REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Nižja kmetijska produktivnost, povezana z zmanjšano zalogo vode in degradacijo tal,
skupaj z rastjo svetovne populacije in podhranjenosti nakazuje na potrebo po proizvodnji
alternativnih živil. Na področju pridelave hrane je mikroalga Spirulina zaradi svoje visoke
prehranske vrednosti in pozitivnega učinka na zdravje ljudi obetaven nov prehranski vir,
ki v nasprotju s konvencionalnimi živili ponuja bolj trajnostno pridelavo. Vendar pa imajo
alternativni izdelki, kot je mikroalga Spirulina, še vedno pomanjkljiv nadzor kakovosti in
varnosti ter so pogosto podvrženi nihanju v kakovosti.
Doktorsko delo se osredotoča na ugotavljanje kakovosti, varnosti in pristnosti izdelkov
spiruline s slovenskega trga, uporabo mlečnokislinske fermentacije biomase mikroalge
Spirulina z namenom izboljšanja njenega prehranskega profila in funkcionalnih lastnosti
ter ekstrakcijo njenih bioaktivnih spojin ob uporabi različnih topil. Vpliv fermentacije
biomase mikroalge Spirulina in razliko v antioksidativni aktivnosti med vodnim in
etanolnim izvlečkom smo raziskali na celični in proteomski ravni z uporabo kvasovk kot
modelnega organizma. Etanolne izvlečke mikroalge Spirulina smo nato nadalje raziskali na
molekularni ravni (proteini, metaboliti), da bi ugotovili vlogo mlečnokislinske fermentacije
pri transformaciji spojin.
V prvem delu doktorske naloge obravnavamo kakovost in varnost komercialnih
prehranskih dopolnil mikroalge Spirulina v Sloveniji. Prva raziskava opisuje
aminokislinsko, maščobnokislinsko in elementarno sestavo izdelkov spiruline ter podaja
informacije o skladnosti analiziranih vrednosti z deklariranimi vrednostmi hranil. Poleg
tega predstavlja tudi oceno biološke dostopnosti železa v izdelkih spiruline. Raziskava
potrjuje, da so prehranska dopolnila iz mikroalge Spirulina dragocen vir esencialnih in
neesencialnih aminokislin ter polinenasičenih ω 6, ne pa tudi ω 3, maščobnih kislin. V
analiziranih vzorcih je bila prav tako visoka v sebnost fosforja (3,36-26,70 % PDV), kalcija
(0,15-29,50 % PDV), selena (0,01-38,60 % PDV) in kalija (0,50-7,69 % PDV rezultati
analize biološke dostopnosti železa pa kažejo, da je kljub visoki v sebnosti železa v vzorcih
(7,64-316,00 % PDV) njegova absorpcija v organizmu možna le v manjši meri (8,00-18,00 %).
Prisotnost aditivov v izdelkih spiruline se odraža v znatnih razlikah v vsebnosti hranil
in nižji kakovosti izdelka; pri 86,70 % analiziranih vzorcev pa smo ugotovili neskladnost
deklaracije z izmerjenimi vrednostmi.
Drugi del doktorske naloge se osredotoča na vpliv mlečnokislinske fermentacije biomase
mikroalge Spirulina in izbire topila na antioksidativne lastnosti končnega ekstrakta.
Fermentacijo biomase mikroalge Spirulina smo izvedli z uporabo kulture bakterij
Lactobacillus plantarum ter analizirali hranilno vrednost biomase (minerali, proteini,
maščobe, ogljikovi hidrati, prehranske vlaknine) pred in po fermentaciji, skupno vsebnost
fenolov in in vitro antioksidativno aktivnost v vodnih in etanolnih ekstraktih
nefermentirane in fermentirane mikroalge Spirulina. In vivo učinek tretiranja z mikroalgo
Spirulina je predstavljen z analizo celične antioksidativne aktivnosti in lipidne peroksidacije
ter odzivom celic na ravni proteoma z uporabo kvasovk Saccharomyces cerevisiae.
Fermentacija mikroalge Spirulina se odraža v višji biološki dostopnosti proteinov in nižji
vsebnosti maščob (od 6,26 % pred do 6,00 % suhe mase po fermentaciji) fermentaciji). Etanolni izvlečki
fermentirane biomase spiruline kažejo večjo in vitro (30,00 % večjo) in intracelularno
(20,00 40,00 % večjo) antioksidativno aktivnost ter manjši obseg oksidativnih poškodb
lipidov (od 13,80 pred, do 5,71 fluorescence/optične gostote po tretiranju) v primerjavi z
drugimi vzorci. Ugotovili smo večjo antioksidativno učinkovitost etanolnih v primerjavi z
vodnimi izvlečki mikroalge Spirulina ter znižanje vsebnosti proteinov, povezanih z odzivom
celic na stres v kvasovkah, obdelanih z etanolnim izvlečkom fermentirane mikroalge
Spirulina. Nadalje, analiza proteoma etanolnih izvlečkov spiruline je pokazala znižanje
števila izraženih proteinov (z 847 na 490) po fermentaciji in posledično povišano vsebnost
aminokislin, kar kaže na proteolitično aktivnost med fermentacijo. Zmanjšala se je tudi
vsebnost lipidov, medtem ko se je vsebnost lipidnih metabolitov povečala. Vsebnost
klorofila in karotenoidov se je po fermentaciji znižala.
Zadnji del naloge predstavlja možnosti uporabe kombinacije elementarne sestave in
razmerij stabilnih izotopov za preverjanje geografskega porekla prehranskih dopolnil iz
mikroalge Spirulina in drugih alg ter za ugotavljanje morebitne prisotnosti nedeklariranih
snovi v komercialnih izdelkih mikroalge Spirulina. Dosegli smo zanesljivo diferenciacijo
havajskih, italijanskih in portugalskih vzorcev (100 %) ter odlično diferenciacijo kitajskih
vzorcev spiruline, medtem ko je bila ločba indijskih in tajvanskih vzorcev (66,7 %) nekoliko
manj uspešna.
Če povzamemo, rezultati raziskav, zajetih v tem doktorskem delu, podajajo vpogled v
kakovost in varnost izdelkov mikroalge Spirulina na slovenskem trgu ter kažejo na vpliv
gojenja in proizvodnega procesa ter okoljskih pogojev na izotopsko, elementno in
prehransko sestavo končnih izdelkov. Predstavljeni rezultati ponujajo obetavno metodo za
preverjanje kakovosti, pristnosti in geografskega porekla teh in podobnih izdelkov v obliki
analize razmerja stabilnih izotopov lahkih elementov v kombinaciji z analizo elementne
sestave ter drugih hranilnih spojin. Novo odkrita vloga fermentirane mikroalge Spirulina v
boju proti celičnemu oksidativnem stresu in vpliv mlečnokislinske fermentacije na
transformacijo organskih molekul odpirata dodatna raziskovalna vprašanja in ponujata
nove priložnosti za nadaljnje raziskave.