Σπειρουλίνα

Η σπειρουλίνα (απαντάνται και ως σπιρουλίνα) είναι το εμπορικό όνομα ενός κυανοβακτηρίου που ανήκει στο γένος Αρθροσπείρα (Arthrospira). Πιο συγκεκριμένα, ταξινομείται στην οικογένεια Μικροκολεοειδή (Microcoleaceae), της τάξης Oscillatoriales και ανήκει στην ομοταξία Cyanophyceae.

 Η σπειρουλίνα αποτελείται από πολλά κύτταρα, που σχηματίζουν αποικίες υπό μορφή νηματίων, τα οποία, τις περισσότερες φορές, είναι σπειροειδή, από όπου προέρχεται το όνομά της. Διαβιώνει και αναπτύσσεται σε ύδατα πλούσια σε ανθρακικά και όξινα ανθρακικά άλατα με αλκαλικό pH (μέχρι 11). Η έλικα είναι αριστερόστροφη και η γεωμετρία της επηρεάζεται από τη θερμοκρασία και το pH. Κάθε κύτταρο της σπειρουλίνας εμφανίζει την τυπική μορφολογία του προκαρυωτικού κυττάρου, στερούμενου σχηματισμένου πυρήνα και πλαστιδίων. Το κυτταρικό τοίχωμα αποτελείται από πεπτιδογλυκάνη και είναι αρκετά λεπτό (40 - 60 nm) και κατά Gram αρνητικό. Η φωτοσυνθετική δραστηριότητα επιτελείται χάρη στις χρωστικές χλωροφύλλη και φυκοκυανίνη (φωτοδεσμευτική χρωστική κυανού χρώματος). Η σπειρουλίνα είναι μια αρκετά γνωστή πηγή πολύτιμων συστατικών όπως πρωτεϊνών, βιταμινών, νουκλεϊκών οξέων κ.ά., η οποία χρησιμοποιείται ευρέως ως συμπλήρωμα διατροφής στην ανθρώπινη και ζωική διατροφή. Αυτή η χρήση μπορεί να δικαιολογηθεί από το γεγονός ότι τα κυανοβακτήρια του γένους Arthrospira χαρακτηρίζονται διαιτητικά από υψηλή θρεπτική αξία. Αρχικά, έχει εξαιρετικά υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες, δηλαδή περιέχει όλα τα απαραίτητα αμινοξέα (αν και με σχετικά μειωμένα ποσοστά σε μεθειονίνη, κυστεΐνη και λυσίνη σε σύγκριση με τις ζωικές πρωτεΐνες). Η περιεκτικότητα αυτή είναι δέκα φορές υψηλότερη από τη σόγια και τρεις από το βοδινό κρέας. Επίσης, περιέχει περίπου 7% λιπαρά, τα περισσότερα από τα οποία είναι πολυακόρεστα. Ακόμη, είναι πολύ πλούσια σε γ-λινολενικό οξύ (GLA), ενώ περιέχει και άλλα οξέα όπως το εικοσιδιεξαενοϊκό οξύ (DHA) και το εικοσιπεντανοϊκό οξύ (ΕΡΑ). Επιπλέον, αξίζει να σημειωθεί ότι η σπιρουλίνα περιέχει βιταμίνες Β1, Β2, Β6, Β9, Α, C και Ε. Παρόλο που κάποιοι ισχυρίζονται ότι αποτελεί σημαντική πηγή βιταμίνης Β12, η πεποίθηση αυτή είναι λανθασμένη, καθώς οι έρευνες δείχνουν ότι περιέχει κυρίως ψευδοβιταμίνη Β12, μια μορφή της Β12 ανενεργή στον άνθρωπο. Τέλος, περιέχει πολλές βιοδιαθέσιμες χρωστικές, ωφέλιμες για την ανθρώπινη υγεία, όπως β-καροτένιο, ζεαξανθίνη, ξανθοφύλλες και C-φυκοκυανίνη. Η φυκοκυανίνη αποτελεί ένα συστατικό-κλειδί, διότι είναι ένα ισχυρό, υδατοδιαλυτό αντιοξειδωτικό, το οποίο προστατεύει το ήπαρ και τους νεφρούς κατά τη διάρκεια της αποτοξίνωσης, ενώ ταυτόχρονα ενεργοποιεί το ανοσοποιητικό σύστημα.Παράλληλα, γίνεται χρήση της και στην βιομηχανία των καλλυντικών, λόγω της χλωροφύλλης που εμπεριέχει. Η χλωροφύλλη είναι μια βασική ουσία σε πολλά καθημερινά προϊόντα, που χρησιμοποιείται όχι μόνο ως πρόσθετο σε φάρμακα και καλλυντικά προϊόντα αλλά και ως φυσικό μέσο χρωματισμού τροφίμων. Επιπλέον, έχει αντιοξειδωτικές και αντιμεταλλαξιογόνες ιδιότητες.Πρόσφατες μελέτες υποδεικνύουν ότι η σπειρουλίνα ίσως να έχει σημαντικά οφέλη για την υγεία του ανθρώπου και θεραπευτικές ιδιότητες, καθώς και ότι μπορεί να δράσει ως αντιφλεγμονώδης παράγοντας.Όσον αφορά την πιθανή τοξικότητα του γένους Arthrospira, μέχρι στιγμής δεν έχει βρεθεί κανένα τοξικό στέλεχος, ωστόσο συνίσταται να γίνονται τακτικοί έλεγχοι τοξικότητας των καλλιεργειών με αξιόπιστες μεθόδους. Για πολλά χρόνια τα γένη Αρθροσπείρα (Arthrospira) και Σπειρουλίνα (Spirulina) ταυτίζονταν, λόγω κοινών μορφολογικών, φυσιολογικών και οικολογικών χαρακτηριστικών. Όμως, το 1989 επήλθε ο διαχωρισμός τους με τη χρήση της πολυφασικής ταξινόμησης των κυανοβακτηρίων (η οποία συνδυάζει μορφολογικά, φυλογενετικά, κυτταρολογικά, οικολογικά, βιοχημικά κ.ά. γνωρίσματα). Άμεσο απότοκο ήταν πολλά είδη που ανήκαν στο γένος Spirulina, μεταξύ των οποίων και τα καλλιεργούμενα είδη Spirulina maxima και Spirulina platensis, να μεταφερθούν στο γένος Arthrospira. Σήμερα, το όνομα «σπιρουλίνα» χρησιμοποιείται για τα εμπορικά είδη του γένους Arthrospira. Τα κυριότερα διαγνωστικά γνωρίσματα μεταξύ του γένους Αρθροσπείρα (Arthrospira) και του γένους Σπειρουλίνα (Spirulina) μπορούν να διχοτομηθούν σε μορφολογικά και σε μοριακά. Τα μορφολογικά περιλαμβάνουν χαρακτηριστικά όπως το πλάτος του τριχώματος και η αρχιτεκτονική των σπειρών του, ενώ τα μοριακά τη διαφορετική αλληλουχία γενετικών δεικτών όπως το 16S rRNA γονίδιο. Ασφαλέστερο τρόπο διάκρισης αποτελεί η μοριακή ταξινόμηση, καθώς η μορφολογική απαιτεί υψηλή εξειδίκευση και μπορεί να καταστεί δύσκολη αν κάποιο από τα διαγνωστικά γνωρίσματα μεταβληθεί σε συνθήκες καλλιέργειας. Στην Ελλάδα σήμερα, παράγεται με καλλιέργεια στη Νιγρίτα του νομού Σερρών, αφού προηγήθηκε μελέτη του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου σχετικά με την επιλογή καταλληλότητας του τόπου. Σύμφωνα με μελέτες το κυανοβακτηριακό γένος Arthrospira φαίνεται να αποτελείται από 23 είδη ,μαζί με 12 υποειδικά taxa (Guiry & Guiry, 2018) και σε αυτά περιλαμβάνονται μερικά από τα πιο γνωστά αλλά και σημαντικά από άποψη εμπορικότητας μικροφύκη. Τα μικροφύκη αυτά είναι γνωστά στο ευρύ κοινό με το όνομα Spiroulina. Η ταξινόμηση των υποειδών του γένους Arthrospira παραμένει ακόμα αινιγματική.(Komárek & Lund, 1990; Komárek, 2002; Sili et al., 2012; Komárek et al., 2014) Το εγχείρημα καταγραφής των υποειδών αυτών καθίσταται δύσκολο διότι πολλές κλιματικές συνθήκες όπως είναι η θερμοκρασία, η ένταση του φωτός, η αλκαλικότητα ή η αλατότητα καθώς και η διαθεσιμότητα των θρεπτικών στοιχείων, μπορούν να επηρεάσουν άμεσα τόσο μορφολογικά όσο και μορφομετρικά χαρακτηριστικά των μικροφυκών αυτών όπως είναι το μήκος του νήματος, το βήμα της έλικας και η αφθονία των αεροτόπων.(Jeeji Bai & Seshadri, 1980; Kebede, 1997; Mühling et al., 2003; Wu et al., 2005; Ma & Gao, 2009; Giordanino et al., 2011; Pfeifer, 2012; Kaggwa et al., 2013) Πολλές έρευνες που ασχολήθηκαν με την απομόνωση των ειδών Arthrospira έδειξαν ότι υπάρχουν δύο κύριες φυλογενετικές συστάδες (Ι και ΙΙ) (Scheldeman et al., 1999; Baurain et al., 2002; Manen & Falquet, 2002; Dadheech et al., 2010). Πρόσφατα προσδιορίστηκε και μία ακόμα συστάδα (ΙΙΙ).( Comte et al. 2013) Ο σωστός χαρακτηρισμός και η σωστή κατάταξη των ειδών αυτών είναι άκρως σημαντικός αφού πρόκειται να χρησιμοποιηθούν για κατανάλωση από τους ανθρώπους. Είναι γνωστό ότι διαφορετικά στελέχη ενός είδους μπορεί να έχουν την ικανότητα να παράγουν μία ουσία ενώ κάποια άλλα όχι.(Mata et al., 2010) Αυτό είναι ακόμα πιο σημαντικό όταν γίνεται αναφορά στα κυανοβακτήρια, τα οποία περιλαμβάνουν πολλά είδη που παράγουν τοξίνες και οι οποίες θα μπορούσαν να αποτελέσουν ενδεχόμενο κίνδυνο για τον άνθρωπο. Η τοξικότητα αυτή όμως είναι χαρακτηριστική του κάθε στελέχους και όχι του είδους γενικότερα.(Sivonen & Jones, 1999) Συγκεκριμένα, δύο στελέχη του γένους Arthrospira, τα Arthrospira sp. Nigrita M1 και Arthrospira sp. Nigrita C1 παρέχονται από το παλαιότερο φυτό Σπειρουλίνας που εντοπίζεται στην Νιγρίτα (Β. Ελλάδα). Τα δύο αυτά στελέχη καλλιεργούνται με σκοπό την αποξήρανση της βιομάζας τους, η οποία χρησιμοποιείται για την παραγωγή συμπληρωμάτων Spiroulina.(Fournadzieva et al., 2002) Ανάμεσα στα δύο είδη υπάρχουν ορισμένες διαφορές και τα δεδομένα έχουν ως εξής: Το Arthrospira sp. Nigrita M1 έχει ακανόνιστο τύπο τριχώματος, με σποραδική παρουσία κορυφαίων κυττάρων και οργανωμένη κατανομή αεροτόπων. Από την άλλη το Arthrospira sp. Nigrita C1 έδειξε κανονικό τύπο ελικοειδούς τριχώματος και μη οργανωμένη κατανομή αεροτόπων. Το πρώτο στέλεχος ομαδοποιήθηκε στο σύμπλεγμα Ι, ενώ το δεύτερο στο σύμπλεγμα ΙΙ . Αναφορικά με το σύμπλεγμα ΙΙΙ δεν υπάρχουν μέχρι στιγμής διαθέσιμα μορφομετρικά και μορφολογικά δεδομένα ( Georgia Papapanagiotou & Spyros Gkelis (2019). Επομένως, τα στελέχη Arthrospira κατηγοριοποιούνται σε τρία taxa: · Taxon I: Ομαδοποιημένα στελέχη που ανήκουν στο σύμπλεγμα Ι τόσο φαινοτυπικά όσο και φυλογενετικά · Taxon II: Ομαδοποιημένα στελέχη που ανήκουν στο σύμπλεγμα ΙΙ τόσο φαινοτυπικά όσο και φυλογενετικά · Taxon III: Ομαδοποιημένα στελέχη που ανήκουν στην φυλογενετική συστάδα ΙΙΙ Περεταίρω φαινοτυπικές και φυλογενετικές αναλύσεις των A. Fusiformis και A. Maxima έδωσαν τα παρακάτω δεδομένα: Το A. fusiformis ανήκει στο σύμπλεγμα Ι, το οποίο σύμφωνα με τους Komárek & Lund (1990) and Komárek & Anagnostidis (2005), περιλαμβάνει πλαγκτονικούς οργανισμούς με ακανόνιστο τύπο τριχώματος και υψηλή διακύμανση σπειροειδούς ικανότητας. Από την άλλη το A. maxima ανήκει στο σύμπλεγμα ΙΙ, το οποίο πάλι σύμφωνα με τους Komárek & Lund (1990) and Komárek & Anagnostidis (2005), περιλαμβάνει πλαγκτονικούς οργανισμούς με χαλαρή ελικοειδή δομή τριχώματος. Οι αερότοποι βρίσκονται στα στελέχη και των δύο συμπλεγμάτων. Σχετικά με το σύμπλεγμα ΙΙΙ φαίνεται να αποτελείται από βενθικούς αντιπροσώπους όπως τα A. jenneri και A. Platensis. Σε αυτή την κατηγορία δεν υπάρχουν αερότοποι.( Komárek & Lund (1990) and Komárek & Anagnostidis (2005)