Артроспира спиральная и её применение¶

Артроспира (лат. Arthrospira) — род цианобактерий (синезелёных водорослей) порядка Oscillatoriales, объединяющий нитчатые фотосинтезирующие микроорганизмы, обитающие преимущественно в щелочных солёных водоёмах. Наибольшую известность получил вид Arthrospira platensis, а также близкий Arthrospira maxima, которые культивируются в промышленных масштабах под обобщающим торговым названием «спирулина». Термин происходит от латинских слов arthron («сустав, членик») и spira («спираль»), что отражает характерную форму трихомов — нитей, часто закрученных в спираль.

¶Систематика и история изучения

Долгое время артроспиру относили к роду Spirulina (спирулина), из-за чего в научной и особенно коммерческой литературе оба названия используются как синонимы. Молекулярно-генетические исследования конца XX века показали, что между типовым видом Spirulina и видами, культивируемыми в пищу, существуют значительные различия, и последние были выделены в самостоятельный род Arthrospira. Ключевые отличия касаются строения клеточной стенки, состава жирных кислот и особенностей деления нитей.

Первым европейцем, описавшим эти организмы, считается бельгийский ботаник Жан Леонард Мари Полетт-Ванс, который в 1844 году наблюдал их в образцах из Центральной Америки и предложил название Spirulina. В 1960-х годах французский исследователь Жан Леонар, изучая рацион населения района озера Чад, вновь привлёк внимание к этим цианобактериям как к традиционному продукту питания.

¶Биологические особенности

Артроспира — грамотрицательная цианобактерия, осуществляющая оксигенный фотосинтез. Её клетки образуют многоклеточные нити (трихомы) диаметром около 6–12 мкм, состоящие из цилиндрических клеток, соединённых в цепочки. Нити способны к активному скользящему движению.

Характерные признаки рода:

• спиралевидная или слабо изогнутая форма трихомов;
• наличие газовых вакуолей, обеспечивающих плавучесть;
• отсутствие гетероцист (клеток, отвечающих за фиксацию азота) у большинства штаммов;
• способность накапливать значительные количества белка — до 60–70 % сухой массы.

Оптимальные условия роста — щелочная среда (pH 8,5–11), температура 30–37 °C и высокая концентрация карбонатов и бикарбонатов натрия. В естественных условиях артроспира часто образует массовые скопления, придающие воде характерный сине-зелёный оттенок.

¶Распространение

Природные популяции артроспиры известны прежде всего в тропических и субтропических регионах с щелочными озёрами. Наиболее изученные местообитания:

• озеро Чад в Центральной Африке;
• озеро Тескоко в Мексике (историческое место сбора);
• щелочные озёра Восточно-Африканской рифтовой долины, включая озеро Натрон.

В этих водоёмах артроспира нередко составляет основу микробных сообществ и служит пищей для фламинго и других животных.

¶Химический состав

Пищевая ценность артроспиры обусловлена её составом. В сухой биомассе присутствуют:

Белок артроспиры содержит все незаменимые аминокислоты. Кроме того, биомасса богата витаминами группы B, витамином E, бета-каротином, железом, а также пигментами — фикоцианином и хлорофиллом. Фикоцианин — синий пигмент белковой природы — представляет интерес как пищевой краситель и объект биотехнологических исследований.

¶Культивирование

Промышленное выращивание артроспиры ведётся в открытых водоёмах (прудах-культиваторах) и в закрытых фотобиореакторах. Основные требования — интенсивное освещение, перемешивание и поддержание щелочной среды, что снижает риск contamination посторонней микрофлорой. Крупнейшие производители биомассы расположены в Китае, США, Индии, Японии и ряде других стран. Сбор урожая осуществляется фильтрацией, после чего биомассу высушивают.

¶Применение

Биомасса артроспиры используется в нескольких направлениях:

• Пищевая промышленность — как пищевая добавка, источник белка и натуральный краситель (фикоцианин).
• Кормопроизводство — в составе кормов для рыб, птицы и скота, а также в аквакультуре.
• Биотехнология — как источник пигментов, ферментов и биологически активных соединений.
• Косметика — в составе средств по уходу за кожей.

В ряде стран, включая Мексику и Чад, употребление артроспиры имеет многовековую традицию: высушенную биомассу добавляли в лепёшки и другие блюда.

¶Пищевая безопасность и критика

Артроспира и продукты на её основе признаны безопасными для употребления в пищу регулирующими органами ряда стран при соблюдении норм производства. Вместе с тем существуют риски, связанные с качеством сырья: при выращивании в загрязнённой среде цианобактерии могут накапливать тяжёлые металлы, а некоторые партии содержат микроцистины — токсины, вырабатываемые другими цианобактериями.

Отдельного внимания заслуживает реклама продуктов из артроспиры. Утверждения о её «чудодейственных» свойствах — снижении веса, лечении заболеваний, детоксикации — не имеют достаточного научного подтверждения. Клинические исследования указывают лишь на отдельные возможные эффекты, например умеренное влияние на уровень липидов крови, однако доказательная база остаётся ограниченной. Потребителям следует учитывать, что биологически активные добавки не являются лекарственными средствами.

¶Значение

Артроспира занимает заметное место среди объектов промышленной альгологии. Благодаря высокому содержанию белка и способности расти на непригодных для традиционного земледелия землях она рассматривается как перспективный источник пищевого сырья, особенно в регионах с дефицитом продовольствия. Одновременно артроспира служит модельным объектом в исследованиях фотосинтеза, метаболизма цианобактерий и биотехнологии микроводорослей.