Водоросли

19.11.2014

Водоросли как автотрофные организмы с высокой способностью к росту уже давно рассматриваются человеком в качестве потенциального источника питательных веществ для людей и животных. Известно, что возможности получения органического вещества в форме одноклеточных водорослей в Мировом океане или пресных водах весьма велики. При средней интенсивности процессов фотосинтеза (10 г углерода на 1 м2 поверхности) потенциальная продуктивность мировых вод составляет 3,6*10в12 кг углерода за год.
Одноклеточные водоросли требуют для своего роста совершенно других условий, чем большинство микроорганизмов. Прежде всего, они нуждаются в свете (процессы ассимиляции у водорослей, как и у высших растений, проходят при помощи фотосинтеза), достаточном количестве углекислого газа, минеральных веществ п определенном температурном режиме.
Некоторые виды водорослей растут на отходах, возникающих при сгорании газов, на экскрементах человека и животных, на отходах спиртовой промышленности, в сточных водах.
В Японии этой проблемой начали заниматься еще в 1947 г., а с 1957 г. одноклеточные водоросли культивируют гам в промышленных условиях с целью получения белка и жиров. Возможность промышленного производства водорослей для питания человека и животных изучалась и в других странах (Чехия, Россия, Болгария). В России планируют промышленное производство сине-зеленых водорослей для кормления сельскохозяйственных животных. В Узбекистане, например, в 1972 г. получили 17 тыс. т суспензии водоросли Chlorellа, которая используется для обогащения кормов витаминами.
Большой интерес к водорослям вызвали проекты использования их для питания человека и кормления животных при длительных космических полетах. С этой точки зрения водоросли изучают как источник белка и витаминов, а также как регенератор, обеспечивающий обмен CO2. Так были испытаны некоторые виды водоросли Chlorella (Chlorella ellipseidea, Chlorella pyrenoidoza, Chlorella vulgaris).
Особое внимание специалисты уделяют одноклеточным водорослям Chlorella и Scenedesmust биология которых изучена наиболее досконально. В группу водорослей, наиболее пригодных для промышленного выращивания, включаются 9 видов рода Chlorella, 11 видов рода Scenedesmus, некоторые сине-зеленые водоросли Cyanoplyceae.
Хотя биологическая ценность одноклеточных водорослей из-за низкого содержания в них серусодержащих аминокислот невелика (по сравнению с казеином), ее довольно просто повысить добавкой синтетического метионина. Усвояемость белка водоросли Chlorella довольно средняя из-за низкой переваримости протеина. Переваримость водоросли Chlorella (определенная in vitro с помощью триптозина) составила 46,2% (для сухих клеток 62,5— 65,5%, для клеток с разрушенными оболочками — 75,1%, экстрагированного протеина — 85,6—87,4%). Было установлено, что Chlorella плохо переваривается моногастричными, несмотря на высокую переваримость чистого протеина.
Тот же вывод справедлив и для водоросли Scenedesmus. Переваримость протеина (в опытах на крысах) составила примерно 45%. Для клеток с разрушенными оболочками (S. obliauus) она повышалась до 70—75,3%, экстрагированного протеина — до 87,2%.
При скармливании смеси водорослей Seenedesmus и Chlorella (10:1) переваримость протеина у коров составила 73%, у свиней — 54%. Технологическая обработка водорослей лишь незначительно увеличивает биологическую ценность и усвояемость протеина.
Инертная и плотная клеточная оболочка водорослей Chlorella и Seenedesmus препятствует практическому использованию их в рационах моногастричных и питании человека. Ведется поиск различных способов, позволяющих устранить эти недостатки:
а) — генетическое выведение водоросли с более тонкой клеточной оболочкой;
б) — дезинтеграция и разрушение оболочек, получение экстрагированного протеина, пригодного для использования моногастричными животными и человеком;
в) — скармливание водоросли жвачным животным;
г) — использование водоросли в качестве ферментного субстрата для других видов микроорганизмов.
Недавно появилось сообщение о том, что получен вид водоросли Scenedesmus, белок которой используется лучше по сравнению с ранее тестированными видами. Содержание протеина в нем составляет 50—56%, полноценность протеина достигает 50,6—70,5%, а эффективность использования протеина (ЗИП) — 2,7 (казеин — 3,03). Опыты были 11 (ставлены на индюшатах, цыплятах и поросятах. Оказалось, что животные весьма хорошо используют белок этого вида водоросли для своего роста.
Опытным путем (по окрашиванию яичного белка) установили, что β-каротии, содержащийся в мембранах водоросли Chlorelkt, несушки не усваивают.
Напротив, использование сухих водорослей Seenedesmus quadricauda в качестве источника каротиновых пигментов для достижения желаемого окрашивания яичного желтка и повышения его витаминной ценности дало хорошие результаты. В течение пяти недель водоросли скармливали двум группам несушек породы леггорн в количествах 2 и 3,5% на 1 кг корма. За время опыта содержание каротина в яичном желтке I группы (2% водорослей) повысилось на 29%, II группы (3,5% водорослей) — на 73% в сравнении с контрольной группой. Содержание кcантофилов в сухом веществе яичного желтка было соответственно на 201,7 и 243%, аксерофтола — на 51,7 и 62% выше по сравнению с контрольной группой.
Высокий уровень каротиноидных пигментов удерживался в желтках яиц еще 3—5 дней после исключения водорослей из рациона. Опыт доказал, что дозированной добавкой водорослей можно регулировать интенсивность окрашивания яичного желтка.
Изучалось также влияние каротиноидных пигментов упомянутых водорослей на пигментацию кожи и лапок цыплят. И в этом случае были получены положительные результаты. Установлены также повышенное содержание аксерофтола в органах цыплят опытных групп, более выраженная пигментация их мяса и кожи.
В последнее время большое внимание уделяется одноклеточной водоросли Spirullina plaiensis. Она приблизительно в 100 раз больше, чем Chlorella, достигает 250—500 мкм, спиралевидной формы, произрастает в некоторых пресноводных озерах Африки (Чад, Эфиопия, Кения). В Чаде человек издавна использует эти водоросли в пищу. Собирают водоросли примитивным способом и сушат на солнце. Естественная среда их произрастания богата бикарбонатом натрия. Потребность этой водоросли в других минеральных веществах сходна с потребностью высших растений. Лимитирующим фактором является наличие натрия, оптимальная температура для роста и развития составляет 30—35°С. Характерно высокое содержание протеина хорошего качества (до 70% в сухом веществе). Переваримость протеина удовлетворительная. Изучались две разновидности этой водоросли: Spirtilliim platensis (родина — озеро Чад) в Spiriillina maxima (Мексика), произрастающие примерно в одинаковых условиях (pH 9—11, достаточное количество азота, главным образом, в форме аммонийных солей). Их продуктивность при оптимальном режиме достигает 16 г/м2/сутки (не менее 12 г/м2/сутки). Рост водоросли можно существенно интенсифицировать.
Химическими анализами был установлен следующий состав сухого вещества водоросли: сырая зола — 14—18%, жир — 5—6, протеин — (N * 6,25) 45—49, углеводы — 16—20, целлюлоза — 0,2—0,7, хлорофилл — 1,5%.
В очищенной биомассе водоросли содержалось протеина 62—68%, углеводов — 18—20, жира — 2—3, нуклеиновых кислот — 4,1%. Обнаружено наличие незаменимых аминокислот на достаточно высоком уровне, за исключением серусодержащих, особенно метионина. Помимо бета-каротина, присутствуют витамины B1, B2, B6 и B12.
Биологическая ценность протеина неочищенной биомассы водоросли Spirullina в опыте на растущих крысах составила 60—65%, усвояемость протеина 45—50, переваримость протеина — 70%.
Тесты на острую токсичность дали отрицательные результаты. Тестирование субхронической токсичности показало, что очищенную биомассу водоросли можно включать в рационы цыплят, водоплавающей птицы, кроликов, свиней, крупного рогатого скота и рыб в количестве 10% без каких-либо неблагоприятных последствий.
Вопрос о практическом использовании водорослей для кормления животных и питания человека находится пока на стадии изучения и разработки. Возможно использование видов Spirullina и Scenedesrmis в качестве добавки к основному корму, однако промышленное производство этих водорослей сдерживается экономическими факторами (капиталовложения, наличие пригодных водоемов, необходимость поддержания определенной температуры, обогащение среды CO2 и т. д.).
На современном этапе производство водорослей в качестве источника белка экономически невыгодно. Практическое применение может найти использование водорослей в виде водной суспензии, исключив затраты на их сушку и переработку.


Добавить комментарий
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: