Спирулина как биологический объект¶

Спирулина — род цианобактерий (сине-зелёных водорослей) из класса цианофициевых, представители которого обитают в щелочных солёных водоёмах тропических и субтропических регионов. Наибольшую известность получили два вида — Arthrospira platensis и Arthrospira maxima, культивируемые в промышленных масштабах как источник пищевого белка, витаминов и биологически активных соединений. Строго говоря, название «спирулина» исторически закрепилось за представителями рода Arthrospira, хотя первоначально относилось к роду Spirulina; в научной литературе оба наименования долгое время использовались как синонимы.

¶Биологические особенности

Спирулина — фотосинтезирующий микроорганизм, клетки которого образуют нити (трихомы) длиной до 0,5 мм, закрученные в характерную спираль. Именно форма нитей дала название роду: латинское spira означает «виток». Размножается преимущественно вегетативно — путём фрагментации нитей.

Характерная черта спирулины — способность развиваться в условиях высокой щёлочности (pH до 10–11) и солёности, где большинство других организмов не выживает. Это свойство используется в промышленном культивировании: оно снижает риск загрязнения посторонней микрофлорой.

¶Химический состав

Спирулина содержит 55–70 % белка в пересчёте на сухую массу, что выше, чем у сои и большинства других растительных источников. Белок включает все незаменимые аминокислоты, хотя по содержанию метионина и цистеина уступает животным продуктам.

Помимо белка, в состав входят:

• Пигменты — фикоцианин (синий), хлорофилл (зелёный), каротиноиды;
• Витамины — группы B (в том числе B12 в форме, усвоение которой человеком ограничено), провитамин A;
• Минералы — железо, кальций, магний, калий;
• Жирные кислоты — гамма-линоленовая кислота;
• Антиоксиданты — фикоцианин, супероксиддисмутаза.

Содержание витамина B12 в спирулине представлено в основном аналогами, не обладающими биологической активностью для человека, поэтому она не считается надёжным источником этого витамина.

¶История использования

Употребление спирулины в пищу имеет давнюю историю. По данным исследователей, ацтеки собирали её с поверхности озера Тескоко в Мексике и использовали для приготовления лепёшек под названием «текуитлатль». В районе озера Чад местное население веками добывает аналогичный продукт — «дихе», высушивая биомассу на песке.

Научное описание рода относится к XIX веку. В 1960-х годах французские исследователи обратили внимание на высокую питательность «дихе», что положило начало промышленному интересу к спирулине. В 1970-х годах в Мексике и ряде азиатских стран были созданы первые крупные производства.

¶Промышленное культивирование

Спирулину выращивают в открытых водоёмах (прудах-культиваторах) и в закрытых фотобиореакторах. Технология включает несколько этапов:

1. Подготовка питательной среды с бикарбонатом натрия и минеральными солями.
2. Внесение посевного материала и обеспечение освещения.
3. Перемешивание культуры для равномерного доступа света и питательных веществ.
4. Сбор биомассы фильтрацией или центрифугированием.
5. Сушка (распылительная или сублимационная) и фасовка.

Крупнейшими производителями продукции являются Китай, Индия, США, а также страны Юго-Восточной Азии. Объёмы мирового производства оцениваются в десятки тысяч тонн сухой биомассы в год.

¶Применение

Основные направления использования спирулины:

• Пищевая промышленность — как добавка в смузи, протеиновые смеси, снеки, макаронные изделия; в качестве натурального красителя (фикоцианин).
• Кормопроизводство — добавка в рационы рыб, птицы, скота, а также в аквакультуре.
• Биотехнология — источник фикоцианина для лабораторных и медицинских целей.
• Косметология — компонент масок, кремов, средств по уходу за кожей.

¶Пищевая ценность и ограничения

Спирулина позиционируется как диетическая добавка с высоким содержанием белка, железа и антиоксидантов. Однако её роль в питании человека оценивается неоднозначно: объёмы, которые реально потребляются, невелики, поэтому вклад в суточную потребность питательных веществ ограничен.

К потенциальным рискам относят:

• загрязнение тяжёлыми металлами и микроцистинами при нарушении технологии выращивания;
• аллергические реакции;
• взаимодействие с некоторыми лекарственными препаратами (иммунодепрессанты, антикоагулянты).

Продукция, поступающая на рынок, подлежит контролю по показателям безопасности, установленным национальными и международными стандартами.

¶Экологический аспект

Культивирование спирулины рассматривается как перспективное направление «зелёной» биотехнологии: для её роста требуется меньше воды и земли, чем для традиционного животноводства, а часть углерода связывается в биомассе. Ряд проектов исследует использование спирулины для очистки сточных вод и производства биотоплива, однако эти технологии пока не вышли на промышленный уровень.