Astaxanthin - Informationen über den Ursprung, Herstellung und Anwendung

AstaxanthinInhalt:

Einleitung - Nährstoffverarmung unserer Lebensmittel

Gesundheitsbewusst leben wollen heutzutage viele Menschen. Damit Sie bis ins hohe Alter fit bleiben und den natürlichen Alterungsprozess hinauszögern können, müssen Sie sich vitamin- und mineralstoffreich ernähren, etwas Sport treiben und eine positive Lebenseinstellung bewahren.

Vitalstoffe im GemüseIn immer größerem Ausmaß werden zur Gesunderhaltung, bedingt durch die stete Nährstoffverarmung unserer Böden, natürliche Nahrungsergänzungsmittel eingesetzt, die unsere „normale“ Ernährung mit Vitalstoffen aufwerten und Defizite ausgleichen helfen. In jüngster Zeit macht gerade der als hochwirksames Antioxidans und Immunstimulans propagierte natürliche Farbstoff (Pigment) Astaxanthin von sich reden.

Astaxanthin - Grundlagen

Klassenzugehörigkeit

Astaxanthin gehört zu der sauerstoffhaltigen Xanthophyll-Klasse der Carotinoide (Vorstufen von Vitamin-A-Derivaten) und ist daher strukturell mit den besser bekannten Carotinoiden β-Carotin, Zeaxanthin und Lutein verwandt. Ihre biologische Bedeutung liegt in ihrer Funktion als energieübertragende Pigmente bei der Fotosynthese und als Provitamine. Dem Menschen dienen sie als schützende Radikalenfänger mit hohem Immun- und Zellschutz.

Algen als natürliche Astaxanthin Quelle

Eine der wichtigsten natürlichen Quellen für die Gewinnung von Astaxanthin ist die Blutregenalge Haematococcus pluvialis. Sie gehört zu den Grünalgen (Chlorophyta) der Gattung Volvocales aus der Familie der Haematococcaceae. Die im Süßwasser lebende Mikroalge ist nur knapp 0,1 mm groß und zählt zu den von einer Gallertschicht umgebenen Einzellern mit becherförmigem Chloroplasten, zwei körperlangen Geißeln und einem dreieckigen Augenfleck zur Lichtrichtungsbestimmung. Sie lebt weltweit in Teichen, kleinen Wasserlöchern, Pfützen, Vogeltränken oder gar in Weihwasserbecken und setzt sich aus Carotinoiden, Fettsäuren, Proteinen, Kohlehydraten und Mineralien zusammen.

Unter starker Sonnenbestrahlung oder bei Nährstoffmangel geht die Alge in ein Ruhe-/Dauerstadium über und bildet eine blutrot gefärbte Zyste aus. Diese rote Pigmentierung kommt durch das Carotinoid Astaxanthin zustande. Es dient dem Schutz der Alge vor zu starker UV-Strahlung sowie der Nährstoffbindung und wurde früher aufgrund der blutroten Farbe auch Haematochrom genannt.

Geschichtliche Entwicklung

Die Forschung hat sich schon sehr früh für Haematococcus pluvialis interessiert. Bereits 1797 (!) wurde die Blutregenalge von dem französischen Wissenschaftler Girod-Chatrans untersucht. 1844 folgte die erste Beschreibung durch den deutschen Forscher Flotow. 1899 publizierte der Engländer Herrick einen kurzen Kommentar über den Wechsel vom Aktivstadium (Fotosynthese) zum Ruhe- bzw. Dauerstadium im Lebenszyklus der Alge. 1934 wurden durch Elliott Details über die Zellmorphologie bekannt: Er konnte für den Lebenszyklus vier unterschiedliche Phasen unterscheiden.

Haematococcus pluvialis Lebenszyklus

  1. die grüne aktive Phase,
  2. die rote aktive Umfärbephase,
  3. die massive Rotfärbung und
  4. die Ruhephase bzw. das Dauerstadium.

In der ersten Phase leben die Algen in einem flüssigen Umfeld mit genügend Nährstoffen. Werden die Umweltbedingungen ungünstig (Trockenheit, zu hohe und massive Sonneneinstrahlung), beginnt Phase zwei, welcher schnell Phase 3 und 4 folgen. Sobald die Lebensbedingungen wieder besser werden, beginnt der Lebenszyklus mit Phase eins von vorne. Das rote Pigment in Haematococcus pluvialis wurde „Haematochrom“ genannt, bis 1944 der Biochemiker Tisher das Hauptcarotinoid, welches für die Rotfärbung in den Algen verantwortlich ist, als Astaxanthin identifizierte. Seine Untersuchungen ermöglichten es 1954 den Wissenschaftlern Goodwin und Jamikorn andere Pigmente, die in der Blutregenalge während der Carotin-Genese (Carotinentstehung) produziert werden, zu identifizieren. Im selben Jahr konnte Droop die Bedingungen, welche für die Bildung und den Abbau von Astaxanthin notwendig sind, nachweisen: starker, andauernder Lichteinfall sowie Phosphat- oder Stickstoffmangel führen zur Bildung von Astaxanthin.

Die vegetativen Zellen der Grünalge entwickeln sich zu Zyst-Zellen. Nimmt die Sonneneinstrahlung ab und verbessern sich die Lebensumstände wieder, wird Astaxanthin zugunsten der Chlorophyllbildung abgebaut. 1955 bewies Droop, dass die Bedingungen für die Astaxanthin-Zystenbildung und die Carotinbildung in der Alge dieselben sind. Basierend auf seinen Forschungsergebnissen konnten in den 90er Jahren zahlreiche Forscher (Boussiba, Vonshak, Kobayashi, Fan, Kakizono) die industrielle Massenproduktion der Blutregenalge und damit die Herstellung von Astaxanthin erschließen. Sie fanden heraus, dass die Alge für ihr Wachstum tatsächlich nur Licht, Wasser und Kohlendioxid, etwas Phosphat und Nitrat benötigt.

Astaxanthin Herstellung

Ihre Genügsamkeit erlaubt eine Züchtung und Kultivierung in hoher Biomassenkonzentration mit einer hohen Produktivität. Da von Haematoccocus pluvialis mehr Astaxanthin hergestellt wird, je stärker die Lichteinwirkung auf die Alge ist, wird sie hauptsächlich in tropischen und subtropischen Gegenden, vor allen Dingen auf Hawaii gezüchtet. Dort wird das Wachstum der Alge von dem PhytoMax P(ure)C(ulture)S(ystem) kontrolliert. Dieses neue technologische System reguliert automatisch den pH-Wert und die Temperatur. Doch auch in Gegenden, welche nicht solche optimalen Lebensbedingungen bieten, wird aufgrund einer technischen Erfindung die Blutregenalge erfolgreich kultiviert. Möglich macht das der neuartige Flachplatten-Airlift-Reaktor, eine Art von Fotobioreaktor.

Haematococcus pluvialis wird auf flachen Platten gezüchtet, die Algenart wird dabei in Nord-Süd-Ausrichtung direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Des Weiteren sorgen Nährstoffmangel oder die Zugabe von Kochsalz für die Bildung von Astaxanthin in den von der Alge ausgebildeten Zysten, welches diese zum Schutz vor fotooxidativem Stress in großen Mengen produziert.

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