als Quelle für essentielle Vitamine werden Algen, getrocknete Sardinen und gekochter Reis verwendet.“

Die Forscher kultivierten Euglena zunächst mit einer anfänglichen Zelldichte von 4,2 x 103 Zellen/ml statisch unter aeroben Bedingungen für etwa 10 Tage. Hierzu verwendeten sie entweder Cramers-Myers (CM)-Medium, ein unabhängiges Nährmedium, oder KH-Medium, ein heterotrophes Medium. Die Zelldichte stieg auf 106 Zellen/ml bzw. 107 Zellen/ml.

Als nächstes inkubierten sie Euglena mit einer anfänglichen Zelldichte von 1,6 x 104 Zellen/ml in 13 verschiedenen Getränken, darunter verdünnter Traubensaft (mit einem Saft-Wasser-Verhältnis von 3:7 oder 7:3), Ananassaft, Apfelsaft und süß Wein, verdünnter Karottensaft (mit einem Saft-Wasser-Verhältnis von 3:7 oder 7:3), Tomatensaft, Orangensaft, Grapefruitsaft, Pflaumensaft, Kokosnusswasser und Ahornwasser sowie ein mit essentiellen Vitaminen B1 angereichertes Kulturmedium und B12 unter aeroben Bedingungen.

Die Zellen wurden unter „hellen“ (26 °C, Bestrahlung mit weißem Licht) oder „dunklen“ (23 °C, keine Bestrahlung mit Licht) Bedingungen kultiviert.

Interessanterweise fanden die Forscher heraus, dass die Zelldichte von Euglena-Zellen bei Kultivierung in Tomatensaft, insbesondere unter Lichtbedingungen, ein Maximum erreichte und auf 107 Zellen/ml anstieg, das gleiche Niveau wie im KH-Medium. Dies führte auch zu einer Veränderung des Aussehens des Kulturmediums von Rot nach Grün nach der Inkubation.

Es wurde beobachtet, dass die hellgrünen Chloroplasten in Euglena, die in Tomatensaft kultiviert wurden, dicht in den Zellen gepackt waren. Im Nicht-Tomatensaft hingegen war die Anzahl der Chloroplasten gering und die grüne Farbe heller. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Tomatensaft besser für das Wachstum von Euglena geeignet ist als andere Getränke.

Darüber hinaus wuchs Euglena bei der Kultivierung unter aeroben Bedingungen mit mit Wasser verdünntem Tomatensaft (im Verhältnis 3:7, 4:6 oder 5:5) und ohne essentielle Vitamine auf etwa das 100-fache seiner ursprünglichen Zelldichte von 106 Zellen/ml unter allen Verdünnungsbedingungen. Dabei zeigte sich, dass die Nährstoffzusammensetzung des Tomatensafts selbst für das Wachstum von Euglena geeignet ist.

„Während der statischen Inkubation trennte sich mit Wasser verdünnter Tomatensaft in eine feste Sedimentschicht und eine obere wässrige Lösungsschicht im Behälter, und Euglena vermehrte sich aktiv nahe der Grenze dieser Schichten. Daher ist bei einer Kultivierung unter aeroben Bedingungen mit „Tomate (gefiltert)“ „In einem Kulturmedium, bei dem feste Bestandteile aus dem Tomatensaft entfernt wurden, wurden Euglena im gesamten Kulturmedium verteilt“, betont Dr. Yamashita.

Bemerkenswerterweise war die Zelldichte größer als im ungefilterten Tomatensaftmedium. Dies weist darauf hin, dass die Entfernung fester Bestandteile die Auswirkungen der Dichte, einschließlich Wachstumsraum, Licht- und Nährstoffaufnahme sowie Abfallansammlung, abschwächen kann.

Schließlich kultivierte das Team Euglena in CM-Medium mit Glutaminsäure, einem für Tomatensaft charakteristischen Nährstoff. Die Zelldichte erreichte das Zwei- bis Dreifache der des CM-Mediums, jedoch nur etwa die Hälfte der des Tomatensaftmediums. Diese Ergebnisse legen nahe, dass neben Glutaminsäure auch andere im Tomatensaft enthaltene Bestandteile zum guten Wachstum von Euglena beitragen.

„Euglena ist reich an Nährstoffen und funktionellen Inhaltsstoffen, daher ist es möglich, Lebensmittel leicht anzureichern, indem einige der Nährstoffe in der Nahrung in Euglena umgewandelt werden. Da diese Methode einfach und wirtschaftlich machbar ist, gehen wir davon aus, dass diese Methode für klimaneutrale und nachhaltige Lebensmittel nützlich sein wird.“ „Es könnte auch zur Erreichung nachhaltiger Entwicklungsziele im Zusammenhang mit Ernährung und Hunger beitragen und hat das Potenzial, als Lebensmittelproduktionstechnologie bei der Weltraumforschung einen Beitrag zu leisten“, schließt Dr. Yamashita und bringt seine Hoffnungen für die zukünftige Entwicklung dieser Forschung zum Ausdruck.