Haematococcus pluvialis jest glonem mikroskopijnej wielkości należącym do zielonych alg. To najbogatsze jak dotąd poznane źródło naturalnej astaksantyny. Jest ona również syntetyzowana przez zwierzęta wodne tj. krewetki, homary, łososie. Jednak żadne z nich nie jest w stanie wyprodukować takiej ilości karotenoidu jak wyżej wymieniony Haematococcus.

Stwierdzono, iż glon ten może akumulować astaksantrynę w ilości 30g na kilogram suchej masy.  U gatunku tego można wyróżnić 2 stadia rozwojowe:

- stadium wegetatywne

- stadium cysty

W warunkach stresu środowiskowego (np. niedobór składników pokarmowych) glon ten tworzy cysty i zapada w stan spoczynku, co umożliwia mu przetrwanie. Cysty przyjmują krwisto-czerwony kolor wskutek gromadzenia czerwonego pigmentu – astaksantyny (Ryc.1). Barwnik ten chroni przed nadmiernym oświetleniem, które mogłoby wywołać poważne uszkodzenia strukturalne.

Ryc. 1. Haematococcus pluvialis (po lewej: stadium wegetatywne, po prawej: stadium cysty, zawierające duże ilości astaksantyny)

Astaksantyna to czerwony, rozpuszczalny w tłuszczach pigment, należący do karotenoidów,. Ze względu na swoje unikalne właściwości jest on wykorzystywany do produkcji preparatów kosmetycznych. Wpływa korzystnie na kondycję skóry poprzez:

- ochronę nienasyconych kwasów tłuszczowych przed utlenieniem i membran przed łańcuchową reakcją peroksydacji lipidów

- redukcję opuchlizny

- redukcję i zapobieganie powstawaniu zmarszczek powstałych pod wpływem promieniowania UV

- ochronę sieci kolagenowej i utrzymanie integralności warstwy dermalnej

- obniżenie ryzyka raka skóry, poprzez ochronę struktury DNA przed uszkodzeniami

Astaksantyna działa, jako czynnik tłumiący aktywność tlenu singletowego i innych wolnych rodników. Pigment absorbuje energię wzbudzonego tlenu singletowego poprzez łańcuch bogaty w elektrony. W rezultacie następuje przejście karotenoidu do stanu tripletowego, a następnie rozproszenie energii w formie ciepła i powrót do stanu początkowego. Mechanizm ten ma podłoże fizyczne i nie prowadzi do chemicznej modyfikacji związku, przez co astaksantyna zapewnia przedłużoną ochronę.

Astaksantyna hamuje reakcje tlenu singletowego i peroksydację lipidów o wiele bardziej efektywnie niż inne antyoksydanty. Zapewnia większą ochronę przed promieniami UV niż beta-karoten, zeaksantyna czy luteina, co związane jest z obecnością grup ketonowych i hydroksylowych w jej pierścieniach.

Ryc. 2. Porównanie budowy strukturalnej karotenoidów: astaksantyna, luteina, beta-karoten.

Naturalna astaksantyna minimalizuje efekty działania reaktywnych form tlenu. Ich nadmiar powoduje zaburzenia w strukturze kolagenu, poprzez wzrost poziomu metaloprotein, prowadzący do powstawania zmarszczek i utraty elastyczności skóry. Potwierdzono również, iż komórki skóry uprzednio potraktowane astaksantyną (10µM), po naświetleniu promieniami UV wykazywały znacznie mniejsze uszkodzenia DNA.

Ogólna procedura ekstrakcji astaksantyny z Haematococcus pluvialis

W celu ekstrakcji możliwe jest zastosowanie metody z użyciem superkrytycznego stężenia CO2. Optymalne warunki dla prowadzenia reakcji to:

- temperatura 30°C

- ciśnienie 50 MPa

- czas trwania 4 h

Metoda ta pozwala na wyekstrahowanie astaksantyny w ilości około 23 mg/g.

Główną zaletą metody z użyciem superkrytycznego stężenia CO2 jest fakt, iż ekstrakt nie zawiera śladów rozpuszczalnika ani białek. Ponadto aktywność astaksantyny podczas ekstrakcji nie ulega obniżeniu.

Oprac.: Ewa Fijałkowska

Źródło:

www.cyanotech.com
www.algatech.com