anna pielesz - gandalf.com.pl · anna pielesz: algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda 5...
TRANSCRIPT
Anna Pielesz: Algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda
www.e-bookowo.pl
2 © Copyright by Anna Pielesz & e-bookowo 2010
ISBN 978-83-61184-97-3
Wydawca: Wydawnictwo internetowe e-bookowo
www.e-bookowo.pl
Kontakt: [email protected]
Wszelkie prawa zastrzeżone. Kopiowanie, rozpowszechnianie części lub całości bez zgody wydawcy zabronione Wydanie I 2010
AANNNNAA PPIIEELLEESSZZ
AALLGGII II AALLGGIINNIIAANNYY
lleecczzeenniiee,, zzddrroowwiiee,, uurrooddaa
Anna Pielesz: Algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda
www.e-bookowo.pl
4 Spis treści:
Przedmowa ...................................................................................................................................................... 5
1. Algi ogólnie .................................................................................................................................................. 7
1.1. Klasyfikacja i występowanie ..................................................................................................... 7
1.2. Algi. Skład chemiczny ............................................................................................................. 18
1.3. Właściwości............................................................................................................................ 26
2. Algi w żywności i suplementach diet .......................................................................................................... 28
3. Algi w farmaceutykach ............................................................................................................................... 34
4.Algi w kosmetykach..................................................................................................................................... 38
5. Alginiany .................................................................................................................................................... 43
5.1. Alginiany algowe. Budowa i badania ....................................................................................... 43
5.2 Alginiany bakteryjne. Budowa i badania .................................................................................. 54
6. Biomateriały ............................................................................................................................................... 57
6.1. Włókna alginianowe ............................................................................................................... 57
6.2. Opatrunki aktywne ................................................................................................................. 62
6.3. Inżynieria tkankowa ............................................................................................................... 70
6.4. Nośniki leków ......................................................................................................................... 79
7. Inne zastosowania ...................................................................................................................................... 84
7.1. Biosorbenty ............................................................................................................................ 84
7.2. Rolnictwo ekologiczne ............................................................................................................ 89
7.3. Biopaliwa ............................................................................................................................... 92
7.4. Farmy alg ............................................................................................................................. 100
8. Algi w produktach komercyjnych.............................................................................................................. 109
8.1 Produkty techniczne .............................................................................................................. 109
8.2. Opatrunki aktywne ............................................................................................................... 110
8.3. Farmaceutyki........................................................................................................................ 113
8.4. Żywnośd i suplementy diet ................................................................................................... 115
8.5. Kosmetyki ............................................................................................................................ 119
Literatura ........................................................................................................................................ 121
Anna Pielesz: Algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda
www.e-bookowo.pl
5
Przedmowa
Algi, makro i mikroalgi, glony, Algae, Phykos, wodorosty, Spirulina – z tymi wszystkimi nazwami
spotykamy się na co dzieo, łykając tabletkę, jedząc danie kuchni azjatyckiej lub polski deser, a nawet
pielęgnując cerę lub lecząc rany.
Oddając do rąk Czytelnika książkę „Algi i alginiany - leczenie, zdrowie, uroda”, chciałabym, aby
niniejsza pozycja chociaż w części wypełniła lukę między ogólnie dostępnymi informacjami
medialnymi, jak np. źródła internetowe i danymi specjalistycznymi mówiącymi głównie o alginianach.
Zastosowania glonów rozciągają się pomiędzy medycyną, farmacją, kosmetologią, aż do przemysłu
spożywczego i nauk technicznych. Obecnie, tak samo intensywnie wykorzystywane są mikro
i makroalgi, jak i produkty z nich pozyskiwane – alginiany.
Informacje zawarte w książce, w części są typowym przeglądem aktualnych zagadnieo, będących
przedmiotem bieżących badao na świecie i w Polsce, w znacznej części jednak, chodziło
o przytoczenie, usystematyzowanie i uporządkowanie potocznych informacji rozproszonych. Wiele
zagadnieo przedstawiono w zarysie, odsyłając bardziej wymagającego Czytelnika do źródeł
monograficznych.
Rozdziały wstępu, od 1 do 4, przedstawiają ogólne informacje o algach, w szczególności zaś podział
glonów na brunatnice, krasnorosty i zielenice. Omówione są zagadnienia dotyczące miejsc ich
występowania i składu chemicznego. Przedstawiono również właściwości alg predestynujące je do
zastosowao w żywności, suplementach diet, farmaceutykach i kosmetykach.
Główne składniki polimerowe alg – alginiany oraz ich badania cząsteczkowe przedstawione zostały w
rozdziale 5. Problematyka związana z alginianami wapnia i kwasem alginowym jest obecnie
przedmiotem intensywnych badao przy użyciu nowoczesnych technik analitycznych. Metody
magnetycznego rezonansu jądrowego NMR oraz spektroskopia w podczerwieni i ramanie znajdują
praktyczne zastosowanie w wytwarzaniu biomateriałów.
W rozdziale 6 książki omówiono cztery rodzaje współcześnie wytwarzanych biomateriałów
alginianowych: włókna i nanowłókna, opatrunki aktywne, konstrukcje stosowane w inżynierii
tkankowej i systemy kontrolowanego dozowania leków. W nowoczesnych konstrukcjach
biomateriałów wykorzystuje się kompatybilnośd tkankową alginianów oraz ich zdolnośd do
biodegradacji.
Anna Pielesz: Algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda
www.e-bookowo.pl
6 Rozdział 7 omawia inne zastosowania alg: w ochronie środowiska jako biosorbenty metali ciężkich czy
źródło biopaliw. Niezależnie od pozyskiwania naturalnych glonów morskich – makroalg, na świecie
produkuje się także masowo w tzw. farmach algowych głównie mikroalgi Spirulina.
W ostatnim 8 rozdziale przedstawiono przykłady produktów komercyjnych z alg, w tym leki,
opatrunki, farmaceutyki, żywnośd, suplementy diet i kosmetyki.
Mając świadomośd interdyscyplinarności obszaru omawianych w książce zagadnieo, nie roszczę sobie
prawa do ich wyczerpującego omówienia, sądzę, jednak że na krajowym rynku wydawniczym brakuje
opracowao, które ujmowałyby poruszaną tematykę całościowo.
Książka „Algi i alginiany - leczenie, zdrowie, uroda”, jak sugeruje tytuł, nie jest podręcznikiem
akademickim, dlatego mam nadzieję znajdzie Czytelnika, nie tylko wśród studentów kierunków
przyrodniczych i technicznych, ale także w szerszym gronie odbiorców.
Autorka
Anna Pielesz: Algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda
www.e-bookowo.pl
7
1. Algi ogólnie
1.1. Klasyfikacja i występowanie
Algi, glony (łac. Algae, gr. Phykos) to ogólna nazwa plechowatych, najczęściej samożywnych roślin
zarodnikowych, żyjących w środowisku wodnym i miejscach wilgotnych.
Algi pojawiły się na Ziemi ok. 1.5 biliona lat temu i były jednymi z pierwszych form życia zdolnych do
fotosyntezy.
Ciało alg to jednorodna lub zbudowana z mało zróżnicowanych komórek plecha, o wielkości od kilku
milimetrów do kilku metrów, często przybierająca kształt niby-liścia lub niby-łodygi (służąca do
pochłaniania soli mineralnych ze środowiska) oraz niby-korzenia (służąca do zakotwiczania na dnie
morskim, powierzchni większych roślin lub pancerzach skorupiaków) (Rys. 1.).
Rys. 1. Schematyczna budowa alg1
1 zdch.amu.edu.pl
Anna Pielesz: Algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda
www.e-bookowo.pl
8 Algi należą do królestwa Protista (czyli niezaliczane już do królestwa roślin - Plantae)2
Glony te występują we wszystkich strefach geograficznych, żyją zarówno w wodach słodkich jak
słonych, chłodnych i ciepłych.
Systematyka glonów ciągle wzbudza kontrowersje, lecz najogólniej dzielą się one na trzy linie, co
związane jest z obecnością w ich komórkach odpowiednich barwników. Tak więc wyróżnia się linię
brązową, czerwoną i zieloną.
Innymi słowy do najczęściej wydobywanych i wykorzystywanych alg należą:
brunatnice;
krasnorosty ;
zielenice.
Żadna z tych linii nie obejmuje sinic (zielono-niebieskie), zaliczanych również do glonów
priokariotycznych (nie zawierających jądra komórkowego).
2 http://www.terapeutyka.info/?page_id=5
Anna Pielesz: Algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda
www.e-bookowo.pl
9 Brunatnice – Phaeophyta
Tabela 1. Zestawienie wybranych brunatnic (Phaeophyta).
Rodzaj brunatnicy rysunek Pobrane ze strony
Laminaria hyperborea
www.algaebase.org
Macrocystis pyrifera
diver.net
Laminaria digitata
www.sb-roscoff.fr
Anna Pielesz: Algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda
www.e-bookowo.pl
10
Ascophyllum nodosum
www.unige.ch
Laminaria japonica
www.herbmart.or.kr
Lessonia nigrescens
www.flickr.com
Durvillea antarctica
www.seafriends.org.nz
Fucus vesiculosus
www.horta.uac.pt
Anna Pielesz: Algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda
www.e-bookowo.pl
11 Brunatnice to gromada protistów roślinopodobnych, zaliczanych do glonów morskich. Tylko kilka
rodzajów żyje w wodach słodkich (młodych jeziorach pochodzenia morskiego, chłodnych
strumieniach i rzekach). Są to organizmy wielokomórkowe osiadłe (najczęściej przytwierdzają się do
podłoża stałego), brak wśród nich form jednokomórkowych. Charakteryzuje je ogromna rozpiętośd
rozmiarów (do 60 metrów) oraz różnorodna organizacja plechy u poszczególnych grup (formy
najprostsze budową przypominają rozgałęzione nici; formy bardziej zaawansowane są zróżnicowane
morfologicznie, posiadają odgałęzienia plechy; u najwyżej rozwiniętych brunatnic obserwuje się
plechę tkankową). W obrębie niniejszej grupy organizmów wyróżnia się kilka rzędów: Ectorpales
(kłoskowce), Cutleriales (katleriowce), Dictyotales (diktjotowce), Laminariales (listownicowce),
Fucales (morszczynowce).
Komercyjne alginiany są produkowane głównie z: Laminaria hyperborea, Macrocystis pyrifera,
Laminaria digitata, Ascophyllum nodosum, Laminaria japonica, Eclonia maxima, Lessonia nigrescens,
Durvillea antarctica i Sargassum [Draget 2005].
Brunatnice zasiedlają głownie morza strefy chłodnej i umiarkowanej. Występują zarówno na półkuli
północnej, jak i południowej.
Flora brunatnic polskiego Bałtyku, ze względu na małe zasolenie tego akwenu, jest dośd uboga.
Przede wszystkim spotyka się Chorda filum, różne gatunki Ectocarpus, Sphacelaria, Dictyosiphon i
Pylaiella [Podbielkowski 1996].
Do najczęściej przetwarzanych brunatnic należy Listownica (Laminaria), liczy 30 gatunków,
występujących masowo, tworząc rozległe łąki w przybrzeżnych partiach mórz i oceanów, szczególnie
w morzach północnych.
Wybrane gatunki to: Listownica Cloustona (Laminaria cloustoni), Listownica palczasta (Laminaria
digitata), Listownica północna (Laminaria hyperborea), ma-kombu (Laminaria japonica), Listownica
cukrowa (Laminaria saccharina), Laminaria sinclairi,
Najczęściej wykorzystuje się Listownicę palczastą (Laminaria digitata) krasnorost (o czerwonej
plesze, długośd jej brązowych liści osiąga około 2 m). Tworzy obszerne „łąki” na wodnych skałach
wzdłuż zimniejszych linii brzegowych W. Brytanii i Irlandii z wyjątkiem wschodniego i południowo-
wschodniego wybrzeża Anglii, występuje w zimnych, czystych wodach opływających Bretanię, a także
w Pacyfiku i Morzach Arktycznych.
Anna Pielesz: Algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda
www.e-bookowo.pl
12 Interesującym glonem o taśmowatej plesze opatrzonej pęcherzykami pławnymi jest należący do
rodziny brunatnic Morszczyn pęcherzykowaty (Fucus vesiculosus). Jest koloru oliwkowego,
regularnie rozgałęziony (rośnie na głębokościach do 15 m, a jego rozmiary dochodzą do 1m długości).
Znajdziemy go nad brzegami mórz i oceanów dzięki sztormowym falom, które wyrzucają go
regularnie na brzeg. Brunatna plecha utrzymuje się w toni wodnej dzięki charakterystycznym
pęcherzykom.
Morszczyn pęcherzykowaty występuje w Atlantyku, Bałtyku i zachodnich regionach Morza
Śródziemnego.
Morszczyn pęcherzykowaty w polskim Bałtyku
Świat roślinny Morza Bałtyckiego jest ubogi jakościowo i ilościowo, ze względu na duże wahania
temperatur, małe zasolenie, bardzo słaby kontakt z otwartymi wodami innych mórz i oceanów można
spotkad głównie zielenice.
Brunatnice są charakterystyczne dla dna skalistego lub co najmniej kamienistego, cechującego
osuwające się wysoczyzny klifowe.
Najważniejszą bałtycką brunatnicą jest morszczyn Fucus vesiculosus. Obszar zasiedlany przez niego
wyraźnie zmniejszył się w ostatnim dwudziestoleciu. W niektórych rejonach gatunek ten w ogóle
zaniknął, ustępując całkowicie bardzo szybko rozwijającym się wiosną nitkowatym brunatnicom z
rodzaju Ectocarpus i Pilayella3. W rejonach gdzie warunki sprzyjają masowemu rozwojowi
roślinożernych skorupiaków lub na płyciznach gdzie żerują łabędzie obserwuje się zanikanie
morszczynu4
Zjawisku wymierania morszczynu towarzyszyły zmiany w ekologicznych i hydrologicznych warunkach
akwenów. Eutrofizacja wód, mniejsza ich przezroczystośd, wzrost toksycznych zanieczyszczeo, rozrost
nitkowatych brunatnic z rodziny Ectocarpacea to zapewne przyczyny pierwszoplanowe. Regionalnie -
dodatkowym czynnikiem degradującym mógł byd nadmierny wyłów morskich wodorostów (m.in. na
Zalewie Puckim).
3 www.4lo.elblag.pl 4 [http://hel.hel.univ.gda.pl/aktu/archiwum/fucus2.htm].
Anna Pielesz: Algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda
www.e-bookowo.pl
13 Porośnięte morszczynem podwodne obszary morza są z ekologicznego punktu widzenia tak samo
ważne dla Bałtyku, jak tropikalne lasy dla ekosystemu lądowego. Do kooca lat 70. ubiegłego wieku
morszczyn wchodził w skład wielogatunkowych łąk podwodnych Zatoki Puckiej. Niestety żywiołowy
rozwój turystyki, bezpośrednie zrzuty ścieków do wód, trałowanie dna doprowadziły do zaniku tej
rośliny w naszych wodach.
Dodatkowo, zalegający dno osad skutecznie utrudnia młodym roślinom przyrastanie do powierzchni
podwodnych kamieni, natomiast są one przez fale i prąd wody, wraz z warstwą osadu, zmywane.
Spacerując brzegiem Bałtyku, niekiedy możemy zauważyd wyrzucone przez sztormowe fale, morskie
rośliny. Te płaskie, brązowe powyginane kawałki z owalnymi pęcherzami powietrznymi to brunatnica
zwana morszczynem. Kiedyś powszechny u naszych brzegów, dziś morszczyn dociera do nas we
fragmentach, w postaci unoszonych falami plech aż z Niemiec, Szwecji i Estonii. Niestety nie jest już
zdolny do osadzenia się na dnie i rozrodu, a wyrzucony na piasek schnie i ginie.
Dlatego też, Instytut Botaniki Uniwersytetu Sztokholmskiego, Stacja Morska Uniwersytetu
Gdaoskiego oraz Stowarzyszenie Przyjaciele Helu, w ramach polsko-szwedzkiego projektu podjęły
próbę odtworzenia tej cennej brunatnicy w polskim Bałtyku.
W tym celu przewieziono do Polski 250 sztuk sadzonek morszczynu, zanurzono je w rejonie portu
w Helu. Rośliny, aby rosnąd muszą natrafid na wolne kamienie lub inne twarde podłoże. Oczekuje się,
że po roku morszczyn będzie miał 1-2 cm wysokości; za 4-5 lat może będą zdolne do rozrodu;
podwodnymi "drzewami" o wysokości 20-30 cm staną się dopiero za 20-25 lat.5
5 http://hel.hel.univ.gda.pl/aktu/archiwum/fucus0.htm
Anna Pielesz: Algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda
www.e-bookowo.pl
14 Krasnorosty - Rhodophyta
Tabela 2. Zestawienie wybranych krasnorostów (Rhodophyta).
Rodzaj krasnorostu rysunek Pobrane ze strony
Chondrus crispus
www.cybercolloids.net
Polypsiphonia
flickr.com
Furcellaria
www.marlin.ac.uk
Ceramium
www.guiamarina.com
Irish Moss
successco.typepad.com
Anna Pielesz: Algi i alginy – leczenie, zdrowie i uroda
www.e-bookowo.pl
15
Krasnorosty (Rhodophyta) to glony jednokomórkowe, nitkowate, najczęściej o plechach dośd dużych,
obejmują ok. 4000 gatunków Protista (przeważnie morskich). Zabarwione są czerwono, z wyjątkiem
gatunków słodkowodnych, których plechy są szarozielone. Cechą charakterystyczną krasnorostów
jest posiadanie obok typowych barwników, jak: chlorofile, karotenoidy i ksantofile, również
czerwonej fikoerytryny i (niektóre) niebieskiego fikocyjanu.
Zazwyczaj w gromadzie krasnorostów wyróżnia się trzy klasy: bangiowe (Bangiophyceae),
krasnorosty właściwe (Florideophyceae), cyjanidiowe (Cyanidiophyceae).
Przedstawicielami krasnorostów są chrząstnica kędzierzawa, mech irlandzki (Chondrus crispus),
rurecznica (Polypsiphonia) oraz widlik (Furcellaria)6.
Chrzęścica (Irish Moss) glon o czerwonobrunatnej plesze, długości 7-15 cm, z której po wysuszeniu
i odbarwieniu otrzymuje się karagen (chrzęsło). Chrząstnica zamieszkuje wody Oceanu Atlantyckiego,
szczególnie obficie występuje u wybrzeży Irlandii.
Krasnorosty w olbrzymiej większości są roślinami morskimi (ok.2% żyje w wodach słodkich
*Podbielkowski 1996+), żyją we wszystkich morzach. Najwięcej, ok. 44% przypada ich na morza
podzwrotnikowe półkuli południowej, 34% - na morza podzwrotnikowe półkuli północnej i 22% - na
morza podrównikowe. Najobficiej występują w strefie umiarkowanej ciepłej, w strefach chłodnych są
nieliczne. Podobnie jak brunatnice, występowanie krasnorostów uzależnione jest od zasolenia wody
(a także m.in. światła i temperatury), w miarę zmniejszania się zasolenia liczba gatunków maleje.
Krasnorosty rzadko rosną pojedynczo; zwykle żyją gromadnie tworząc większe lub mniejsze skupienia
[Podbielkowski 1996].
Flora krasnorostów polskiego Bałtyku, ze względu na małe zasolenie tego akwenu, jest uboga.
Dośd pospolicie występują tu przedstawiciele Polysiphonia i Ceramium oraz Furcellaria fastigiata
[Podbielkowski 1996].
6 http://pl.wikipedia.org/wiki/Krasnorosty