Ученые нашли способ выращивать спирулину с витамином B12 на уровне говядины

Ученые вырастили спирулину с биологически активным витамином B12 на уровне говядины, что может открыть путь к гораздо более устойчивому источнику этого незаменимого питательного вещества. Credit: Shutterstock

Ученые нашли способ выращивать спирулину, которая производит биологически активный витамин B12 в количествах, сопоставимых с говядиной, что потенциально позволяет преодолеть одно из самых серьезных ограничений этой широко разрекламированной водоросли.

Исследование, опубликованное в научном журнале Discover Food, возглавил доктор Асаф Цахор, основатель и академический директор Программы устойчивого развития и климата Авирама в Университете Райхмана, совместно с исследователями из Исландии, Дании и Австрии. Используя передовые биотехнологии и тщательно контролируемые условия освещения, команда получила углеродно-нейтральную биомассу спирулины, богатую питательными веществами и содержащую активный витамин B12. По словам исследователей, это первый случай, когда биологически активный витамин B12 был обнаружен в спирулине.

Глобальная проблема дефицита витамина B12

Витамин B12 — это незаменимый микроэлемент, участвующий в нескольких критических процессах организма, включая образование красных кровяных телец и нормальную работу нервной системы. По оценкам, более миллиарда человек во всем мире имеют низкий уровень этого витамина.

Для многих людей мясо и молочные продукты являются важными источниками B12 в рационе. Рекомендуемая норма потребления, указанная исследователями, составляет 2,4 мкг/день. Однако производство продуктов животного происхождения в масштабах, необходимых для удовлетворения глобального спроса, также несет экологические издержки, что стимулировало интерес к более устойчивым альтернативам.

Сине-зеленая водоросль спирулина (Arthrospira platensis) часто рекламировалась как один из таких вариантов, поскольку она богата питательными веществами и может культивироваться с относительно небольшим экологическим следом. Но есть одно серьезное препятствие.

Традиционная спирулина содержит большую часть своего B12 в форме псевдовитамина B12. Хотя химически он похож на витамин, необходимый человеку, эта форма не является биодоступной для людей, то есть организм не может эффективно ее использовать. Это ограничение мешало обычной спирулине служить надежной заменой витамину B12 животного происхождения.

Использование света для изменения питательных свойств спирулины

Чтобы решить эту проблему, исследователи из Университета Райхмана, Университета природных ресурсов и наук о жизни в Вене, Академического центра Руппин, Датского технологического института и MATIS (Исландия) провели исследовательскую работу по биотехнологической платформе, разработанной исландской компанией VAXA Technologies.

Команда изучила инженерную конструкцию системы, ее входные данные (например, энергию) и питательный состав производимой биомассы.

Ключевой особенностью технологии является фотоманипулирование (измененные условия освещения). Изменяя световую среду, в которой растет спирулина, исследователи смогли стимулировать выработку биологически активного витамина B12.

Выращенная спирулина также содержала другие биоактивные соединения, связанные с антиоксидантными, противовоспалительными и иммуностимулирующими свойствами.

Наиболее примечательно, что полученная углеродно-нейтральная биомасса содержала 1,64 мкг активного витамина B12 на 100 граммов, по сравнению с 0,7–1,5 мкг на 100 граммов в говядине.

Доктор Асаф Цахор поясняет: «Результаты демонстрируют, что фотосинтетически контролируемая спирулина может производить желаемые уровни активного витамина B12, предлагая устойчивую альтернативу традиционным продуктам животного происхождения».

Может ли спирулина обеспечить витамином B12 в промышленных масштабах?

Исследователи также изучили, что могло бы произойти, если бы систему расширили далеко за пределы ее нынешних масштабов.

В одном из сценариев перераспределение электроэнергии, используемой тяжелой промышленностью Исландии, могло бы поддержать производство 277 950 тонн биомассы спирулины в год. Исследователи подсчитали, что это количество будет содержать около 4555 граммов активного витамина B12 ежегодно.

Согласно их расчетам, этого количества хватило бы для обеспечения рекомендуемой суточной нормы потребления (РСНП) для более чем 13,8 миллиона детей в возрасте 1–3 лет.

Более амбициозные сценарии производства потенциально могли бы обеспечить достаточным количеством витамина B12 для удовлетворения РСНП для более чем 26,5 миллиона детей в возрасте 1–3 лет и более чем 50 миллионов детей в возрасте 0–6 месяцев.

Эти цифры являются прогнозами, основанными на возможных сценариях масштабирования, а не на существующих уровнях производства, но они иллюстрируют питательный потенциал, который исследователи видят в этой технологии.

Более устойчивый источник незаменимого витамина

Если подход удастся успешно масштабировать, фотосинтетически контролируемая спирулина может стать еще одним способом решения проблемы дефицита витамина B12, одновременно снижая зависимость от производства мяса и молочных продуктов.

Работа также подчеркивает, как биотехнологии могут изменять питательные свойства микроорганизмов и других быстрорастущих источников пищи. Вместо простого культивирования обычной спирулины исследователи изменяют условия ее роста, чтобы стимулировать выработку специфических соединений, полезных для человека.

Эти результаты представляют собой шаг к разработке более устойчивых источников незаменимых питательных веществ, хотя для определения того, как технология может вписаться в реальные продовольственные системы, потребуются дальнейшие исследования и более масштабное производство.

Источники:

Материалы предоставлены Университетом Райхмана.

A. Tzachor, S. P. van den Oever, H. K. Mayer, M. Asfur, A. Smidt-Jensen, M. Geirsdóttir, S. Jensen, B. O. Smárason. Photonic management of Spirulina (Arthrospira platensis) in scalable photobioreactors to achieve biologically active unopposed vitamin B12. Discover Food, 2024; 4 (1) DOI: 10.1007/s44187-024-00152-1