Микроводораслите и ползата от тях

 

Засилващата се тенденция към водене на здравословен начин на живот, заедно с повишаващия се през последните години стремеж към използването на продукти от биологичното земеделие, значително повишава интереса към биомасата от микроводорасли. За да внесем повече яснота по въпроса, се свързахме с гл. ас. д-р Иван Илиев, ръководител на лаборатория Експериментална алгология към Институт по физиология на растенията и генетика – Българска академия на науките.

– д-р Илиев, какво точно представляват микроводораслите?

Микроводораслите са едноклетъчни фотосинтезиращи организми с разнообразни форми и размери (от 10 до 150 микрона), отличаващи се с огромно видово разнообразие. Способността им да се размножават за сметка на слънчева енергия и въглероден диоксид им отрежда първичното трофично ниво в хранителните вериги на всяка екосистема. Това са началните производители на биомаса, която служи за храна на по-висшите организми.

 

 

Микроскопски снимки на водорасли от различни таксони

– А къде най-често могат да се открият те?

Техните генетично заложени физиологични и биохимични особености са в основата на оцеляването им при неблагоприятни условия на средата, което предопределя и повсеместното им разпространение. Микроводораслите обитават всички солени и сладководни басейни, засъхващи блата в пустините, почвите и дори повърхността на вечно обвитите в лед земи на Антарктика.

– Какво отличава микроводорасловата биомаса от останалата растителна биомаса и защо е толкова силен интересът към нея през последните години?

Водорасловите метаболити са около 3 000 на брой и съставляват приблизително 20 % от органичните съединения във водоемите. В голямата си част това са концентрирани белтъчни и мастноразтворими вещества, разпределени в здравословно за човек съотношение.

Като цяло, микроводорасловата биомаса има висока биологична стойност. Наличието на над 100 различни вида каротеноиди, полиненаситени мастни киселини (омега-3, омега-6), белтъци, витамини и минерали, токоферол, коензим-Q, както и всички незаменими аминокиселини, я правят здравословна хранителна добавка.

Дългогодишни научни разработки доказват, че микроводораслите засилват имунитета, ускоряват регенерацията на тъканите, намаляват хроничната умора и имат антидепресивен ефект.

– Къде може да се използва микроводорасловата биомаса?

Предвид сравнително бързия им растеж и относително високо съдържание на ценни вещества, микроводораслите вече половин век представляват интерес за хранителната и фармацевтична промишлености. През последните десетилетия се наблюдава засилено внимание и от страна на медицината.

– Може ли да дадете някои конкретни примери?

Веднага се сещам за астаксантина, който след прием не се метаболизира до витамин A (ретинол) в човешкото тяло, с което се изключва риска от токсичен ефект при предозиране. Този пигмент принадлежи към голяма група антиоксидантни съединения – каротеноиди, които масово се използват като хранителни добавки. Друг представител на тази група е известният на всички β-каротен, познат и като провитамин А. Освен като хранителна добавка, той се използва и като съставка в редица козметични продукти. Установено е, че някои видове микроводорасли могат да синтезират в големи количества тези природни пигменти с редица полезни за здравето свойства.

Хидролизатите от микроводораслова биомаса пък заместват пълноценно качественото телешко месо. Белтъчни хидролизати от зелени водорасли например, намират приложение като добавка в храната на спортисти, както и спомагат за бързото възстановяване на организма след заболяване.

Със същия успех микроводорасловата биомаса може да бъде употребявана и като висококачествена фуражна добавка във всички клонове на животновъдството, както и да се прилага в рибовъдството, тъй като представлява част от естествената храна на рибите.

Водораслите са и единствени източници за получаването на фикоцианин и фикоеритрин, които са широко използвани като природни оцветители в храни и козметични продукти. Поради високият им антиоксидантен потенциал намират приложение и при лечението на редица заболявания.

– Изглежда днес има натрупано значително количество научна информация за микроводораслите. От колко време се провеждат подобни изследвания?

Доколкото ми е известно, едни от първите сведения за микроводорасли датират от IV век пр.н.е., когато Аристотел документира наличието на червени оцветявания по снежната повърхност, определени от унгарската ботаничка Erzsebet Kol като “криосестон” (микроорганизми, които растат при температури близки до точката на замръзване), едва през 1956 година.

През последните 70 – 80 години се наблюдава значителен ръст на научните изследвания в областта на фундаменталната и приложна алгология, при което учени от цял свят установяват и показват в десетки хиляди научни публикации, значимостта на тези микроорганизми. С усъвършенстваните, през последните две десетилетия, молекулярни аналитични методи се увеличават и познанията относно качествения състав на микроводорасловата биомаса, което дава и по-точна представа за нейното въздействие върху човека.

Важен момент според мен е създаването през 60те години от миналия век на едно от първите съоръжения за промишлено отглеждане на микроводорасли в Европа, проектирано от чешкия учен Ivan Setlík (1928–2009). Този тип открити площи за култивиране на микроводорасли дава началото на последващите научно-технологични дейности, които довеждат до появата на съвременните фотобиореактори.

Познавайки научната литература мога да кажа, че съвременните похвати от приложната алгология стъпват върху солидно количество научен труд и знания.

– Къде може да се намери актуална информация за новостите в технологиите за култивиране и използване на микроводораслите в България?

Лаборатория “Експериментална алгология“ към Институт по физиология на растенията и генетика – БАН е едно от водещите изследователски звена в България. Създадено е през 1966 година, като секция по Алгология към Институт по генетика и селекция. Със своите над 50 години опит на поколения учени, днес Лабораторията разполага с експертиза в областта на фундаменталната и приложна алгология. Екипът от специалисти се занимава основно с изучаване на процеси от физиологията, биохимията и биотехнологиите на микроводорасли.

В условията на лабораторно отглеждане се установява съставът, както и се определят оптималните условия за растеж на даден микроводораслов вид, а в резултат на тяхното оптимизиране се повишава добива от биомаса. Прилагането на стресови физикохимични фактори на средата (висока и ниска температура, различна осветеност, солева концентрация, рН, азотно гладуване и др.), показва поведението на микроводораслите при различни екстремни условия и разкрива особените за всеки отделен вид промени, включително в биохимичния състав на биомасата.

Физиологичните и биохимични изследвания водят до полезни биотехнологични и практически решения, а от там и до пряка научно-техническа помощ, насочена предимно към малки и средни предприятия за промишлено отглеждане на качествена микроводораслова биомаса. Това изцяло покрива и изискванията на Европейския съюз относно специфичната политика по отношение Наука – Бизнес.

– Споменахте за промишлено отглеждане на микроводорасли. Бихте ли дали повече информация?

Да, това е начинът да се произведе достатъчно количество микроводораслова биомаса, което да обезпечи потребителските нужди. Според съвременните биотехнологични концепции микроводораслите се отглеждат в т. нар. фотобиореактори, които представляват “обособена част от пространството, където се осъществява управляван фотоавтотрофен процес“ (Цитат: “Георги Петков. 2007. Фотобиореактори за водорасли – процеси и околна среда” – дисертация за Доктор на науките. БАН“).

Рзличните микроводораслови видове предопределят конструирането и използването на различен тип фотобиореактори, като основен момент в избора на подходящо съоръжение е микроводораслото и неговите специфични потребности по отношение на необходимите фактори за растеж и натрупване на биомаса.

Предприятие за промишлено отглеждане на Chlorella, проектирано от учени от

Лаборатория “Експериментална алгология“ към ИФРГ-БАН (с. Варвара, община Септември, 2016 година)

Към момента, годишното производство на суха водораслова биомаса възлиза на около 10 000 тона. Най-големи производители са САЩ, Китай и Индия. Може да се каже, че търсенето значително надвишава предлагането, като пазарът е далеч от насищане. Това означава, че са налице добри възможности за производство на микроводораслова биомаса и продукти на нейна основа с търговска цел.

В България също са отглеждани микроводорасли в промишлени количества и са произвеждани микроводораслови продукти. В местността Рупите, близо до Петрич, през 1967 година започва промишлено отглеждане на зелените водорасли Chlorella и Scenedesmus, което продължава до 2001 година.

Начало на микроводорасловото производство в България (1967 година)

През всичките тези години е изнасяна продукция към Япония, САЩ, Германия, и Чехия. В същото време, в България са произвеждани козметични продукти получени от микроводораслова биомаса, познати под търговските наименования Algovit, Algastron, Roupi Shampoo, Algofem и др.

През последните 10 години все повече се засилва интересът на частни инвеститори, които искат да отглеждат микроводорасли с търговска цел в страната ни. Това показва, че и у нас микроводораслите се преоткриват като отличен източник на природни, безопасни и здравословни продукти.

– А как стои въпросът с микроводорасловите продукти и пазара на микроводораслова биомаса?

Тук акцентът пада основно върху качеството на получената биомаса. Може да се каже, че снижаването на производствената себестойност при запазено високо качество на микроводорасловата биомаса не е икономическа, а научна задача, свързана предимно с прилагането на фундаментални знания от областта на алгологията.

Поради това, че в приложната алгология се срещат в сложни съчетания няколко природни науки, решенията не са прости и най-често изискват моделиране. Тук е и мястото на учените, работещи в тази сфера.

Колкото до пазара на микроводораслова биомаса – той се разраства и ще продължава да се разраства, като всеки производител самостоятелно трябва да организира реализацията на получената продукция в условията на пазарна икономика.

– д-р Илиев, споменавате за подвеждаща информация в средствата за масово осведомяване. Според Вас, защо се стига до това?

Въпросът не е “защо“, а “как“. Свободното изразяване в интернет-пространството води до натрупване на противоречива и подвеждаща информация относно ползите от тези микроорганизми. Веднъж разпространена тази необективна информация бива преекспонирана многократно.

Така например, през 2007 година започна световна медийна кампания за производството на биодизел от микроводорасли. Днес, 14 години по-късно, все още няма масова употреба на такъв биодизел поради високата себестойност на биомасата. Добавяните в биодизела около 6 – 7 % съставки от биологичен произход (в Англия и някои EU страни) се получават предимно от маслодайни висши растения. Водорасловата биомаса е ценна суровина с висока биологична стойност, която на този етап от техническия прогрес би следвало да се използва предимно в хранителната и фармацевтична промишлености, както и в медицината. (Цитат: “Petkov G, Ivanova A, Iliev I, Vaseva I. 2012. A critical look at the microalgae biodiesel. European Journal of Lipid Science and Technology“).

Друга дезинформация, която трябва да се вземе предвид от бъдещите инвеститори е, че микроводорасловата биомаса е “без пари“. В действителност, производството на тази биологична суровина е свързано с големи начални вложения и създаване на сложна организация за подържане на непрекъснат процес. По тези причини, качествената микроводораслова биомаса си остава относително скъп продукт.

– Как виждате бъдещето на микроводорасловите технологии и какви съвети бихте дали на бъдещи заинтересовани производители на микроводораслова биомаса?

За мое огромно щастие, микроводорасловите технологии се развиват в прогресивен порядък. Това означава, че скоро ще дойде момент, в който хората ще са убедени в ползата от тези фотосинтезиращи микроорганизми и ще се наблюдава сериозен интерес от страна на частни инвеститори относно производство на микроводораслова биомаса.

Моят основен съвет към заинтересовани бъдещи производители е да не се предоверяват на всичко написано в интернет, а да се консултират с подготвени специалисти. Това се отнася не само до отглеждане на микроводорасли, а до всички сфери, предлагащи иновативни разработки.

Гл. ас. д-р Иван Илиев е понастоящем ръководител на Лаборатория Експериментална алгология към ИФРГ-БАН. Той изучава еко-физиологичните и биохимични особености на микроводорасли от екстремни местообитания. Специалист е по биотехнологии и е участвал в проектирането на предприятия за промишлено отглеждане на микроводорасли в България

http://www.bio21.bas.bg/ippg/bg/?page_id=44

 

Start typing and press Enter to search