Biotehnologii utilizate in producerea de proteine monocelulare neconventionale

Biotehnologii utilizate in producerea de proteine monocelulare neconventionale

Pe plan mondial exista un deficit de proteine, cu toata cresterea de proteine conventionale prin dezvoltarea agriculturii si zootehniei. Necesarul de proteine furajere pentru asigurarea unei alimentatii umane normale este de 100 kg/locuitor, deci un necesar mediu de 500 milioane tone proteine furajere/an. In prezent productia mondiala nu depaseste 100 mil. t. Deficitul de 400 mil. t. se realizeaza pe alte cai. In cadrul surselor noi de proteine sunt sursele semiconventionale (proteine din soia si concentrate de peste) si sursele neconventionale (proteine furnizate de microorganisme: bacterii, drojdii, mucegaiuri, alge).

Deoarece produsul obtinut contine 25-50% substante neproteice, termenul corect ar fi "single cell biomass", primul fiind folosit doar pentru proteina pura.

Utilizarea proteinelor microbiene ridica urmatoarele probleme:

a) valoarea nutritiva;

b) toxicitatea;

c) digestibilitatea;

d) acceptabilitatea.

a) Valoarea nutritiva se refera la continutul in proteina pura a proteinelor microbiene si la continutul in aminoacizi esentiali. Studiul comparativ al continutului de aminoacizi esentiali din proteinele proveniti din diferite surse, au relevat ca proteinele din drojdii si bacterii sunt comparabile cu cele mai bune proteine, ex.: proteine din faina de soia, care ocupa unul din primele locuri.

Proteina microbiana este mai bogata in lizina dar mai saraca in aminoacizi cu sulf comparabila cu proteinele din surse conventionale. Valoarea nutritiva a proteinelor microbiene se poate mari prin adaos de metionina sintetica care este foarte ieftina. Suplimentarea cu 0,3% metionina duce la o crestere a valorii biologice de la 61 la 91. Evaluarea valorii nutritive a proteinelor microbiene s-a facut prin testarea pe animale domestice si salbatice. La drojdia furajera 1 g de drojdie uscata duce la formarea a 1 kg greutate vie in 24 h. In acest fel s-au obtinut cresteri in greutate a animalelor, rezistenta la imbolnaviri, cresterea ouatului la pasari, cresterea calitatii blanii la animalele de blana.

b) Toxicitatea se refera la toate tipurile de proteine microbiene. Testele de toxicitate includ:

- toxicitatea acuta se urmareste 6 saptamani pe sobolani;

- toxicitatea subcronica 3 luni pe sobolani;

- toxicitatea cronica 2 ani pe sobolani.

Deoarece unele sunt cultivate pe hidrocarburi din produse petroliere , compusi aromatici policiclici care sunt cancerigeni, se urmareste toxicitatea masei obtinute. Nu se admit in alimente decat proteine testate.

Toxicitatea proteinelor obtinute pe metan sau metanol este ridicata. Aici se pot obtine produsi secundari care sunt consumati de microorganisme. Pe langa toxicitate, sterilitatea este foarte importanta pe parcursul biosintezei, care se reflecta in absenta unor microorganisme daunatoare.

c) Digestibilitatea se refera la faptul ca peretele celular microbian este nedigerabil si trebuie degradat pentru a favoriza accesul enzimelor digestive. Peretii celulari microbieni nedigerati pot provoca tulburari gastro-intestinale.

d) Acceptabilitatea este o problema majora in utilizarea proteinelor microbiene. Pentru animale conteaza gustul, drojdia furajera fiind utilizata cu mult succes. La om, alatur de gust conteaza mirosul, culoarea, consistenta, aroma produsului. Din acest punct de vedere Candida arborea are gustul cel mai placut, urmatoarea pe lista fiind Candida utilis. Folosirea drojdiei in alimentatia copiilor, batranilor are ca rezultat cresterea in greutate si o mai buna sanatate; 5 g drojdie echivaleaza cu 40 g carne. Levurile comercializate pentru hrana omului se prezinta ca prafuri incorporate in lapte, apa, biscuiti, supe, praf, paste tartinabile.

Algele de cultura verde si cu gust de spanac sunt mai greu acceptabile (Chlorella). Proteinele din alge se pot adauga la prajituri, inghetata, piscoturi. In general se ajusteaza hrana traditionala cu proteine microbiene.

Microorganisme utilizate ca sursa de proteine

Utilizarea microorganismelor pentru producerea de proteine are foarte multe avantaje:

un continut ridicat de proteine (30-60%) care sunt valoroase prin continutul de aminoacizi esentiali;

se reproduc foarte repede;

cultivarea nu necesita suprafete mari de teren;

cultura este controlabila din punct de vedere al conditiilor, iar controlul calitatii produsului finit este usor de realizat;

pot utiliza ca sursa de carbon o gama larga de produse reziduale din alte industrii: melasa, celuloza din stuf, reziduuri din lemn, petrol, gaze naturale.

Selectarea microorganismelor cu scopul obtinerii de proteine, are in vedere:

un continut ridicat de proteine si vitamine cu continut mare de aminoacizi esentiali;

cresterea riguroasa si productia de biomasa in cantitati mari;

stabilitate in cultura;

capacitate de dezvoltare pe substraturi disponibile si ieftine;

rezistenta la agenti contaminanti si produsi toxici;

separarea usoara pe mediul de cultura;

gust acceptabil si digestibilitate usoara.

Microorganismele utilizate pot fi: bacterii, drojdii (levuri), mucegaiuri, alge.

1) Bacterii. Au continut mare de proteine (47-87%) si au un continut mare de vitamine din complexul B. Proteinele contin lizina, triptofan, metionina. Se folosesc bacterii aerobe din genurile Pseudomonas, Micrococcus Corinebacterium, Brevibacterium, Metilophylus.

Bacteriile celulozolitice (Celullomonas) cresc rapid dar au un continut ridicat de acizi nucleici (10-20%), ce pot produce perturbari ale metabolismului acidului uric la animale. Separarea celulelor de mediul de cultura este foarte scumpa datorita dimensiunilor mici ale celulelor.

2) Drojdiile. Au intre 46-50% proteine. Comparativ cu bacterii, contin multa lizina dar putina metionina, triptofan, vitamine din complexul B, ergosterol, substante biologic active. Genuri utilizate: Candida, Torulopsis. Drojdiile se separa mai usor de mediul de cultura pentru ca au celulele mai mari, iar cantitatea de acizi nucleici este mai mica (5-10%).

3) Mucegaiuri. Contin 20-40% proteine cu concentratie mare de aminoacizi esentiali, dar concentratii mai mici de metionina, triptofan. Au vitamine din complexul B. Genurile: Penicillium, Fusarium, Rhizopus. Avantaje: au structura de tip filament, care prezinta o separare usoara de mediul de cultura si obtinerea de produse structurate.

4) Algele. Contin 40-60% proteine, sunt sarace in izoleucina, metionina, dar sunt prezenti ceilalti aminoacizi esentiali. Specia: Clorella. Sunt microorganisme auxotrofe, utilizeaza CO₂.

Materii prime utilizate pentru producerea microbiana de biomasa

Materia prima este aleasa in functie de particularitatile de crestere ale microorganismelor, in cantitati suficiente, la pret mic. Majoritatea sunt materiale reziduale din diferite industrii duce la rezolvarea problemei poluarii mediului. Materia prima se grupeaza in glucide, produse petroliere, metan, alcooli.

1) Glucide: melasa, borhotul de melasa, care ambele au ca sursa de carbon zaharoza, pe care se dezvolta genurile Candida (utilis, tropicalis, arborea), Fusarium (mucegaiuri). Zerul este un reziduu de la fabricarea branzeturilor, ce contin ca sursa de carbon lactoza; pe ea se dezvolta drojdii: Sacharomyces fragiles, Candida pseudotropicalis, Penicillium roqueforti, Rhizopus oligosporus. Ape reziduale de la fabricarea amidonului: drojdii (Candida utilis), mucegaiuri. Pentru drojdii amidonul se hidrolizeaza cu un preparat enzimatic amilolitic.

Deseuri celulozice: celuloza este o materie prima ieftina si in cantitati mari. Se folosesc:

a) ca atare: paie, coceni, coji de floarea soarelui, rumegus de lemn. Bacteriile celulozolitice din genul Celullomonas;

b) hidrolizate de deseuri celulozice, hidrolizate de stuf, deseuri agricole (coceni, paie, coji, lesii sulfitice de la fabricarea celulozei.

Toate contin C₆ si C₅ in moecule. Cele mai utilizate sunt deseurile sulfitice.

In etapa indepartarii ligninei si hemicelulozelor de celuloze se fierbe cu Ca(SO₃)₂ si rezulta SO₂ liber. Hemiceluloza este hidrolizata la monoglucide: pentoze, hexoze. Compozitia lesiei depinde foarte mult de tipul de lemn utilizat; la esentele moi lesia contine mai ales manoza.

2) Produse petroliere (petrol lampant, motorina, ceara de parafina). Contin hidrocarburi saturate aciclice (n-alcani, N-parafine) care pot fi utilizati de microorganisme ca sursa de carbon. Microorganismele folosesc alcani lichizi C₁₁-C₁₉, cei solizi numai dizolvati in solvent adecvat. C₂-C₁₀ sunt foarte rari folositi. Microorganismele sunt bacteriile: Corynebacterium, Brevi-Pseudomonas, Micrococcus; drojdii, mucegaiuri: Aspergillus, Fusarium, Penicillum, Cefalosporum.

3) CH₄ este in cantitati mari dar necesita bioreactor. Bacteriile metilotrofe utilizate aici sunt obligatoriu metilotrofe.

Bacteriile obligatoriu metilotrofe se dezvolta pe CH₄, metanol, metilamina (CH₃ - NH₂). Ele apartin genurilor Metilomonas si Metilobacter. Au un sistem membranar dezvoltat, derivat din membrana plasmatica pe care este localizat sistemul enzimatic implicat in oxidarea CH₃ - OH.

Bacteriile facultativ metilotrofe utilizeaza ca surse de carbon, altele decat cele mentionate. Sunt mult mai numeroase si apartin unor genuri comune: Micrococcus, Pseudomonas, Corynebacterium.

CH₃ - OH, C₂H₅ - OH pot fi utilizati de numeroase microorganisme. Metanolul este materia prima ideala pentru producerea de proteine, deoarece este perfect miscibil cu apa, metabolismul lui necesita un consum redus de oxigen comparativ cu hidrocarburile si nu lasa reziduuri. Pe el se dezvolta microorganismele metilotrofe ca si pe CH₄.

Utilizarea alcanilor in productia proteinelor

I. Patrunderea alcanilor in celule este urmata de transportul lor catre situsul unde va avea loc oxidarea. Acesti surfactanti ajuta la solubilizarea moleculelor de hidrocarburi in lipidele din membrana si la trecerea prin membrana plasmatica catre situsul de oxidare. S-a stabilit ca lipopoliglucidele izolate din peretii celulari ai microorganismelor ce utilizeaza alcanii, joaca un rol important in transportul acestora. La drojdii acest lipopoliglucid este un manan care contine 4% acizi grasi legati covalent.

II. Oxidarea initiala a moleculei de alcan: atacul initial al hidrocarburii are loc la atomul de C₁ si consta in incorporarea oxigenului molecular cu forma alcalina primara. Reactia este catalizata de o oxidaza:

R - CH₂ - CH₃ + NADH + H⁺ + O₂ → R - CH - CH₂ - OH + NAD + H₂O

alcool primar

III. Metabolismul moleculei oxidate de alcan. Se cunosc doua cai de metabolizare: oxidare terminala si subterminala.

a) oxidarea terminala conduce la formarea acidului gras corespuzator, trecand prin aldehida:

Acizi grasi formati pot fi incorporati in lipidele celulelor bacteriene sau pot fi oxidati prin β-oxidare, pornind de la unitati C₂(CH₃ - CO~SCoA = acetil CoA) care mai apoi intra in sinteza constituentilor celulari. Poate avea loc si α-oxidarea, rezultand acizi dicarboxilici.

b) oxidarea subterminala are loc la atomii de C₂ cu formarea alcanilor secundari si a cetonei corespunzatoare:

Cercetarile facute pe grupuri de microorganisme au aratat ca alcanii se pot metaboliza diferentiat: prin oxidare terminala la bacterii si prin oxidare subterminala la drojdii (C₂). Mucegaiurile pot da reactii de oxidare subterminala si la C 2, 3, 4, 5, 6.

Acest metabolism apare la microorganismele metilotrofe:

1) utilizarea lor ca sursa de energie: oxidarea in lantul respirator si eliberarea energiei ca ATP;

2) utilizarea lor ca sursa de carbon pentru sinteza constituientilor lor moleculari (proteine):

CH_n + NADH + H⁺ + O₂ → CH₃ - OH + NAD + H₂O

Oxidarea metanolului de microorganisme metilotrofe consta in urmatoarea reactie:

CH₃ - OH → H₂C = O → HCOOH → CO₂

aldehida formica

Oxidarea metanolului la aldehida formica este catalizata de o metanol-dehidrogenaza, enzima cheie, deoarece initiaza catabolic si anabolic metanolul. Lantul transportor de e^- al acestor bacterii contine si citocrom C. In cazul levurilor, oxidarea CH₃ - OH la aldehida formica este catalizata de o metanol-oxidaza care utilizeaza oxigen ca si acceptor de e^-:

CH₃ - OH + O₂ → CH₂ = O + H₂O₂

Metanoloxidaza este o flavoproteina in care gruparea prostetica este FAD. Deoarece rezulta H₂O₂ toxica, intervine o catalaza care oxideaza direct CH₃ - OH la aldehida formica. La levuri oxidarea CH₃ - OH la aldehida formica se face cu ajutorul metanoloxidazei sau catalazei.

Oxidarea aldehidei formice la acid formic la drojdii se realizeaza in prezenta formaldehid dehidrogenazei dependenta de glutation. La bacterii oxidarea aldehidei formice la acid formic nu este pe deplin lamurita. Dupa unii se petrece ca la drojdii, iar dupa altii este catalizat de metanol dehidrogenaza (MDH):

Oxidarea HCOOH la CO₂ este catalizata de formiat dehidrogenaza.

Exista 3 cai prin care compusii C₁ sunt utilizati in biosinteza celulara:

a) incorporarea compusului C₁ sub forma oxidata intr-un ester fosforic al unei glucide (ciclul ribulozo-di-P sau ciclul lui Calvin);

b) incorporarea C₁ sub forma de aldehida formica intr-o fosfoglucida (ciclul ribulozo-mono-P sau ciclul Quayle);

c) incorporarea C₁ sub forma de aldehida formica intr-un aminoacid (glicocol) cu formarea serinei.

Asimilarea microbiana a CH₃ - OH pentru oxidarea la compusi intermediari necesita diferite cantitati de ATP. Din punct de vedere energetic ciclul lui Calvin este mai putin avantajos. Mai eficient este ciclul lui Quaule care se intalneste la bacteriile metilotrofe din genurile Methylococcus, Methylobacter, Methylophylus si la drojdiile metilotrofe. La unele bacterii metilotrofe asimilarea CH₄ si CH₃ - OH se face pe calea ciclului serinei, desi este mai putin favorabil din punct de vedere energetic decat ciclul ribulozo-1-P. Reactia initiala consta in:

CH_n + NADH₂ + O₂ → CH₃OH + NAD + H₂O

In ciclul Quayle aldehida formica se condenseaza cu ribulozo-5-P formand triozofosfati. Triozofosfatii sunt utilizati ca si constituenti celulari (proteine) si are loc refacerea ribulozo-5-P prin reactia de transaldolizare si transcetolizare.

In ciclul serinei aldehida formica se activeaza cu acidul tetrahidrofolic rezultand acidul metilentetrahidrofolic care se condenseaza cu glicocolul, formand serina.

Tehnologia obtinerii de biomasa proteica microbiana

Factorii care conditioneaza productia de proteine microbiene sunt:

a) sursa de carbon si energia. La utilizarea substraturilor care contin glucoza este necesar un tratament preliminar ce variaza in functie de natura glucidei: melasele sunt diluate, acidifiate, imbogatite cu fosfati de Ca si factori de crestere, iar dupa fierbere sunt neutralizati cu baze.

b) sursa de azot. De obicei se foloseste NH₃, saruri de NH₄ sau ureea. Sursa de azot are influenta asupra vitezei de crestere a microorganismelor si a continutului de proteine a acestora. Astfel, in cazul drojdiilor cultivate pe n-alcani s-a obtinut un continut de proteine de 48,5% cand sursa de azot a fost (NH₄)₂SO₄ in concentratie de 0,5-1% si de 57% cand sursa de azot a fost ureea in concentratie de 0,5%. Mecanismul nu este cunoscut, insa se presupune o stabilitate mai mare a pH-ului in cazul mediului care contine uree, pentru ca sulfatul de amoniu hidrolizeaza iar H₂SO₄ modifica pH-ul, iar prin neutralizarea lui rezulta saruri care maresc presiunea osmotica, creand conditii nefavorabile.

Utilizarea celor doua surse de azot conduc la diferentierea proceselor metabolice de biosinteza.

c) aerarea si agitarea. Cantitatea de aer si distributia acestuia in mediul de reactie reprezinta un factor critic in productia de masa celulara.

Daca sursa de carbon este o hidrocarbura saturata, consumul de O₂ este de 3 ori mai mare decat in cazul glucozei care contine oxigen. Cand este MeOH, consumul de oxigen este intermediar intre hidrocarbura si glucoza.

Modul de distributie a aerului este important datorita stabilitatii reduse a oxigenului in mediul de cultura. Astfel, s-au construit diferite bioreactoare, dintre care cele mai bune sunt bioreactoare Vogelbusch, in care dispersia se realizeaza cu diferite tipuri de agitatoare, sau bioreactoare Lefrançois care utilizeaza un sistem de curenti in interior, care determina o urcare si o coborare a lichidului spre zonele periferice. In timpul aerarii se formeaza spuma, de aceea trebuie utilizati antispumanti: dodecanol, hexadecanol.

Tehnologii utilizate in obtinerea de biomasa proteica microbiana

Utilizarea drojdiilor

Dintre toate microorganismele, drojdiile au fost cele mai studiate pentru obtinerea de biomasa proteica, datorita lipsei de toxicitate pentru organism.

Folosirea drojdiilor ca sursa de proteine presupune doua aspecte:

obtinerea de drojdii furajere pentru nutritia animala;

obtinerea de drojdii alimentare pentru nutritia omului.

Conditiile tehnice de fabricare sunt similare, insa difera materia prima si tratamentul final al produsului (rafinare pentru drojdia alimentara). Materia prima pentru drojdia alimentara este zerul, melasa.

La baza procesului de obtinere a biomasei de catre drojdii sta efectul Pasteur, adica inhibarea fermentatiei prin respiratie. Pentru aceasta, drojdia se cultiva in conditii de aerare intensa, concentratia de glucoza din mediu fiind mentinuta la nivel scazut, pentru evitarea formarii alcoolului in favoarea productiei de biomasa. Acest procedeu a fost utilizat prima data la productia de comprimate in Sacharomyces cerevisiae, dar a fost generalizat si pentru obtinerea de furaje si alimente ce folosesc glucoza ca sursa de carbon.

Tehnologia obtinerii drojdiilor pe produse petroliere

S-a dezvoltat in doua directii:

a) cultivarea drojdiilor pe petrol brut.

Avantaj: se elimina operatia de separare a parafinei. Dezavantaj: in produsul finit pot trece cantitati insemnate de hidrocarburi aromatice, de aceea trebuie sa se purifice chimic prin extractia cu diferiti solventi.

b) deparafinarea petrolului si dezvoltarea chimica pe N-parafine purificate. Aceasta metoda permite reducerea continutului de substante aromatice. Majoritatea instalatiilor utilizeaza N-parafine cu C₁₄-C₂₂, parafinele solide fiind dizolvate in solventi adecvati.

Principalele etape de obtinere a concentratelor de proteine sunt:

- pregatirea inoculului. Se pleaca de la o cultura pura de drojdii (specii de Candida) obtinute pe malt-agar sau pe celuloza glucozata cu adaos de extract de drojdie.

- producerea biomasei de drojdie care are 3 faze: faza initiala in care drojdia trece din stare latenta in stare de inmugurire, faza acumularii biomasei de drojdie in care cresterea biomasei se realizeaza prin aport continuu de generatii noi de celule care se inmultesc prin inmugurire si faza finala - maturarea celulelor de drojdii.

- separarea biomasei de mediul de cultura, care se face prin centrifugare si spalari repetate.

- purificarea, care este obligatorie in cazul obtinerii biomasei pe N-parafine din petrol, cu scopul eliminarii hidrcarburilor reziduale care sunt toxice si au gust neplacut, precum si al degresarii, tot pentru ameliorarea gustului. Lipidele si hidrocarburile reziduale se elimina prin spalari cu etanol, eter, izopropanol, butanol, hexan etc.

- prelucrarea biomasei. Presupune doua operatii: plasmoliza si uscarea.

Plasmoliza este necesara pentru ruperea peretilor celulari care opun rezistenta la actiunea HCl din sucul gastric si al enzimelor digestive. Plasmoliza se face la 64°C urmata de uscare prin pulverizare.

Drojdiile furajere si alimentare se prezinta ca un praf alb-galbui-brun, cu gust si miros caracteristic, umiditatea de 6-8%, cu 50% proteine, 25-35% glucide, 6% acizi nucleici, 6-8% substante minerale, 2-3% lipide specifice vitaminelor din complexul B. Continutul de acizi nucleici este destul de ridicat; pentru reducerea lui dupa ruperea peretilor celulari se trateaza cu NaCl si CH₃COONa sau cu amestec de MeOH sau etanol in HCl sau cu ribonucleaza pancreatica.

Biotehnologii care utilizeaza bacterii

Datorita vitezei mari de multiplicare, bacteriile se preteaza foarte bine pentru obtinerea proteinelor prin biosinteza. Materia prima poate fi: resturi celulozice, N-parafine din petrol, CH₄ si CH₂OH. Ca si la drojdii, si la bacterii se pune conditia reducerii de aminoacizi (10-12%).

Utilizarea algelor

Primele experimente s-au facut pe alge verzi din genul Chlorella.

Conditia cultivarii algelor trebuie sa atinga urmatorii parametrii:

substante nutritive in conditii adecvate;

cantitate maxima de CO₂ solubilizat;

iluminare optima in ceea ce priveste lungimea de unda si intensitatea;

asigurarea pH-ului si temperaturii optime;

agitarea mediului in vederea evitarii depunerii algelor;

asigurarea distribuirii uniforme a CO₂, a luminii si a sarurilor minerale;

prevenirea fenomenului de infectie.

Cultura algelor se poate face in bazine deschise sau inchise, complet automatizate si in flux continuu. Cu toate rezultatele obtinute, cultura algelor nu s-a extins, datorita pretului de cost ridicat.

Producerea de proteine neconventionale prin tehnologii de cultivare intensiva a microalgelor

Introducerea utilizarii microalgelor ca sursa de proteine neconventionala are originea in studiile fiziologiei vegetale, efectuate pe specii de alge unicelulare ca planta test si care prezinta pentru cercetare urmatoarele avantaje:

- in aceste organisme procesele vitale se dezvolta intr-o singura celula care reprezinta individul cu mod de nutritie autrofa, la care procesul de fotosinteza nu este perturbat de alte procese ce apar in plantele superioare (transportul produselor fotosintetizate din celula, frunze in alte organisme, transpiratie etc);

- datorita capacitatii de a se inmulti foarte repede, ele reprezinta un material experimental usor accesibil;

culturile de alge pot fi realizate in conditii strict controlate.

Caracteristicile microalgelor au condus la ideea utilizarii lor pentru producerea de proteine neconventionale. Avantajele sunt:

viteze foarte mare de inmultire si acumulari cantitative mari de biomasa;

contine cantitati mari de proteine de buna calitate;

cultivarea pe medii nutritive permite controlul cresterii si obtinerea unor randamente maxime in producerea de biomasa.

Cercetarile s-au oprit la Spirulina platensis care reprezinta unele avantaje:

este un aliment natural, consumat de unele populatii;

contine 65-70% proteina, raportat la substanta uscata (mai mult decat faina de carne si de peste.

Compozitia in aminoacizi a proteinelor seamana cu cea a laptelui si a pestelui. Cantitatea de vitamina B₁₂ este de doua ori mai mare ca in ficat si in plus mai contine vitaminele D, B₁, B₂, B₆, E, PP si provitamine A. Se gasesc de asemenea cantitati apreciabile de fier si acizi grasi polinesaturati; nu contine colesterol.

- creste in medii bogate in si (pH=8-11) iar sursa de carbon pentru fotosinteza (CO₂) se obtine din:

Dimensiunea microalgelor permit recoltarea biomasei prin filtrare, ceea ce reduce pretul de cost.

Tehnologia obtinerii de biomasa din spirulina

mediul nutritiv trebuie sa fie bogat in NaHCO_3­, care aprovizioneaza algele cu CO₂, macroelemente (Co, Mg, K) si microelemente (B, Mn, Cu, Zn, Mo);

pH-ul sa fie cuprins intre 8-11;

temperatura sa fie 35°C; cresterea algelor scade daca temperatura creste la 45°C;

iluminarea optima este de 25.000 lucsi pentru o densitate madie a algelor in mediul de cultura.

Cresterea algelor se face in instalatii care sa asigure realizarea urmatoarelor operatii:

producere de biomasa intr-un reactor unde au loc reactiile care duc la formarea substantelor organice din CO₂, H₂O, saruri minerale cu ajutorul luminii;

separarea biomasei din mediul de cultura, care poate fi reciclat;

uscarea biomasei.

Se produc in Mexic, Thailanda, SUA. Se folosesc la diete pentru cure de slabire, la diabet, anemii, obezitate, ulcere.