Haematococcus pluvialis – astaxantin

(A) zelená vegetativní pohyblivá buňka; (B) zelená vegetativní palmela; (C) palmela akumulující astaxantin v přechodu na akinetu; (D) akineta s akumulovaným astaxantinem. [Převzato ze Shah et al. (2016), doi: 10.3389/fpls.2016.00531. eCollection 2016. Review. PubMed PMID: 27200009; PubMed Central PMCID: PMC4848535.]

Latinský název: Haematococcus pluvialis

Čeleď Haematococcaceae

/z třídy zelených řas Chlorophyceae, řádu Chlamydomonadales/   

Cizí názvy: Blutregenalge (D), Bloedregenalg (NL)

Synonymní názvy: Haematococcus lacustris, Sphaerella lacustris

Oblasti výskytu:

Jedná se o ubikvitární (široce rozšířenou) sladkovodní řasu, která se může vyskytovat i v brakických vodách při ústí řek do moře.

Používaná část: jednobuněčná biomasa z červené fáze kultivace mikrořasy

Sprejově sušená biomasa řasy s dezintegrovanými buňkami obsahuje obvykle 3–5 % astaxantinu a jako složka doplňků stravy se v EU užívá již od roku 1995.

Kultivační metody a základní zpracování:

Řasy se pěstují pomocí různých produkčních technologií: v uzavřených systémech vystavených slunečnímu světlu nebo za přísně kontrolovaného osvícení. Jako alternativní možnost se také užívá otevřených nádrží, které byly pro pěstování této řasy používány původně. Nejčastější je tzv. dvojfázová kultivace, která spočívá ve vytvoření různých podmínek pro zelenou fázi, u níž je hlavním cílem produkce biomasy, a zároveň pro červenou fázi, ve které dochází k akumulaci astaxantinu. Buňky H. pluvialis mohou v červené fázi akumulovat astaxantin v množství až do 4 % sušiny. Ve stadiu akinet, které jsou díky nahromaděnému astaxantinu červeně zbarvené, přečkává H. pluvialis v přírodě nepříznivé období, z čehož je zřejmé, že toto barvivo pomáhá proti nejrůznějším formám stresu, jako je nadměrná expozice slunečnímu záření, přehřátí či nedostatek vody.

Buňky řas se sklízejí z tekutého vodného kultivačního média různými technikami, zejména odstředěním v centrifugách, a po dezintegraci buněčných stěn se vysušují, a to hlavně technologií sprejového sušení, a homogenizují. Za aseptických podmínek se následně vakuově balí jako prášková sušená biomasa s obsahem vlhkosti menším než 5 %, která se používá přímo do finálních produktů nebo se extrahuje do formy tmavočervené viskózní olejovité kapaliny – oleoresinu.

Obsahové látky:

Karotenoidy, a to zejména astaxantiny (9-cis-astaxantin, 13-cis-astaxantin, monoestery astaxantinu, diestery astaxantinu), lutein a kantaxantin. Astaxantin jeketo-karotenoid, 3,3′-dihydroxy-β,β-karoten-4,4′-dion produkovaný z řas Haematococcus pluvialis a obsahuje astaxantin s opticky čistou chiralitou 3S,3’S, tj. specifikou orientací látky v prostoru.

Lipidy: různé mastné kyseliny, především olejová (18 : 1), palmitová (16 : 0) a linolová (18 : 2) ve formě esterů a triacylglycerolů, v nichž je astaxantin rozpuštěn.  

Minerální látky: hlavně vápník, hořčík, železo a různé stopové prvky.

Vitaminy a ostatní přírodní látky: vitamin E, vitamin C, dále zejména vitaminy skupiny B a L-karnitin; široké spektrum aminokyselin v hodnotných proteinech, zejména asparagová, glycin, leucin a alanin.

Historie používání:

První popis druhu Haematococcus pluvialis pochází od Flotowa z roku 1844, v roce 1851 jej upřesnil Braun. V roce 1899 publikoval Herrick vysvětlení životního cyklu mikrořasy. Později v letech 1901–1909 Peebles zpracoval změny během životního cyklu a zavedl pojem „hematochrom“, který se užíval až do roku 1944, kdy Tisher identifikoval základní karotenoid jako astaxantin. Udává se, že astaxantin byl poprvé izolován z humrů v roce 1938. Využití astaxantinu z H. pluvialis se Evropě a Japonsku datuje do druhé poloviny 90. let 20. století.

Astaxantin je prokazatelně nejsilnějším antioxidantem ze skupiny červených lipofilních barviv/ karotenoidů (α-karoten, β-karoten, β-kryptoxantin, lutein, zeaxantin, astaxantin a lykopen) a je též řádově účinnějším antioxidantem než vitamin C a vitamin E. Je to dáno zejména tím, že jako jediný antioxidant zcela deaktivuje reaktivní radikály, protože od nich přejatý volný nepárový elektron nepřenáší na další molekuly. Díky svým sterickým vlastnostem má též unikátní schopnost být takto účinný na obou stranách dvojité lipoproteinové membrány živočišných buněk (rozměr jeho molekuly totiž umožňuje aktivitu obou antioxidačních funkčních skupin na vnější i vnitřní ploše hydrofilní části membrány). Také na rozdíl od jiných karotenoidů může procházet hematoencefalickou bariérou a tím pozitivně ovlivňovat biomembrány v centrálním nervovém systému.

Použití:

Vnitřně:

Všeobecně astaxantin stabilizuje buněčné membrány, zejména ochranou proti poškození proteinů volnými radikály, které může způsobit jejich agregaci, síťování, fragmentaci, štěpení, případně nežádoucí reakce s dalšími látkami atp., a brání také peroxidaci polynenasycených mastných kyselin obsažených v membránových lipidech. Rovněž tím uchovává funkční membrány mitochondrií jako buněčných organel zodpovědných za produkci energie v každé buňce, a tím přispívá ke zpomalení stárnutí – mitochodriální teorie o stárnutí nepřímo říká, že jedinec je tak fit, jak dobře fungují jeho mitochondrie. Proto jde o doplněk stravy zvláště vhodný pro stále početnější seniorskou populaci.

Jde o globálně zavedený prostředek, který se používá pro ochranu centrálního nervového systému, očí, kloubů, svalů, včetně srdeční svaloviny, a pokožky, kde všude přispívá k ochraně proti oxidativnímu poškození a vleklým, resp. podprahovým zánětům.

Zejména přírodní astaxantin blokuje rozvoj prozánětlivých COX-2 enzymů a potlačuje sérové hladiny radikálů oxidů dusíku, interleukinu 1B, prostaglandinu E2, C reaktivního proteinu (CRP) a TNF-alfa (faktoru nádorové nekrózy alfa).

Jako antioxidant se pro výše uvedené účely doporučuje v dávkách 4–8 mg dvakrát až třikrát denně jako doplněk stravy. Je nutno mít na paměti, že astaxantin je lipofilní látka (rozpustná v tucích) a jeho poločas vyloučení z těla (T ½) je 16 hodin, což znamená, že udržovací dávky mohou být i nižší, ale neměly by být menší než 2 mg pro jednotlivou dávku.

Přírodní astaxantin je ve své antioxidační kapacitě 21× účinnější než syntetické formy, které ovšem v EU nejsou povoleny pro lidskou výživu.

Z poslední doby je zajímavý výsledek laboratorních pokusů in vitro, že astaxantin může pomoci k omezení vypadávání vlasů, jelikož inhibuje tvorbu enzymu 5-alfa-reduktázy, který způsobuje metabolizaci testosteronu na dihydrotestosteron (DHT).

Zevně:

Bylo zjištěno, že astaxantin vykazuje významný fotoprotektivní účinek a viditelně redukuje změny způsobené UVA zářením. Tento výsledek naznačuje, že podávání astaxantinu může minimalizovat účinky UVA záření, jako je např. vrásčitost pokožky či rozvoj stařeckých pigmentových skvrn na pleti.

Extrakty (oleoresiny s obsahem astaxantinu):

Oleoresin se extrahuje z řasové biomasy buď za použití superkritického CO₂ nebo rozpouštědla (etylacetátu). Astaxantin se ředí a standardizuje na 2,5%, 5,0%, 7,0%, 10%, 15% nebo 20% extrakt s použitím olivového oleje, světlicového oleje, slunečnicového oleje nebo MCT (triglyceridů se středním řetězcem).

Složení standardního oleoresinu:

Tuky: 42,2–99 %, bílkoviny: 0,3–4,4 %, sacharidy: 0–52,8 %, vláknina: <1,0 %, popel: 0,0–4,2 %. Specifikace karotenoidů v % hmot. astaxantinu celkem: 2,9–11,1 %, 9-cis-astaxantin: 0,3–17,3 %, 13-cis-astaxantin: 0,2–7,0 %, monoestery astaxantinu: 79,8–91,5 %, diestery astaxantinu: 0,16–19,0 %, β-karoten: 0,01–0,3 %, lutein: 0–1,8 %, kantaxantin: 0–1,30 %

Dávkování a aplikační formy:

Astaxantin je široce používán do finálních aplikačních forem, jako jsou tablety, tobolky, sirupy a různé granulované prášky s regulatorním statutem doplňků stravy, přičemž nejlepší využití z hlediska biologické dostupnosti poskytují měkké želatinové kapsle s olejovou náplní, jež obvykle obsahují 40–80 % denní dávky oleoresinu, kdy výsledkem je dávka ≤ 8 mg astaxantinu denně.

:

Je potřeba dávat pozor na původ látky, někteří výrobci totiž používají tzv. přírodně identický

(„nature identical“) neboli syntetický astaxantin, který se strukturálně liší od přírodního astaxantinu získávaného z řas. Přírodní astaxantin je nejméně z 95 % esterifikovaný – to znamená vázaný na přírodní mastné kyseliny na jednom či obou koncích molekuly. Syntetický astaxantin takto esterifikovaný není a může se vyskytovat pouze ve volné formě či být dodáván jako doplňková látka astaxantindimetyldisukcinát, který je ovšem povolen pouze ve výživě zvířat jako barvivo. V EU je v současnosti astaxantin povolen jen do doplňků stravy a použití v jiné kategorii potravin podléhá schválení.

Těhotenství a kojení:

Astaxantin je bezpečný ve formě přírodních zdrojů z potravy a doplňků stravy, pokud na něj příjemce není alergický.Z principu předběžné opatrnosti je vhodné, aby užívání astaxantinu u těhotné a kojící ženy výslovně posoudil lékař.

Uchovávání:

Při teplotě do 25°C, v dobře uzavřeném obalu, v temnu a suchu vydrží drcená sušená řasa nejméně rok, kvalitní oleoresiny pak nejméně 2 roky.