Артроспира
Артроспира | |
---|---|
Одна Arthrospira Platensis. колония | |
Научная классификация | |
Домен: | Бактерии |
Тип: | Цианобактерии |
Сорт: | Цианофицеи |
Заказ: | осцилляторы |
Семья: | Микроколеевые |
Род: | Артроспира Зитценбергер экс Гомон, 1892 г. |
Разновидность | |
Около 35. |
Arthrospira — род свободно плавающих нитчатых цианобактерий, характеризующихся цилиндрическими многоклеточными трихомами в открытой левой спирали . производится Пищевая добавка из A. Platensis и A. maxima , известной как спирулина . [ 1 ] Виды A. maxima и A. Platensis когда-то были отнесены к роду Spirulina . Хотя введение двух отдельных родов Arthrospira и Spirulina в настоящее время является общепринятым, в прошлом было много споров, и возникшая в результате таксономическая путаница огромна. [ 2 ]
Таксономия
[ редактировать ]Общее название спирулина относится к высушенной биомассе Arthrospira Platensis . [ 3 ] который принадлежит к оксигенным фотосинтезирующим бактериям, относящимся к группам Cyanobacteria и Prochromales. Эти фотосинтезирующие организмы сначала считались водорослями, очень большой и разнообразной группой эукариотических организмов, до 1962 года, когда они были переклассифицированы в прокариоты и названы цианобактериями. [ 4 ] Это обозначение было принято и опубликовано в 1974 году в « Руководстве Берджи по детерминативной бактериологии» . [ 5 ] С научной точки зрения существует большое различие между родами Spirulina и Arthrospira . Стизенбергер в 1852 году дал название Arthrospira на основании наличия перегородок, ее спиральной формы и многоклеточной структуры, а Гомонт в 1892 году подтвердил асептатную форму рода Spirulina . Гейтлер в 1932 году воссоединил обоих участников, назвав их Спирулиной, не принимая во внимание перегородку. [ 6 ] Исследования микроводорослей проводились под названием Spirulina , но исходный вид, использованный для производства пищевой добавки спирулины, принадлежит к роду Arthrospira . Это неправильное название было трудно исправить. [ 5 ] В настоящее время систематика утверждает, что название «спирулина» для штаммов, которые используются в качестве пищевых добавок, неуместно, и существует соглашение, что Arthrospira представляет собой отдельный род, состоящий из более чем 30 различных видов, включая A. Platensis и A. maxima . [ 7 ] Анализ видов Arthrospira в 2019 году с использованием последовательности гена 16S рРНК показывает, что некоторые виды этого рода ( A. jenneri ) намного ближе к Planktothrix кладе , чем считалось ранее, и им не хватает характеристик массового производства видов (например, предпочтения щелочных местообитаний). В результате исследователи предложили новый род, более близкий к Limnoraphis и Neolyngbya, под названием Limnospira, включающий L. fusiformis , L. maxima и L. indica . [ 8 ]
Морфология
[ редактировать ]Род Arthrospira включает спиральные трихомы разного размера и с различной степенью извитости, от плотно скрученной до прямой формы. [ 1 ]
Спиральные параметры формы Arthrospira используются для дифференциации между одним и тем же видом и даже внутри него. [ 9 ] [ 10 ] Эти различия могут быть вызваны изменением условий окружающей среды, например температуры. [ 11 ] Спиральная форма трихом сохраняется только в жидкой среде. [ 12 ] Нити одиночные и размножаются бинарным делением , а длина клеток трихом варьирует от 2 до 12 мкм, а иногда может достигать 16 мкм.
Биохимический состав
[ редактировать ]Arthrospira очень богата белками . [ 1 ] [ 12 ] и составляют от 53 до 68 процентов по сухому весу содержимого клетки. [ 13 ] Его белок содержит все незаменимые аминокислоты . [ 12 ] Arthrospira также содержит большое количество полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), около 1,5–2 процентов, и общее содержание липидов 5–6 процентов. [ 12 ] Эти ПНЖК содержат γ-линоленовую кислоту (ГЛК), жирную кислоту омега-6 . [ 14 ] В состав Arthrospira входят витамины, минералы и фотосинтетические пигменты . [ 12 ]
возникновение
[ редактировать ]Виды рода Arthrospira выделены из щелочных , солоноватых и соленых вод тропических и субтропических регионов. Среди различных видов, входящих в этот род, A. Platensis имеет наиболее широкое распространение и встречается в основном в Африке, но также и в Азии. Считается, что A. maxima встречается в Калифорнии и Мексике. [ 6 ] A. Platensis и A. maxima встречаются в природе в тропических и субтропических озерах со щелочным pH и высокими концентрациями карбонатов и бикарбонатов . [ 12 ] A. Platensis встречается в Африке, Азии и Южной Америке, тогда как A. maxima встречается только в Центральной Америке. A. pacifica является эндемиком Гавайских островов. [ 15 ] Большую часть культивируемой спирулины выращивают в водоемах с открытым каналом , где для перемешивания воды используются лопастные колеса. [ 12 ] Крупнейшие коммерческие производители спирулины расположены в США, Таиланде, Индии, Тайване, Китае, Пакистане, Мьянме, Греции и Чили. [ 15 ]
Настоящее и будущее использование
[ редактировать ]Спирулина широко известна как пищевая добавка , но есть и другие возможности использования этой цианобактерии. Например, его предлагается использовать в медицинских целях для пациентов, которым трудно жевать или глотать пищу, или в качестве естественной и дешевой системы доставки лекарств. [ 16 ] Кроме того, были обнаружены многообещающие результаты в лечении некоторых видов рака, аллергий и анемии, а также гепатотоксичности и сосудистых заболеваний. [ 17 ] Спирулину также можно использовать в качестве полезной добавки к корму для животных. [ 18 ] если цена его производства может быть дополнительно снижена. Спирулину можно использовать в технических целях, таких как биосинтез наночастиц серебра , что позволяет образовывать металлическое серебро экологически чистым способом. [ 19 ] При создании текстиля он имеет некоторые преимущества, поскольку его можно использовать для производства антимикробного текстиля. [ 20 ] и бумага или полимерные материалы. [ 20 ] Они также могут оказывать антиоксидантное действие. [ 21 ] и может поддерживать экологический баланс в водных объектах и снижает различные стрессы в водной среде. [ 22 ]
Системы земледелия
[ редактировать ]Рост A. Platensis зависит от нескольких факторов. такие факторы, как температура, свет и фотоингибирование Для достижения максимальной производительности необходимо скорректировать , питательные вещества и уровень углекислого газа. Летом основным лимитирующим фактором роста спирулины является свет. При выращивании на глубине воды 12–15 см самозатенение определяет рост отдельной клетки. Однако исследования показали, что рост также тормозится фото, и его можно ускорить за счет затенения. [ 23 ] Уровень фотоингибирования в зависимости от недостатка света всегда зависит от концентрации клеток в среде. Оптимальная температура роста A. Platensis составляет 35–38 °С. Это является основным ограничивающим фактором за пределами тропиков, ограничивая рост летними месяцами. [ 24 ] A. Platensis выращивается 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 предприятий по производству удобрений, крахмала и лапши. [ 15 ] Сточные воды более доступны в сельской местности, что позволяет осуществлять 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 небольшого размера клеток и разбавленных культур (массовая концентрация менее 1 г/л) с плотностью, близкой к плотности водных микроводорослей, их трудно отделить от питательной среды. [ 27 ]
Системы культивирования
[ редактировать ]Открытый пруд
[ редактировать ]Системы открытых прудов являются наиболее распространенным способом выращивания A. Platensis из-за их сравнительно низкой стоимости. Обычно каналы строятся в виде желобов из бетонных или земляных стен с ПВХ-покрытием, а вода перемещается лопастными колесами. Однако открытая конструкция допускает загрязнение посторонними водорослями и/или микроорганизмами. [ 15 ] Другая проблема включает потерю воды из-за испарения. Обе эти проблемы можно решить, накрыв каналы прозрачной полиэтиленовой пленкой. [ 5 ]
Закрытая система
[ редактировать ]Преимущество закрытых систем заключается в возможности 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 обеспечивают большее соотношение поверхности к объему, чем системы открытых прудов. [ 28 ] тем самым увеличивая количество солнечного света, доступного для фотосинтеза. Эти закрытые системы помогают продлить период выращивания на зимние месяцы, но часто приводят к перегреву летом. [ 29 ]
Потенциал рынка и осуществимость
[ редактировать ]Культивирование Arthrospira происходит в течение длительного периода времени. [ нечеткий ] особенно в Мексике и вокруг озера Чад на африканском континенте. Однако в 21 веке его полезные свойства были заново открыты, и поэтому исследования Arthrospira и ее производства увеличились. [ 12 ] В последние десятилетия развилось крупномасштабное производство цианобактерий. [ 30 ] Япония начала свою деятельность в 1960 году, а в последующие годы Мексика и ряд других стран на всех континентах, таких как Китай, Индия, Таиланд, Мьянма и США, начали крупномасштабное производство. [ 12 ] За короткое время Китай стал крупнейшим производителем в мире. [ 30 ] Особым преимуществом производства и использования спирулины является то, что ее производство может осуществляться в самых разных масштабах: от домашнего выращивания до интенсивного коммерческого производства на больших площадях.
особенно будучи мелкомасштабной культурой, Arthrospira, по-прежнему имеет значительный потенциал для развития, например, для улучшения питания. [ 31 ] Новым странам, где это может произойти, следует избавляться от богатых щелочью прудов на больших высотах или от богатых соленой и щелочной водой подземных вод или прибрежных территорий с высокой температурой. [ 12 ] В остальном технические затраты, необходимые для новых ферм по выращиванию спирулины, весьма просты. [ 31 ]
Международный рынок спирулины разделен на две целевые группы: в одну входят неправительственные организации и учреждения, занимающиеся проблемами неполноценного питания, а в другую входят люди, заботящиеся о своем здоровье. Есть еще некоторые страны, особенно в Африке, которые производят продукцию на местном уровне. Они могли бы ответить на международный спрос за счет увеличения производства и экономии за счет масштаба . Выращивание этого продукта в Африке может дать преимущество в цене из-за низкой стоимости рабочей силы. С другой стороны, африканским странам придется превосходить стандарты качества стран-импортеров, что снова может привести к более высоким затратам. [ 31 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Чиферри, О. (1983). «Спирулина — съедобный микроорганизм» . Микробиологические обзоры . 47 (4): 551–578. дои : 10.1128/MMBR.47.4.551-578.1983 . ПМК 283708 . ПМИД 6420655 .
- ^ Мюлинг, Мартин (март 2000 г.). Характеристика штаммов Arthrospira ( Spirulina ) (доктор философии). Университет Дарема. Архивировано (PDF) из оригинала 23 января 2016 г. Проверено 23 января 2016 г.
- ^ Гершвин, Мэн; Белай, А (2007). Спирулина в питании и здоровье человека . CRC Press, США.
- ^ Станье, Р.Ю.; Ван Нил, Ю (январь 1962 г.). «Понятие о бактерии». Архив микробиологии . 42 :17–35. дои : 10.1007/bf00425185 . ПМИД 13916221 . S2CID 29859498 .
- ^ Перейти обратно: а б с Санчес, Берналь-Касл; Ван Нил, Дж.; Розо, К; Родригес, I (2003). « Спирулина (Arthrospira) : съедобный микроорганизм: обзор» . Университеты 8 (1): 7–24.
- ^ Перейти обратно: а б Шива Киран, РР; Мадху, генеральный директор; Сатьянараяна, СВ (2016). « Спирулина в борьбе с недостаточностью белковой энергии (PEM) и потерей белковой энергии (PEW) - обзор» . Журнал исследований питания . 3 (1): 62–79. doi : 10.55289/jnutres/v3i1.5 .
- ^ Такатомо Фудзисава; Шигеки Эхира; Тацуру Мари Мочимару; Мицуо Сэкине; Наоки Сато; Икеучи; Нобуюки Фудзита и Масаюки Омори (04 марта 2010 г.). «Геномная структура экономически важной цианобактерии Arthrospira ( Spirulina ) Platensis NIES-39» . Исследования ДНК . 17 (2): 85–103 . / /dsq004 PMC 2853384. PMID свою очередь он 20203057. В dnares ссылается на: Кастенхольц Р.В.; Риппка Р.; Хердман М.; Уилмотт А. (2007). Бун Д.Р.; Кастенхольц Р.В.; Гэррити GM (ред.). Руководство Берджи по систематической бактериологии (2-е изд.). Шпрингер: Берлин. стр. 542–3.
- ^ Новицка-Кравчик, Полина; Мюльштейнова, Радка; Хауэр, Томаш (24 января 2019 г.). «Детальная характеристика типовых видов Arthrospira, разделяющая коммерчески выращиваемые таксоны на новый род Limnospira (Cyanobacteria)» . Научные отчеты . 9 (1): 694. дои : 10.1038/s41598-018-36831-0 . ISSN 2045-2322 . ПМК 6345927 . ПМИД 30679537 .
- ^ Рич, Ф. (1931). «Заметки об Arthrospira Platensis » . Альгологический обзор . 6 :75–79.
- ^ Марти, Ф; Бюссон, Ф (1970). «Цитологические цитологики Sur Deux Cyanophycées: Spirulina Platensis (Gom.) Geitler et Spirulina geitleri J. de Toni». Швейцарский гидрологический журнал . 32 (2): 559–565. дои : 10.1007/bf02502570 . S2CID 44855904 .
- ^ Ван Эйкеленбург, C (1977). «О морфологии и ультраструктуре клеточной стенки Spirulina Platensis ». Антони ван Левенгук . 43 (2): 89–99. дои : 10.1007/bf00395664 . ПМИД 413479 . S2CID 22249310 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Хабиб, М. Ахсан Б.; Парвин, Машуда; Хантингтон, Тим С.; Хасан, Мохаммад Р. (2008). «Обзор выращивания, производства и использования спирулины в качестве пищи для людей и корма для домашних животных и рыб» (PDF) . Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций . Проверено 20 ноября 2011 г.
- ^ Пханг, С.М. (2000). «Выращивание спирулины в сточных водах завода по производству переваренного саго-крахмала». Журнал прикладной психологии . 12 (3/5): 395–400. дои : 10.1023/А:1008157731731 . S2CID 20718419 .
- ^ Сполаоре, Полина; и др. (2006). «Коммерческое применение микроводорослей». Журнал бионауки и биоинженерии . 101 (2): 87–96. дои : 10.1263/jbb.101.87 . ПМИД 16569602 . S2CID 16896655 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Воншак, Авигад (2002). Spirulina Platensis (Arthrospira) : физиология, клеточная биология и биотехнология . ЦРК Пресс. ISBN 9780203483961 .
- ^ Адиба, Б.Д.; и др. (2008). «Предварительная характеристика пищевых таблеток из фиников ( Phoenix dactylifera L.) и порошков спирулины ( Spirulina sp.)». Порошковая технология . 208 (3): 725–730. дои : 10.1016/j.powtec.2011.01.016 .
- ^ Асгари, А.; и др. (2016). «Обзор антиоксидантных свойств спирулины». Журнал отчетов прикладной биотехнологии .
- ^ Холман, BWB; и др. (2012). «Спирулина как добавка для скота и корм для животных» . Журнал физиологии животных и питания животных . 97 (4): 615–623. дои : 10.1111/j.1439-0396.2012.01328.x . ПМИД 22860698 .
- ^ Махди (2012). «Зеленый биосинтез наночастиц серебра Spirulina Platensis » . Иранская наука 19 (3): 926–929. doi : 10.1016/j.scient.2012.01.010 .
- ^ Перейти обратно: а б Мальтиг, Б; и др. (2013). «Модификация водорослей ионами цинка, меди и серебра для использования в качестве природного композита для антибактериальных целей». Материаловедение и инженерия . 33 (2): 979–983. дои : 10.1016/j.msec.2012.11.033 . ПМИД 25427514 .
- ^ Кумаресан, Венкатеш; Саннасимуту, Анбазахан; Арасу, Мариадхас Валан; Аль-Даби, Наиф Абдулла; Арокьярай, Джесу (2018). «Молекулярное понимание метаболической активности богатой белком микроводоросли Arthrospira Platensis с помощью анализа транскриптома de novo». Отчеты по молекулярной биологии . 45 (5): 829–838. дои : 10.1007/s11033-018-4229-1 . ПМИД 29978380 . S2CID 254835532 .
- ^ Кумаресан, Венкатеш; Низам, Файзал; Равичандран, Гаятри; Вишванатан, Каси; Паланисами, Раджеш; Бхатт, Прашант; Арасу, Мариадхас Валан; Аль-Даби, Наиф Абдулла; Мала, Канчана; Арокьярай, Иисус (2017). «Изменения транскриптома сине-зеленых водорослей Arthrospira sp. в ответ на сульфатный стресс». Водорослевые исследования . 23 : 96–103. дои : 10.1016/j.algal.2017.01.012 .
- ^ Воншак, А; Гай, Р. (1988). Фотоингибирование как ограничивающий фактор при выращивании Spirulina Platensis в открытом грунте. В Стадлере и соавт. ред. Водорослевая биотехнология . Лондон: Elsevier Applied Sci. Издательства.
- ^ Воншак, А (1997). Спирулина платенсис (Arthrospira). Доктор физиологии, клеточной биологии и биотехнологии . Бейзингсток, Хантс, Лондон: Тейлор и Фрэнсис.
- ^ Матэрасси, Р; и др. (1984). « Культура спирулины в морской воде». Прикладная микробиология и биотехнология . 19 (6): 384–386. дои : 10.1007/bf00454374 . S2CID 31267876 .
- ^ Лалиберте, Дж; и др. (1997). Массовое выращивание и очистка сточных вод с использованием спирулины. В под ред. А. Воншака. Spirulina Platensis (Arthrospira Platensis) Физиология, клеточная биология и биотехнология . Бейзингсток, Хантс, Лондон: Тейлор и Фрэнсис. стр. 159–174.
- ^ Баррос, Ана И.; и др. (2015). «Методы сбора микроводорослей: обзор» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 41 : 1489–1500. дои : 10.1016/j.rser.2014.09.037 . hdl : 10216/103426 .
- ^ Тредичи, М; Матэрасси, Р. (1992). «От открытых прудов к вертикальным альвеолярным панелям: итальянский опыт разработки реакторов для массового культивирования фототрофных микроорганизмов». Журнал прикладной психологии . 4 (3): 221–231. дои : 10.1007/bf02161208 . S2CID 20554506 .
- ^ Томаселли, Л; и др. (1987). «Недавние исследования спирулины в Италии». Гидробиология . 151/152: 79–82. дои : 10.1007/bf00046110 . S2CID 9903582 .
- ^ Перейти обратно: а б Уиттон, бакалавр (2012). Экология цианобактерий II: их разнообразие в пространстве и времени . Спрингер. стр. 701–711.
- ^ Перейти обратно: а б с Умная рыба (2011). «Спирулина – средство к существованию и бизнес». Отчет: SF/2011 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Гири, доктор медицины; Гири, ГМ « Артроспира » . База водорослей . Всемирное электронное издание, Национальный университет Ирландии, Голуэй.