Спирулина
Клетки сине-зеленой водоросли спирулины соединены в многоклеточную спиралевидно закрученную нить, что и определило ее название. Биомасса спирулины обладает разнообразными полезными свойствами, обусловленными ее химическим составом. Она содержит: 70% белка высокого качества, сопоставимого с белком молока; не менее 13 витаминов; много органических соединений йода (ди- и трииодтирозин, тироксин), препятствующих развитию зоба при дефиците йода в питьевой воде, что актуально для Беларуси; ?-каротина (провитамина А) в среднем в 20 раз больше, чем в моркови, и значительное количество (1700 межд. ед./г) супероксиддисмутазы — фермента, нейтрализующего свободно-радикальные состояния веществ в организме; большое количество ненасыщенных жирных кислот, препятствующих развитию сердечно-сосудистых заболеваний; около 20 минеральных элементов, необходимых человеку (кальций, железо, магний и др.). Кроме 70% белка в спирулине около 10% липидов, 13% углеводов, 4% нуклеиновых кислот.
Изучение питательной ценности биомассы спирулины, проводившееся во многих странах, показало ее полезность и целесообразность использования в рационах детского и диетического питания здоровых и больных людей и для кормления животных [3—4].
Спирулина — профилактическое и лечебное средство при таких болезнях, как атеросклероз, миокардиосклероз, болезни желудочно-кишечного тракта (гепатит, цирроз печени, панкреатит, язва желудка и двенадцатиперстной кишки и др.), диабет, глазные болезни (катаракта у пожилых людей, глаукома), анемия, облысение, вызванное нарушением кровообращения и катионами тяжелых металлов, в качестве энтеросорбента токсикантов, в гериатрии и т.д. Особенно важно положительное действие биомассы спирулины при заболеваниях, сопровождающихся поражениями иммунной системы. Из спирулины выделен сульфополисахарид — кальций-спирулан, обладающий антивирусной активностью против герпеса, цитомегаловируса, кори, свинки, гриппа А и ВИЧ-1. Существуют экспериментальные доказательства того, что спирулина эффективно снижает уровень холестерина в организме, содержащиеся в ее клеточной стенке полисахариды освобождают организм человека и животных от радионуклидов и катионов тяжелых металлов [5—9].
Очень хорошие результаты были получены при использовании биомассы спирулины в качестве кормовых добавок к рационам сельскохозяйственных животных. Так, добавки сухой биомассы спирулины к дневному рациону откормочных свиней на свинокомплексе КРЗ г. Осиповичи по 4 г в течение 2 месяцев позволили увеличить суточные привесы на 22—25%. На Минском ПО по птицеводству при скармливании цыплятам по 100 мг сухой биомассы спирулины в сутки также прекратился падеж молодняка. Однако вопрос использования спирулины в сельхозпроизводстве республики до сих пор остается открытым. В то же время в Институте биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси разработан регламент производства биомассы спирулины, позволяющий существенно сократить расходы на ее выращивание. Минимальная цена 1 кг сухой биомассы спирулины, закупаемой за границей в настоящее время, составляет 50 долл. США, тогда как произведенной в Беларуси была бы 25 долл. или даже меньше, о чем свидетельствуют данные, полученные в рамках проекта «Оптимизация технологических параметров культивирования цианобактерии Spirulina platensis для создания эффективного способа получения биомассы, обогащенной биологически активными веществами» в ГППИ «Новые биотехнологии» (2006—2010 гг.). В Институте биофизики и клеточной инженерии уже получены лабораторные образцы сухой биомассы спирулины.
Подсчеты показывают, что для свинофермы в тысячу голов на год необходимо 1460 кг биомассы. Такое количество за год даст установка объемом 26 м3, она же обеспечит кормовой добавкой по 100 мг в сутки 40 тыс. цыплят-бройлеров. Учитывая, что животноводство и птицеводство являются приоритетными отраслями сельского хозяйства в нашей стране, рынок потребления биомассы спирулины неограничен.
Материальный баланс производства 1 кг сухой биомассы спирулины можно представить так:
• израсходовано: натрий двууглекислый — 2,5 кг; натрий азотнокислый — 0,7 кг; натрий хлористый — 0,4 кг; калий фосфорнокислый двузамещенный — 0,06 кг; калий сернокислый — 0,1 кг; магний сернокислый — 0,01 кг; кальций хлористый — 0,08 кг; железо лимоннокислое — 0,06 кг; вода — 1,2 м3; электроэнергия — 100 кВт/ч;
• получено: белок высокого качества — 550—650 г; углеводы — 150—200 г; липиды — 50 г; минеральные вещества — 70 г; каротин (провитамин А) — 1,7—2,3 г; витамин С — 1,7—2 г; витамин В1 — 55 мг; витамин В2 — 40 мг; витамин В3 — 11 мг; витамин В6 — 3 мг; витамин В12 — 2 мг; витамин Е — 190 мг; витамин РР — 119 мг; биотин — 0,4 мг; фолиевая кислота — 0,5 мг; инозит — 350 мг; ?-линоленовая кислота — 550 мг.
Дюналиелла
Одноклеточная зеленая водоросль дюналиелла — объект массового промышленного культивирования для получения витаминов, липидов, спиртов (в частности, этанола) и антибиотиков. Биомасса этой водоросли широко применяется в мировой практике в качестве кормовых добавок в животноводстве и птицевод¬стве. Особенно интенсивно эта водоросль используется для получения в промышленных масштабах ?-каротина и полиненасыщенных жирных кислот, являющихся предшественниками простагландина и препятствующих развитию атеросклероза и других заболеваний.
Такие крупнейшие биотехнологические фирмы, как Cyanotechnical Corporation и Microbiol. Resources, производят каждая по 1,5 т ?-каротина в год из биомассы дюналиеллы. Эта водоросль по своим пищевым качествам не уступает, а в ряде случаев превосходит другие по высокому содержанию жиров (до 28%) и витаминов, полному набору аминокислот, в том числе незаменимых, а также низкому содержанию зольных веществ. В отличие от других водорослей, клетки дюналиеллы лишены целлюлозной или пектиновой оболочки и окружены лишь тонкой эластичной протоплазматической мембраной (плазмалеммой), что существенно облегчает усвоение биомассы водоросли животными при кормлении.
Один из видов дюналиеллы — Dunaliella salina — единственный представитель водорослей, который может выращиваться на высокосолевых средах. В Институте биофизики и клеточной инженерии на инициативной основе разработаны способы культивирования дюналиеллы на средах, содержащих глинисто-солевые шламоотходы ПО «Беларуськалий». Установлено, что в таких условиях происходит модификация пигментного состава клеток водоросли, а именно увеличивается в несколько раз содержание каротиноидов, и суспензия клеток приобретает желтый оттенок. Такая биомасса может с успехом использоваться для получения ?-каротина, которого так недостает в Беларуси.
Хлорелла
Одноклеточная зеленая водоросль хлорелла по содержанию витаминов превосходит все растительные корма и культуры сельскохозяйственного производства. Провитамина А в ней в 7—10 раз больше, чем в шиповнике или сухих абрикосах. Хлорелла — активный продуцент белков, углеводов, липидов, витаминов с легко регулируемым соотношением этих соединений при изменении условий культивирования. При выращивании на обычных минеральных средах в сухой биомассе хлореллы содержится 40—55% белка, 35% углеводов, 5—10% липидов и до 10% минеральных веществ. Хлорелла, растущая на среде, богатой азотом, накапливает преимущественно белок, при дефиците азота она синтезирует главным образом жиры и углеводы, добавление к среде глюкозы и ацетата приводит к повышению содержания каротиноидов и т.д. По качеству продуцируемого белка хлорелла превосходит все известные кормовые и пищевые продукты: в нем имеются все необходимые аминокислоты, в том числе незаменимые.
В 1 г массы сухого вещества водоросли содержится: каротина 1000—1600 мкг, витамина B1 — 2—18, В2 — 21—28, В3 — 12—17, В6 — 9, B12 — 0,025—0,1, С — 1300—5000, провитамина D — 1000, К — 6, РР — 110—180, Е — 10—350, пантотеновой кислоты — 12—17, фолиевой кислоты — 485, биотина — 0,1, лейковорина — 22 мкг. По содержанию витаминов хлорелла превосходит дрожжи, считающиеся богатым источником этих жизненно важных веществ. В клетках водоросли больше, чем в дрожжах, инозита в 1,5 раза, биотина — в 2, пантотеновой кислоты — в 1,3, пара-аминобензойной кислоты — в 2,9 раза. Витамина B12 нет ни в дрожжах, ни у высших растений, а хлорелла его продуцирует. Если в рыбьем жире содержится 6 витаминов, то в хлорелле не менее 13. Количество витаминов как в клетках, так и в культуральной среде заметно варьирует в зависимости от условий культивирования и фазы развития водоросли.
Среди внеклеточных продуктов хлореллы обнаружены витамины B1, В2, В3, B5, В6, B12, фолиевая кислота и ее производные, пара-аминобензойная кислота, биотин, инозит. Содержание этих витаминов в среде значительно превосходит их количество в клетках. Так, на 6-й день выращивания количество витаминов в среде максимальное и составляет для пантотеновой кислоты, биотина, п-аминобензойной кислоты — 80%, для пиридоксина — 70, тиамина, инозита, никотиновой кислоты — 60% общего содержания в клетках и среде. Затем относительное содержание витаминов в среде снижается, тем не менее и на 14-й день культивирования оно составляет около половины общего количества. Поэтому при использовании биомассы в качестве кормовых добавок следует учитывать это обстоятельство и спаивать животным суспензию клеток, не теряя находящиеся в среде витамины и другие биологически активные вещества — антибиотики, ферменты, стерины, фитогормоны и т.д.
Так как в белке хлореллы содержатся все незаменимые аминокислоты, его питательная ценность в 2 раза превосходит таковую для соевого белка. Если же сравнивать питательную ценность биомассы в целом, то окажется, что 1 кг биомассы равен 4—5 кг сои. При добавлении к 1 т зерна 5—7 кг массы сухого вещества хлореллы биологическая ценность зерна увеличивается в 1,5 раза. По калорийности хлореллу можно приравнять к шоколаду, а ее белок равноценен белку сухого молока или мяса.
При употреблении хлореллы в виде таблеток или суспензии увеличивается синтез интерферона, снабжение кислородом клеток тела и мозга, происходит очистка крови, печени, почек, желудочно-кишечного тракта от токсинов и тяжелых металлов, улучшается пищеварение, нормализуется рост организма, стимулируется восстановление тканей, рН организма сдвигается в более щелочное состояние, нормализуется сердечно-сосудистая деятельность, в кишечнике более интенсивно развивается полезная микрофлора. Хлорелла рекомендуется при усталости, нарушениях зрения, сердечно-сосудистой деятельности и давления, потере памяти, высоком содержании холестерина, проблемах с пищеварением, тучности, головной боли, инфекциях, дерматитах, токсикозах, аллергиях и как общеукрепляющее средство, повышающее иммунный статус организма.
Хлореллу весьма успешно применяют за рубежом в сельскохозяйственном производстве (в скотоводстве, свиноводстве, звероводстве, птицеводстве, пчеловод¬стве) в качестве пищевых добавок к рациону различных животных, для улучшения плодородия почв, увеличения всхожести семян, при силосовании и т.д.
Еще в 70—80-х гг. прошлого столетия в совхозе «Пиревичский» Жлобинского района Институтом фотобиологии НАН Беларуси (ныне Институт биофизики и клеточной инженерии) был внедрен способ культивирования хлореллы совмест¬но с хламидомонадой. В бассейнах на 40 м3 выращивали водоросли с последующим смешиванием их с дрожжами для скармливания крупному рогатому скоту. Однако добавление хлореллы при кормлении сельскохозяйственных животных и птиц в республике широкого использования не получило. Есть только отдельные случаи применения биомассы по инициативе руководителей предприятий. В частности, в одном из агропромышленных предприятий Минской области работает культиватор по выращиванию водоросли объемом 120 л. Спаивание суспензии хлореллы удойным коровам позволило увеличить удои и жирность молока.
Водоросли можно применять для доочи¬стки сточных вод. Совместно с ВНИИ по продуктам питания из картофеля был разработан способ очистки сточных вод производства картофелепродуктов. Очистка отходов производства сухого картофельного пюре в виде муки, крупки и гранул проводилась с помощью миксотрофного штамма хлореллы. В Министерство сельского хозяйства БССР были переданы «Рекомендации по использованию хлореллы для утилизации жидких отходов производства продуктов питания из картофеля» (1982—1984 гг). Получено авторское свидетельство. В 2007 г. нами совместно с ООО «Флоктус» была проведена биологическая очистка сточных вод г. Фаниполь и промзоны (Дзержинская птицефабрика, нефтебаза, концерн «Белресурсы», завод ЖБМК, опытно-механический завод, ремонтно-механический завод, ИП «Уномедикал», деревообрабатывающие предприятия, лакокрасочные предприятия) с помощью суспензии хлореллы. При этом удалось эффективно очистить сточные воды даже в самой грязной части очистных сооружений — усреднителе.
Водоросли могут применяться для фотобиологического получения молекулярного водорода. Это было показано исследованиями Института биофизики и клеточной инженерии и работами ряда зарубежных ученых. Наиболее эффективными продуцентами водорода являются Euglena gracilis, Chlamydomonas reinhardtii, Chlorella kessleri, Scenedesmus acutus. Установлено, что поликультуры выделяют водород более эффективно, чем монокультуры, входящие в их состав.
http://innosfera.org/node/381
Деревовидний вигляд