Цианобактерии и водоросли как источник пищевого белка

Цианобактерии и водоросли как источник пищевого белка

Реферат

Цианобактерии и водоросли как источник пищевого белка

Введение

Дефицит белка в питании - глобальная проблема человечества. Недостаток и неполноценность белка приводит к появлению различных заболеваний, снижению работоспособности. Потребности в белке не могут быть решены на базе традиционных ресурсов растениеводства и животноводства из-за ограниченности посевных площадей, климатических особенностей. Альтернативным источником белка является промышленный биосинтез белка одноклеточных организмов.

Ценным сырьем для получения биологически активных веществ являются синезеленые водоросли (цианобактерии) - одноклеточные доядерные организмы. В клетках цианобактерий содержание белка может достигать 70-75% органической части. Таким образом, цианобактерии могут служить сырьем для получения белка.Перспективно использование цианобактерий горячих источников, так как их приспособленность к активной жизни при высокой температуре основана на своеобразии физико-химических, структурных и функциональных свойств всех компонентов клетки. Следовательно, цианобактерии могут являться также сырьем для производства широкого спектра биологически активных добавок.

Водоросли вошли в наш рацион всего несколько десятилетий назад. И интересен тот факт, что мы употребляем их практически каждый день, но даже не замечаем этого. Дело в том, что в составе мороженого, зефира, мармелада содержатся альгиновые кислоты, как раз и добываемые водорослей. Они необычайно полезны для человеческого организма благодаря своему составу. У водорослей почти бесконечный список полезных свойств, обусловленный богатейшим химическим составом. Науке известно более 1000 видов водорослей, из которых в пищу идут далеко не все. Тем не менее, лишь некоторые водоросли прочно вошли в пищевой рацион человека.

1.Спирулина: использование и применение

Спирулина - род одноклеточных сине-зеленых водорослей (цианобактерий). В настоящее время изучено около 30 видов цианобактерий, широко распространенных в соленых и пресных водоемах, термальних источниках, содовых озерах. Встречается на всех материках, кроме Антарктиды. Во многих странах спирулина употребляется в пищу, в связи с чем культивируется в больших объемах.

Использование Spirulina, как природного источника белка и витаминов для людей и животных, известно еще с античных времен. Полагают, что еще с античных времен два вида, Spirulina maxima и Spirulina platensis , использовались в пищу в Мексике и в той части Африки, где сейчас расположена Республика Чад, соответственно. Цианобактерии Spirulina platensis и Spirulina maxima обладают необычно высоким для фотосинтетических организмов содержанием белка, составляющим до 70% сухого веса. Nostoc flagelliforme считается деликатесом в Китае. Другие цианобактерии используются в пищу в Индии и на. Аминокислотный состав S. Maxima, которая может расти на отходах животноводства, делает ее одним из лучших фотосинтетических организмов для питания человека. Подобно другим микроводорослям, Spirulina используется как источник натуральных красителей в пищевой промышленности и как диетическая пищевая добавка. Подобраны оптимальные физиологические условия (температура и pH) для выращивания нового изолята Spirulina sp., найденного в загрязненной нефтью солоноватой воде дельты Нигер, с целью получения биомассы и белкового синтеза. Другие виды цианобактерий, включая Aphanizomenon flosaquae и Nostochopsis lobatus , также рассматриваются как перспективные источники микроводорослевой биомассы для пищевой индустрии, для получения пигментов и антиоксидантов.

Для быстрого роста и хорошого развития данной водоросли необходимы достаточная освещенность и тепло. Спирулина не погибает при температуре до +60 градусов. Некоторые ее пустынные формы сохраняют жизнеспособность, впадая в анабиоз, даже при условии полного испарения воды в водоеме и температуре грунта до +70 градусов. Это свидетельствует о том, что при высокой температуре органические вещества клетки спирулины сохраняют свою целостность. В обычных условиях при такой температуре белки, ферменты, витамины начинают разрушаться.

Строение.

Тело спирулины представляет собой неветвящуюся нить в форме спирали. Трихомы (нити) состоят из одинаковых клеток, причем при рассматривании под световым микроскопом перегородки клеток не различимы. Слизистые чехлы отсутствуют или плохо развиты. Характерна способность трихом сокращаться и двигаться наподобие движениям змеи, то есть совершать поступательные и вращательные движения. Нити спирулины скапливаются в пучки или переплетаются с другими видами водоростей. Разные виды спирулины отличаются друг от друга по длине нитей и их форме. В клетках данной водоросли имеются фотосинтетические пигменты - фикоцианины, хлорофиллы. Размножение осуществляется вегетативным путем - фрагментами трихомов.

Состав. Содержание белка в спирулине (60-70 %) намного выше, чем в любом другом традиционном продукте питания. Для сравнения: в яйце содержится белка 47%, в говядине-18-21 %, в порошке сои - 37 %. Также, спирулина содержит от 10 до 20% Сахаров, которые легко усваиваются с минимальным количеством инсулина.

В спирулине содержится очень мало холестерола (32,5 мг/100г), в то время как в яйце на то же количество белка его приходится 300 мг, поэтому регулярное потребление спирулины приводит к снижению в организме холестерина. Ее состав включает до 8 % жира, представленного важнейшими жирными кислотами. Спирулина обогащена макро- и микроэлементами, необходимыми для нормального течения обменных процессов в организме. И, что особенно важно, в спирулине сконцентрированы в оптимальных соотношениях важнейшие витамины - А1, В1, В2, В3, В6, В12, РР, биотин, фолиевая кислота, инозитол. пантотенат, С и Е витамины и не синтетические. как в аптечных поливитаминах, а натуральные, синтезированные живыми клетками.

Спирулина - рекордсмен среди растений по содержанию Бета-каротина (провитамина А) - его в 35 раз больше, чем в моркови. В 3-х граммах спирулины содержится 9 мг бета-каротина, что составляет 150% суточной потребности человека в витамине А. Рекордсменом среди витаминов этой группы является витамин В12. В 3-х г спирулины его 200% рекомендуемой суточной дозы, в 25 раз больше, чем в говяжьей печени.

Спирулина содержит практически весь необходимый человеку набор минеральных веществ: Железо (30% суточной потребности). Содержание железа в Спирулине в 5 раз выше, чем в свежем шпинате, и в 28 раз выше, чем в сырой печени, Калий (5%), содержащийся в спирулине помогает организму хорошо управляться с органическими элементами пищи, нейтрализуя образующиеся кислоты,

Магний (7%) важен для усвоения натрия, калия, кальция, фосфора и витамина С, Фосфор (4%) - необходим для каждой клетки тела и вместе с кальцием (в соотношении 1:2) участвует фактически во всех физиологических химических реакциях, Молибден (7%), - способствует переработке жиров и углеводов, является важной составляющей фермента, отвечающего за утилизацию жира .

Таким образом, даже краткое знакомство с химическими компонентами спирулины со всей очевидностью свидетельствует о том, что это уникальное явление природы, имеющее в своем составе полноценный белок, углеводы, жиры, микро- и макроэлементы, витамины, фикоцианин, бета-каротин, гаммалинолевую кислоту и другие биологически активные компоненты, способные каждый в отдельности и, тем более, все вместе оказать мощное положительное воздействие на организм человека и способствовать нормализации имеющихся нарушений, если в этом имеется необходимость, или повысить защитные силы организма и, как следствие, его работоспособность и устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды.

Исследователи говорят, что водоросли можно использовать в качестве источника белка как функциональный продукт питания с пользой для здоровья. Исторически сложилось так, что во всем мире прибрежные народы употребляют в пищу съедобные водоросли, и сегодня водоросли остаются привычным питанием во многих странах, особенно в Азии. Действительно, в последнее время многие водоросли успешно добавляют в пищу, начиная от колбасы и сыра для пиццы, до замороженных мясных продуктов.

Ранее исследователи обнаружили, что богатые белками красные водоросли (такие их виды, как Palmaria palmata и Porphyra) потенциально могут быть использованы в разработке недорогой, но очень питательной пищи, так как могут конкурировать с таким популярным в настоящее время источником белка, как соя. Например, содержание белка в Porphyra варьируется от 9-25% в зависимости от сезона сбора урожая. Самый высокий процент белка на грамм сухих цельных водорослей обычно приходится на P. рalmate, собранных в зимний сезон (октябрь-январь). В водорослях вида Porphyra содержатся такие ценные аминокислоты, как лейцин, валин и метионин, которые похожи на аминокислоты, содержащиеся в зернобобовых культурах, таких как горох или фасоль.

Сегодня огромное количество людей страдают от сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) и высокого кровяного давления, которое является основной причиной сердечно-сосудистых заболеваний. В дополнение к использованию водорослей в качестве источника белка исследователи обнаружили, что некоторые белки, содержащиеся в этих водорослях, помимо питания человека, могут быть использованы как функциональные продукты, полезные для здоровья. Биологически активные пептиды - это пищевые пептиды, которые оказывают на здоровье физиологический, «гормоноподобный» положительный эффект. Белки и пептиды из пищевых источников, таких как молочные продукты, яйца, мясо и рыба, хорошо изучены как агенты, способные снизить высокое кровяное давление, и, как считается, способны предотвратить сердечно-сосудистые заболевания. Исследователи обнаружили, что ренин-ингибирующий пептид содержится также и в морских водорослях Palmaria palmata.

Хлорелла

Одноклеточная зеленая водоросль хлорелла по содержанию витаминов превосходит все растительные корма и культуры сельскохозяйственного производства. Провитамина А в ней в 7-10 раз больше, чем в шиповнике или сухих абрикосах. Хлорелла - активный продуцент белков, углеводов, липидов, витаминов с легко регулируемым соотношением этих соединений при изменении условий культивирования. При выращивании на обычных минеральных средах в сухой биомассе хлореллы содержится 40-55% белка, 35% углеводов, 5-10% липидов и до 10% минеральных веществ. Хлорелла, растущая на среде, богатой азотом, накапливает преимущественно белок, при дефиците азота она синтезирует главным образом жиры и углеводы, добавление к среде глюкозы и ацетата приводит к повышению содержания каротиноидов и т.д. По качеству продуцируемого белка хлорелла превосходит все известные кормовые и пищевые продукты: в нем имеются все необходимые аминокислоты, в том числе незаменимые.В 1 г массы сухого вещества водоросли содержится: каротина 1000-1600 мкг, витамина B1 - 2-18, В2 - 21-28, В3 - 12-17, В6 - 9, B12 - 0,025-0,1, С - 1300-5000, провитамина D - 1000, К - 6, РР - 110-180, Е - 10-350, пантотеновой кислоты - 12-17, фолиевой кислоты - 485, биотина - 0,1, лейковорина - 22 мкг. По содержанию витаминов хлорелла превосходит дрожжи, считающиеся богатым источником этих жизненно важных веществ. В клетках водоросли больше, чем в дрожжах, инозита в 1,5 раза, биотина - в 2, пантотеновой кислоты - в 1,3, пара-аминобензойной кислоты - в 2,9 раза. Витамина B12 нет ни в дрожжах, ни у высших растений, а хлорелла его продуцирует. Если в рыбьем жире содержится 6 витаминов, то в хлорелле не менее 13. Количество витаминов как в клетках, так и в культуральной среде заметно варьирует в зависимости от условий культивирования и фазы развития водоросли. Среди внеклеточных продуктов хлореллы обнаружены витамины B1, В2, В3, B5, В6, B12, фолиевая кислота и ее производные, пара-аминобензойная кислота, биотин, инозит. Содержание этих витаминов в среде значительно превосходит их количество в клетках. Так, на 6-й день выращивания количество витаминов в среде максимальное и составляет для пантотеновой кислоты, биотина, п-аминобензойной кислоты - 80%, для пиридоксина - 70, тиамина, инозита, никотиновой кислоты - 60% общего содержания в клетках и среде. Затем относительное содержание витаминов в среде снижается, тем не менее и на 14-й день культивирования оно составляет около половины общего количества. Поэтому при использовании биомассы в качестве кормовых добавок следует учитывать это обстоятельство и спаивать животным суспензию клеток, не теряя находящиеся в среде витамины и другие биологически активные вещества - антибиотики, ферменты, стерины, фитогормоны и т.д.

Так как в белке хлореллы содержатся все незаменимые аминокислоты, его питательная ценность в 2 раза превосходит таковую для соевого белка. Если же сравнивать питательную ценность биомассы в целом, то окажется, что 1 кг биомассы равен 4-5 кг сои. При добавлении к 1 т зерна 5-7 кг массы сухого вещества хлореллы биологическая ценность зерна увеличивается в 1,5 раза. По калорийности хлореллу можно приравнять к шоколаду, а ее белок равноценен белку сухого молока или мяса.

При употреблении хлореллы в виде таблеток или суспензии увеличивается синтез интерферона, снабжение кислородом клеток тела и мозга, происходит очистка крови, печени, почек, желудочно-кишечного тракта от токсинов и тяжелых металлов, улучшается пищеварение, нормализуется рост организма, стимулируется восстановление тканей, рН организма сдвигается в более щелочное состояние, нормализуется сердечно-сосудистая деятельность, в кишечнике более интенсивно развивается полезная микрофлора. Хлорелла рекомендуется при усталости, нарушениях зрения, сердечно-сосудистой деятельности и давления, потере памяти, высоком содержании холестерина, проблемах с пищеварением, тучности, головной боли, инфекциях, дерматитах, токсикозах, аллергиях и как общеукрепляющее средство, повышающее иммунный статус организма.

Хлореллу весьма успешно применяют за рубежом в сельскохозяйственном производстве (в скотоводстве, свиноводстве, звероводстве, птицеводстве, пчеловодстве) в качестве пищевых добавок к рациону различных животных, для улучшения плодородия почв, увеличения всхожести семян, при силосовании и т.д.

Морская капуста

Так называют ламинарию японскую, самое популярное растение из съедобных бурых водорослей. Восточные врачеватели считают, что регулярное присутствие в рационе морской капусты значительно продлевает жизнь. Ведь только в ней находится натуральный йод, которого так не хватает большинству людей на планете, и другие полезные микроэлементы.

Ламинария насчитывает 30 видов: из них 27 встречаются в Северном полушарии, и лишь 3 - в Южном. Самые большие плантации находятся в Тихом океане. Дальний Восток России - Сахалин, Камчатка, Приморье, Южные Курилы - природная кладовая морской капусты в нашей стране. Морские огороды, где выращивают морскую капусту, расположены вдоль всего побережья Китая, на севере Японии, в Корее.

Врачи всего мира неравнодушны к ламинарии японской, считая ее панацеей от многих бед: ишемии, подагры, атеросклероза, колита, гипертонии, ожирения. Она выводит из организма тяжелые металлы, радионуклиды, токсины, болезнетворные бактерии. И главное - помогает справиться с заболеваниями щитовидной железы, которые особенно часто встречаются там, где наблюдается естественный недостаток йода.

Заключение

спирулина водоросли белок

Морские водоросли издавна считаются одним из лучших природных лекарств. Вобрав в себя всю силу моря и солнца, они способны победить многие болезни, даже самые запущенные.

В водорослях множество витаминов и микроэлементов, которые жизненно необходимы нам для нормального состава крови, хорошей работы нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной и других систем организма. Причем все эти вещества содержатся в наиболее приемлемой для человека легко усвояемой форме.

Морские водоросли - это и лекарство, и пища. Вернее, пища, которая становится лекарством. В них содержится белок - один из наиважнейших компонентов питания. Причем белка в водорослях больше, чем в любых других продуктах питания. И этот белок гораздо полезнее, чем белок, скажем, мяса, ведь там почти нет холестерина. Поэтому регулярное употребление продуктов из водорослей позволяет и насытить организм необходимыми веществами, и избавить сосуды от жировых отложений, и справиться с атеросклерозом и другими недугами! В таблице, для примера, приведено содержание белков в водорослях вида Spirulina в сравнении с традиционными продуктами питания.

Данные таблицы показывают огромные потенциальные возможности использования водорослей, как сырья для производства белковых продуктов питания, в которых испытывает дефицит значительная часть населения планеты. Реально уже активно происходит использование водорослевых белков взамен белков из сои.

Список литературы

1.      НАУКА И ИННОВАЦИИ- научно-практический журнал.\ Мельников С., Шалыго Н.. 2009. №3(73).

2.      Использование микроводоросли Spirulina в пищевой промышленности\ Николаенко М.В., Сон О.М., к.т.н., доцент Текутьева Л.А.. 2013.

.        Химические исследования водорослей.\ Усов А.И., Чижов О.С. М.: Наука, 1988.

.        http://beaplanet.ru/prokarioty/bakterii/cianobakterii/spirulina.html

.        http://www.valleyflora.ru/vodorosli-pishcha.html