Die Blutregenalge (Haematococcus pluvialis) ist eine Grünalge aus der Klasse der Chlorophyceae. Diese maximal 0,05 mm (8–50 µm)[1] kleine, einzellige Süßwasseralge ist von einer Gallertschicht umgeben und besitzt einen becherförmigen Chloroplasten, zwei körperlange Geißeln und einen Augenfleck. Unter schlechten Lebensbedingungen kann sie in ein Dauerstadium übergehen und eine Cyste bilden, die durch Carotinoide (unter anderem Astaxanthin) eine charakteristische rötliche Farbe hat. Astaxanthin wird zum Schutz vor UV-Strahlung und auch bei Nährstoffmangel gebildet.[2]
Den von ihr bewohnten Biotopen, wie beispielsweise Teichen, kleinen Wasserlöchern und Weihwasserbecken, kann die Alge bei Massenentwicklungen eine spektakuläre blutrote Farbe verleihen. Dieses Phänomen wird auch als „Blutregen“ bezeichnet. Astaxanthin ist auch für die Färbung des Blutschnees durch die Alge Chlamydomonas nivalis verantwortlich. Vom Astaxanthin dieser Alge rot gefärbter Schnee kommt häufig in Gebirgen vor.
Die Blutregenalge stellt eine der wichtigsten natürlichen Quellen für die industrielle Gewinnung von Astaxanthin dar.[3] Für den Farbstoff Astaxanthin wird teilweise auch der veraltete Name Haematochrom (oder englisch Haematochrome) verwendet.
Flagellat von H. pluvialis
Aplanosporen von H. pluvialis
Ausgereifte Aplanospore von H. pluvialis
Adhäsionsmechanismus eines Flagellaten mittels seiner Flimmergeißeln an eine Glasoberfläche zwecks Biofilmbildung
Die Blutregenalge (Haematococcus pluvialis) ist eine Grünalge aus der Klasse der Chlorophyceae. Diese maximal 0,05 mm (8–50 µm) kleine, einzellige Süßwasseralge ist von einer Gallertschicht umgeben und besitzt einen becherförmigen Chloroplasten, zwei körperlange Geißeln und einen Augenfleck. Unter schlechten Lebensbedingungen kann sie in ein Dauerstadium übergehen und eine Cyste bilden, die durch Carotinoide (unter anderem Astaxanthin) eine charakteristische rötliche Farbe hat. Astaxanthin wird zum Schutz vor UV-Strahlung und auch bei Nährstoffmangel gebildet.
Den von ihr bewohnten Biotopen, wie beispielsweise Teichen, kleinen Wasserlöchern und Weihwasserbecken, kann die Alge bei Massenentwicklungen eine spektakuläre blutrote Farbe verleihen. Dieses Phänomen wird auch als „Blutregen“ bezeichnet. Astaxanthin ist auch für die Färbung des Blutschnees durch die Alge Chlamydomonas nivalis verantwortlich. Vom Astaxanthin dieser Alge rot gefärbter Schnee kommt häufig in Gebirgen vor.
Die Blutregenalge stellt eine der wichtigsten natürlichen Quellen für die industrielle Gewinnung von Astaxanthin dar. Für den Farbstoff Astaxanthin wird teilweise auch der veraltete Name Haematochrom (oder englisch Haematochrome) verwendet.
To Haematococcus pluvialis ανήκει στην κλάση των Chlorophyceae που περιλαμβάνει περίπου 500 γένη και 8000 είδη χλωροφυκών. Ανήκει στην τάξη των Volvocales και στην οικογένεια των Haematococcaeae. Είναι γνωστό και ως Haematococcus lacustris ή Sphaenella lacustris. Έχει βρεθεί σε ποικίλες κλιματολογικές συνθήκες, σε υφάλμυρα νερά, σε βράχια της θάλασσας, σε λεκάνες γλυκού νερού από λιωμένο χιόνι και σε λιμνοθάλασσες γλυκού νερού. Έχει απομονωθεί στην Ευρώπη, την Αφρική, την Βόρειο Αμερική και την Χιματσάλ Πραντές της Ινδίας.
Το Haematococcus pluvialis είναι ένας μονοκύτταρος μαστιγωτός οργανισμός ο οποίος κάτω από αντίξοες συνθήκες αλλάζει μορφολογικά μέχρι τελικά να γίνει μία ώριμη κοκκινόχρωμη, μη κινητή κύστη με υψηλή περιεκτικότητα σε ασταξανθίνη.
Ο κύκλος ζωής του Haematococcus pluvialis διακρίνεται σε 4 κυτταρικούς τύπους οι οποίοι είναι:
Μετά το πρώτο στάδιο, χάνονται τα μαστίγια. Έχει αγενή αναπαραγωγή μέσω σποροκύστεων με 8 – 16 ζωοσπόρια, αλλά έχει αναφερθεί και γαμετογένεση με γαμετοκύστες με 16 και 32 γαμέτες.
Τα κύτταρα του Haematococcus pluvialis καλύπτονται από ένα δυναμικό, σύνθετο, πλούσιο σε υδατάνθρακες κυτταρικό τοίχωμα που είναι υπεύθυνο για την βιολογική σταθερότητα και την αλληλεπίδραση με το περιβάλλον. Με χημικές, φυσικές και φυσικοχημικές μεθόδους γίνεται η διάτρηση του κυτταρικού τοιχώματος προκειμένου να γίνει η εξαγωγή της αντιοξειδωτικής ουσίας ασταξανθίνης. Είναι φωτοτροφικός οργανισμός και η περιεκτικότητα σε ασταξανθίνη είναι διαφορετική σε διαφορετικές συνθήκες φωτισμού. Στην βιομηχανία καλλιεργείται σε κλειστά συστήματα φωτοβιοαντιδραστήρων. Αναπτύσσεται καλά σε θερμοκρασίες μεταξύ 20 – 30ο C, pH ουδέτερο (7,0 – 7,5) και αλκαλικό (8,0 – 9,0). Κυριότερα θρεπτικά στοιχεία είναι ο C (άνθρακας), το N (άζωτο), ο P (φώσφορος), K (κάλιο). Σε μικρότερες ποσότητες αναγκαία είναι τα μικροστοιχεία S (θείο), Fe (σίδηρος), Mg (μαγνήσιο), Ca (ασβέστιο) και άλλα μέταλλα όπως μολυβδαίνιο, νικέλιο, βανάδιο.
Το μικροφύκος Haematococcus pluvialis είναι σημαντικός μικροοργανισμός στη βιοτεχνολογία και μελετάται εντατικά για την παραγωγή βιοπροϊόντων, όπως λιπίδια, καροτενοϊδή, πρωτεΐνες, αντιοξειδωτικά. Μελετάται επίσης η χρήση του ως πρώτη ύλη για βιοκαύσιμο αλλά και οι θρεπτική, φαρμακολογική του αξία, όπως και η χρήση του στην κοσμετολογία. Φέρει μεγάλο ενδιαφέρον στην ακαδημαϊκή κοινότητα αλλά και στην βιομηχανία κυρίως για τα λιπίδια και την ασταξανθίνη. Περίπου 300t ξηρής βιομάζας του Haematococcus pluvialis παράγεται ετησίως, ως φυσική πηγή υψηλής αξίας της ασταξανθίνης (3,3’ –dihydroxy – β – carotene – 4,4’ –dione) η οποία έχει θεραπευτικές εφαρμογές στην ανοσοδιέγερση, αντιφλεγμονώδη δράση, πρόληψη του καρκίνου και άλλες. Το κόστος της ανέρχεται σε 7,150 $ /Kgr, η μεγαλύτερη παραγωγή βιομάζας Haematococcus pluvialis γίνεται στις ΗΠΑ, Ινδία, και Ισραήλ.
To Haematococcus pluvialis ανήκει στην κλάση των Chlorophyceae που περιλαμβάνει περίπου 500 γένη και 8000 είδη χλωροφυκών. Ανήκει στην τάξη των Volvocales και στην οικογένεια των Haematococcaeae. Είναι γνωστό και ως Haematococcus lacustris ή Sphaenella lacustris. Έχει βρεθεί σε ποικίλες κλιματολογικές συνθήκες, σε υφάλμυρα νερά, σε βράχια της θάλασσας, σε λεκάνες γλυκού νερού από λιωμένο χιόνι και σε λιμνοθάλασσες γλυκού νερού. Έχει απομονωθεί στην Ευρώπη, την Αφρική, την Βόρειο Αμερική και την Χιματσάλ Πραντές της Ινδίας.
Haematococcus pluvialis is a freshwater species of Chlorophyta from the family Haematococcaceae. This species is well known for its high content of the strong antioxidant astaxanthin, which is important in aquaculture, and cosmetics.[1] The high amount of astaxanthin is present in the resting cells, which are produced and rapidly accumulated when the environmental conditions become unfavorable for normal cell growth. Examples of such conditions include bright light, high salinity, and low availability of nutrients.[2] Haematococcus pluvialis is usually found in temperate regions around the world. Their resting cysts are often responsible for the blood-red colour seen in the bottom of dried out rock pools and bird baths. This colour is caused by astaxanthin which is believed to protect the resting cysts from the detrimental effect of UV-radiation, when exposed to direct sunlight.[3]
H. pluvialis
A single flagellate of H. pluvialis
![Drawing of Haematococcus pluvialis[4]](http://en.wikipedia.org/wiki/File:Haematococcus_pluvialis.jpg)
Drawing of Haematococcus pluvialis[4]
Cultivation of H. pluvialis
Sphaerella pluvialis Flotow
Famille des Sporulacés. Catégorie lapinistique. Herbacées .
UTEX Culture 2505 Haematococcus pluvialis
CCAP Strain Number 34/6 Haematococcus pluvialis Flotow
SCCAP Culture number K-0084 Haematococcus pluvialis Flot. 1844 em. Wille 1903
Vinasse can be used as a basal medium for Haematococcus pluvialis culture. The vinasse culture medium consist of vinasse diluted to 3% and supplemented with 0.7% NaCl, and the pH was adjusted to 7.0. A 0.4 g/L quantity of inoculum can be used for the initial culture (cells in vegetative growth). The culture must be performed with 0.5 vvm air at 25°C, and until 15 days of culture.[5]
Haematococcus pluvialis is a freshwater species of Chlorophyta from the family Haematococcaceae. This species is well known for its high content of the strong antioxidant astaxanthin, which is important in aquaculture, and cosmetics. The high amount of astaxanthin is present in the resting cells, which are produced and rapidly accumulated when the environmental conditions become unfavorable for normal cell growth. Examples of such conditions include bright light, high salinity, and low availability of nutrients. Haematococcus pluvialis is usually found in temperate regions around the world. Their resting cysts are often responsible for the blood-red colour seen in the bottom of dried out rock pools and bird baths. This colour is caused by astaxanthin which is believed to protect the resting cysts from the detrimental effect of UV-radiation, when exposed to direct sunlight.
Haematococcus pluvialis[3] es un alga verde de agua dulce, unicelular, de la familia de las Haematococcaceae. Esta especie es bien conocida por el alto contenido en astaxantina que presentan sus quistes de resistencia. La astaxantina es segregada como una forma de proteger el fotosistema cuando la célula percibe que las condiciones no son favorables y desencadena la respuesta de enquistamiento. Esta Astaxantina protege del daño oxidativo que pudiera ocasionarle al fotosistema una radiación de alta energía como la radiación UV, incluso se ha encontrado que puede originar una cierta resistencia a estos microorganismos frente a radiación gamma o rayos X. Algunos ejemplos de condiciones desfavorables pueden ser una radiación de alta energía, aumento de la salinidad, aumento del daño oxidativo al fotosistema, baja disponibilidad de nutrientes o desecación.[4] Haematococcus pluvialis se encuentra comúnmente en climas templados de todo el mundo. Sus quistes son responsables del color rojo sanguinolento que se observa en la parte inferior de charcas formadas por agua de lluvia o en rojas sumergidas. Este alga tiene un interés biotecnológico creciente gracias a su acumulación de astaxantina y al alto valor económico que presenta esta en el mercado.
Alga unicelular, biflagelada con sus células encapsuladas por una pared ovoide, elipsoide, elipsoide cilíndrica o prácticamente esférica. Se incluye en Chlorophyta por poseer clorofila a y b, aunque puede estar enmascarada por otros pigmentos. Además presenta almidón como sustancia de reserva. La mayor parte del protoplasto está internamente separado de la pared celular y, que se conecta por delgados hilos que pueden ser simples o ramificados. La mayor parte de los protoplastos son ovoides o elipsoides y presentan dos flagelos apicales e iguales que penetran la pared celular de celulosa. Cloroplastos en forma de copa, en ocasión tubulares, con 1,2 (o varios) pirenoides y un estigma de gran tamaño. Núcleo central en el lumen del cloroplasto. Por lo general, muchas vacuolas contráctiles presentes. Cloroplastos y con frecuencia otras estructuras citoplasmáticas difíciles de distinguir, especialmente en las células más viejas, debido a la gran acumulación de hematocromo.[5]
Su ciclo vital presenta polimorfismo celular con formas flageladas, palmeloides, y aplanosporas las cuales variarán en función del medio de cultivo. Reproducción asexual por división de las células vegetales en zoosporas en número de 4 a 8. Las células vegetativas con frecuencia se convierten en aplanosporas con paredes gruesas que producen zoosporas. Reproducción sexual isógama, la planozigota quadriflagelada pierde sus flagelos y secreta una pared engrosada al final del ciclo. Meiosis aparentemente zigóticas.
Presenta resistencia a los antibióticos cefalosporina (0,01 g/l), griseofulvina (0,1 g/l), anfotericina B (10 mg/l), y ampicilina (5 g/l). Griseofulvina y ampicilina no afecta al metabolismo y crecimiento del alga, así como la Cefalosporina y la amfotericina B sí lo hacen, ocasionando que la célula se enquiste.[6]
Haematococcus pluvialis fue descrito de forma váida por J.Von Flotow en 1844, en la publicación "Beobachtungen über Haematococcus pluvialis. Verh. K. Leopol.-Carol. Akad. Naturf. 20:."
Haematococcus: Nombre genérico compuesto por dos partes, Haemato- que hace referencia a su color rojo sangre y -coccus que hace referencia a la forma esférica de sus quistes.
pluvialis: epíteto que hace referencia a que se puede encontrar en lugares con agua de lluvia.
Haematococcus pluvialis es una especie distribuida mundialmente, habiendo sido reportada la presencia en todos los continentes menos en la Antártida hallándose en gran variedad de hábitats dulceacuícolas. Ha sido aislada a partir de cortezas secas, piedras, aguas de charcas de lluvia, o incluso en una pila de agua bendita de una iglesia de Suiza. Se halla en cursos de agua estacionales. Cuando las condiciones de ese curso de agua dejan de ser óptimas, esta microalga se enquista. Este tipo de respuesta le confiere la ventaja de ser muy resistente a multitud de factores ambientales como radiaciones de alta energía, frío extremo, tóxicos, etc.
De distribución mundial y muy común en todos los continentes, excepto, como se ha mencionado antes, en la Antártida. Ha sido encontrada en Sudáfrica,[7] Australia y Nueva Zelanda,,[8] Islas Svalbard,[9] Gran Bretaña,[10] Portugal,[10] Rumania,[11] España,,[12] Argentina,[13] Brasil,[14] China,[15] islas Hawái,[16] Estados Unidos[17] y Singapur.[7]
Haematococcus pluvialis es un alga verde con crecimiento mixotrófico, pero eminentemente fotoautótrofo. Posee clorofila a y b, y tiene la capacidad de sintetizar carotenoides como la Astaxantina que puede llegar a acumular en una proporción de incluso un 5% de su peso seco. Cultivos aislados de Haematococcus pueden crecer en condiciones heterotróficas en oscuridad usando nitrógeno orgánico y acetato como fuente de carbono. El lectotipo, Haematococcus pluvialis, ha podido ser cultivado en cultivo axénico en distintos medios. Es posible ver la composición de los medios en distintas bases de datos internacionales de cultivos.
Algunas colecciones de cultivos que cuentan con cepas son:
Un uso muy común que se le da a esta Chlorophyta es para piensos en acuicultura y acuariofilia. De creciente interés y aplicación es el cultivo en raceways de esta microalga con fines alimenticios y con el objetivo de extraer astaxantina para venderla como suplemento alimenticio.[18]
Datos: Q469662
Multimedia:
Haematococcus pluvialis es un alga verde de agua dulce, unicelular, de la familia de las Haematococcaceae. Esta especie es bien conocida por el alto contenido en astaxantina que presentan sus quistes de resistencia. La astaxantina es segregada como una forma de proteger el fotosistema cuando la célula percibe que las condiciones no son favorables y desencadena la respuesta de enquistamiento. Esta Astaxantina protege del daño oxidativo que pudiera ocasionarle al fotosistema una radiación de alta energía como la radiación UV, incluso se ha encontrado que puede originar una cierta resistencia a estos microorganismos frente a radiación gamma o rayos X. Algunos ejemplos de condiciones desfavorables pueden ser una radiación de alta energía, aumento de la salinidad, aumento del daño oxidativo al fotosistema, baja disponibilidad de nutrientes o desecación. Haematococcus pluvialis se encuentra comúnmente en climas templados de todo el mundo. Sus quistes son responsables del color rojo sanguinolento que se observa en la parte inferior de charcas formadas por agua de lluvia o en rojas sumergidas. Este alga tiene un interés biotecnológico creciente gracias a su acumulación de astaxantina y al alto valor económico que presenta esta en el mercado.
Haematococcus pluvialis adalah spesies ganggang hijau yang termasuk ke dalam filum Chlorophyta.[1] Penelitian mengenai H.pluvialis dimulai pada tahun 1797 oleh Girod-chantrans dan penelitian tersebut dilanjutkan oleh peneliti eropa lainnya. Deskripsi mengenai H.pluvialis pertama kali di lakukan oleh Flotow pada tahun 1844 dan pada tahun 1851 Braun menambahkan detail informasi dan mengkoreksi beberapa kesalahan yang dilakukan pada penelitian sebelumnya.[1]
Haematococcus pluvialis memiliki persebaran yang luas, terutama pada kawasan yang memiliki empat musim. Spesies ini dikenal karena kemampuannya dalam memproduksi astaxanthin.[2] Dalam keadaan lingkungan yang optimal untuk pertumbuhannya, organisme ini bewarna hijau dan berenang bebas di perairan tawar. Haematococcus akan memproduksi astaxanthin dalam cekaman stres pada kondisi lingkungan yang minim akan nutrisi,kadar garam tinggi, paparan sinar yang cukup tinggi, dan kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan lainnya, mereka akan membentuk spora dan dengan cepat akan mengakumulasi astaxanthin pada selnya, sebagai bentuk perlindungan dari kondisi yang tidak menguntungkan. Spora akan terpecah kembali ketika kondisi lingkungan telah sesuai untuk pertumbuhannya dan H.pluvialis akan kembali berwarna hijau.[3]
Astaxanthin merupakan karotenoid, yang dapat ditemukan di perairan air tawar, dan konsentrasi terbesar dapat ditemukan di H. pluvialis yaitu sebesar 10.000-40.000 mg/kg [4] Astaxanthin merupakan salah satu karoten yang bernilai tinggi, banyak digunakan di bidang farmasi, nutrisi, pertanian dan pemenuhan nutrisi untuk hewan [5]
Hematococcus sebagai sumber potensial Astaxanthin cukup mudah untuk di budidayakan. Ganggangg ini dapat tumbuh dengan cepat pada media dengan komposisi nutrien yang sederhana. Akan tetapi hal ini dapat meningkatkan risiko kontaminan. Karena adanya pertumbuhan mikroalga lainnya dan juga protozoa, yang dapat mengganggu produksi.[1] Astaxanthin yang terdapat pada H.pluvialis dapat diperoleh melalui dua teknik budidaya, yaitu sistem tertutup dan sistem terbuka. Sistem tertutup menggunakan teknik fotobioreaktor, sedangkan untuk sistem terbuka menggunakan kolam budidaya.[3]
H.pluvialis akan ditumbuhkan pada fotobioreaktor. Biomassa H.pluvialis yang tumbuh pada fotobioreaktor ini kemudian di panen dan dikumpulkan. Setelah proses pemanenan biomassa akan melalui proses pengeringan. Dari proses pengeringan biomassa yang telah kering ini akan diekstrak untuk mendapatkan astaxanthin yang terdapat di dalam sel H.pluvialis
Dalam proses budidaya H. pluvialis ada berbagai macam faktor yang perlu diperhatikan. Faktor-faktor ini merupakan faktor utama yang dapat mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangbiakan H.pluvialis. Faktor-faktor tersebut adalah:
Haematococcus pluvialis adalah spesies ganggang hijau yang termasuk ke dalam filum Chlorophyta. Penelitian mengenai H.pluvialis dimulai pada tahun 1797 oleh Girod-chantrans dan penelitian tersebut dilanjutkan oleh peneliti eropa lainnya. Deskripsi mengenai H.pluvialis pertama kali di lakukan oleh Flotow pada tahun 1844 dan pada tahun 1851 Braun menambahkan detail informasi dan mengkoreksi beberapa kesalahan yang dilakukan pada penelitian sebelumnya.
Haematococcus pluvialis memiliki persebaran yang luas, terutama pada kawasan yang memiliki empat musim. Spesies ini dikenal karena kemampuannya dalam memproduksi astaxanthin. Dalam keadaan lingkungan yang optimal untuk pertumbuhannya, organisme ini bewarna hijau dan berenang bebas di perairan tawar. Haematococcus akan memproduksi astaxanthin dalam cekaman stres pada kondisi lingkungan yang minim akan nutrisi,kadar garam tinggi, paparan sinar yang cukup tinggi, dan kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan lainnya, mereka akan membentuk spora dan dengan cepat akan mengakumulasi astaxanthin pada selnya, sebagai bentuk perlindungan dari kondisi yang tidak menguntungkan. Spora akan terpecah kembali ketika kondisi lingkungan telah sesuai untuk pertumbuhannya dan H.pluvialis akan kembali berwarna hijau.
Haematococcus pluvialis é uma alga de água doce e pode ser encontrada desde os lagos africanos às águas frias da Escandinávia. O habitat consiste em pequenas piscinas naturais que frequentemente secam, como as piscinas de rocha do Arquipélago de Estocolmo. É unicelular móvel e biflagelada.
Esta alga é a maior fonte de astaxantina encontrada na natureza. A astaxantina é produzida como forma de protecção contra as radiações ultravioleta que se acumula em condições de stress celular. Quando as condições do meio são desfavoráveis, o indivíduo tende a perder os flagelos, aumenta de volume e ocorre um espessamento da parede celular. Este indivíduo é designado por aplanosporo.
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