Микроводорасли Потенциален източник на ценни биопродукти
Русия - Учени от Балтийския федерален университет "Имануел Кант" и Държавния университет в Кемерово публикуваха научен преглед на Biomolecules, който анализира изолирането на биологично ценни вещества от микроводорасли и оценява тяхната биологична активност.
Интересът към отглеждането на микроводорасли се е увеличил сред изследователите поради способността му да синтезира различни биологично активни вещества, бързия растеж на биомасата и способността да регулира химичния си състав в зависимост от условията на отглеждане.
Понастоящем могат да се разграничат две основни области за използване на микроводорасли: производството на биомаса като биологично активна добавка и отглеждането на микроводорасли за последващо изолиране на биологично активни вещества от биомасата.
Биологично активни вещества
Микроводораслите са богати на хранителни вещества и биологично активни вещества, като протеини, полизахариди, липиди, полиненаситени мастни киселини, витамини, пигменти, фикобилипротеини, ензими и др. Биологично активните вещества на микроводораслите са способни да проявяват антиоксидантни, антибактериални, антивирусни, антитуморни, регенеративни, антихипертензивни, невропротективни и имуностимулиращи ефекти.
Тези вещества са много търсени във фармакологията, медицината, козметологията, химическата промишленост, рибовъдството, енергетиката, селското стопанство и при производството на функционални храни и фуражи.
Фактори, влияещи върху производството на биомаса
Нивото на натрупване на биомаса и производителността на биологично активни вещества е важен показател за ефективността на даден вид и щам микроводорасли. Тези параметри се влияят от много условия, включително състава на растежната среда, температурата, рН, фазата на растеж, метода на прибиране и осветлението.
Според доклада на изследователите препоръчителната температура на култура за максимално производство на биомаса на различни видове микроводорасли е в диапазона от 27 до 30 ° C. С повишаването на температурата на културата до 35 oC, производството на биомаса рязко намалява.
„На 14-ия ден от културата се наблюдава значително натрупване на биомаса за всички изследвани микроводорасли“, подчертават те.
По време на автотрофната фаза на растеж микроводораслите произвеждат кислород и фиксират въглероден диоксид. Част от фиксирания въглерод се използва за поддържане на клетките и растежа, докато другата част се съхранява по различни начини, в зависимост от различните видове микроводорасли.
Микроводораслите изискват 1,8 до 2,0 кг CO2, за да произведат 1,0 кг биомаса. Поради тази стехиометрична връзка, количеството СО2 във въздуха (0,03%) не е достатъчно за висока производителност на културата. По този начин, за да се увеличи ефективността на фотосинтезата, средата с културата на микроводорасли трябва да бъде допълнена с въглерод, или под формата на соли, като бикарбонат, или чрез въвеждане на въздух, обогатен с CO2.
Изследователите цитират проучвания, които показват, че когато въздухът (600 mL/min) се подава към фотобиореактора, микроводораслите показват оптимален растеж със съдържание на CO2 до 20% във въздуха, доставян.
„Това позволява използването на CO2 от промишлено изгаряне, генерирайки средно 5,0% CO2 при отглеждането на микроводорасли. Този подход комбинира икономичен източник на въглерод за микроводорасли и намалява емисиите на CO2.
Изследователите подчертават, че снабдяването с CO2 на култури с микроводорасли може да увеличи производителността на биомасата; намаляването на рН обаче поради увеличаване на наличността на CO2 във водната фаза може да предотврати растежа на някои видове микроводорасли.
Методи за култивиране на микроводорасли
Условията за отглеждане на микроводорасли могат да бъдат разделени на три основни метода: фотоавтотрофен, хетеротрофен и миксотрофен.