Новый метод экстракции альгината может сделать культивируемые водоросли столь же хорошими, как дикие
Ежегодный экспорт продуктов из ламинарии гиперборейской (Laminaria hyperborea) и аскофиллума узловатого (Ascophyllum nodosum) из Норвегии превышает 1 млрд норвежских крон. Основной продукт — альгинат, используемый в более чем 600 различных продуктах: от красок и мороженого до повязок, подгузников, лекарств от изжоги и материалов для инкапсуляции клеток и лекарств. Однако рынок далеко не насыщен.
"Альгинат становится дефицитным товаром на мировом рынке. Существуют большие возможности, если бы мы могли культивировать больше водорослей, дающих альгинат достаточно высокого качества", — говорит Финн Аахманн, профессор Норвежского университета естественных и технических наук (NTNU).
Сегодня дикую ламинарию собирают в природных лесах вдоль побережья, но объемы добычи ограничены. Для расширения рынка нужны новые ресурсы, и культивируемые водоросли — хорошая альтернатива.
Индустрия водорослей расширяется
Ламинария гиперборейская растет слишком медленно для культивации. За последнее десятилетие стала развиваться индустрия по выращиванию более быстрорастущих видов, таких как сахарная (Saccharina latissima) и пальчатая (Alaria esculenta) водоросли.
"В этом году на веревках в море вырастили от 600 до 700 тонн сахарной и пальчатой водоросли", — говорит Катарина Нёклинг-Эйде, кандидат наук.
Однако альгинат из культивируемых видов не обладает таким же высоким качеством, как из дикой ламинарии. Сегодня выращенные водоросли настолько дороги, что используются только в производстве продуктов питания.
"Это досадно, потому что производство можно было бы значительно масштабировать за счет разработки новых, высококачественных продуктов из культивируемых водорослей. Альгинат мог бы стать одним из них", — говорит Нёклинг-Эйде.
Новые исследования, проведенные в рамках Норвежской платформы по биопереработке водорослей и Центра инноваций SFI-IB, могут помочь изменить ситуацию.
Культивируемые виды могут быть так же хороши
"Мы разработали новый метод эффективного улучшения альгинатов из культивируемых водорослей", — говорит Аахманн.
Решение заключается в использовании ферментов — эпимераз. Эти ферменты преобразуют маннуроновую кислоту в гулуроновую в цепи альгината, делая его более похожим на альгинат из ламинарии и повышая его промышленную ценность.
Исследователи впервые выделили эти ферменты из альгинат-продуцирующей бактерии в Тронхейме более 50 лет назад, но только сейчас индустрия начинает применять это решение.
Требовало дополнительного времени и ресурсов — до сих пор
"В течение последних 30 лет несколько исследований показали, что мы можем использовать эти эпимеразы для улучшения альгинатов, но индустрия еще не начала их применять", — говорит Аахманн.
Улучшение альгинатов после их экстракции и очистки требует дополнительных времени и ресурсов, что не привлекало промышленность.
Однако что, если добавить эти ферменты непосредственно во время экстракции альгината из водорослей, избежав дополнительных этапов?
Именно этого добились исследователи из SINTEF и NTNU в совместной лаборатории по водорослям в Тронхейме.
Улучшает альгинат во время экстракции
"Мы показали, что возможно проводить эпимеризацию альгинатов из сахарной водоросли, пальчатой водоросли и пластинчатой фракции (листовидной части на верхушке стебля) непосредственно в процессе экстракции", — говорит Нёклинг-Эйде.
Альгинат очищается одновременно с его извлечением из биомассы. Это экономит время и средства.
"В крупномасштабных испытаниях мы получили альгинат из культивируемой сахарной водоросли, который был так же хорош, как тот, что промышленность обычно получает из дикой ламинарии", — говорит Нёклинг-Эйде.
Исследователи полагают, что аналогичных результатов можно достичь и с пальчатой водорослью.
Хорошие новости для фермеров
"Результаты этого исследования обнадеживают. В будущем норвежский альгинат может также производиться из культивируемых водорослей", — говорит Аахманн.
Фермеры, выращивающие водоросли, зависят от устоявшихся рынков сбыта. Это поможет им further увеличить производство.
"Рынок альгината — это established рынок, который может помочь обеспечить средства к существованию фермеров в будущем. В этом смысле это ситуация win–win", — говорит Нёклинг-Эйде.
Результаты исследования опубликованы в журнале Carbohydrate Polymers.