Wissenschaftler erforschen Methode zur Steigerung des Wachstums und des Carotinoidgehalts einer essbaren Mikroalge

In den letzten Jahren sind die Menschen generell bewusster geworden, was die Ernährung angeht, die sie zu sich nehmen. Dank des einfacheren Zugangs zu Informationen sowie von Gesundheitskampagnen und Medienberichterstattung sind sich die Menschen bewusster, wie Ernährung sowohl mit gesundheitlichen Vorteilen als auch mit chronischen Krankheiten zusammenhängt. Infolgedessen gibt es in den meisten Ländern einen anhaltenden kulturellen Wandel, bei dem die Menschen der gesunden Ernährung Priorität einräumen. Im Gegenzug wächst die Nachfrage nach gesünderen Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln stetig.

Im Einklang mit diesen Veränderungen untersucht Assistenzprofessor Kyohei Yamashita von der Tokyo University of Science (TUS), Japan, seit über einem halben Jahrzehnt ein vielversprechendes „Superfood“ namens Euglena gracilis. E. gracilis ist eine essbare Mikroalgenart und verfügt über ein reichhaltiges Nährwertprofil mit einer einzigartigen Kombination aus Vitaminen, Ballaststoffen, Lipiden und Proteinen. Wie die meisten anderen photosynthetischen Pflanzen enthält auch E. gracilis Carotinoide – natürliche Substanzen mit vielfältigen gesundheitlichen Vorteilen.

In einer 2023 veröffentlichten Studie hat ein Forschungsteam von TUS eine einfache Methode gefunden, um E. gracilis effizient in einem kostengünstigen Medium (fest oder flüssig, das Nährstoffe enthält und zum Züchten von Bakterien verwendet wird) auf der Basis von Tomatensaft zu züchten.

Jetzt haben die Forscher in einer neuen Studie eine vielversprechende Technik erforscht, um kultivierte E. gracilis dazu zu bringen, Carotinoide schneller zu produzieren, was sie noch nährstoffreicher macht. Diese Studie, die gemeinsam von Dr. Kengo Suzuki von Euglena Co., Ltd. sowie Professor Tatsuya Tomo und Professor Eiji Tokunaga von TUS verfasst wurde, war veröffentlicht im Tagebuch Pflanzen.

Der vorgeschlagene Ansatz ist recht einfach, und das gilt auch für seine Begründung. Wenn eine Pflanze über einen längeren Zeitraum hochintensivem Licht ausgesetzt ist, reagiert sie auf Lichtstress. Dies wiederum kann dazu führen, dass der Organismus Moleküle produziert, die ihn vor weiterer Lichteinwirkung schützen, darunter auch Carotinoide. Basierend auf diesen Fakten untersuchten die Forscher, ob sie eine solche Reaktion in E. gracilis auslösen könnten, um dessen Carotinoidgehaltsverhältnis zu erhöhen.

Zu diesem Zweck führte das Team eine Reihe von Experimenten mit mehreren Chargen kultivierter E. gracilis durch. Sie setzten Kulturen Licht unterschiedlicher Wellenlänge (oder Farbe) und unterschiedlicher Intensität aus und suchten nach einer „Rötungsreaktion“, die ein verräterisches Zeichen für eine höhere Carotinoidproduktion bei vielen Pflanzenarten ist.

Darüber hinaus testeten sie auch ein neues Kulturmedium auf Basis von Bonitobrühe, einer Suppenbrühe, die aus Katsuobushi, einem traditionellen japanischen Gericht aus geräuchertem Bonitofisch, gewonnen wird.

Interessanterweise fanden die Forscher heraus, dass eine starke Bestrahlung mit rotem Licht bei 605–660 nm eine Rötungsreaktion bei E. gracilis auslöste, wenn es in Bonito-Beständen kultiviert wurde. Sie untersuchten auch die chemischen Profile der Kulturen mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, sowohl auf Kultur- als auch auf Einzelzellebene.

Diese Analysen ergaben, dass gerötete Zellen nicht nur eine hohe Konzentration an Diadinoxanthin, dem am häufigsten vorkommenden Carotinoid in E. gracilis, aufwiesen, sondern auch ein nicht identifiziertes Carotinoid vom Xanthophyll-Typ produzierten. Darüber hinaus stellte das Team auch fest, dass Bonito-Stammkulturen schneller wuchsen und höhere Dichten erreichten als Kulturen, die auf herkömmlichen Medien gezüchtet wurden, und wahrscheinlich mehr Arten oder Mengen an Carotinoiden produzierten.

Zusammengenommen könnten die Ergebnisse dieser Studie den Weg für eine innovative und leicht skalierbare Technik für den Anbau nährstoffreicher E. gracilis ebnen. Die Einfachheit der Methode ist sicherlich eine ihrer Stärken, wie Dr. Yamashita bemerkt: „Unser Ansatz beinhaltet keine genetischen Veränderungen und könnte daher problemlos von der Lebensmittelindustrie übernommen werden, um die Verwendung von E. gracilis sowohl in Lebensmitteln als auch als Nahrungsmittel auszuweiten.“ Ergänzung.“ Bonitobrühe ist insbesondere ein nahrhaftes Lebensmittel und ihre Verwendung im Kulturmedium würde daher zusätzliche gesundheitliche Vorteile mit sich bringen.

Abgesehen von den Vorteilen für uns Menschen kann der Anbau von E. gracilis auch der Umwelt helfen. „Der Anbau von E. gracilis, der relativ wenig Ressourcen erfordert, kann eine nachhaltige Nahrungsquelle sein“, erklärt Dr. Yamashita. „Unsere Forschung markiert einen wichtigen Schritt in Richtung der Entwicklung neuer Lebensmitteltechnologien, die sowohl aus gesundheitlicher als auch aus ökologischer Sicht zum Leben der Menschen beitragen.“

Da sich der Carotinoidmarkt bis 2030 zu einer milliardenschweren Industrie entwickeln wird, wird diese Studie dazu beitragen, unser Verständnis der Biosynthesewege von Carotinoiden zu vertiefen und hoffentlich zur Entwicklung nachhaltiger Praktiken bei der Herstellung von Nahrungsergänzungsmitteln und neuen Lebensmitteln zu führen.