Botanica
Factori de risc in cultivarea si valorificarea algelorFactori de risc bio - tehnologic : Impurificarea culturilor In cazul utilizarii unor instalatii pentru cultivarea algelor la scara mare, sub cerul liber, apare in mod implicit eventualitatea infectarii mediilor nutritive cu alte organisme. Dintre aceste organisme amintim: Alte specii de alge, Protozoare Rotifere Larve de insecte (acvatice) Ciuperci microscopice Bacterii Ele pot proveni, in principal, din materiile purtate de curentii de aer, de vant, pot fi aduse de catre apele de precipitatie care patrund in bazinele de cultura, pot proveni uneori din apa folosita pentru mediile nutritive sau chiar din culturile utilizate ca inocul daca acestea nu au fost purificate suficient, anterior.
"Oaspeti" - nevertebrate - ai culturilor de Chlorella (1 - rotifere; 2 - larve de culicide) Prezenta in mediile nutritive a unor organisme straine poate determina - la nivele mai ridicate de dezvoltare a acestora - efecte cu totul nefavorabile in raport cu scopurile activitatii de cultivare a algelor, prin: Aparitia in mediu a unor concurenti in raport cu resursele limitate de nutrienti; Eliminarea in mediu - de catre "oaspetii nepoftiti" - a unor produsi extracelulari sau metabolici daunatori pentru cresterea normala a algei; Modificarea, la final, a compozitiei chimice a biomasei obtinute, prin influentarea acesteia de catre proprietatile organismelor "invadatoare", etc. Mentionam numai cateva exemple din practica producerii experimentale de biomasa algala prin culturi exterioare (in bazine deschise) la Statiunea de Cercetari "Stejarul". Astfel, in bazinele in care s-au cultivat specii ale genului Scenedesmus a aparut o populatie de Chlorella vulgaris (ale carei cerinte nutritive sunt apropiate de cele ale multor specii din genul Scenedesmus, si care prezinta o rata superioara de diviziune). Intr-o alta varianta de cultivare, in mediu au aparut unele protozoare, dintre care s-a identificat genul Vorticella. In culturile de Spirulina platensis a aparut o specie de Chlorella adaptata la concentratia mare a mediului nutritiv si la pH-ul ridicat al solutiei; ocazional, a fost determinata si o invazie temporara a unei populatii de Haematococcus pluvialis, alga ale carei forme de rezistenta au fost probabil introduse in bazine odata cu apa de precipitatie. Intr-un mic bazin a fost constatata aparitia in cultura de Spirulina a unei alte cianoficee - o alga apartinand unui gen inrudit - Oscillatoria, provenind probabil din apa de alimentare a bazinului, asigurata de un izvor natural din apropierea platformei de crestere a algelor. Utilizarea unor medii improprii (subst.degradate etc) Un astfel de risc poate apare atunci cand se folosesc pentru realizarea mediilor nutritive substante chimice alterate printr-o pastrare neconforma cu cerintele tehnologice, sau alte ingrediente improprii. Astfel, in conditiile urmaririi reducerii cheltuielilor de productie, poate apare tentatia utilizarii in loc de substante chimice cu caracteristici strict conforme cerintelor nutritionale ale algei (sau, dupa caz, a macrofitei) cultivate, a unor "inlocuitori", de tipul unor ape minerale (ca surse de potasiu, de dioxid de carbon etc); in acest caz, pe langa nutrientii necesari, in mediul de crestere pot apare substante straine care fie afecteaza metabolismul plantelor cultivate in bazine, fie se acumuleaza in biomasa produsa, constituind un potential pericol pentru utilizatori. Un alt risc rezulta din utilizarea unor substante care, in timp, isi pot modifica partial proprietatile. Astfel, prin pastrarea in ambalaje (recipiente) prost inchise, substantele se pot impurifica prin depunerile de praf; substantele higroscopice pot atrage cantitati mari de apa. Alte substante (de exemplu - bicarbonatul de sodiu), prin expunerea la temperaturi ridicate, se pot descompune, schimbandu-si semnificativ compozitia, chiar modificandu-si proprietatile nutritive. Similar, introducerea in mediile nutritive, din ratiuni de "optimizare economica" a unor ape uzate (din zootehnie sau de alte proveniente) poate determina anumite schimbari in compozitia chimica a produsului final si, in consecinta, limitarea utilizarii acestuia. Utilizarea unor surse de apa improprii Pentru realizarea mediilor nutritive, sau pentru efectuarea operatiunilor de procesare a biomasei obtinute prin tehnologii de acvacultura vegetala, este strict necesara utilizarea unor surse de apa de calitate, chiar daca aceasta inseamna - uneori - o anumita crestere a preturilor de productie. In cazul in care nu se dispune de apa cu calitatile celei potabile, este indispensabila cunoasterea cu precizie a caracteristicilor chimice ale apei disponibile. In mod cu totul special este necesara investigarea prezentei/absentei unor substante potential toxice sau periculoase, precum metalele grele, pesticidele, izotopii radioactivi etc. Este bine cunoscuta capacitatea multor specii de plante - micro- sau macrofite - de a acumula cantitati mari ale unor substante toxice, chiar daca acestea se gasesc in mediu in concentratii foarte reduse. Acumularea in biomasa a unor noxe Dupa cum se cunoaste, majoritatea organismelor vegetale au proprietatea de a asimila o serie de substante din mediul inconjurator. Intre acestea, pe primul loc se afla, evident, substantele nutritive (nutrientii) de baza si micronutrientii. Alaturi de ele se gasesc, insa, si multe alte substante al caror eventual rol in metabolismul celulei vegetale nu este cunoscut. Printre acestea se numara si majoritatea metalelor grele (Cu, Cd, Zn, Pb, V, Ni, Ag, Au), unii izotori radioactivi (ai uraniului, strontiului, cesiului, iodului, etc), si - nu in ultimul rand - multe dintre pesticidele care au trecut din agroecosisteme in marile circuite ale biosferei. Este remarcabila proprietatea majoritatii organismelor vegetale (micro- sau macrofite) de a concentra asemenea substante din mediul inconjurator, situatie care mareste riscul in cazul unor utilizari specifice ale biomasei. Proprietatea plantelor de a concentra si a acumula in organismul lor cantitati importante din unele elemente poate fi apreciata drept premiza pentru dezvoltarea in viitor a unor biotehnologii specifice de acvacultura, cu scopul bioacumularii unor metale rare din minereuri sarace sau din imensele halde de steril rezultate din diferite exploatari miniere, in deosebi din zone vulcanice. Prin introducerea in bazinele de cultura a sterilului s-ar putea ajunge la concentrarea in biomasa vegetala a unor cantitati importante de nichel, argint, aur, zirconiu, staniu, vanadiu, molibden, beriliu, litiu etc., care ar fi ulterior separate prin tehnologii specifice. Alterarea/deprecierea biomasei prin prelucrarea neadecvata (uscare prea lenta, la temperatura prea mare, etc) Dupa recoltarea biomasei vegetale din instalatiile de cultura este necesara - in vederea pastrarii si folosirii ulterioare a acesteia - uscarea rapida a produsului. Uscarea este o operatie tehnologica destul de pretentioasa, care trebuie sa indeplineasca doua conditii importante: Sa fie de scurta durata, pentru a se preveni posibilitatea alterarii bacteriene a biomasei; Sa fie realizata la temperaturi care sa nu pericliteze calitatea biomasei obtinute prin cultura; se stie ca, la temperaturi prea ridicate multi constituenti chimici ai biomasei vegetale (printre care proteinele, vitaminele) pot fi degradati, ceea ce afecteaza negativ valoarea de intrebuintare a produsului final. Ca atare, se impune folosirea unor instalatii de mare randament, precum atomizoarele utilizate de majoritatea fabricilor de faina de alge, sau a unor ehipamente ce realizeaza un anumit nivel de vid - favorabil pentru accelerarea uscarii. Se pot folosi si echipamente mai simple, care combina incalzirea biomasei cu producerea unui curent unidirectional de aer, prin care se indeparteaza rapid si continuu vaporii de apa degajati din biomasa. In conditiile unor zone cu climat cald, rezultate bune se pot obtine prin construirea unor instalatii solare de uscare a biomasei eventual prevazute cu curent de aer pentru antrenarea vaporilor de apa. Facem precizarea ca in cazul aparitiei unor semne cat de mici de incepere a alterarii biomasei pe procesul uscarii (datorita unor defectiuni tehnice sau a unor erori de exploatare), se impune analiza chimica si microbiologica a produsului, sau, mai curand, renuntarea la sarja respectiva. Totodata, este necesara, de regula, igienizarea atenta a instalatiilor de uscare dupa un astfel de incident.
Alterarea prin pastrarea in conditii improprii O alta sursa de factori de risc se refera la modificarea unor proprietati fizice, chimice sau biologice ale biomasei vegetale obtinute prin culturi in urma pastrarii acesteia in conditii neadecvate sau pe perioade de timp prea indelungate. Factori de risc managerial Nerespectarea tehnologiilor de crestere Izvorata din eventuala tendinta de reducere a pretului de cost al produsului final, nerespectarea tehnologiilor de acvacultura poate insemna, printre altele: folosirea unor medii nutritive simplificate, din care pot lipsi componente considerate "prea scumpe" sau "dispensabile"; utilizarea prea indelungata a unor medii de crestere, peste capacitatea lor de suport trofic, eventual asociata cu suplimentarea + empirica a unor nutrienti, probabil dintre cei mai ieftini; in aceasta situatie nu se tine seama de posibilitatea ca mediul nutritiv epuizat sa contina si unii produsi de metabolism ai culturilor anterioare, care sa inhibe dezvoltarea ulterioara normala a populatiilor algale; reducerea functionarii sistemelor de agitare/barbotare a suspensiei, in legatura cu economia de energie electrica; amanarea repararii/intretinerii copertinelor din folie de polietilena sau a acoperisurilor din sticla construite pentru pretectia culturilor fata de precipitatiile atmosferice sau pentru ameliorarea/stabilitatea conditiilor termice din spatiile de cultivare; nerespectarea momentului optim de recoltare partiala a biomasei algale, din dorinta de a obtine deodata o cantitate mai mare de produs etc. Nerespectarea tehnologiilor de recoltare Si recoltarea biomasei algale reprezinta un proces tehnologic destul de pretentios, important pentru derularea normala a acvaculturii. Din ratiuni "economice" gresite, sau din instruirea tehnica insuficienta a personalului de specialitate, pot decurge unele erori, precum: recoltarea prea timpurie sau intarziata a biomasei din instalatiile de cultivare; in ambele situatii se produce, per ansamblu, diminuarea productivitatii culturilor algale; recoltarea partiala prea "zeloasa" a biomasei algale din instalatii, ceea ce determina ramanerea in mediile nutritive a unor cantitati mai mici de inocul pentru urmatoarea serie de cultura; utilizarea unor dispozitive de recoltare singulare, pentru mai multe bazine de cultivare (care pot contine chiar specii diferite de alge), ceea ce duce la impurificarea culturilor etc; la sfarsitul ultimei serii de recoltare a biomasei dintr-un bazin, se va proceda la colectarea pe cat posibil a intregii biomase algale, dupa care, indepartand mediul nutritiv epuizat, ramas, se va efectua o spalare atenta a bazinului/instalatiei, urmata de dezinfectare. Nerespectarea tehnologiilor de prelucrare Aceasta etapa finala a acvaculturii microfitelor prezinta o insemnatate deosebita, si, in acelasi timp, un moment foarte pretentios in raport cu valorificarea produsului final. Principalele surse de eroare tehnologica consta in: spalarea insuficienta a biomasei recoltate : in acest caz, in biomasa algala raman saruri din mediul nutritiv sau chiar unii produsi extracelulari acumulati in acesta pe parcusrul cultivarii, ceea depreciaza semnificativ calitatea produsului final; uscarea biomasei la temperaturi prea ridicate; introducerea in operatiunea de uscare a unor cantitati prea mari de biomasa deodata: in aceasta situatie uscarea dureaza prea mult si biomasa algala se poate altera ireversibil; uscarea insuficienta: in caz ca umezeala ramasa in biomasa depaseste valori de 5 - 8 %, pe parcursul pastrarii acesteia pot apare procese de alterare, se pot instala mucegaiuri etc., care depreciaza grav biomasa; in fine, granularea/pulverizarea masei uscate trebuie sa respecte dimensiunile de particula stabilite pentru fiecare sortiment, in caz contrar putandu-se reduce sansele de desfacere la beneficiar. Factori de risc ce tin de contextul socio-economic Pretul de productie/livrare Una dintre problemele de o importanta practica deosebita in acvacultura, in general, si in cresterea dirijata a organismelor vegetale, in special, este aceea a pretului. Stabilirea pretului trebuie sa tina seama, printre altele, de: A/ elemente interne Cheltuielile de investitii si modul lor de recuperare; Cheltuielile de productie; Cheltuielile de procesare. B/ elemente externe Preturile stabilite de concurenta Cererea efectiva a pietii fata de produsul finit In functie de aceste elemente esentiale, si mai putin in functie de dorintele de castig imediat ale intreprinzatorului, trebuie stabilit un pret acceptabil. Pe de alta parte, in conditiile specifice
perioadei de "tranzitie" din Totodata, oscilatiile cererii pietii, in conditiile deteriorarii situatiei economice a multor "agenti economici" si a scaderii puterii de cumparare a populatiei poate determina fie prabusiri ale preturilor de vanzare, fie chiar aparitia unor stocuri de produs nevandabil (sau cu miscare lenta) factori de risc cu impact major asupra eficientei economice a acestei activitati. Pentru informare, prezentam cateva date relativ recente referitoare la pretul de cost al biomasei unor alge crescute in sisteme industriale (dupa Tseng si Borowitzka, 2003).
Legislatia Marile lacune in legislatia perioadei de "tranzitie", impreciziile unor acte legislative, insuficienta (pana in prezent) sprijinire pe plan legislativ (inclusiv referitor la fiscalitate) a Intreprinderilor mici si mijlocii dar, mai ales, relativ frecventa modificare a multor prevederi legale reprezinta tot atatia factori de risc cu impact major asupra activitatii de acvacultura. Pentru eventualele utilizari medicinale ale biomasei vegetale produse prin tehnici de acvacultura este necesara si respectarea prevederilor legale, deosebit de stricte, referitoare la aprobarea si controlul medicamentului. In cazul producerii unor cantitati de biomasa destinata
exportului, este indispensabila nu numai cunoasterea si respectarea legislatiei
comerciale aferente, dar si a legislatiei din Necunoasterea precisa a cererii pietii si a ofertei concurentei Evident, o cunoastere insuficienta a cererii reale a pietii fata de produsele acvaculturii organismelor vegetale poate reprezenta un factor de risc major pe planul valorificarii productiei; de asemenea, o prognoza superficiala, insuficient fundamentata, asupra cerintelor probabile ale pietii pe termen scurt sau mediu poate determina pierderi economice majore, aparitia unor stocuri cu miscare lenta sau chiar greu vandabile, eventual aparitia unor perisabilitati mari la produsele finite nevandute. Un aspect extrem de important il constituie supravegherea continua a ofertei similare a concurentei, analizandu-se calitatea produselor, pretul, modul de sustinere a publicitatii produsului/produselor, "priza" acestuia la publicul consumator etc. Studiu de caz : Spirulina - proprietati, cultivare, utilizari Date generale Din punct de vedere taxonomic Spirulina are urmatoarea situare (cf. R.D.Fox, 1999) : Regnul : Monera Subregnul : Prokaryota Increngatura : Cyanophyta Clasa : Cyanophyceae Ordinul : Nostocales Familia : Oscillatoriaceae Genul : Spirulina Specia cea mai cunoscuta si introdusa in cultura este Spirulina platensis. Aceasta specie se prezinta sub forma unor filamente spiralate, de obicei cu lungimi de 200 - 300 microni. Imagini (microfotografii) ale acestui organism sunt prezentate in prezentul suport de curs la paginile 22 si 92. Spirulina platensis este un organism care prefera apele cu caracteristici chimice speciale, in primul rand bogate in bicarbonati, saruri de sodiu etc. Este o specie termofila, ceea ce face ca alga sa traiasca in mod natural in principal in zone tropicale sau subtropicale. Din datele existente privind raspandirea naturala a speciei
(R.D.Fox, 1999) rezulta o arie destul de cuprinzatoare; Spirulina platensis
a fost identificata in Africa (Algeria, Ciad, Sudan, Djibouti, Etiopia, Congo,
Kenya, Tanzania, Tunisia, Zambia, Madagascar), in Asia (India, Myanmar, Sri
Lanka, Pakistan, Tailanda, Azerbaidjan), in America de Sud (Peru, Uruguay,
Ecuador), America de Nord (Mexic, California, Haiti, Republica Dominicana),
Europa (Ungaria, Franta). Cercetarile efectuate au pus in
evidenta prezenta acestei alge si in Date privind compozitia chimica a Spirulinei sunt prezentate in capitolul 2.4 al prezentului suport de curs. Cultivare, prelucrare Pentru cultivarea Spirulinei trebuie sa fie luate in considerare urmatoarele aspecte: alegerea mediilor nutritive adecvate; instalatii de cultura de laborator si pentru cultura in masa; procedee de recoltare a biomasei; procedee de prelucrare a acesteia; calculul preturilor de cost si identificarea posibilitatilor de reducere a acestuia. Mai multe informatii despre procedeele de crestere dirijata a Spirulinei sunt cuprinse in capitolele 3.2 si 3.3 ale prezentului suport de curs. In afara de utilizarea biomasei de Spirulina, asa cum este obtinuta din culturi industriale, s-a investigat posibilitatea de a adauga compozitiei obisnuite a acestei alge unele ingrediente care pot interveni cu bune efecte in diferite maladii umane. Astfel, prin introducerea in mediul nutritive a unor anumite substante (compusi ai fierului sau ai cuprului) s-a putut determina o crestere semnificativa a cantitatii de ficocianina din biomasa algala. In urma introducerii in mediul nutritiv a unor cantitati de ioni de nichel, zinc si de cobalt (sub forma de saruri complexe), s-a obtinut cresterea cantitatii de vitamina B12 (cianocobalamina) din biomasa de Spirulina. A fost obtinuta si o varianta de biomasa de Spirulina cu continut sporit de seleniu, microelement deosebit de important pentru dezvoltarea normala a organismelor animale. El activeaza procesele de respiratie tisulara, regleaza viteza reactiilor de oxidoreducere, stimuleaza metabolismul proteic, in deosebi a aminoacizilor care contin sulf, si intervine in mecanismele imunitare ale organismului. Exista opinii conform carora seleniul are si proprietati anticancerigene (Rudic et al., 1995). O alta directie de lucru a vizat obtinerea unor biopreparate de Spirulina cu continut ridicat de iod (legat organic), utile pentru sintetizarea in organismul animal a unor cantitati mai mari de tiroxina; rezultatele cele mai bune s-au obtinut prin introducerea in mediile de crestere a iodurii de cobalt (CoI2.6H2O). Principalele utilizari ale biomasei de Spirulina Supliment alimentar de uz uman O prima directie de folosire a biomasei de Spirulina a plecat de la cunoscuta deja folosire a sa in alimentatia umana de catre populatiile indigene din zona lacului Ciad si a lacului Texcoco din Mexic, cat si de la rezultatele analizelor biochimice asupra compozitiei biomasei acestei alge. S-au efectuat experiente in mai multe tari, printre care
in Au fost urmarite : acceptabilitatea biomasei in hrana, tinand seama de culoarea, mirosul si gustul oarecum neconventionale ale acestei biomase; in linii mari s-a constatat ca aceste neajunsuri pot fi depasite, mai ales prin adaugarea unor ingrediente, condimente etc; stabilirea unor ratii zilnice corespunzatoare; efectele biologice ale consumului de biomasa, atat la loturi de copii, cat si la adulti S-a stabilit ca biomasa de Spirulina poate fi utilizata cu efecte deosebit de pozitive in cazuri de anemie, in deosebi in cazul copiilor subnutriti. Pentru adulti, FAO a stabilit o ratie zilnica de proteina pura de 35 grame; aceasta norma poate fi satisfacuta prin consumul a 6 linguri 60 grame) de biomasa uscata de Spirulina. Un avantaj special al Spirulinei consta in prezenta in biomasa a unor concentratii ridicate de lizina si de metionina, valori mult superioare fata de continutul celor doi aminoacizi din alte alimente de origina vegetala. Ingredient in furajarea animalelor (gaini, porci, vaci, pesti, viermi de matase) S-a incercat utilizarea biomasei de Spirulina ca adaus in hrana conventionala a diferitelor animale utile. Cercetarile au fost efectuate pe loturi de gaini, porci, vaci, pesti, viermi de matase etc. Rezultatele au fost in general pozitive; cele mai interesante rezultate au fost obtinute in cazul introducerii acestui supliment in furajele destinate gainilor ouatoare - prin ameliorarea simtitoare a culorii galbenusului, si chiar prin marirea productiei de oua. Problema care ramane insa in aplicarea rezultatelor cercetarilor este aceea a caracterului prohibitiv al pretului de cost al biomasei de Spirulina: nu este deloc rentabil a introduce aceasta biomasa in furajul folosit pentru productia zootehnica la scara mare, caci ar creste semnificativ costurile. Utilizari farmaceutice Probabil ca aceast tip de utilizare a biomasei de Spirulina prezinta cele mai mari perspective. Motivarea acestei aprecieri este aceea ca, in aceasta folosinta, pretul de cost al biomasei nu mai prezinta o importanta hotaratoare in raport cu efectele medicale pozitive. Dintre cercetarile efectuate amintim unele dintre rezultatele cercetarilor medicilor din Japonia. Prin administrarea de Spirulina s-au obtinut efecte remarcabile in cazul unora dintre bolile larg raspandite in lumea de astazi, precum diabetul, hepatita, ciroza hepatica. Rezultate bune s-au obtinut si in raport cu gastroenterite, pancreatite cornice, in diferite forme de ulcer. S-a constatat ca pot apare efecte positive si in anumite afectiuni ale ochilor, precum cataracta, glaucomul etc. Efecte pozitive ale utilizarii Spirulinei s-au inregistrat si in tratarea diabetului, in corectarea functionarii sistemului endocrin, in prevenirea si tratarea unor boli psihice (depresii, schizofrenie), in vindecarea ranilor etc. Directii posibile de dezvoltare ulterioara a cultivarii Spirulinei Desi cultivarea acestei alge a depasit faza pregatitoare - respectiv investigatiile de laborator - trecandu-se pe scara larga la productia industriala si comercializarea biomasei, se poate aprecia ca anumite ameliorari/progrese in domeniu sunt inca posibile. Printre directiile principale de dezvoltare/optimizare a domeniului, putem intrevedea: perfectionarea compozitiei mediilor nutritive utilizate pentru cresterea industriala a algei, in vederea reducerii preturilor de cost; elaborarea unor procedee de reglare automata a principalilor parametri ai mediului de crestere - in primul rand temperatura, regimul de lumina, dinamica mediului de cultura, admisia de CO2 , pH-ul, compozitia chimica, respectiv concentratia nutrientilor majori etc; perfectionarea procedeelor de prelucrare a biomasei (pentru indepartarea surplusului de nutrienti, uscarea in bune conditiuni etc); modificarea fondului genetic al algei pentru sporirea productivitatii culturilor si pentru ameliorarea calitatii biomasei; investigarea proprietatilor si a posibilitatilor de introducere in cultura a
unor noi specii ale genului Spirulina, in deosebi dintre speciile tipice
zonelor temperate, adaptate unor conditii de temperatura mai putin pretentioase
(in imaginea de mai jos, prezentam una dintre speciile de Spirulina
intalnita frecvent in zone umede din
|