Mikroalge: zeleni protein bolji od soje?

Što ako bi rješenje rastućih cijena stočne hrane bilo zeleno, mikroskopsko i vodeno? Stočarska proizvodnja jedan je od najvećih potrošača proteinskih sirovina, a suočava se sa sve strožim ekološkim zahtjevima te kontinuirano rastućim cijenama soje i ribljeg brašna.

Dok se javnost još privikava na ideju alternativnih izvora proteina, poput insekata i 3D printanog mesa, u pozadini se razvija još održiviji te nutritivno izrazito bogat izvor – mikroalge. Ovi sićušni fotosintetski organizmi kultiviraju se u vodi, pomoću sunčeve svjetlosti, a pri tome ne zahtijevaju obradive površine. Jesu li Spirulina i Chlorella spp. futuristički eksperiment ili stočna hrana skrivena u kapljici vode?

Mikroskopski organizmi koji postoje više od 3,5 milijarde godina, danas se nameću kao jedan od najozbiljnijih kandidata prehrane budućnosti. Alge su organizmi koji sami proizvode hranu fotosintezom (autotrofni), a prema staničnoj organizaciji, dijele se na mikroalge i makroalge. Za ljudsku prehranu i hranidbu životinja, posebno su značajne mikroalge – skupina s više od 200 000 poznatih vrsta. U prilog njihove otpornosti i adaptabilnosti govori podatak da ih se smatra jednim od najstarijih oblika života na Zemlji, prisutnih više od 3,5 milijarde godina.

Od posebne su važnosti Spirulina (Arthrospira) te Chlorella spp.

Prednosti uzgoja mikroalgi su višestruke

Mikroalge ne zahtijevaju obradive površine (ne konkuriraju poljoprivredi), a za rast i razvoj su im potrebne voda, sunčeva svjetlost te hranjive tvari. Mogu se uzgajati u otvorenim i zatvorenim sustavima, a čak i u nepitkoj vodi. U tom slučaju, potrebno je održavanje pH vrijednosti i saliniteta, s ciljem sprječavanja eventualne kontaminacije gljivicama i bakterijama.

Zbog iznimno učinkovitog fotosintetskog sustava, mikroalge stvaraju veliku količinu biomase tijekom cijele godine. U usporedbi s klasičnim usjevima i drvenastim biljkama, mikroalge mogu udvostručiti svoju biomasu u svega nekoliko sati! Kad govorimo o proizvodnji kisika, prva asocijacija većine su velike šume, poput Amazonske prašume. Ipak, nevidljivi nositelji života na Zemlji, koji stvaraju približno 70 % atmosferskog kisika, upravo su mikroalge. Ne samo da su veliki proizvođači, već i prednjače u apsorpciji ugljikova dioksida (CO₂) za čak 379 puta više od običnih stabala.

Ako mikroalge već milijardama godina preživljavaju klimatske i ekonomske promjene, nije li logično zapitati se jesu li upravo one (ključno) proteinsko rješenje 21. stoljeća?

Mikroalge kao zeleni biznis

Ako je suditi po tržišnim brojkama, mikroalge nisu samo znanstvena znatiželja, već ozbiljna industrija. Brojke govore da je u 2024. godini vrijednost tržišta mikroalgi dosegla iznos od 1,1 milijardu američkih dolara. Prema predikcijama,  do 2029. godine ta će vrijednost iznositi gotovo 1,6 milijardi američkih dolara. Na području Europe, mikroalge se uzgajaju u 23 zemlje, pri čemu primat drži Francuska sa čak 147 registriranih kompanija (podatci iz 2021. godine). Ipak, tek 32 % proizvodnih jedinica se odnosi na uzgoj mikroalgi na kopnu i moru, a ostatak se još uvijek eksploatira iz prirodnih populacija.

Dva su temeljna načina uzgoja algi – u otvorenim ribnjacima (engl. open pond cultivation) te u fotobioreaktorima (engl. photobioreactors). Uzgojem mikroalgi u ribnjacima i plitkim bazenima, njihov rast i razvoj se odvija pomoću sunčeve svjetlosti i na otvorenom zraku. Samim time je kontrola nad uvjetima uzgoja (temperatura, svjetlost i oborine) ograničena, a šansa za kontaminacijom od bakterija (ili drugih mikroorganizama) znatno veća.

Usprkos tome, primarna prednost ovakvog uzgoja jest ekonomičnost izgradnje i održavanja. S druge strane, prednosti uzgoja mikroalgi u zatvorenim sustavima (fotobioreaktori) su višestruke; kontrola uvjeta rasta (svjetlost, temperatura, pH vrijednost itd.) je na visokoj razini, što omogućava uzgoj vrlo rijetkih i „zahtjevnih“ vrsti algi. Zbog zatvorenosti sustava i kontrole, mogućnost kontaminacije je svedena na minimum. Nedostatak navedenog načina uzgoja jest prvenstveno ekonomičnost, tj. visoka cijena igradnje cijele infrastrukture, a potom troškova održavanja.

Zaboravite meso na jedan dan – mikroalge su možda najbolji protein koji (ni)ste probali?

Proteini su esencijalni makronutrijenti, s višestrukim ulogama u organizmu od kojih posebno treba izdvojiti izgradnju i održavanje mišića te enzimsku i imunološku funkciju. Stoga, ne čudi da su proteinski izvori predmet mnogobrojnih znanstvenih istraživanja, posebice u prehrani sportaša. Naglasak više nije samo na kvantiteti proteina, već i na njihovoj biološkoj vrijednosti. Naime, biološka vrijednost proteina pokazuje stupanj iskoristivosti unesenih proteina za sintezu vlastitih u organizmu.

Kao zlatni standard, uzimaju se jaja i kravlje mlijeko. Biološka vrijednost jaja kreće se od 94 – 100, a mlijeka od 90 – 95, što znači da se gotovo sve unesene aminokiseline (osnove građevne jedinice proteina) mogu iskoristiti. Kad se uspoređuje prosječan udio proteina na 100 grama suhe tvari (tablica 1) jaja i soje, iako je udio proteina soje trostruko veći (36,3 vs. 11,2), biološka vrijednost jaja je znatno veća (94-100 vs. 70 – 75). Razlog više biološke vrijednosti proteina iz animalnih izvora, u usporedbi s biljnima, jest sličnost aminokiselinske kompozicije. Stoga je i očekivano postaviti pitanje – kakva je pozicija mikroalgi u proteinskom svijetu?

Udio proteina u mikroalgama je varijabilan (ovisi o vrsti), ali doseže iznose čak i do 80 % suhe tvari. Time znatno nadmašuje ostale izvore – soju, grašak, filet sirovog morskog psa, losos, govedinu, janjetinu, svinjetinu te jaja (tablica 1). Osim toga, mikroalge sadrže i značajne udjele vitamina, minerala te višestrukih nezasićenih kiselina (omega – 3 i omega – 6). Zanimljiv je podatak da mikroalge mogu sintetizirati i polinezasićene kiseline i proteine, za vlastite potrebe.

Tablica 1. Usporedba sadržaja proteina mikroalgi i najvažnijih proteinskih izvora u prehrani ljudi

* izrada autora prema: Wei, C. (2015). The Research on the High-Protein Low-Calorie Food Recipe for Teenager Gymnastics Athletes, The Open Biomedical Engineering Journal, 31(9):240–243.  ; Abreu, P.A., Martins, R., Nunes, J. (2023). Emerging Applications of Chlorella sp. and Spirulina (Arthrospira) sp. Bioengineering 2023,10, 955; FoodStandards.gov.au

*ST – suha tvar

Sirove mikroalge rijetko kada završavaju na tanjuru zbog svog okusa i probavljivosti. No, nakon tehnološke obrade u prah ili kapsule, lako se dodaju u sokove i smoothieje.

Mikroalge na jelovniku domaćih životinja

Mikroalge predstavljaju jedan od najkoncentriranijih (alternativnih) izvora proteina u hranidbi životinja, koji daleko nadmađuje konvencionalne biljne izvore (tablica 2), poput sojine ili suncokretove sačme. Iako riblje brašno i dalje ostaje apsolutni rekorder s više od 80 % sirovih proteina i visokom probavljivosti (> 90 %), njegova visoka cijena i ograničena dostupnost ograničavajući su faktor.

Tablica 2. Usporedba udjela sirovih proteina mikroalgi i najvažnijih proteinskih krmiva u hranidbi životinja

* izrada autora prema Feedipedia.com; udio sirovih proteina izražen na 100 % suhe tvari

Većina znanstvenih istraživanja usmjerena je na primjenu mikroalgi u hranidbi peradi. Pokazale su se učinkovitima u zamjeni sojine sačme, ribljeg brašna te rižinih posija. Koristi mikroalgi su višestruke; intenzivnija boja žutanjka jajeta prilom dodavanja mikroalgi do 2,5 % u smjesu, povećanje tjelesne mase te obogaćivanje prsnog mišića brojlera eikosapentaenskom (EPA), dokozaheksaenskom (DHA) i arahidonskom kiselinu (AA), ukupnim višestruko nezasićenim masnim kiselinama (PUFA) te n-3 masnim kiselinama.

U hranidbi svinja, broj istraživanja o primjeni mikroalgi je podosta oskudan. Iako nije zabilježen nikakav negativan utjecaj na zdravlje i/ili kvalitetnu mesa, potrebna su dodatna istraživanja kako bi se uočili eventualni pozitivni obrasci na proizvodne činitelje.

Dodavanje mikroalgi u hranidbu preživača, točnije goveda, pokazalo se izuzetno korisnim. Opažena su povećanja tjelesne mase za 10-ak %, a proizvodnje mlijeka do 20 %. Izuzev količine, poboljšana je i kvaliteta mlijeka – veći udio mono – i polinezasićenih masnih kiselina.

Iako sićušne, mikroalge pokreću zelenu revoluciju u prehrani ljudi i hranidbi životinja. Njihov utjecaj na povećanje, ali i kvalitetu proizvodnih čimbenika svakako postoji. No, najveći dio potencijala mikroalgi i dalje ostaje neistražen.