Микроводоросли — это микроскопические водные организмы, которые привлекли внимание как потенциальный источник пищи. Они очень питательны и содержат богатый источник незаменимых жирных кислот, витаминов и минералов.
Ученые подчеркнули экологические и питательные преимущества водных растений, а также технические и финансовые трудности расширения производства.
Водоросли это то, что нужно есть на ужин
Это обращение к известному рекламному слогану американской мясной промышленности может показаться забавным, это не шутка, что существующая сельскохозяйственная система вносит значительный вклад в выбросы парниковых газов и экологическую деградацию. Эти проблемы, в свою очередь, представляют серьезную угрозу продовольственной безопасности для миллиардов людей во всем мире из-за неблагоприятных последствий изменения климата и разрушения экосистем.
Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) считают, что водоросли могут стать суперпродуктом нового типа благодаря высокому содержанию белка и питательных веществ.
Они представили свои аргументы в недавно опубликованной статье в журнале Frontiers in Nutrition, в которой содержится обзор современных научных знаний о микроводорослях — общем термине для тысяч крошечных видов водорослей и других фотосинтезирующих организмов, таких как цианобактерии, обитающих в водной среде.
Более эффективный источник пищи
В обзоре освещаются современные технологии коммерческой разработки и выращивания микроводорослей, а также научные и экономические проблемы, связанные с масштабированием производства. Хотя водоросли давно изучаются как источник биотоплива благодаря высокому содержанию липидов или жиров, они также вызывают интерес у исследователей из-за их потенциала быть более эффективным источником пищи.
- «Многие из нас знали о пищевом потенциале водорослей в течение многих лет и работали над их использованием в качестве источника пищи, но теперь, с изменением климата, вырубкой лесов и населением в восемь миллиардов человек, почти все понимают, что мир просто должен стать более эффективным в производстве белка», — сказал соавтор доктор Стивен Мэйфилд, профессор биологии Калифорнийского университета в Сан-Франциско и директор Калифорнийского центра биотехнологии водорослей.
Например, исследование 2014 года, цитируемое Мэйфилдом и его командой в текущей статье, показало, что водоросли могут ежегодно производить в 167 раз больше полезной биомассы, чем кукуруза, при использовании того же количества земли. Другие модели предсказывают, что существующие штаммы водорослей потенциально могут заменить 25% европейского потребления белка и 50% общего потребления растительного масла при выращивании на доступных землях, которые в настоящее время не используются для традиционных культур.
- «Самое большое преимущество — это производство белка на акр», — отметил Мэйфилд.
- «Водоросли просто затмевают текущий золотой стандарт сои как минимум в 10 раз, может быть, в 20 раз больше производства на акр».
Кроме того, некоторые виды водорослей можно выращивать в солоноватой или соленой воде и, по крайней мере, в одном случае, в сточных водах молочного производства, то есть пресную воду можно зарезервировать для других нужд. С точки зрения питания многие виды водорослей богаты витаминами, минералами и особенно макроэлементами, необходимыми для рациона человека, такими как аминокислоты и омега-3 жирные кислоты.
Создание лучшего штамма водорослей для человека
Проблемы все еще остаются, начиная с поиска или разработки штаммов водорослей, которые отвечают всем требованиям: высокие урожаи биомассы, высокое содержание белка, полный профиль питания и наиболее эффективные условия выращивания с точки зрения землепользования, потребности в воде и питательных веществах.
В документе авторы UCSD описывают различные научные инструменты, доступные для получения наиболее желательных признаков для коммерчески жизнеспособного продукта из водорослей. Например, в одном ранее опубликованном эксперименте описывалось усиление астаксантина, пигмента-антиоксиданта, который, как было показано, имеет различные преимущества для здоровья с помощью целенаправленных генетических мутаций. Другой мутагенный эксперимент смог увеличить как выход биомассы, так и содержание белка для другого штамма водорослей, особенно при выращивании в простом недорогом соке сладкого сорго.
Мэйфилд сказал, что наиболее вероятные подходы к коммерческому развитию водорослей высшего качества будут включать сочетание традиционной селекции с молекулярной инженерией.
- «Так развиваются современные сельскохозяйственные культуры, так будут развиваться водоросли», — сказал он. «Они оба растения — одно наземное и одно водное».
Питание и урожайность — не единственные соображения. Для конверсии некоторых потребителей может потребоваться некоторая корректировка цвета, вкуса и уменьшение характерного рыбного запаха.
Другие эксперименты уже продемонстрировали способность изменять эти органолептические характеристики при одновременном повышении содержания белка в новых штаммах водорослей.
Необходимость кормить растущее население
Действительно, самая большая проблема для коммерческого развития, добавил Мэйфилд, не обязательно научная, техническая или эстетическая. Это возможность масштабировать производство по всему миру.
- «Вы просто не можете знать обо всех проблемах выхода на мировой уровень, пока не узнаете, — сказал он, — но мир сделал это [с] смартфонами, компьютерами, фотогальваническими панелями и электромобилями — у всего этого были проблемы и мы преодолели их, чтобы вывести эти «новые» технологии на мировой уровень, поэтому мы знаем, что можем сделать это с водорослями».
Мэйфилд сказал, что потребность в альтернативных продовольственных системах никогда не была столь острой, поскольку человеческое население увеличивается, подталкивая ресурсы и системы к пределу.
- «Единственный способ избежать действительно безрадостного будущего — это начать переход сейчас к гораздо более устойчивому будущему, и водоросли в качестве пищи — это один из тех переходов, которые нам необходимо совершить», — сказал он.