Аннотация

При поиске альтернативных источников продовольствия среди возобновляемых биоресурсов большое внимание уделяется изучению пищевой ценности микроводорослей, в том числе нитчатых цианопрокариот. Фитомасса является источником протеинов и биологически активных веществ и может быть использована в качестве биодобавки, т. к. обладает ценными питательными свойствами. Цель исследования – разработать технологию культивирования штамма Limnospira fusiformis O9.13F, выделенного из воды озера Соленого (г. Омск, Россия), для получения наибольших объемов экологически чистой фитомассы, пригодной для пищевых целей.
Объект исследования – нитчатая цианопрокариота L. fusiformis штамма O9.13F. Выделение чистой культуры штамма L. fusiformis O9.13F проводили микропипеточным способом из проб воды, отобранных в озере Соленом после окончания цветения воды. Культивирование осуществляли в климатической камере тепла и влажности UT-6070 на различных средах, основанных на сочетании среды Заррука и стерильной озер ной воды в разных соотношениях.
Штамм L. fusiformis O9.13F показал наибольшую скорость нарастания фитомассы при температуре культивирования 20 ± 2 °C и интенсивности света 10–30 μмоль фотонов/м²c (режим чередования света и темноты 12:12 ч). Оптимальной средой для культивирования штамма была среда, состоящая из минеральной жидкой среды Заррука и стерилизованной воды из озера в соотношении 5:5. При длительном культивировании (более 20 суток) для предотвращения оседания фосфатов из минеральной среды необходимо применять механическое перемешивание или использовать культиватор КВ-06 Европолитест. Оптимальная частота пересевов культуры – один раз в 5–7 суток. При меньшей частоте пересева отметили, что лимноспира не успевала сформировать полноценные трихомы, и наращивание объема фитомассы замедлялось.
Предлагаемая технология культивирования штамма L. fusiformis O9.13F позволяет получать большой объем фитомассы в короткие сроки с незначительными финансовыми затратами. Дальнейшие исследования авторов направлены на изучение возможности использования экологически чистой фитомассы L. fusiformis как самостоятельного биологического компонента в питании человека, а также в качестве функционально значимого рецептурного компонента пищевых продуктов.

Ключевые слова

Limnospira fusiformis, цианопрокариоты, культивирование, фитомасса, пищевая добавка, Западная Сибирь

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (РНФ) № 22-26-20108, https://rscf.ru/project/22-26-20108

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Kaledin AP, Stepanova MV. Bioaccumulation of trace elements in vegetables grown in various anthropogenic conditions. Foods and Raw Materials. 2023;11(1):10–16. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2023-1-551
2. Flyurik EA, Ermakova OS. Medusomyces gisevii L.: cultivation, composition, and application. Foods and Raw Materials. 2023;11(1):152–161. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2023-1-563
3. Dmitrieva AI, Faskhutdinova ER, Drozdova MYu, Kutuzov SS, Proskuryakova LA. Phylogenetic diversity of microorganisms from the Abakan Arzhan thermal spring: Potential producers of microbial energy. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(3):458–468. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-3-2384
4. Asyakina LK, Vorob'eva EE, Proskuryakova LA, Zharko MYu. Evaluating extremophilic microorganisms in industrial regions. Foods and Raw Materials. 2023;11(1):162–171. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2023-1-556
5. Bortolini DG, Maciel GM, Fernandes IAA, Pedro AC, Rubio FTV, Branco IG, et al. Functional properties of bioactive compounds from Spirulina spp.: Current status and future trends. Food Chemistry: Molecular Sciences. 2022;5. https://doi.org/10.1016/j.fochms.2022.100134
6. Hassan FM, Mahdi WM, Al-Haideri HH, Kamil DW. Identification of new species record of Cyanophyceae in Diyala River, Iraq based on 16S rRNA sequence data. Biodiversitas. 2022;23(10):5239–5246. https://doi.org/10.13057/biodiv/d231033
7. de Morais MG, Alvarengaa AGP, Vaz BS, Costa JAV. Nanoencapsulation of Spirulina biomass by electrospraying for development of functional foods – A review. Biotechnology Research and Innovation. 2021;5(2). https://doi.org/10.4322/biori.21050204
8. El-Baky NA, Rezk NMF, Amara AA. Arthrospira platensis variants: A comparative study based on c-phycocyanin gene and protein, habitat, and growth conditions. Journal of Marine Science and Engineering. 2023;11(3). https://doi.org/10.3390/jmse11030663
9. Pogorelova NA, Boyko TV, Moliboga EA. Intensity of blood lipidiperoxidation when added spirulin-containing processed analogue cheese in the diet (experimental study). Agricultural Bulletin of Stavropol Region. 2018;31(3):15–20. (In Russ.). https://doi.org/10.31279/2222-9345-2018-7-31-15-20
10. Bogdanov VD, Simdiankin AA, Pankina AV, Mostovoi VD. New functional formulations for dry seafood concentrates and their properties. Food Processing: Techniques and Technology. 2020;50(4):707–716. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-4-707-716
11. Ainas M, Hasnaoui S, Bouarab R, Abdi N, Drouiche N, Mameri N. Hydrogen production with the cyanobacterium Spirulina platensis. International Journal of Hydrogen Energy. 2017;42(8):4902–4907. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.12.056
12. Krishnan A, Qian X, Ananyev G, Lun DS, Dismukes GC. Rewiring of cyanobacterial metabolism for hydrogen production: synthetic biology approaches and challenges. In: Zhang W, Song X, editors. Synthetic biology of cyanobacteria. Singapore: Springer; 2018. pp. 171–213. https://doi.org/10.1007/978-981-13-0854-3_8
13. Suzuki S, Yamaguchi H, Kawachi M. The draft genome of a hydrogen-producing cyanobacterium, Arthrospira рlatensis NIES-46. Journal of Genomics. 2019;7:56–59. https://doi.org/10.7150/jgen.38149
14. Andrade G, Labarca TF, Llanca V, Morales P, Sabando K, Ortuno D. Using Spirulina as an adjuvant to the treatment of Periodontitis: A systematic review of clinical trials. Research Square. 2023. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2539298/v1
15. Furmaniak MA, Misztak AE, Franczuk MD, Wilmotte A, Waleron M, Waleron KF. Edible cyanobacterial genus Arthrospira: Actual state of the art in cultivation methods, genetics, and application in medicine. Frontiers in Microbiology. 2017;8. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.02541
16. Dadheech PK, Ballot A, Casper P, Kotut K, Novelo E, Lemma B, et al. Phylogenetic relationship and divergence among planktonic strains of Arthrospira (Oscillatoriales, Cyanobacteria) of African, Asian and American origin deduced by 16S–23S ITS and phycocyanin operon sequences. Phycologia. 2010;49(4):361–372. https://doi.org/10.2216/09-71.1
17. Баженова О. П., Коновалова О. А. Фитопланктон озера соленого (г. Омск) как перспективный источник биоресурсов // Сибирский экологический журнал. 2012. Т. 19. № 3. С. 375–382. https://elibrary.ru/OZLGQR
18. Makeeva EG, Osipova NV. Algae of the salt Lake Altaiskoye (Republic of Khakassia): Taxonomic composition and ecological features. Inland Water Biology. 2022;(2):118–126. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0320965222020073
19. Nowicka-Krawczyk P, Mühlsteinová R, Hauer T. Detailed characterization of the Arthrospira type species separating commercially grown taxa into the new genus Limnospira (Cyanobacteria). Scientific Reports. 2019;9. https://doi.org/10.1038/s41598-018-36831-0
20. Misztak AE, Waleron M, Furmaniak M, Waleron MM, Bazhenova O, Daroch M, et al. Comparative genomics and physiological investigation of a new Arthrospira/Limnospira strain O9.13F isolated from an alkaline, winter freezing, Siberian Lake. Cells. 2021;10(12). https://doi.org/10.3390/cells10123411
21. Kareem HA, Alghanmi HA. Effects of various light intensities on phycocyanin composition of cyanobacterium Limnospira fusiformis (Voronichin) Nowicka-Krawczyk, Mühlsteinová et Hauer. Malaysian Journal of Science. 2023;42(1). https://doi.org/10.22452/mjs.vol42no1.1