Исследование, опубликованное в журнале Marine Drugs Национальным институтом продовольствия Технического университета Дании (DTU), показывает, что температура и свет являются ключевыми факторами, влияющими на выход различных питательных веществ.
Виды Nannochloropsis являются одноклеточными, планктонными, с субсферическими клетками диаметром 2-4 мкм или цилиндрическими клетками размером 3–4 × 1,5 мкм. Половое размножение никогда не наблюдалось, и у рода, по-видимому, отсутствуют гены мейоза.
Nannochloropsis встречается как в пресноводной, так и в морской среде. В настоящее время известны 5 видов (Nannochloropsis australis, Nannochloropsis granulata, Nannochloropsis limnetica, Nannochloropsis oceanica, Nannochloropsis oculata), а виды Nannochloropsis salina и Nannochloropsis gaditana недавно были переведены в род Microchloropsis.
Виды наннохлоропсиса стали очень популярными для исследований производства липидов для биотоплива и/или производства длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот для питания.
«Большая часть существующих исследований сосредоточена на том, как Nannochloropsis oceanica растет и производит биомассу, а также на производстве жирных кислот. Мы также исследовали это, однако, дополнительно решили сравнить это с одновременным производством белков и витамина K2», - говорит аспирант Эмиль Гундерсен, который проводил эксперименты по выращиванию в лаборатории микроводорослей в Национальном институте продуктов питания DTU.
Исследование обеспечивает более полный обзор, одновременно анализируя содержание белка, содержание жирных кислот, содержание витамина К и рост данного вида микроводорослей. С этими знаниями фаза культивирования может быть оптимизирована для достижения биомассы, наиболее богатой питательными веществами.
«Наши эксперименты показывают, что при высокой температуре и интенсивности света Nannochloropsis oceanica растет быстро и производит много белка. Однако содержание омега-3 и витамина К2 выше при понижении температуры», - говорит Гундерсен.
На основании проведенных исследований ученые предлагают выращивать Nannochloropsis oceanica, используя двухэтапный процесс.
«Исследования показывают, что мы достигнем наилучших результатов, если изначально выращивать микроводоросли при высоких температурах и ярком освещении, чтобы стимулировать рост и выработку белка. Впоследствии условия можно регулировать, понижая температуру, что позволяет микроводорослям сосредоточиться на выработке омега-3 и витамина К2», - поясняет ученый.
Графическая аннотация. Источник: Marine Drugs (2024). DOI: 10.3390/md22110505.
Результаты исследования основаны на выращивании относительно небольших количеств микроводорослей в лабораторных условиях, но исследователи ожидают, что общие тенденции будут применимы и в более крупных масштабах.
«Регулирование температуры - хорошо известная концепция в современной ферментационной отрасли. Поэтому мы считаем, что будет относительно легко реализовать двухэтапный процесс, основанный на температуре, в будущем коммерческом производстве микроводорослей», - говорит Гундерсен.
Витамин К2 обычно поступает из продуктов животного происхождения, таких как мясо и молочные продукты, что затрудняет его получение при переходе на преимущественно растительную диету.
«Интересно, что микроводоросли потенциально могут служить источником для производства витаминов, таких как K2, которые мы обычно получаем из животных источников, веганским способом», - отметил Гундерсен.
Следующий шаг - исследовать, как можно повысить биодоступность белков, жирных кислот омега-3 и витаминов в микроводорослях. Это необходимо, поскольку у них толстая клеточная стенка, которую пищеварительной системе человека трудно расщепить.
Микроводоросли - это организмы, которые могут расти, используя свет и CO 2 , как и растения. Их можно выращивать в фотобиореакторах, состоящих из системы трубок из плексигласа, где микроводоросли получают свет и воздух.
По сравнению с бактериальным производством биомассы путем ферментации, которым Дания хорошо известна, индустрия микроводорослей все еще относительно невелика. Вероятно, это связано с тем, что выращивание микроводорослей в Дании из-за климата требует высокотехнологичных систем в помещении. В Южной Европе более теплый климат позволяет выращивать их в открытых резервуарах, что экономит как материалы, так и энергию.
Тем не менее, микроводоросли остаются привлекательными в более прохладном климате, в первую очередь из-за их уникального питательного состава, который включает незаменимые аминокислоты, ненасыщенные длинноцепочечные жирные кислоты и широкий спектр витаминов и минералов. Кроме того, их можно выращивать на землях, которые в противном случае непригодны для сельскохозяйственного производства, и они могут питаться в основном за счет возобновляемой энергии.
«Поскольку микроводоросли выращиваются с использованием света и CO2, они экономят на введении органического углерода, как правило, сахара, который требуется при традиционной ферментации. Более того, им нужны некоторые неорганические питательные вещества, которые потенциально могут быть получены путем использования сточных вод других отраслей промышленности», - заключил Гундерсен.
Источник: Technical University of Denmark.
На заглавном фото вы видите водоросль Nannochromophis Oceanica в лаборатории водорослей DTU Food. Автор фото: Лене Хундборг Косс.
