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.
№№
|
Белки
на 100 г
|
Отношение
цен к водорослям
|
Отношение
цен производства аминокислот
|
1
|
Водоросли
Spirulina
|
66
|
1
|
1
|
2
|
Яйца
|
13,2
|
8,23
|
5,1
|
3
|
Молоко
|
3,3
|
10,97
|
6,19
|
4
|
Картофель
|
45,28
|
26,56
|
5
|
Лук
|
1,2
|
48,30
|
46,30
|
6
|
Баранина
|
18,50
|
11,75
|
6,31
|
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