Χρηματοδότηση: |
Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας |
Τίτλος έργου: |
Απομόνωση και καλλιέργεια τοπικών ειδών φυτοπλαγκτού από λιμνοθάλασσες με απώτερο σκοπό την μαζική παραγωγή αντιμικροβιακών ουσιών, λιπαρών οξέων, χρωστικών και αντιοξειδωτικών. |
Αντικείμενο του έργου και στόχοι: |
Τα μικροφύκη είναι μονοκύτταροι οργανισμοί που έχουν βρεθεί τις τελευταίες δεκαετίες στο επίκεντρο της έρευνας με στόχο της αξιοποίησή τους για την παραγωγή λιπαρών υψηλής διατροφικής αξίας, χρωστικών και βιοδραστικών ουσιών. Σε σύγκριση με τους φυτικούς οργανισμούς παράγουν βιομάζα πλούσια σε πρωτεΐνες. Το κόστος παραγωγής των μικροφυκών είναι αρκετά υψηλό με την υπάρχουσα τεχνολογία και επομένως η μόνη βιώσιμη λύση είναι η χρήση των μικροφυκών για παραγωγή ουσιών με υψηλή εμπορική αξία. Στις Ελληνικές θαλάσσιες υδατοκαλλιέργειες παράγονται στους ιχθυογεννητικούς σταθμούς μικροφύκη για χρήση τους στην τεχνική του πράσινου νερού αλλά και για την παραγωγή των τροχοζώων. Η μαζική αυτή παραγωγή των μικροφυκών στηρίζεται στις περισσότερες περιπτώσεις σε στελέχη μικροφυκών από διεθνείς συλλογές και όχι σε τοπικά είδη μικροφυκών. Ο εταίρος της πρότασης (ΤΖΩΠΑΥ) έχει αφιερώσει μεγάλη προσπάθεια επί σειρά ετών για να απομονώσει και να καλλιεργήσει τοπικά είδη που προέρχονται από ένα πολύ ιδιαίτερο περιβάλλον όπως είναι η λιμνοθάλασσα του Μεσολογγίου – Αιτωλικού είναι και οι παρακείμενες αλυκές της Άσπρης και της Τουρλίδας. Σε αυτό το περιβάλλον τα τοπικά είδη έχουν προσαρμοστεί και μπορούν και επιβιώνουν σε πολλές ιδιαιτερότητες όπως οι μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες, η υψηλή αλατότητα το καλοκαίρι και η χαμηλή θερμοκρασία το χειμώνα, όπως και η αυξημένη ένταση φωτός το καλοκαίρι λόγω του χαμηλού βάθους της υδάτινης μάζας της λιμνοθάλασσας. Πιστεύουμε ότι τα τοπικά είδη αυτά λόγω της δυνατότητας να επιβιώνουν σε τόσο αντίξοες συνθήκες, παράγουν ουσίες όπως αντιοξειδωτικά ή ειδικές χρωστικές που προστατεύουν τα κύτταρα από την ακτινοβολία ή αντιμικροβιακές ουσίες, αφού δρουν σε ένα ευτροφικό περιβάλλον πλούσιο σε ετερότροφους μικροοργανισμούς. Στο Πανεπιστήμιο Πατρών υπάρχει η τεχνογνωσία για την καλλιέργεια μικροφυκών σε βιομηχανική κλίμακα και σε καλλιέργειες υψηλής συγκέντρωσης κυττάρων σε βιοαντιδραστήρες καθώς και ερευνητική δραστηριότητα επικεντρωμένη στη καλλιέργεια των μικροφυκών και στην αντιμικροβιακή τους δράση (Παύλος Μακρίδης, ΕΡΖΩ, Τμήμα Βιολογίας). Επιπλέον, υπάρχει η τεχνογνωσία και οι υποδομές για την χημική ανάλυση των μικροφυκών και την απομόνωση βιοδραστικών ουσιών (Μιχάλης Κορνάρος, Εργαστήριο Βιοχημικής Μηχανικής και Τεχνολογίας Περιβάλλοντος (ΕΒΙΜΗΤΕΠ), Τμήμα Χημικών Μηχανικών).
Στα πλαίσια της προκήρυξης της Γ.Γ.Ε.Τ. «Υδατοκαλλιέργειες», στόχος της πρότασης είναι: (α) Να απομονώσουμε και ταυτοποιήσουμε τοπικά είδη μικροφυκών που ανταποκρίνονται αποτελεσματικά σε μαζική καλλιέργεια, χρησιμοποιώντας στοιχεία της μορφολογίας των κυττάρων καθώς και μοριακές μεθόδους (αλληλούχιση του 18S rDNA), (β) Να εντοπίσουμε τις βέλτιστες συνθήκες καλλιέργειας για το κάθε είδος (γ) να εντοπίσουμε βιοδραστικές ουσίες σε αυτά τα στελέχη μικροφυκών που έχουμε απομονώσει (δ) να βελτιστοποιήσουμε την παραγωγή των ουσιών αυτών μεταβάλλοντας τις συνθήκες καλλιέργειας, και (ε) να ελέγξουμε τη δυνατότητα για μεγάλης κλίμακας καλλιέργειας σε κάποια από αυτά τα μικροφύκη χρησιμοποιώντας φωτοβιοαντιδραστήρες. Θεωρούμε ότι είναι σημαντικό να φανεί η δυνατότητα βιομηχανικής εφαρμογής της οποιασδήποτε καινοτόμας τεχνολογίας αναπτυχθεί. Το πρόγραμμα θα διαρκέσει 3 χρόνια. |
Συντονιστής Έργου: Παύλος Μακρίδης Αναπληρωτής Καθηγητής
ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
|
Ενότητα Εργασίας 1: Απομόνωση, ταυτοποίηση και καλλιέργεια τοπικών ειδών μικροφυκών
Επιστημονικός υπεύθυνος:
|
Στην ΕΕ1 θα χρησιμοποιηθούν στην πλειονότητά τους στελέχη που έχουν απομονωθεί σε λιμνοθάλασσες και έχουν την ικανότητα να αναπτύσσονται σε μεταβλητές συνθήκες αλατότητας, θερμοκρασίας και έντασης ηλιακού φωτός. Ένα ιδιαίτερο περιβάλλον του ευρύτερου λιμνοθαλάσσιου συμπλέγματος της λιμνοθάλασσας Μεσολογγίου – Αιτωλικού είναι και οι παρακείμενες αλυκές της Άσπρης και της Τουρλίδας. Η ταυτοποίηση των μικροφυκών θα γίνει με βάση τη μορφολογία τους σε συνδυασμό με απομόνωση 18s rDNA, αλληλούχιση για φυλογενετική ανάλυση. Τα στελέχη θα καλλιεργηθούν σε μεσαίας κλίμακας καλλιέργειες ούτως ώστε να εντοπιστούν ιδιαιτερότητες στην καλλιέργεια, να καταγραφούν οι βέλτιστες περιβαλλοντικές συνθήκες καλλιέργειας και να συλλεχθεί η απαραίτητη βιομάζα ώστε να αναλυθεί η χημική σύστασή της βιομάζας.
|
|
Ενότητα Εργασίας 2: Χημική ανάλυση μικροφυκών, και εντοπισμός βιοδραστικών ουσιών
Επιστημονικός υπεύθυνος:
|
Στην ΕΕ2 θα γίνει φυγοκέντριση, λυοφιλοποίηση, και αποθήκευση βιομάζας των διαφορετικών στελεχών σε συνθήκες βέλτιστης ανάπτυξης σε πρώτη φάση και σε συνθήκες βελτιστοποίησης της παραγωγής βιοδραστικών ουσιών αργότερα. Η χημική ανάλυση θα περιλαμβάνει ανάλυση της γενικής χημικής σύστασης της ξηρής βιομάζας (πρωτεΐνες, λιπαρά, υδατάνθρακες, τέφρα), ανάλυση του προφίλ των λιπαρών οξέων με τη χρήση αέριας χρωματογραφίας, εκχύλιση με διαφορετικούς διαλύτες για την ανίχνευση αντιμικροβιακής δράσης ενάντια σε παθογόνα ψαριών, ανάλυση των φαινολικών και καθορισμό της αντιοξειδωτικής δράσης, ανάλυση των χρωστικών με χρήση φωτομέτρησης και υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης (HPLC).
|
|
Ενότητα Εργασίας 3: Βελτιστοποίηση της παραγωγής των βιοδραστικών ουσιών
Επιστημονικός υπεύθυνος:
|
Στην ΕΕ3 θα γίνουν αλλαγές στη στρατηγική της καλλιέργειας των μικροφυκών, αφού στόχος θα είναι η βελτιστοποίηση της παραγωγής των βιοδραστικών ουσιών. Αυτή θα επιτευχθεί αλλάζοντας τις περιβαλλοντικές συνθήκες της καλλιέργειας (π.χ. ένταση φωτός, αλατότητας, συγκέντρωση θρεπτικών, κ.λπ.) του κάθε μικροφύκους ανάλογα με τη βιοδραστική ουσία που επιθυμούμε να παράγουμε. Επιπλέον, για να διερευνήσουμε τη δυνατότητα βιομηχανικής εφαρμογής, θα επιλέξουμε ένα ή δυο στελέχη μικροφυκών και θα κατασκευάσουμε ένα φωτοβιοαντιδραστήρα όπου θα γίνει καλλιέργεια αυτών των στελεχών σε μεγάλη κλίμακα.
|
