VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Резюме: В статье рассматривается вопрос о морфологических свойствах микроводоросли спирулины. Спирулина обладает чрезвычайной приспосабливаемостью к различным природным условиям. Приведен биохимический состав спирулины, а также их биологическое значение в жизни человека.

Ключевые слова: Спирулина, витамины, аминокислоты, биомасса, фикоцианин, белок, клетки, ткани, ферменты.

Спирулина-многоклеточная нитевидная сине-зеленая микроводоросль. Спирулинаплатенсис (Spirulinaplatensis) - это много клеточная спиральная нитчатая микроводоросль. По содержанию витаминов и микроэлементов спирулина, превосходитмногие продукты питания, как растительного, так и животного происхождения. Так, по содержанию витамина А спирулина превосходит сливочное масло и сыр в 400 раз, яйца в 1500 раз, творог и огурцы - в 2500 раз, молоко -в 10000 раз. Витаминов группы В (B₁ В₂, В₃, В₅, B₆, B₉, B₁₂) содержится вспирулине в 40-150 раз больше, чем в молоке, сыре, твороге, мясе, рыбе,яйцах, сливочном масле. В спирулине содержатся также витамины Е (токоферол), С,минеральные вещества и микроэлементы: калий, кальций, магний, цинк, марганец, фосфор, железо, микродозы йода, селена, редких металлов, что очень важно для организма. Только в спирулине и некоторых других сине-зеленых и красных водорослях содержатся такие ценные для здоровья человека соединения, как фикоцианин, стимулирующий работу иммунной системы. Гамма-линоленовая кислота, содержится кроме спирулины только в материнском молоке. Хлорофилл включен в клетки спирулины в легко усваиваемой форме, онспособствует восстановлению клеток печени и обладает противоопухолевым действием. Спирулина содержит полный набор всех незаменимых аминокислот - изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин,аланин, аргинин, цистин, гистидин, тирозин, глютаминовая кислота, а такжеболее 2000 ферментов в микродозах, а также полный источник питательных веществ, около 65% белка, больше, чем любая другая пища, включая мясо и рыбу. Белки необходимы для поддержания ткани, поддержания роста и внесения гормонов в организме. Спирулина содержит восемь незаменимых и 10 других аминокислот и высокая концентрация витаминов и питательных веществ, чем любая другая естественная пища. Всего от 3 до 10 граммов спирулины в день дает впечатляющие суммы бета-каротин, витамины группыВ, витамин Е, незаменимые микроэлементы и гамма-линоленовой кислоты (GLA) [1].

Спирулина обладает чрезвычайной приспосабливаемостью к различным природным условиям. В процессе эволюции, проходя жесткие условия конкуренции, клетки спирулины приобрели способность к делению при благоприятных условиях с высочайшей скоростью (удвоение биомассы за 5 ч). Биомасса спирулины пригодна к употреблению как простейшим организмам, так и рыбам и другим животным. Более того, уникальность биохимического состава биомассы спирулины делает привлекательным возможность употребления спирулины людьми как источника важнейших компонентов, участвующих в обмене веществ. Возрастающая нехватка таких веществ в рационе человека, особенно для жителей больших городов и экологически неблагоприятных районов, приводит к различным нарушениям здоровья вплоть до летальных исходов. Регулярное употребление спирулины (1-2грамм в день) снижает риск многих заболеваний практически до нуля. Наиболее важным является тот факт, что спирулина, как пищевая добавка, является таким же организмом как и высшие растения (укроп и морковка), употребление которых в пищу, в отличие от искусственных препаратов, не влечет за собой никаких побочных эффектов [3].

Фикоцианин, входящий в белок Cпирулины, является самым сильным природным иммуностимулятором. Именно фикоцианин стимулирует основные части иммунной системы: стволовые клетки костного мозга, макрофаги, Т-клетки и естественные клетки-киллеры, селезенку и вилочковую железу. Научные исследования открывают новые возможности для укрепления иммунной системы человека. Одна из таких возможностей - применение протобиотиков – продуктов природного происхождения. А одним из главных представителей протобиотиков является спирулина. Фикоцианин и ряд других микроэлементов, входящих в спирулину, играют исключительную роль в восстановлении и укреплении иммунной системы [1].

Таблица 1.Биохимический состав спирулины

Массовая доля, %		Минеральные вещества, %
		Кальций	0,12
Белок	60–70	Фосфор	0,83
Углеводы	10–15	Калий	1,4
Липиды	6,5–8,0	Натрий	0,03
Зола	7,5–8,0	Магний	0,37
Клетчатка	2,0	Железо	0,05
Пигменты, %		Цинк	0,003
Каротиноиды	0,22–0,40	Витамины, мг/кг
Хлорофилл	0,76–0,94	-каротин	1100–2400
Фикоцианин	0,8–1,0	В1	55
Полиненасыщенныежирные кислоты, %		В2	35
		В6	3–8
Линолевая	1,1–1,4	В12	1,6–3,2
-линоленовая	0,9–1,2	Е	190

Как незаменимые, так и заменимые аминокислоты должны быть в наличии для обеспечения синтеза белка. Большинство людей понимают важнейшие значение белков для восстановления (построения) клеток и регенерации тканей. Однако, белки делают много больше, особенно для усиления и поддержания иммунной системы. Они образуют антитела, которые борются с бактериями и вирусами. Соотношение восьми незаменимых аминокислот в белках спирулины обеспечивает их высокую биологическую ценность, что весьма важно для усиления и поддержания иммунной системы организма и повышения выработки антител [3].

В организме человека бета-каротин превращается в витамин А, который участвует в обеспечении роста тканей, репродуктивной и зрительной функциях организма. Известна антиоксидантная и антиканцерогенная активность каротиноидов. Интересно, что в ряде экспериментов экстракты Спирулины, богатые бета-каротином, уничтожали раковые клетки в клеточной культуре более эффективно, чем чистый синтетический бета-каротин. Американскими исследователями доказано, что натуральный, выделенный из водорослей бета-каротин, более эффективно влияет на иммунную систему, увеличивая количество макрафагов и стимулируя их защитную способность. Известно, что бета-каротин может оказывать иммуномодулирующее действие практически на все основные звенья иммунной системы. Как известно, содержание бета-каротина в спирулине в 25 раз выше, чем в сырой моркови. Исследованиями Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) установлено, что приблизительно 16% поступающего с пищей бета-каротина превращается в витамин А. Таким образом, 10 грамм спирулины содержит витамин А в количестве приблизительно 25000 международных единиц, что покрывает суточную потребность в нем организма человека более чем на 500% [5].

Витамин Е увеличивает устойчивость к таким болезням как артрит. Содержание витамина Е в спирулине в три раза выше, чем в зародышах пшеницы, а его биологическая активность на 49% выше, чем у синтезированного витамина Е.Селен работает в качестве антиоксиданта. Дефицит этого элемента в организме приводит к падению иммунного ответа В-клеток и, соответственно, к снижению уровня антител. Цинк также является элементом, чрезвычайно важным для иммунной системы. Дефицит цинка ведет к увеличению чувствительности организма к инфекциям и, в конечном счете, к снижению уровня иммуноглобулинов в крови.В₂ - поддерживает слизистые оболочки в нашем организме в таком состоянии, чтобы они могли отражать «нападение извне». Это крайне необходимо для поддержания здоровья, так как слизистая оболочка - первая линия защиты против болезней.В₆ - играет существенную роль в образовании нуклеиновых кислот и белков. Если имеет место дефицит этого витамина, то вилочковая железа - орган, занимающий ключевое положение в иммунной системе, уменьшается в размере.В₁₂ и фолиевая кислота названы вместе, так как оба этих соединения необходимы для клеток иммунной системы, которые продуцируются в костном мозге. Дефицит какого-либо из этих двух нутриентов ведет к снижению количества Т- и В-клеток, а также некоторой деградации компонентов лимфоидной системы. Для спирулины также установлены высокая биодоступность железа и соответствующий положительный эффект в отношении анемий. При употреблении спирулины усвояемость (всасывание) железа увеличивается на 60% [9].

Спирулина оказывает положительное воздействие на рост лактобацилл в пищеварительном канале. Это в свою очередь ведет к улучшению переваривания и всасывания, стимуляции иммунной системы и защите от инфекций. Выраженным иммуномодулирующим действием обладает незаменимая для организма и чрезвычайно редко встречающаяся в растительном мире полинасыщеннаягамма-линоленовая кислота. Как известно, помимо женского молока, именно спирулина является богатейшим источником этого соединения. Скорость роста спирулины и ее урожайность выше, чем у традиционных сельскохозяйственных культур в 5-10 раз, выход белка на единицу площади за единицу времени в десятки раз выше, чем у сои, и для производства 1 кг спирулинового белка требуется в 10-30 раз меньше площади, причем, можно использовать непригодные или требующие рекультивации земли [6].

Полноценное сбалансированное питание - основа нормальной жизнедеятельности организма человека, залог его здоровья и долголетия. К сожалению, в последние годы большая часть населения не в состоянии обеспечить себе нормальные условия жизни, в том числе и адекватное питание. Исследования ученых показали, что почти у 100% жителей страны- дефицит аскорбиновой кислоты, у 50-80% - витаминов группы В и фолиевой кислоты, у половины - стойкая нехватка бета-каротина, низкий уровень витаминов А и Е.

Таблица 2.Урожайность традиционных культур и спирулины

Культура	Общая урожайность,т/га/год	Содержание протеина, %	Количество протеина,т/га/год
Пшеница	6,7	9,5	0,64
Кукуруза	4,0	7,4	1,04
Рис	8,0	7,1	0,57
Соевые бобы	4,0	35,0	1,4
Спирулина	60-70	65,0	39-45

В результате несбалансированной диеты происходит нарушение обмена веществ в организме, ослабление иммунитета, снижение устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды, что в конечном итоге приводит к развитию различных патологий. Поэтому вопрос о биологически активных добавках к пищена основе спирулины является одним из важнейших. Они производятся и реализуются более чем в 60-ти странах мира. Наиболее распространенной формой ее как товара является сухой порошок или таблетки из порошка. Высушивание спирулины, с одной стороны, делает ее доступной для широкого круга людей, но с другой - заведомо существенно уменьшает ее пищевую ценность. В процессе теплового воздействия сырая биомасса спирулины подвержена быстрому разложению микроорганизмами, что затрудняет ее сушку; сушка ее методом сублимации льда или замораживанием весьма удорожает продукт и не гарантирует сохранение всех биологически активных компонентов, например, воды внутриклеточного сока, витамина Е [7].

Спирулина не является лекарственным средством, однако спирулина имеет широкий спектр положительного воздействия на организм. Спирулина показана в качестве пищевой добавки всем - начиная с детей от одного года и заканчивая пожилыми людьми. Она крайне необходима беременным и кормящим грудью женщинам. С успехом используется спирулина в космической медицине и у спортсменов. Люди, регулярно употребляющие спирулину, неизменно ощущают прилив сил и энергии; они существенно повышают неспецифическую резистентность своего организма к неблагоприятным факторам окружающей среды (стресс, повышенные физические нагрузки, хронические заболевания, хирургические вмешательства и прочее). Результаты многочисленных исследований подтверждают ее уникальные лечебно-профилактические свойства (в том числе как адаптогена при лечении атеросклероза, ишемической болезни сердца, сахарного диабета и др.), а также отсутствие токсического действия на организм. Исследователи из медицинского колледжа Альберта Эйнштейна за последние 20 лет опубликовали множество работ, подтверждающих, что b-каротин (которого много в спирулине) существенно снижает риск заболевания всеми видами рака, включая рак легких, горла, желудка, толстой кишки, груди и шейки матки, а также выявлен выраженный положительный эффект препаратов спирулины при нарушениях функций щитовидной железы, надпочечников, тимуса, половых желез у мужчин и женщин, а также при диабете. Спирулину рекомендовано применять в качестве эффективного средства против железодефицитной анемии. Легко усваиваемое железо способствует быстрому увеличению содержания гемоглобина в крови при потреблении ее в пределах 3-4 г в день. Вся мировая литература считает спирулину важной составной частью рациона беременных и кормящих женщин [4].

Спирулину широко рекомендуют при хронических гепатитах, холециститах, циррозах печени, гастритах, колитах, язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки, при состояниях после резекции желудка и других, сопровождающихся расстройствами тех или других этапов пищеварения. Это связано со способностью спирулины повышать аппетит, предупреждать развитие инфекций, снижать секрецию, угнетать активность пепсина. Принимая спирулину, можно быстро получить необходимые питательные вещества в концентрированном виде, не нагружая пищеварительную систему. Спирулина способствует регулярному опорожнению кишечника, ее считают метаболитным активатором, который прямо действует на ткани организма на клеточном уровне, вызывая повышенную активность органов и систем по выведению шлаков.Содержащаяся в ней протеиновая субстанция помогает постепенно и безопасно сбросить вес, не затрачивая для этого чрезмерных усилий. Высокий уровень b-каротина, витаминов С и Е позволяет снизить риск аллергизации и роста злокачественных новообразований, выявить геронтологические эффекты благодаря антиоксидантным свойствам [2].

Данные мировой литературы свидетельствуют о возможности широкого применения спирулины при нервных заболеваниях (маниакально-депрессивный психоз, шизофрения, стресс, депрессии любой этиологии, болезнь Альцгеймера, алкоголизм) и неврологических состояниях с потерей памяти. Сейчас во всем мире осознали необходимость снижения уровня холестерина в организме для уменьшения риска возникновения сердечных заболеваний. Продуктам питания уделяется первостепенное внимание, а спирулине как снижающей уровень холестерина - особое. В кардиологической практике накоплен опыт назначения спирулины при многих сердечно-сосудистых заболеваниях, таких, как ишемическая болезнь сердца, сердечная недостаточность, ревмокардит, атеросклероз и др.Особое значение придают использованию спирулины в комплексе лечебных мероприятий в онкологии (опухоли ротовой полости, желудка, кишечника, женских половых органов, легких и др.),врадиационной медицине благодаря иммуномодулирующим свойствам, стимуляции эритропоэза. Известно назначение спирулины при гломерулонефрите, инсули-нонезависимом нефротическом синдроме. В эндокринологии спирулину назначают в комплексном лечении сахарного диабета, ожирения, а также при состояниях, связанных с дефицитом цинка. Спирулина эффективна при анемиях, что в значительной мере обусловлено высоким содержанием железа, витамина В₁₂, меди, кобальта, марганца. Выявлены антикоагулянтные свойства препарата [5].

Особый интерес вызывает спирулина у дерматологов при лечении псориаза, экземы, дерматозов. Препарат способствует также заживлению ран. В косметологической практике, благодаря благотворному влиянию на трофику тканей, спирулина способствует разглаживанию морщин. Интерес стоматологов обусловлен способностью спирулины ускорять регенерацию слизистой, оказывать бактерицидное, фунгицидное действие, повышать абсорбцию витаминов группы В. Кроме того, исследователи отмечают противоглистные, бактерицидные, фунгицидные, инсектицидные, антивирусные (в том числе и при лечении СПИДа, гриппа типа В) свойства спирулины. Встречаются также ссылки на возможность применения спирулины при артритах различной этиологии, туберкулезе и других заболеваниях[8].

Спирулина является эликсиром жизни для жителей северного региона, постоянно ощущающих недостаток в витаминах, железе и других макро- и микроэлементах. Употребление ее может существенно улучшить состояние здоровья населения, проживающего на этих обширных территориях. Иммунная система у человека состоит из множества видов белков, клеток, органов и тканей, взаимодействия между которыми сложны и динамичны. Большая часть клеток иммунной системы происходит из кроветворных тканей. У взрослых людей развитие этих клеток начинается в костном мозге. Лишь T-лимфоциты дифференцируются внутри тимуса (вилочковой железы). Исследования, выполненные в США, Японии, Китае и Украине, убедительно доказали, что Спирулина усиливает иммунную систему [10].

Исходя из вышеизложенного, стало известно, спирулина увеличивает количество белых кровяных клеток, борющихся с инфекцией, делает их более активными, особенно активизируя клетки костного мозга (макрофаги), которые способны уничтожать микробы. Таким же эффективным защитным воздействием обладают полисахариды оболочки спирулины и синий пигмент –фикоцианин.

Литература

1. Спирулина - пища ХХІ века. Москва. 2006. 166 с.

2. Abdulqader, G., Barsanti, L. andTredici, M.R. Harvest of Arthrospiraplatensis from LakeKossorom(Chad)and its household usageamong theKanembu. JournalofAppliedPhycology, 12.2000.493-498.

3. Chang, Z.Z., Zhu, W.B., Ye, M.X., Fang, Y. & Zhang, J.Y. The possibility of nitrifying bacteriainoculation in Spirulina massculture. JiangsuJ.Agril.Sci., 15.1999. 191–192.

4. Ciferri, O. 1983. Spirulina, theedible organism. Microbiol.Rev. 47: 551-578.

5. HealthCanada. Blue-greenalgalproducts. Health Canada. September 1999 (availableat http://www.hc-sc.gc.ca/ahc-asc/media/nr-cp/1999/1999_114bk1_e.php).1999.

6. Hernandez, E. &Olguín, E.J. Biosorption of heavy metalsinfluenced by thechemicalcompositionof Spirulinasp. (Arthrospira) biomass. Environ.Technol., 23.2002.1369–1377.

7. Sánchez, M., Bernal-Castillo, J., Rozo, C. &Rodríguez, I. Undated. Spirulina(Arthrospira): An edible microorganism. A Review. http://yalor.yru.ac.th/~dolah/notes/SPIRULINA.pdf

8. Sasson, A. MicroBiotechnologies:RecentDevelopmentsandProspectsforDevelopingCountries. BIOTECPublication 1/2542. 1997. pp. 11–31. Place deFontenoy, Paris. France. United NationsEducational, Scientificand CulturalOrganization (UNESCO).

9. Sanchez-Luna, L. D., Converti, A., Tonini, G. C., Sato, S. &deCarvalho, J. C. M. Continuousand pulse feedings of ureaasa nitrogen sourcein fed-batch cultivation of Spirulinaplatensis.AquaculturalEngineering, 31.2004. 237–245.

10. Vonshak, A., Chanawongse, L., Bunnag, B. &Tanticharoen, M. 1996. Light acclimation and photoinhibitionin threeSpirulinaplatensis(Cyanobacteria)isolates. J.Appl.Phycol., 8: 35-40.

8

Код для цитирования: Скопировать