Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Артроспира
Научная классификация е
Домен:Бактерии
Тип:Цианобактерии
Класс:Cyanophyceae
Заказ:Oscillatoriales
Семья:Microcoleaceae
Род:Артроспира
Разновидность

Около 35 лет.

Порошок спирулины из рода Arthrospira на неокрашенном влажном носителе при 400-кратном увеличении

Arthrospira - это род свободно плавающих нитчатых цианобактерий, для которых характерны цилиндрические многоклеточные трихомы с открытой левой спиралью . Биологически активная добавка изготовлена из А. платенсиса и А. максимумов , известный как спирулин . [1] В А. Максимумы и А. Platensis виды были классифицированыкак только к роду спирулины . Хотя интродукция двух отдельных родов Arthrospira и Spirulinaтеперь общепринято, в прошлом было много споров, и в результате возникла огромная таксономическая путаница. [2]

Таксономия [ править ]

Общее название, спирулина , относится к высушенной биомассы Arthrospira платенсис , [3] , который принадлежит к оксигенных фотосинтезирующих бактерий , которые покрывают группы цианобактерий и Prochlorales. Эти фотосинтезирующие организмы сначала считались водорослями, очень большой и разнообразной группой эукариотических организмов, до 1962 года, когда они были реклассифицированы как прокариоты и названы цианобактериями. [4] Это обозначение было принято и опубликовано в 1974 г. в Руководстве по детерминативной бактериологии Берджи . [5] С научной точки зрения, существует различие между спирулиной иРоды Arthrospira . Стиценбергер в 1852 году дал название Arthrospira на основании наличия перегородок, ее спиральной формы и многоклеточной структуры, а Гомонт в 1892 году подтвердил асептную форму рода Spirulina . Гайтлер в 1932 году воссоединил обоих участников, обозначив их как спирулину, не принимая во внимание перегородку. [6] Исследования микроводорослей проводились под названием Spirulina , но первоначальный вид, использованный для производства пищевой добавки spirulina, принадлежит к роду Arthrospira . Это неправильное название было трудно исправить. [5]В настоящее время таксономия утверждает, что название спирулина для штаммов, которые используются в качестве пищевых добавок, неуместно, и существует согласие, что Arthrospira - отдельный род, состоящий из более чем 30 различных видов, включая A. platensis и A. maxima . [7]

Морфология [ править ]

Род Arthrospira включает спиральные трихомы разного размера и с разной степенью свертывания, включая плотно-спиральную морфологию до прямой формы. [1]

Спиральные параметры формы Arthrospira используются для различения и даже внутри одного и того же вида. [8] [9] Эти различия могут быть вызваны изменением условий окружающей среды, например температуры. [10] Спиральная форма трихом сохраняется только в жидкой среде. [11] Нити одиночные и воспроизводятся путем бинарного деления , а клетки трихомов имеют длину от 2 до 12 мкм и иногда могут достигать 16 мкм.

Биохимический состав [ править ]

Дополнительная информация: Спирулина (пищевая добавка)

Arthrospira очень богаты белками , [1] [11] и составляют от 53 до 68 процентов от сухого веса содержимого ячейки. [12] Его белок содержит все незаменимые аминокислоты . [11] Arthrospira также содержит большое количество полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), около 1,5–2%, а общее содержание липидов составляет 5–6%. [11] Эти ПНЖК содержат γ-линоленовую кислоту (GLA), жирную кислоту омега-6 . [13] Кроме того, Arthrospira содержит витамины, минералы и фотосинтетические пигменты . [11]

Происшествие [ править ]

Виды рода Arthrospira были выделены из щелочных солоноватых и соленых вод тропических и субтропических регионов. Среди различных видов, входящих в этот род, A. platensis является наиболее широко распространенным и в основном встречается в Африке, но также и в Азии. Считается, что A. maxima обитает в Калифорнии и Мексике. [6] A. platensis и A. maxima в природе встречаются в тропических и субтропических озерах с щелочным pH и высокими концентрациями карбонатов и бикарбонатов . [14] A. platensisВстречается в Африке, Азии и Южной Америке, тогда как A. maxima приурочена к Центральной Америке. A. pacifica - эндемик Гавайских островов. [15] Наиболее культивируемая спирулина выращивается в прудах с открытым каналом , где для перемешивания воды используются лопастные колеса. [14] Крупнейшие коммерческие производители спирулины находятся в США, Таиланде, Индии, Тайване, Китае, Пакистане, Мьянме, Греции и Чили. [15]

Настоящее и будущее использование [ править ]

Спирулина широко известна как пищевая добавка, но у этой цианобактерии есть и другие возможности. В качестве примера предлагается использовать его в медицинских целях для пациентов, которым трудно пережевывать или глотать пищу, или в качестве естественной и дешевой системы доставки лекарств. [16] Кроме того, были обнаружены многообещающие результаты в лечении некоторых видов рака, аллергии и анемии, а также гепатотоксичности и сосудистых заболеваний. [17] Спирулина также может использоваться в качестве полезной добавки к корму для животных [18], если цена на ее производство может быть дополнительно снижена. Спирулина может использоваться в технических приложениях, таких как биосинтез наночастиц серебра , что позволяет получать металлическое серебро экологически безопасным способом.[19] При создании текстильных изделий он обладает некоторыми преимуществами, поскольку может использоваться для производства антимикробных тканей [20], а также бумаги или полимерных материалов. [20] Они также могут обладать антиоксидантным действием [21] и могут поддерживать экологический баланс в водных объектах и ​​снижать различные стрессы в водной среде. [22]

Системы возделывания [ править ]

Рост A. platensis зависит от нескольких факторов. Для достижения максимальной производительности необходимо отрегулировать такие факторы, как температура, свет и фотоингибирование , питательные вещества и уровень углекислого газа. Летом основным ограничивающим фактором роста спирулины является свет. При выращивании на глубине 12–15 см самозатенение регулирует рост отдельной клетки. Однако исследования показали, что рост также подавляется светом, и его можно увеличить за счет затенения. [23] Уровень фотоингибирования по сравнению с недостатком света всегда зависит от концентрации клеток в среде. Оптимальная температура роста для A. platensis 35–38 ° C. Это является основным ограничивающим фактором за пределами тропиков, ограничивая рост до летних месяцев.[24] A. platensis выращивали в пресной, а также в солоноватой и морской воде. [25] Помимо минеральных удобрений, в качестве источника питательных веществ использовались различные источники, такие как сточные воды и сточные воды заводов по производству удобрений, крахмала и лапши. [15] Сточные воды более доступны в сельской местности, что позволяет производить мелкомасштабное производство. [26] Одним из основных препятствий для крупномасштабного производства является сложный процесс сбора урожая, на который приходится 20–30% общих производственных затрат. Из-за их небольшого размера клеток и разбавленных культур (массовая концентрация менее 1 г / л) с плотностью, близкой к плотности водных микроводорослей, их трудно отделить от среды для выращивания. [27]

Системы выращивания [ править ]

Основная статья: Культивирование микроводорослей в инкубаториях

Открытый пруд [ править ]

Системы открытых прудов - наиболее распространенный способ выращивания A. platensis из-за их сравнительно низкой стоимости. Обычно каналы строятся в виде желобов из бетонных или земляных стен с покрытием из ПВХ, а вода перемещается с помощью гребных колес. Однако открытая конструкция допускает заражение чужеродными водорослями и / или микроорганизмами. [15] Другая проблема - потеря воды из-за испарения. Обе эти проблемы можно решить, закрыв каналы прозрачной полиэтиленовой пленкой. [28]

Закрытая система [ править ]

Закрытые системы имеют то преимущество, что они могут контролировать физическую, химическую и биологическую среду. Это позволяет повысить урожайность и лучше контролировать уровень питательных веществ. Типичные формы, такие как трубы или полиэтиленовые пакеты, также имеют большее отношение поверхности к объему, чем системы открытых прудов [29], таким образом увеличивая количество солнечного света, доступного для фотосинтеза. Эти закрытые системы помогают продлить вегетационный период до зимних месяцев, но часто приводят к перегреву летом. [30]

Потенциал рынка и осуществимость [ править ]

Выращивание Arthrospira произошло в течение длительного периода времени, [ расплывчатым ] , особенно в Мексике и вокруг озера Чад на африканском континенте. Однако в течение 20-го века его полезные свойства были заново открыты, и поэтому исследования Arthrospira и ее производства увеличились. [31] В последние десятилетия развивалось крупномасштабное производство цианобактерий. [32] Япония началась в 1960 году, а в последующие годы Мексика и несколько других стран на всех континентах, таких как Китай, Индия, Таиланд, Мьянма и США, начали производить в больших масштабах. [31] За короткое время Китай стал крупнейшим производителем в мире. [32] Особым преимуществом производства и использования спирулины является то, что ее производство может осуществляться в различных масштабах, от домашней культуры до интенсивного коммерческого производства на больших площадях.

Arthrospira, особенно как мелкомасштабная культура, все еще имеет значительный потенциал для развития, например, для улучшения питания. [33] Новые страны, где это может произойти, должны избавляться от прудов, богатых щелочами, на больших высотах, или от соленых, и от щелочных грунтовых вод, или от прибрежных районов с высокой температурой. [14] В остальном, технические затраты, необходимые для новых хозяйств по выращиванию спирулины, довольно просты. [33]

Международный рынок спирулины делится на две целевые группы: в одну входят неправительственные организации и учреждения, занимающиеся проблемами недоедания, а в другую - люди, заботящиеся о своем здоровье. Есть еще некоторые страны, особенно в Африке, которые производят на местном уровне. Они могут отреагировать на международный спрос увеличением производства и экономии за счет масштаба. Выращивание продукта в Африке может дать преимущество в цене из-за низкой стоимости рабочей силы. С другой стороны, африканские страны должны будут превосходить стандарты качества стран-импортеров, что снова может привести к более высоким затратам. [33]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Ciferri, О. (1983). «Спирулина, съедобный микроорганизм» . Микробиологические обзоры . 47 (4): 551–578. DOI : 10.1128 / MMBR.47.4.551-578.1983 . PMC  283708 . PMID  6420655 .
  2. ^ Мюлинг, Мартин (март 2000). Характеристика штаммов Arthrospira ( Spirulina ) (Ph.D.). Университет Дарема. Архивировано (PDF) из оригинала 23 января 2016 года . Проверено 23 января 2016 .
  3. ^ Гершвин, Мэн; Страховка, А (2007). Спирулина в питании и здоровье человека . CRC Press, США.
  4. ^ Stanier, RY; Ван Нил, Y (январь 1962 г.). «Понятие о бактерии». Arch Mikrobiol . 42 : 17–35. DOI : 10.1007 / bf00425185 . PMID 13916221 . 
  5. ^ a b Санчес, Берналь-Кастильо; Ван Ниль, Дж; Розо, С; Родригес, я (2003). «Спирулина (артроспира): съедобный микроорганизм: обзор». Universitas Scientiarum . 8 (1): 7–24.
  6. ^ а б Шива Киран, RR; Мадху GM; Сатьянараяна С.В. (2016). «Спирулина в борьбе с белково-энергетической недостаточностью (PEM) и белково-энергетическим истощением (PEW) - обзор» (PDF) . Журнал исследований питания . Проверено 20 февраля, 2016 .
  7. ^ Такатомо Фудзисава; Рей Нарикава; Синобу Окамото; Шигеки Эхира; Хидехиса Йошимура; Иване Сузуки; Тацуру Масуда; Мари Мочимару; Шиничи Такаичи; Коитиро Аваи; Мицуо Сэкинэ; Хироши Хорикава; Исао Яширо; Сейха Омата; Хироми Такарада; Йоко Катано; Хироки Косуги; Сатоши Таникава; Казуко Омори; Наоки Сато; Масахико Икеучи; Нобуюки Фудзита и Масаюки Омори (2010-03-04). «Геномная структура экономически важной цианобактерии Arthrospira ( Spirulina ) platensis NIES-39» . ДНК Res . 17 (2): 85–103. DOI : 10,1093 / dnares / dsq004 . PMC 2853384 . PMID 20203057 .  В свою очередь, это ссылается на: Castenholz RW; Риппка Р .; Herdman M .; Уилмотт А. (2007). Boone DR; Castenholz RW; Гаррити GM (ред.). Руководство Берджи по систематической бактериологии (2-е изд.). Спрингер: Берлин. С. 542–3.
  8. ^ {{cite [oki90j8uhy7n9hiki09h7 journal | last1 = Rich | first1 = F | title = Заметки о Arthrospira platensis | journal = Rev. Алгол. | Date = 1931 | volume = 6 | pages = 75–79}}
  9. ^ Марти, F; Бюссон, Ф (1970). "Données cytologiques sur deux Cyanophycées: Spirulina platensis (Gom.) Geitler et Spirulina geitleri J. de Toni". Schweizerische Zeitschritf für Hydrologie . 32 (2): 559–565. DOI : 10.1007 / bf02502570 .
  10. ^ Ван Eykelenburg, C (1977). «О морфологии и ультраструктуре клеточной стенки Spirulina platensis». Антони ван Левенгук . 43 (2): 89–99. DOI : 10.1007 / bf00395664 . PMID 413479 . 
  11. ^ a b c d e Отчет ФАО (2008 г.). Обзор выращивания, производства и использования спирулины в качестве пищи для людей и кормов для домашних животных и рыб . Рим: Продовольственная и сельскохозяйственная организация объединенных наций.
  12. ^ Панг, SM (2000). «Выращивание спирулины в сброженных сточных водах завода сагового крахмала». Журнал прикладной психологии . 12 (3/5): 395–400. DOI : 10,1023 / A: 1008157731731 .
  13. ^ Spolaore, Полина; и другие. (2006). «Коммерческое применение микроводорослей». Журнал биологии и биоинженерии . 101 (2): 87–96. DOI : 10,1263 / jbb.101.87 . PMID 16569602 . S2CID 16896655 .  
  14. ^ a b c Habib, M. Ahsan B .; Парвин, Машуда; Хантингтон, Тим С .; Хасан, Мохаммад Р. (2008). «Обзор культуры, производства и использования спирулины в качестве пищи для людей и кормов для домашних животных и рыб» (PDF) . Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций . Проверено 20 ноября 2011 года .
  15. ^ a b c d Воншак А. (ред.). Spirulina platensis (Arthrospira): физиология, клеточная биология и биотехнология. Лондон: Тейлор и Фрэнсис, 1997.
  16. ^ Adiba, BD; и другие. (2008). «Предварительная характеристика пищевых таблеток от даты (Phoenix dactylifera L.) и порошков спирулины (Spirulina sp.)». Порошковая технология . 208 (3): 725–730. DOI : 10.1016 / j.powtec.2011.01.016 .
  17. ^ Асгари, А .; и другие. (2016). «Обзор антиоксидантных свойств спирулина». Журнал прикладных биотехнологических отчетов .
  18. ^ Холман, BWB; и другие. (2012). «Спирулина как добавка к животноводству и корм для животных». Журнал физиологии животных и питания животных . PMID 22860698 . 
  19. ^ Махди (2012). «Зеленый биосинтез наночастиц серебра спирулиной пластиной». Scientia Iranica . 19 (3): 926–929. DOI : 10.1016 / j.scient.2012.01.010 .
  20. ^ a b Mahltig, B; и другие. (2013). «Модификация водорослей ионами цинка, меди и серебра для использования в качестве природного композита для антибактериальных применений». Материаловедение и инженерия . 33 (2): 979–983. DOI : 10.1016 / j.msec.2012.11.033 . PMID 25427514 . 
  21. ^ Kumaresan V, Sannasimuthu A, Arasu M, Al-Dhabi NA, Arockiaraj J. Молекулярное понимание метаболической активности богатой белком микроводоросли Arthrospira platensis с помощью анализа транскриптома de novo. Мол Биол Реп (2018). https://rdcu.be/20jC
  22. ^ Кумаресан V, Низам Ф, Равичандран Г, Вишванатан К, Паланисами Р и др. Изменения транскриптома сине-зеленых водорослей Arthrospira sp. в ответ на сульфатный стресс. Algal Research (2017) 23, 96-103. https://doi.org/10.1016/j.algal.2017.01.012
  23. ^ Воншак, А; Гай, Р. (1988). Фотоингибирование как лимитирующий фактор при выращивании Spirulina platensis на открытом воздухе. В Stadler et al. ред. Биотехнология водорослей . Лондон: Elsevier Applied Sci. Издатели.
  24. ^ Vonshak, A (1997). Spirulina platensis (Arthrospira). В физиологии, клеточной биологии и биотехнологии . Бейзингсток, Хантс, Лондон: Тейлор и Фрэнсис.
  25. ^ Матерасси, R; и другие. (1984). «Культивирование спирулины в морской воде». Прил. Microbiol. Biotechnol . 19 (6): 384–386. DOI : 10.1007 / bf00454374 .
  26. ^ Лалиберте, G; и другие. (1997). Массовое выращивание и очистка сточных вод с использованием спирулины. В сб. А. Воншак, под ред. Spirulina platensis (Arthrospira platensis) Физиология, клеточная биология и биотехнология . Бейзингсток, Хантс, Лондон: Тейлор и Фрэнсис. С. 159–174.
  27. ^ Баррос, Ана I .; и другие. (2015). «Методы сбора микроводорослей: обзор» . Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии . 41 : 1489–1500. DOI : 10.1016 / j.rser.2014.09.037 . hdl : 10216/103426 .
  28. ^ Санчес, М .; и другие. «Спирулина (Arthrospira): съедобный микроорганизм. Обзор» (PDF) . [ постоянная мертвая ссылка ]
  29. ^ Tredici, M; Матерасси, Р. (1992). «От открытых водоемов до вертикальных альвеолярных панелей: итальянский опыт разработки реакторов для массового культивирования фототрофных микроорганизмов». Журнал прикладной психологии . 4 (3): 221–231. DOI : 10.1007 / bf02161208 .
  30. ^ Tomaselli, L; и другие. (1987). «Последние исследования спирулины в Италии». Гидробиология . 151/152: 79–82. DOI : 10.1007 / bf00046110 .
  31. ^ а б Ахсан, М; и другие. (2008). Обзор культуры, производства и использования спирулины в качестве пищи для людей и кормов для домашних животных и рыб . Рим: Циркуляр ФАО по рыболовству и аквакультуре № 1034.
  32. ^ а б Уиттон, BA (2012). Экология цианобактерий II: их разнообразие в пространстве и времени . Springer. С. 701–711.
  33. ^ a b c Умная рыба (2011). «Спирулина - средство к существованию и предприятие». Отчет: SF / 2011 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Guiry, MD; Гайри, GM (2008). « Артроспира » . AlgaeBase . Всемирное электронное издание, Национальный университет Ирландии, Голуэй.