Rólunk

Cégünk fő tevékenysége a biotechnológián belül az algák ipari előállítási technológiáinak fejlesztése. A biotechnológiai ipar egyik mostohagyereke az alga technológia. Gombák (antibiotikumok előállítása, élesztőipar) és baktériumok (speciális anyagok, rekombináns fehérjék és probiotikus élelmiszerek) tenyésztése iparszerűen ma már megszokott a biotechnológiai iparban. Az algák termelékeny, nagy tömegű tenyésztési technológiájának kidolgozása azonban még várat magára. Az algák szén-dioxid és napenergia(fény) segítségével képesek olyan esszenciális anyagok előállítására (vitaminok, PUFA), amelyekre más élőlények nem képesek. Továbbá olajok előállítására, vagyis tiszta megújuló energia előállítására, SCO (single cell oil) szintézisére képesek. Az, hogy az algák az élesztőgombákhoz , vagy akár a baktériumokhoz hasonlóan nagy mennyiségű biomassza megtermelésére lehetnek képesek, óriási áttörést jelenthet a biotechnológia iparban. Természetesen nem elhanyagolhatóan az űrkutatás nagy lehetősége az is, hogy az oxigén előállító, növényi egysejtű mikroalgák az új technológiával korlátlanra növelhetik a világûűrben tölthető időt, ezért távlati célunk az űrtechnológia- űrmikrobiológia kutatásokba való bekapcsolódás is.

Célunk egy új növény-biotechnológiai iparág meghonosítása Magyarországon. A mikrobiológiában már jól ismert screening alkalmazásával új bioaktív molekulákat termelő növényfajok felfedezése és új technológiával termelésbe vonása.

Dr. Kutasi József PhD – az Albitech Kft. kutatási vezetője – fő kutatási területe:

“Kutatásaim során igyekeztem minél több részkérdést megválaszolni és minél szélesebb körben áttekinteni az eikoza-pentaénsav (EPA) és/vagy dokoza-hexaénsav (DHA) termelő algakultúrák alkalmazási lehetőségeit. Ez volt az oka annak, hogy az egyes zsírsavfrakciók antimikrobiális hatását is vizsgálat alá vontam, amelyek új irányt nyithatnak a többszörösen telítetlen zsírsavak élettani vizsgálataiban. Mivel a többszörösen telítetlen zsírsavak kémiai szintézise nem lehetséges, ezért különösen izgalmas és értékes új, élettanilag hatékony molekulák kimutatása. Léptéknövelési kísérleteket végezve, air-lift foto-bioreaktorokban (Chemap fermentor) alga szárazanyagot állítottam elő, többszörösen telítetlen zsírsavak kinyerése céljából. A kinyert zsírsavakat azonosítottam és a koleszterinszint-csökkentő eikozapentaénsav és dokozahexaénsav zsírsavakat kinyertem. E témában készítem el doktori disszertációmat, valamint jelentettem meg eddig egy magyar és három angol nyelvű közleményt.”

Albitech Biotechnológiai Kft. bemutatkozás

Az Albitech Biotechnológiai Kft. egy fiatal, dinamikusan fejlődő 100 %-ban magyar tulajdonú vállalkozás, mely 2007-ben alakult mikroalgákkal kapcsolatos K+F tevékenységek megvalósítására, valamint mikroalga alapú termékek mezőgazdasági hasznosításba vonására. Gombák (antibiotikumok előállítása, élesztőipar) és baktériumok (speciális anyagok, rekombináns fehérjék és probiotikus élelmiszerek) tenyésztése iparszerűen ma már megszokott a biotechnológiai iparban. Az algák termelékeny, nagy tömegű tenyésztési technológiájának kidolgozása azonban még várat magára. Az algák szén-dioxid és napenergia (fény) segítségével képesek olyan esszenciális anyagok előállítására (vitaminok, PUFA), amelyekre más élőlények nem képesek. Továbbá olajok előállítására, vagyis tiszta megújuló energia előállítására, SCO (single cell oil) szintézisére képesek. Az, hogy az algatenyészetek az élesztőgombákhoz hasonlóan nagy mennyiségű biomassza megtermelésére, vagy a baktériumokhoz hasonlóan magas sejtkoncentráció elérésére lehetnek képesek, óriási áttörést jelenthet a biotechnológia iparban. Célunk egy új növény-biotechnológiai iparág meghonosítása és a mikrobiológiában már jól ismert screening alkalmazásával új bioaktív molekulákat termelő algafajok felfedezése és új technológiával a mezőgazdasági termelésbe vonása.

A kutatási eredmények első terméke az egysejt alga alapú Algafix® fitostimulátor termésnövelő biopermetezőszer, amely 2011-ben lett engedélyeztetve, azóta gyártja a cég fotobioreaktor üzeme. A növénytermesztésben a zöldalga tenyészeteket leggyakrabban biotrágyaként és talajkondicionálóként használták, ill. használják, azonban az utóbbi évtizedben növekszik az érdeklődés antimikrobiális és antifungális valamint növényi növekedést szabályozó (Plant Growth Regulator-PGR) anyagaik iránt is. A kutatások szerint a gyártott balatoni izolátum Scenedesmus mikroalga tenyészetek növényi hormonokhoz hasonló hormonszerű hatást mutatnak.

A technológiát tekintve az axenikus algatörzsek szelektálását és fenntartását a klasszikus mikrobiológia módszerekkel végezzük. Nagy hangsúlyt fektetünk az ellenőrzött alga sejtvonalak megőrzésére és az ezekből készült tenyészetek zárt rendszerű steril fotofermentációs előállítására.  Az új eljárásunk során a Scenedesmus obtusiusculus/rubescens tenyésztését air lift típusú fotobioreaktoroban végezzük. A mezőgazdasági felhasználáshoz szükséges nagy tömegű gyártást több lépcsős léptéknöveléssel (scale up) valósítjuk meg, amelynek első lépéseként lombik léptékű rázatott folyadék kultúra készül, amelyekből több 2-10 liter térfogatú fotobioreaktor közbeiktatásán keresztül jut el a kisüzemi 30 – 200 és az üzemi léptékű 1000 literes zárt rendszerű fotofermentációig. A gyártás során nagy teljesítményű fényforrásokkal biztosítjuk az ideális fényintenzitást, hogy megfelelő algasejt szaporodási rátát biztosítsunk a tenyésztés során. A cég gyártási kapacitása az elmúlt 4 év során megnégyszereződött.

Algafix® sűrítmény gyártási technológia

Az új technológia, ami lehetővé teszi az eredeti Algafix® milliliterenkénti sejtszámának 5x-ösét elérni, több ponton is különbözik az eredeti, korábban ismertetett technológiától.

Az új eljárásunk során a Scenedesmus obtusiusculus/rubescens tenyésztését air lift típusú – New Brunswick fotobioreaktorban 0,5 vvm-es(0,5-1,0 % szén-dioxid kiegészítéssel) levegőztetés és legalább 3000 lux(digitális fénymérés, típus: Milwaukee MW700) erősségű megvilágítás mellett végezzük. Ez a technológia zárt rendszerben sterilen kivitelezett. Az így előállított 1,5-15 liter növelt sejtkoncentrációjú algatenyészet elegendő oltóanyagot szolgáltat a száz literes lépték oltásához, ahol a végső sűrített algagyártás megvalósul. Ennél a külső megvilágítás jóval hatékonyabb – több ezer lux -, mint a korábban alkalmazott tartályok esetén. Továbbá a kevesebb oltási lépcső alkalmazása a különböző fertőzések megjelenésének valószínűségét is jelentősen csökkenti, így a végső gyártásnál el  tudjuk érni az 5*10⁷-es milliliterenkénti alga sejtszámot, ami az eredeti Algafix® sejtszámának 5x-öse.  A termék hormontartalma a sejtszámmal egyenes arányú növekedést mutat, a citokin típusú  hormonok magas koncentrációban vannak jelen.

Algák mezőgazdasági hasznosításának jelentősége

A talaj szempontjából szintén elmondható, hogy a műtrágyák használata mellett megjelentek a különböző „zöld” megoldások is; ezek a biológiai alapú termelésnövelő termékek nem fejtenek ki a környezetre olyan káros hatásokat, mint a kemikáliák – ivóvizek, és kutak nitrát tartalmának növekedése, felszíni vizek eutrofizációja, a talaj mikroelem tartalmának kedvezőtlen változtatása -, ezért használatuk egyre szélesebb körben kezd elterjedni. Nagy problémát okoz továbbá az időjárás egyre szélsőségesebbé válása is, a hosszabb szárazság jelentős terhelést jelent a szántóföldi növényeknek. A szárazság hatására csökken a növények termésátlaga, ami hatalmas bevételkieséssel jár a mezőgazdaságban. Az alga lombtrágyák és talajalgák alkalmazása lehetőséget nyújt a szántóföldi növények fitostimulálására. Válogatott axenikus, nagy sűrűségű egysejt és fonalas algatenyészetek vizes illetve nedves környezetben nitrogén fixációs tevékenységükkel és növekedésserkentő növényi hormonok kiválasztásával képesek szántóföldi növények növekedését serkenteni. Az algák szén-dioxid és napenergia (fény) segítségével képesek olyan esszenciális anyagok előállítására (vitaminok, PUFA), amelyekre más élőlények nem képesek. A trópusokon a rizsföldeken tenyésző algák kedvező hatását jórészt az általuk termelt PGR anyagokkal magyarázzák. Japánban az 1980-as évek óta ilyen célból a rizsterületeket válogatott algák tenyészetével oltják be, így 120 %-os termésnövekedést értek el. Ugyanakkor olyan növények esetében is megfigyeltek kedvező hatást, amelyeket nem árasztanak el vízzel, hanem lombtrágyaként alkalmazva a nedves növényfelületen elszaporodva segítik elő a szántóföldi növények növekedését. Mikroalgák és/vagy cianobaktériumok sűrű szuszpenziója, vagy akár annak kivonatai képesek a növények növekedését serkenteni, magasságukat növelni, a levélfelület nagyságát megnövelni, képesek a gyengébb csírázóképességű magvak serkentésére, de akár a levelek klorofill tartalmának, sőt a termés keményítő, olaj és fehérjetartalmának növelésére is. A kutatások szerint az Albitech kft által gyártott balatoni izolátum Scenedesmus mikroalga tenyészetek -Algafix lombtrágya – növényi hormonokhoz hasonló hormonszerű hatást mutatnak. Az egysejt algák a termés minőségének, hozamának javításán túl növényvédelmi célra is használhatóak lehetnek – pl. kórokozó gombaellenes metabolitjaik kihasználásával. A növénytermesztésben az egysejt és fonalas zöldalga tenyészeteket leggyakrabban biotrágyaként és talajkondicionálóként egyaránt használják, azonban az utóbbi évtizedben növekszik az érdeklődés antimikrobiális és antifungális valamint növényi növekedést szabályozó (Plant Growth Regulator-PGR) anyagaik iránt is. A lombtrágyázás a mezőgazdaságban széleskörűen elterjedt eljárás szervetlen és egyéb típusú anyagok kijuttatására a levélfelületre, ami a növények terméshozamának növelésére hivatott. A lombra vagy a talajra kijuttatott tenyészetek hatékonysága akár 8-20%-kal is meghaladja a talajtrágyázásét, de nem váltja ki azt.

Japánban az 1980-as évek óta ilyen célból a rizsterületeket válogatott algák tenyészetével oltják be, így 120 %-os termésnövekedést értek el. Ugyanakkor olyan növények esetében is megfigyeltek kedvező hatást, amelyeket nem árasztanak el vízzel, hanem lombtrágyaként alkalmazva a nedves növényfelületen elszaporodva segítik elő a szántóföldi növények növekedését. Ilyen körülmények elsősorban a zöldségféléknek kedveznek – uborka, paradicsom -, de kukoricával és takarmánycirokkal is értek el eredményeket. Az utóbbi években zöldalgafajok intenzív auxinszerű és citokininszerű növényi növekedésserkentő hormonkiválasztását figyelték meg. A növénytermesztésben leggyakrabban biotrágyaként és talajkondicionálóként használták ill. használják őket, de az utóbbi évtizedben növekszik az érdeklődés antimikrobiális és antifungális valamint növényi növekedést szabályozó (Plant Growth Regulator-PGR) anyagaik iránt is.

A növényi növekedés szabályozó anyagok egy kémiailag igen heterogén csoportja a természetben előforduló vegyületeknek. Egymással is kölcsönhatva komplex módon szabályozzák a növények életének minden aspektusát. Számos élettani folyamatban játszanak szerepet, mint például a sejtek osztódása, megnyúlása és differenciálódása, nyugalmi állapot és csírázás, levélöregedés és lombhullatás valamint az abiotikus és biotikus stressz válasz reakciók. (Gupta és mtsai, 2011) A hormonok által történő szabályozás érvényesül sejt, szövet és szervezet szinten egyaránt (Tarakhovskaya, 2007).

Irodalmi adatok szerint az egysejtű mikroalgák is termelnek PGR-t, sőt egyesek antimikrobiális hatást is mutatnak bizonyos növény betegségekkel szemben. Ez utóbbi tulajdonságuk miatt alkalmasabbak a gyakorlati felhasználásra, mint a tengeri algakivonatok. Az auxin, mint a mikroalgák által termelt PGR, a növényekben minden növekedési-fejlődési jelenséget többnyire más hormonokkal való együttműködésben képes előidézni. A szár megnyúlásos növekedésének serkentésére erősen hat ez a hatás mindenképpen tapasztalható auxin jelenlétében. A serkentő hatás mértéke az auxin koncentrációjától és a szerv auxin érzékenységétől függ. Hatása még citokininek jelenlétében a sejtosztódás serkentése és a levél és termésleválás szabályozása. Késlelteti a levél leválását az abcissziót. A termésnövekedésre és a termésérés szabályozásában is szerepet játszik. Gibberellinekkel együtt a virágok nemi jellegében is meghatározó szerepet játszik.

Az auxin hormoncsaládba tartozó molekulákat (elsősorban indol-3-ecetsavat) számos alkalommal mutattak ki tengervízből illetve tengeri üledékből. Több barna alga kivonatot tartalmazó készítmény is szerepel a piacon, melyek terméshozam növelésére illetve a növény erősítésére hivatottak. Makroalgák mellett mikoralgák is használatosak hormon forrásként. Ismert, hogy Chlorellából származó extraktum stimulálja a klorofill szintézist, gyümölcsfák növekedését és gyökeresedését, valamint különböző zöldségeken és rizsen is kimutatták már kedvező hatását (Yamaguci, 1997).

A gibberellinek gyorsítják a virág kifejlődését és növelik a méretét. A citokinineknek szerepük van a sejtosztódás szabályozásában, a levelek öregedését késleltetik valamint morfogenetikai hatásokkal is bírnak. E hatásokat az auxinokkal együtt fejtik ki. A sejtosztódást, illetve a szövet- és szervdifferenciálódást a két hormon együttesen befolyásolja, arányuk a meghatározó. A hidrolitikus enzimek (proteázok, nukleázok stb.) aktivitását gátolják. Citokinin molekulák a növényi sejtekben szabad bázisként és kötött formában (O-glikozidok, és nukleotidok) is előfordulnak. (Stirk és mtsai, 2003).

A brasszinoszteridok (BR) szteroid típusú növényi hormonok, melyek jelenléte elengedhetetlen a növényi növekedés és fejlődés során. Minden szövetben kimutathatók, legnagyobb aktivitásukat azonban a hajtáscsúcsban tapasztalták. Serkentik a sejtosztódást és megnyúlást, kis koncentrációban serkentik, nagyobb koncentrációban viszont gátolják a gyökerek növekedését(dózisfüggés). Kölcsönhatásuk a gibberellinekkel és az abszcizinsavval serkenti a magvak csírázását. Ezen hormonok koncentrációja az algasejtekben 0,3 és 4,0 µg/kg vizes tömeg közt változik, ami vetekszik a magasabb rendű növények brasszinoszteroid tartalmával (Tarakovskaya, 2007).

Hazánk természeti adottságai miatt – tenger hiányában – a tengeri algák tenyésztése ipari méretekben nem gazdaságos a nagy sótartalmú technológiai víz környezeti kockázatai miatt. A vizsgálataink kimutatták, hogy az édesvízi zöldalga mikroalga törzsek optimális körülmények között a tengeri algákat meghaladó koncentrációban képesek testükben felhalmozni és kiválasztani a növényi növekedésserkentő hormonokat és/vagy antimikróbás és/vagy fungicid anyagokat, emellett jelentős mennyiségben tartalmaznak a növények fejlődése szempontjából fontos vitaminokat és nyomelemeket is.

A mikroalgák növényi hormonokhoz hasonló hormonszerű hatást mutatnak. A trópusokon a rizsföldeken tenyésző algák kedvező hatását is jórészt az általuk termelt PGR anyagokkal magyarázzák és nem a régebben elfogadott nitrogénkötő képességükkel átadni képes nagyobb mennyiségű nitrogénnel. Mikroalgák és/vagy cianobaktériumok sűrű szuszpenziója, vagy akár annak kivonatai képesek a növények növekedését serkenteni, magasságukat növelni, a levélfelület nagyságát megnövelni, képesek a gyengébb csírázóképességű magvak serkentésére, de akár a levelek klorofilltartalmának, sőt a termés keményítő, olaj és fehérjetartalmának növelésére is.

A cég a megvalósuló alga kutatási projektek keretében fogadott a BME biomérnök képzéséről egyetemi hallgatókat szakmai gyakorlatra és szakdolgozót, amely kutatásból egy diplomamunka is született. Jelenleg a tulajdonos, kutatás-fejlesztési vezető Dr. Kutasi József és a szintén tulajdonos informatikai és technológiai vezető Bencsik Attila mellett két okleveles biomérnök – egyikük az ELTE doktorandusz hallgatója – és egy labor valamint egy fermentációs asszisztens biztosítja a kutatási és gyártási feladatok ellátását. Fiatal kutatóink az elmúlt években hazai és külföldi, nemzetközi konferenciákon poszterekkel és előadással is egyaránt szerepeltek.

Irodalomjegyzék

Cassán F., Perrig D., Sgroy V. and Luna V.: Basic and Technological Aspects of Phytohormone Production by Microorganisms: Azospirillum sp. as a Model of Plant Growth Promoting Rhizobacteria, Dinesh K. Maheshwari: Bacteria in Agrobiology: Plant growth responses. 2011

de-Bashan L. E. and Bashan Y.: Joint Immobilization of Plant Growth-Promoting Bacteria and Green Microalgae in Alginate Beads as an Experimental Model for Studying Plant-Bacterium Interactions, Appl. Environ. Microbiol. 2008, 74(21):6797. 2008

de-Bashan L. E., Hernandez J., Morey t. and Bashan Y.: Microalgae growth-promoting bacteria as ‘‘helpers’’ for microalgae: a novel approach for removing ammonium and phosphorus from municipal wastewater. Water Research 38: 466–474. 2004.

de-Bashan L. E., Schmid M., Rothballer M., Hartmann A. and Bashan Y.: Cell-cell interaction int he eukaryote-prokaryote model of the microalgae Chlorella vulgaris and the bacterium Azospirillum brasilense immobilized in polymer beads, J. Phycol. 47, 1350-1359 (2011)

de-Bashan L.E., Bashan Y., Moreno M., Lebsky V. K. and Bustillos J. J.: increased pigment and lipid content, lipid variety, and cell and population size of the microalgae Chlorella spp. whet co-immobilized in alginate beads with the microalgae-growth-promoting bacterium Azospirillum brasilense, Can. J. Micro., 48:514-521. (2002)

Jacobs W.P.:A Search for Some Angiosperm Hormones and Their Metabolites in Caulerpa paspaloides (Chlorophyta), J. Phycol. 29: 595-600, 1993

Joint I., Tait K., and Wheeler G.: Cross-kingdom signalling: exploitation of bacterial quorum sensing molecules by the green seaweed Ulva, Phil. Trans. R. Soc. B 362: 1223-1233, 2007

Lebsky V. K., Gonzalez-Bashan L. E. and Bashan Y.: Ultrastructure of interaction in alginate beads between the microalga Chlorella vulgaris with its natural associative bacterium Phyllobacterium myrsinacearum and with the plant growth-promoting bacterium Azospirillum brasilense, Can. J. Microbiol. 47: 1-8 (2001)

Natrah F.M.I., Kenmenge M. M., Wiyoto W., Sorgeloos P., Bossier P. and Defoirdt T.: Effects of micro-algae commonly used in aquaculture on acy-homoserine lactone quorum sensing, Aquaculture, 317:53-57. 2011

Nazarenko L, Akiyev A, Semenenko V (1993) Indole-3-acetic acid in synchronous cultures of Chlorella, 6th Int. Conference on Applied Algology, Ceske Budejovice, 120.

Radley M.: Gibberellin-Like Substances in Plants, Nature 191:684-685, 1961

Reis V. M., Teixeria, K. R. dos Santos and Pedraza R. O.: What is expected from the genus Azospirillum as a Plant growth promoting bacteria?, Dinesh K. Maheshwari: Bacteria in Agrobiology: Plant growth responses. 2011

Tarakhovskaya E. R. , Maslov Yu. I. and Shishova M. F.: Phytohormones in Algae. Russian Journal of Plant Physiology, 54: 163-170, 2007

Teplitski M., Chen H., Rajamani S., Gao M., Merighi M., Sayre R. T., Robinson J. B., Rolfe B. G. and Bauer D.: Chlamydomonas reinhardtii secretes compounds that mimic bacterial signals and interfere with quorum sensing regulation in bacteria, Plant Physiology, 134:137-146. 2004

Twigg M.S., Tait K., Williams P., Atkinson S. and Cámara M.: Interference with the germination and growth of Ulva zoospores by quorum-sensing molecules from Ulva-associated epiphytic bacteria. Environ Microbiol. 2014 Feb;16(2):445-53.

Zhang W., Yamane H., Takahashi N., Chapman D.J., Phinney B.O. : Identification of a cytokinin in the green alga Chara globularis. Phytochem. 28: 337-338, 1989