Wissenswertes über Algen

Kraftpakete. Alleskönner. Überlebenskünstler.

Photosynthese in Ihrer Perfektion

Mit dem Wort „Algen“ verbinden wir die unterschiedlichsten Begriffe, seien es blattförmige Algen die vermehrt in der asiatischen Küche verwendet werden oder Algen, die als ungewollter Gast unsere Gewässer trüben, doch die facettenreiche Algenwelt bietet noch weitaus interessantere Formen mit bemerkenswerten Eigenschaften und Inhaltsstoffen.

In erster Linie kann man grob zwischen Makro- und Mikroalgen unterscheiden:

Makroalgen

Sind mehrzellige Organismen
& mit bloßem Auge erkennbar

Mikroalgen

Sind einzellige Organismen
& mikroskopisch klein

Algen. Wunderbare Alleskönner.

Bei ecoduna befassen wir uns mit Mikroalgen, mikroskopisch kleine Organismen mit beeindruckenden Inhaltsstoffen, die enorme Mengen an klimabedrohlichem CO2 binden und lebensnotwendigen Sauerstoff freisetzen.

Durch ihre einzigartige Kombination von wertvollen Inhaltsstoffen tragen Mikroalgen nicht nur zu einer ausgewogenen Ernährung bei, sondern stellen darüber hinaus auch wichtige Mikronährstoffe für den menschlichen Organismus zur Verfügung.

Unter optimalen Bedingungen wachsen sie um ein Vielfaches effizienter als Landpflanzen und verfügen über eine außergewöhnliche Bandbreite an Inhaltsstoffen für verschiedenste Anwendungsbereiche:

Erfahren Sie mehr über den Alleskönner Alge

Algen als Nahrungsmittel

Heutzutage findet man Algen in den unterschiedlichsten Nahrungsmitteln wieder, Makroalgen werden wie bereits erwähnt hauptsächlich in der asiatischen Küche eingesetzt und Mikroalgen wie Spirulina und Chlorella werden wegen ihren wertvollen Inhaltsstoffen vermehrt als Nahrungsergänzungsmittel oder als Zusatz für verschiedenste Lebensmittel eingesetzt. Algen haben in der Verwendung als Nahrungsmittel schon lange eine Bedeutung, so wussten beispielsweise schon die Azteken über die Eigenschaften der Algen Bescheid und nutzten diese als pflanzliche Nahrungsquelle.

Je nach Art zeichnen sich Algen beispielsweise durch einen hohen Protein- und Ballaststoffgehalt sowie einen hohen Anteil an Omega-3 Fettsäuren aus. Weiters können sie auch große Mengen an Vitaminen beinhalten, wie Vitamin E, K und verschiedene B-Vitamine. Algen akkumulieren auch Mineralstoffe wie Eisen, Magnesium, Kalzium u.v.m.

Algen als vegane Omega-3 Quelle

Der menschliche Organismus benötigt Omega-3 vor allem für die Entwicklung des Gehirns, als Bestandteil der Netzhaut und zur Sicherung der Leistungsfähigkeit des Herz-Kreislauf-Systems.

Derzeit ist die Hauptressource für Omega-3 Fettsäuren Fischöl, welches meist von Lachs, Thunfisch und Makrelen stammt. Die Omega-3 Fettsäuren werden allerdings vom Fisch großteils nicht selbst produziert, sondern über die Nahrung aufgenommen. Am Anfang dieser Nahrungskette stehen Algen, die man deshalb durchaus als Hauptproduzent der Omega-3 Fettsäuren bezeichnen kann. Vor allem die zunehmende Überfischung der Weltmeere und die Schwermetallrückstände im Fischöl machen Algen zu einer besonders sinnvollen und nachhaltigen Alternative.

Die für den menschlichen Organismus wichtigen Formen der Omega-3 Fettsäuren sind die Eicosapentaensäure (EPA) & die Docosahexaensäure (DHA). Bei anderen pflanzlichen Omega-3 Fettsäurequellen, wie z.B. Leinöl, Walnussöl oder Hanföl, liegt nur die Omega-3-Fettsäure α-Linolensäure (ALA) vor. Diese muss der Körper jedoch erst in EPA und DHA umwandeln. Die Umwandlungsrate von ALA im menschlichen Körper ist sehr begrenzt. Wie gut der Organismus ALA in EPA und DHA umwandeln kann, ist sehr unterschiedlich und hängt von vielen Faktoren wie der Verfügbarkeit von Mikronährstoffen oder dem allgemeinen Gesundheitszustand ab. Demnach werden EPA und DHA als essentielle Fettsäuren betrachtet.

ecoduna kultiviert einige sehr produktive Omega-3 Algenstämme, die hohe Mengen an mehrfach ungesättigten Fettsäuren (polyunsaturated fatty acids, kurz genannt „PUFAs“) produzieren, insbesondere die Eicosapentaensäure (EPA).

Laut der European Food Safety Autority ist EPA eine für den Menschen essentielle Omega-3-Fettsäure und wird in Verbindung mit der Docosahexaensäure (DHA) zum Verzehr empfohlen. (European Food Safety Authority. Scientific Opinion: Labelling reference intake values for n-3 and n-6 polyunsaturated fatty acids, 2009)1

 

1 European Food Safety Authority. Scientific Opinion: Labelling reference intake values for n-3 and n-6 polyunsaturated fatty acids. (2009). EFSA Journal, 7(7), p.1176. 

Algen als natürlicher Farbstoff

Die verschiedenen Mikroalgen werden nicht nur wegen Ihrer hohen Nährstoffdichte in den unterschiedlichsten Branchen verwendet, sondern auch gerne als natürlicher Farbstoff eingesetzt. Vor allem Chlorophyll, Phycocyanin und Astaxanthin sind für kosmetische Produkte, Lebensmittel und medizinische Anwendungen sehr gefragt:

Chlorophyll

Chlorophyll ist für die grüne Färbung der Pflanzen verantwortlich und kann unteranderem auch für das Färben verschiedenster Produkte in unterschiedlichsten Grüntönen eingesetzt werden. Biologisch wird das Chlorophyll in sechs unterschiedliche Chlorophyllvarianten eingeteilt: a, b, c1, c2, d und f.

Jede dieser Chlorophyllarten ist wiederum in verschiedenen pflanzlichen Organismen zu finden und für den jeweiligen Prozess der Photosynthese essentiell. Die in der Natur am häufigsten vorkommenden Chlorophyll-Moleküle sind a und b. Spirulina enthält beispielsweise Chlorophyll a und die für ihren hohen Chlorophyll-Gehalt bekannte Chlorella enthält a und b.

Phycocyanin

Phycocyanin wird von Cyanobakterien produziert, welche umgangssprachlich auch Blaualgen genannt werden. Spirulina ist einer der bedeutendsten Vertreter dieser Gruppe. Mit diesem natürlichen blauen Farbstoff können Ihre Produkte in einem einzigartigen Blauton erstrahlen. Mehr über Cyanobakterien erfahren Sie im unteren Bereich „Algen im Detail“.

Astaxanthin

Astaxanthin gehört zu den Carotinoiden und wird als natürlicher roter Farbstoff für unterschiedlichste Produkte in der Kosmetik oder in der Lebensmittelbranche verwendet.

Astaxanthin wird hauptsächlich aus der Alge Haematococcus pluvialis gewonnen. Das interessante an dieser Algenart ist, dass sie zuerst grün ist und dann einer Umweltveränderung ausgesetzt wird, welche zur Produktion von Astaxanthin führt. Dieser Wechsel ist mit dem freien Auge beobachtbar. Auch die Farbe des Lachses ist beispielsweise unter anderem auch über die Nahrungsaufnahme von Astaxanthin zurückzuführen.

 

Algen in der Kosmetik

Besonders Makroalgen finden schon lange ihre Anwendung in der Kosmetik, man setzt sie vorwiegend bei Spa- und Wellnessbehandlungen für Algenwickel und Gesichtsmasken oder für unterschiedlichste Pflegeprodukte ein. In den letzten Jahren rückten auch Mikroalgen wegen ihrer wertvollen Inhaltsstoffe und der steigenden Nachfrage nach natürlichen und nachhaltigen Rohstoffen immer mehr in den Fokus der Kosmetikindustrie. Besonders als Antioxidantien eignen sich die verschiedenen Pigmente der Algen für den Einsatz in der Kosmetik. Sie können dabei helfen Zellstress zu vermindern und die Hautalterung zu bremsen. In diesem Zusammenhang gewinnen auch langkettige Zucker (Polysaccharide) an Bedeutung, sie werden von einigen Algen gebildet und als Feuchtigkeitsspender in der Kosmetik eingesetzt.

Algen als Tierfuttermittelzusatz

Da Algen einen großen Anteil an Proteinen besitzen, sind sie auch als Futtermittelzusatz für die Industrie interessant. Vorteilhaft ist nicht nur der hohe Proteingehalt an sich, sondern auch die Zusammensetzung der Proteine. Proteine bestehen aus verschiedenen Aminosäuren, das jeweilige Aminosäureprofil habt einen großen Einfluss auf das Tier.

Das Aminosäureprofil von Algen ist dem anderer Proteinquellen überlegen. Algen werden in der Aquakultur und Fütterung von Masttieren als Futtermittelzusatz vor allem wegen ihrer einzigartigen Aminosäuren-Zusammensetzung in Kombination mit wertvollen Mikronährstoffen geschätzt. 

Algen als Energieträger

Neben der Verwendung von Algen im Lebensmittel- und Kosmetikbereich sind Algen auch in der Energie- und Treibstoffindustrie präsent. Im Zuge der Ölpreiskrise der 1970er Jahre wurden viele Forschungsprojekte gestartet um Algen als Energieträger zu etablieren. Dies gelang nur bedingt, da der Preis von Biosprit oder Energie aus Algen bis heute nicht konkurrenzfähig ist. Es wird weiterhin an effizienteren und kostengünstigeren Produktionsprozessen geforscht um zukünftig in der Energiebranche wettbewerbsfähig zu sein. Man geht davon aus, dass diese Energieform erst in einigen Jahren zu einer echten Alternative heranwachsen wird.

Algen für die Aufbereitung von Wasser

Da es immer wichtiger wird, wie wir mit dem kostbaren Gut Wasser umgehen, gewinnt die Aufbereitung von verschmutztem Wasser immer mehr an Bedeutung. Algen können durch ihre einzigartigen Fähigkeiten belastetes Wasser aus Klär- oder Industrieanlagen säubern. Dabei nehmen sie Nitrate und Phosphate, sowie Schwermetalle aus ihrer Umgebung auf.

Es gibt auch Hinweise darauf, dass Algen Toxine und Medikamentenrückstände aus dem Wasser filtern können. Diese Biomasse kann zwar nicht als Lebens- oder Futtermittel verwendet werden, aber durch Aufbereitung könnte man einzelne Wertstoffe wiedergewinnen oder Biogas erzeugen.

Algenarten im Detail

Das Wort Alge beschreibt im täglichen Sprachgebrauch, aber auch in der wissenschaftlichen Gemeinschaft, eine sehr bunt zusammengewürfelte Gruppe unterschiedlichster Organismen. Diese Organismen besiedeln die verschiedensten Lebensräume, sie kommen in gewöhnlichem Salz- und Süßwasser vor, aber auch an Steinen, Böden und alpinen Schneefeldern.

Abgesehen von der eingangs erwähnten groben Unterteilung in Mikro- und Makroalgen werden Algen auch noch in eine 3. Gruppe unterteilt, die Cyanobakterien (welche auch Blaualgen genannt werden). Die wohl berühmteste Blaualge ist die Spirulina, abgesehen davon wird auch die Aphanizomenon flos-aquae, besser bekannt als AFA-Alge, als Nahrungsergänzungsmittel verwendet. Diese Alge wird hauptsächlich wild geerntet und zwar im Upper Klamath Lake im US-Bundesstaat Oregon. Bedingt durch das unkontrollierte Wachstum dieser Alge kann die gewonnene Biomasse allerdings mit anderen, giftigen Algen belastet sein. Weitere bekanntere Vertreter der Cyanobakterien gehören zu den Familien Synechocystis, Synechococcus, Nostoc, Anabaena, oder Phormidium – manche dieser Arten können aber Toxine produzieren, die für Mensch und Tier gefährlich werden können.

Bekannte Vertreter der Makroalgen sind beispielsweise Rot- und Braunalgen, denen man in Form von Tangen in Meeren und Gewässern begegnet. Eine der bekanntesten Makroalgen sind wohl die Noriblätter, die aus der  asiatischen Küche inzwischen nicht mehr wegzudenken sind.

Auch Mikroalgen werden in viele weitere Untergruppen unterteilt, beispielsweise in Kiesel-, Gold- und Grünalgen oder Dinoflagellaten.

Es gibt auch Algen, die ihre Chloroplasten und somit ihre grüne Färbung verloren haben. Diese sind nicht mehr in der Lage Photosynthese zu betreiben und müssen ihren Energiebedarf anders decken.

Die Gruppe der Netzschleimpilze, welche keine Photosynthese betreiben, erinnert eher an Hefen als an Algen. Darüber hinaus gibt es auch Algen, die mit Pilzen Symbiosen eingehen und in diesem Zusammenleben unter dem Begriff „Flechten“ bekannt sind.

Photosynthese

Bei der Photosynthese wird die Energie der elektromagnetischen Strahlung (Licht) in chemische Energie in Form von Zuckern umgewandelt. Bei Cyanobakterien findet die Photosynthese in den Thylakoidmembranen direkt in der Zelle statt, in allen anderen Algen findet sie in den Thylakoidmembranen der Chloroplasten statt.

Die Photosynthese wird durch zwei miteinander verbundene Photosysteme (PS II + I) in den Membranen durchgeführt, dabei führt die Anregung durch Licht zu einem Elektronentransport. Im Zuge dieses Transportes wird Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten und chemische Energie in Form von ATP bzw. Redoxpotential in Form von NADPH generiert.

Erst im nächsten Schritt wird CO2 in Form von Zuckern fixiert, dieser Prozess wird Calvin-Zyklus genannt. Um sechs CO2-Moleküle zu binden, also ein vollständiges Zuckermolekül aufzubauen, werden neun Moleküle ATP und sechs Moleküle NADPH benötigt. Diese Zucker werden dann entweder zu Speicherstoffen umgebaut oder für das Zellwachstum verwendet.

Algen im Vergleich zu anderen Nutzpflanzen

Wir produzieren Mikroalgen in geschlossenen Photobioreaktoren und sind daher im Gegensatz zur konventionellen Landwirtschaft nicht auf die Nutzung fruchtbarer Böden angewiesen.

Also können Mikroalgen auf Flächen produziert werden, die für die herkömmliche Landwirtschaft ungeeignet sind. Da fruchtbare Flächen weniger werden gibt es für diese durch unsere Algenproduktion keine zusätzliche Konkurrenz.

Durschnittsertrag pro Tonne / pro Hektar / pro Jahr

Die Zahlen von Raps, Weizen, Mais & Kartoffel entsprechen dem Durchschnittsertrag in Europa im Jahr 2016. Die Zahlen von Sojabohnen und Ölpalme geben den Durchschnittsertrag in Südamerika im Jahr 2016 wieder.

Quelle: http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC