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: wydawnictwo@e-bookowo.pl

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