Vliv způsobu kultivace a dezintegrace řasové biomasy na obsah a výtěžnost nutričních faktorů

Abstract

Cílem disertační práce bylo sledovat vliv způsobu kultivace vybraných zelených sladkovodních mikrořas a sinice a také různého mechanismu dezintegrace řasové biomasy na obsah nutričních složek v jejich biomase. V práci byly použity zelené sladkovodní mikrořasy rodů Chlorella, Scenedesmus a sinice rodu Spirulina, která je označována jako modro-zelená mikrořasa, jež byly kultivovány při autotrofních i heterotrofních podmínkách. V jejich biomase byly stanoveny obsahy sušiny, popela, dusíkatých látek, minerálních prvků, chlorofylů a i b, karotenoidů a aminokyselinové, proteinové a lipidové profily. Byla stanovena stravitelnost vyšetřovaných řas in vitro enzymaticko-gravimetrickou filtrační metodou s využitím inkubátoru Daisy po 24 hodinové enzymatické hydrolýze pepsinem, pankreatinem a kombinované hydrolýze obou enzymů. Bylo provedeno mechanické a enzymatické pokultivační rozrušení řasové biomasy s cílem sledovat, zda tyto způsoby ošetření biomasy vedou ke změně výtěžnosti obsažených nutričních složek či ovlivňují její stravitelnost. Byly srovnány účinky dvou metod enzymatického způsobu ošetření řasové biomasy s využitím čistého enzymu celulasy a komerčně dostupného celulasového produktu Celluclast 1,5L na stravitelnost řas. V řasové biomase byly stanoveny její základní chemické charakteristiky; obsah sušiny v rozmezí 83,6 - 96,0 %, obsah popela v rozmezí 4,8 - 17,8 %, obsah dusíkatých látek byl v intervalu od 22,7 - 55,6 %. Mikrořasy byly ohodnoceny jako dobrý zdroj esenciálních, neesenciálních a sirných aminokyselin. Bylo pozorováno, že mikrořasy kultivované autotrofně v solárním fotobioreaktoru a při autotrofním režimu ve venkovní otevřené kultivaci s kaskádovým uspořádáním obsahovaly vyšší množství aminokyselin ve srovnání se vzorky kultivovanými pod autotrofním laboratorním či heterotrofním režimem. Společným znakem pro vyšetřované druhy mikrořas byla přítomnost proteinů o molekulových hmotnostech v rozmezí 14,3 až 27 kDa a 70 až 116 kDa. Heterogenita mezi proteinovými profily mikrořas byla pozorována v oblasti mezi 30 až 70 kDa. Nejvíce lipidů bylo obsaženo v mikrořase Scenedesmus quadricauda, predominantně zastoupené mastné kyseliny ve všech vzorcích mikrořas byly nasycená mastná kyselina - palmitová; monoenové mastné kyseliny - palmitolejová a olejová; dienová mastná kyselina - linolová a polyenové mastné kyseliny - gama-linolenová a alfa-linolenová. Mechanické pokultivační ošetření řasové biomasy mělo pozitivní vliv na zvýšení výtěžnosti lipidůa gama-linolenové kyseliny. Ve vyšetřovaných mikrořasách byly stanoveny chlorofyly a karotenoidy a bylo zjištěno, že heterotrofně kultivovaná řasová biomasa obsahovala výrazně méně pigmentů ve srovnání s autotrofně kultivovanou mikrořasou. Dále bylo zjištěno, že vyšetřované mikrořasy jsou dobrým zdrojem minerálních prvků především draslíku, fosforu a železa. Nejméně stravitelnou mikrořasou při všech typech provedených hydrolýz byl Scenedesmus quadricauda, jehož stravitelnost byla třikrát nižší ve srovnání se sinicí Spirulina platensis, která vykazovala nejvyšší hodnoty stravitelnosti. Mechanické a enzymatické pokultivační ošetření biomasy zelených sladkovodních mikrořas mělo významný vliv na zvýšení hodnot stravitelností.