Спирулла как синезелёная водоросль¶

Спирулла (лат. Spirulina) — обобщающее название для представителей рода цианобактерий (синезелёных водорослей) из семейства Oscillatoriaceae, а также коммерческое наименование биомассы, получаемой из этих микроорганизмов. Клетки спируллы имеют нитчатую форму и закручены в характерную спираль, что и дало название роду. Благодаря высокому содержанию белка, витаминов и пигментов спирулла с середины XX века используется как пищевая добавка и объект промышленного культивирования.

¶Систематика и биология

Строго говоря, спирулла — не водоросль в ботаническом смысле, а цианобактерия: прокариотический организм, не имеющий оформленного ядра и хлоропластов. Фотосинтез у неё осуществляется на тилакоидных мембранах с участием хлорофилла a и фикобилиновых пигментов — фикоцианина и аллофикоцианина, придающих биомассе сине-зелёный цвет.

Наиболее известны два вида:

• Arthrospira platensis — основная культивируемая форма, распространённая в Африке и Азии;
• Arthrospira maxima — встречается в Центральной Америке, также используется в аквакультуре.

Род Spirulina был описан в 1844 году, однако позднее часть видов перенесли в род Arthrospira; в коммерческой и научно-популярной литературе закрепилось прежнее название. Нити спируллы состоят из цилиндрических клеток, соединённых в трихомы, и способны к скользящему движению. Размножение происходит преимущественно путём деления нитей на фрагменты (гормогонии).

¶Среда обитания

Спирулла — типичный обитатель щелочных солёных водоёмов. Она встречается в тропических и субтропических озёрах с высоким содержанием карбонатов и бикарбонатов, где pH среды нередко превышает 9–10. Классические естественные местообитания — озеро Чад в Африке, озеро Тескоко в Мексике (исторически), водоёмы в районе озера Натрон в Восточной Африке. В таких условиях спирулла образует плотные скопления и служит основой пищевых цепей для фламинго и мелких беспозвоночных.

¶История использования

Употребление спируллы в пищу имеет давнюю историю. Народы, жившие у озера Чад, веками собирали высохшие слои биомассы и использовали её в качестве пищевой добавки к лепёшкам. Ацтеки, по свидетельствам испанских хронистов XVI века, собирали с поверхности озера Тескоко синезелёный «ил» и делали из него лепёшки под названием tecuitlatl.

Научное изучение началось в 1960-х годах, когда исследователи обратили внимание на высокую продуктивность и питательную ценность цианобактерии. С 1970-х годов спируллу начали культивировать в промышленных масштабах — сначала в Мексике и Японии, затем в США, Китае, Индии и других странах.

¶Состав и свойства

Сухая биомасса спируллы содержит 50–70 % белка, что выше, чем у сои и мяса. Белок представлен всеми незаменимыми аминокислотами, хотя по содержанию метионина и цистеина уступает животным источникам. Помимо белка, в состав входят:

• витамины группы B (в том числе B12, что важно для вегетарианцев, хотя его биодоступность спорна);
• β-каротин и другие каротиноиды;
• фикоцианин — синий пигмент с антиоксидантными свойствами;
• γ-линоленовая кислота;
• минералы: железо, магний, калий, кальций.

Калорийность невелика — около 290 ккал на 100 г сухого продукта.

¶Промышленное культивирование

Спируллу выращивают в открытых прудах-реакторах и закрытых фотобиореакторах. В первом случае используются неглубокие бассейны с мешалками, где поддерживаются щелочная среда, температура 30–35 °C и интенсивное освещение. Закрытые системы дороже, но позволяют контролировать чистоту и избегать загрязнения другими микроорганизмами.

Сбор биомассы проводят фильтрацией или центрифугированием, после чего её высушивают распылительным или сублимационным способом. Мировое производство спируллы оценивается в десятки тысяч тонн в год; крупнейшие производители — Китай, Индия, США и страны Юго-Восточной Азии.

¶Применение

Основные направления использования:

1. Пищевые добавки — в виде порошка, таблеток и капсул; позиционируются как источник белка, витаминов и антиоксидантов.
2. Корм для животных — в аквакультуре для рыб и креветок, в птицеводстве и животноводстве как белковая добавка.
3. Косметика — экстракты фикоцианина входят в состав кремов и масок.
4. Получение пигментов — фикоцианин применяется как натуральный краситель в пищевой промышленности.
5. Биоремедиация — изучается способность спируллы поглощать тяжёлые металлы и связывать углекислый газ.

¶Ограничения и критика

Эффективность спируллы как «суперпродукта» часто преувеличивается в рекламе. Клинические исследования подтверждают её питательную ценность, но не подтверждают заявлений о лечении конкретных заболеваний. Отдельные образцы добавок могут содержать примеси тяжёлых металлов, микроцистины (токсины других цианобактерий) и нуклеиновые кислоты в избытке, что ограничивает длительное употребление больших доз. Людям с аутоиммунными заболеваниями и фенилкетонурией спирулла противопоказана. В ряде стран продукт регулируется как пищевая добавка, а не как лекарство.

¶Экологические аспекты

Массовое цветение цианобактерий, включая близкие к спирулле виды, в эвтрофированных водоёмах приводит к выделению токсинов и ухудшению качества воды. Промышленное культивирование спируллы, напротив, рассматривается как способ получения белка с меньшим углеродным следом по сравнению с животноводством, поскольку цианобактерии растут быстро и не требуют пахотных земель.