30.01.2018

Рыбий жир? Легко, из водорослей!

Зачем рыбий жир всем, а не только детям? Почему рыбий жир — это не обязательно «жир»? Как добывать omega-3 из водорослей и кому такой водорослевый «рыбий жир» нужен? Об этом в интервью рассказал биолог из Университета Бен-Гуриона в Негеве, доктор биологических наук Борис Зорин.

— Почему полиненасыщенные жирные кислоты полезны?

Борис Зорин. Тут два момента. Первый — в состав нейронов входят молекулы omega-3 — жирные кислоты EPA и DHA (эйкозапентаеновая кислота и докозагексаеновая кислота). Эти кислоты включены в состав клеточных мембран нейронов, и это обеспечивает нейронам пластичность. Есть много разных исследований, которые доказывают, что omega-3 — необходимое для здоровья мозга вещество, оно помогает при выходе из депрессии, при посттравматическом расстройстве и, вероятно, помогает сохранять ум в пожилом возрасте. Второй момент — это положительное влияние на воспалительные механизмы у человека. Воспалительные сигнальные молекулы производятся из арахидоновой кислоты. Она «выщепляется» из стенок мембраны с помощью фосфолипазы (на этом этапе, чтобы остановить воспаление, используют стероиды, они блокируют фосфолипазу). Дальше эта кислота процессируется по двум путям: по липоксигеназному и по циклооксигеназному. Аспирин, ибупрофен, парацетамол и др. блокируют циклооксигеназный путь. Что касается другого пути, липоксигеназного (он отвечает за развитие астматических симптомов и спазмов), тут только недавно появилось одно лекарство — зилеутон (Zileuton). Эйкозапентаеновая кислота близка по своей структуре к арахидоновой кислоте, она может включаться в процесс воспалительного сигналинга, залезать в эти реакционные пути и немножко блокировать воспалительные процессы.

В воспалительных процессах нет ничего плохого, если только это не хроническое воспаление, которое может привести к развитию рака, сердечно-сосудистых заболеваний, психических и психиатрических заболеваний, и его надо лечить. Вообще, хроническое воспаление — это отдельная тема, сейчас выросло вполне подкреплённое мнение, что хроническое воспаление лежит в основе почти всех серьёзных заболеваний. Если идёт разговор не о медицине, которая лечит симптомы, а о той, которая лечит причины, то рыбий жир позволяет модулировать этот хронический каскад, когда постоянно выщепляется арахидоновая кислота, и снижать воспаление.

— Чем твои исследования отличаются от других исследований добычи omega-3 жирных кислот из водорослей?

Б. З. Начну издалека. Есть разрыв между исследованиями в лаборатории и реальным производством. На этом многие стартапы в области omega-3 проигрывают.

Стартапы в области водорослевой omega-3 (больше о водорослевой индустрии — здесь):

— Qualitas Health (США) — компания, которая успешно завершила первый этап тестового производства и запустила две коммерческие водорослевые фермы с открытыми прудами. Продукт, который они производят — пищевая omega-3 для людей.

— Cellana (Гавайи) — с 2009-го года занимается разработкой водорослевых технологий, в частности, экспериментами с производством пищевой omega-3, корма для животных, а также топлива. Процесс все ещё не дошёл до промышленного применения.

— Qponics (Австралия) — компания аналогичнгого профиля.

— Algae to Omega (США) — экспериментируют над производством водорослей в фотобиореакторах.

Стабильная среда в лаборатории отличается от изменчивой среды улицы. На улице перепады температуры; там день и ночь; там хищники-паразиты; там микробы, которые бассейн с водорослями хотят заразить; там другие водоросли, которые конкурируют с нашими водорослями за среду. Есть, например, маленькие жучки, которые питаются водорослями, и в бассейне может наступить коллапс за один день, если туда попадает коловратка.

Когда только начали работать с выделением omega-3 из водорослей, взяли водоросль из океана и пытались растить её на улице, в бассейнах. Но в океане условия с достаточно стабильной средой, где температура не слишком сильно меняется, да и свет не такой яркий — потому что водоросли живут не на поверхности, а в глубине. А тут их из «уютного мирка» вытащили в какую-то другую, незнакомую среду, в которой им выживать значительно сложнее. Поэтому сейчас стоимость производства omega-3 из водорослей велика, и продукты пока не могут соперничать с обычным рыбьим жиром. Из стартапов, которые закрылись, можно вспомнить компанию Aurora Algae, которая с 2011 по 2015 гг. пыталась растить водоросли в Калифорнии.

Мы же взяли другую водоросль — такую, которая имеет «местные корни» (исследование проводится в Израиле). Водоросль выделена из местных источников, соответственно, она уже знакома с климатом, с перепадами температур, с хищниками, иначе бы она не выжила. Она «готова» жить в этих условиях. С одной стороны, нам повезло, с другой — это самый разумный шаг: если пытаться сделать какое-то производство, лучше найти что-то, что уже знакомо со средой, и пытаться разводить это что-то на месте, а не пытаться вытащить водоросль из моря и культивировать «на суше».

Исследования показали, что наш продуцент как минимум в два раза эффективнее, чем океанская водоросль. Мы брали известных продуцентов и растили их параллельно как в лаборатории, так и в открытых бассейнах. Бассейны не слишком большие, но уже это близко к производственным объёмам (бассейн — 250 литров, туда ветер заносит песок, птички мимо пролетают). Обычно ведётся непрерывный цикл — это, в принципе, самый дешёвый вариант — бассейн поддерживается круглый год. Мы из него каждые пять дней отливаем половину и пускаем в производство, и доливаем воды с растворенными минералами. Но если в нашем бассейне поселится какой-нибудь хищник или другая водоросль (компетитор, конкурент), которая соревнуется за ресурсы с нашей, то в итоге есть достаточно большие шансы, что вместо нашей водоросли мы вырастим что-то другое. Способ это обойти — постоянное наблюдение за бассейном, контроль в микроскоп. Когда начинается высокая степень заражения, бассейн сливается и пускается в производство, затем он дезинфицируется и снова засевается, но уже из лабораторной культуры. Получается падение в скорости производства — нужно заново начинать с низкой плотности. Но зато будет качественнее.

— Ты думаешь, что в каждой климатической зоне можно найти такие водоросли, в которых будет omega-3, даже в России?

Б. З. Конечно, в России даже более вероятно, так как omega-3 ассоциирована с устойчивостью организма к низкой температуре. Чем ниже температура, тем у клеточных мембран должна быть выше пластичность. Иначе мембрана застынет и потеряет все свои биологические свойства, например перестанет пропускать ионы, и клетка просто не выживет. Чем больше ненасыщенных жиров в мембране, тем мембрана пластичнее. Поэтому водоросли северных широт, из холодных морей, очень богаты полиненасыщенными жирными кислотами. В России таких водорослей тоже очень много. Вопрос только в их продуктивности: как правило, быстрый рост ассоциирован с высокой температурой. На низких температурах организм может выживать и делиться, но он будет делиться раз в неделю, что для организма нормально, но для промышленной практики не подходит. В южных широтах все жизненные циклы идут чуть быстрее из-за повышения температуры, так как скорость химической реакции увеличивается.

— Я правильно поняла, что в России есть такие водоросли, но их выращивать — коммерчески невыгодно, потому что единственный эффективный способ — это держать их в открытых бассейнах в тёплых странах?

Б. З. В принципе, в чём-то ты права. Начало всей энергии — это солнце, и наши потребляемые калории — это тоже солнце: на солнце выросла трава, траву съела корова, корову съел человек и т. д. И в тёплых странах, конечно, солнца побольше. Но можно пытаться напитать водоросль — через фотосинтетический процесс — энергией, полученной от электростанций. Насчёт открытых бассейнов — это тоже не совсем верно. Каждую технологию надо подстраивать под продуцента. Бассейн — это самый простой путь, но производительность бассейнов (количество полученной биомассы) не самая высокая. Производительность в фотобиореакторах выше, но технология сложнее. И само оборудование дороже. Вывод такой: для каждого продуцента и для каждой климатической зоны надо потратить как минимум полгода на сравнительные исследования, понять, какая динамика роста в разных условиях культивирования, и найти оптимальный вариант.

— Кто основной потребитель «рыбьего жира»?

Б. З. Главный рынок omega-3 жиров — это не люди (хотя люди тоже, но не напрямую). Это aquaculture, производство рыбы. Сейчас примерно 35% рыбы, которая на рынке, — это рыба, выращенная в прудах. Парадоксально, но рыбу нужно кормить рыбьим жиром, чтобы она была здоровая. Сейчас получается замкнутый круг: для рыбы, которую выращивают в прудах, рыбий жир добывается из «неходовой» рыбы, которая вылавливается из океана. Потом такая мелкая рыба пропускается через мясорубку, и всем этим кормится другая рыба, которая в прудах. Вообще, это нормальная биологическая природная цепочка, когда есть водоросль, её скушает какой-то жучок, жучка скушает рыбка поменьше, потом рыбку поменьше скушает рыбка побольше, а рыбку побольше скушает уже человек. То есть, та omega-3, которую мы получаем в виде рыбьего жира, она все равно из водорослей. Сейчас часть этого процесса перенесена из океана на сушу — выращивание большой рыбы. Но чтобы производство действительно было экологичным, чтобы популяции мелких рыб не сокращались до критического количества, нужно, чтобы корм для рыб тоже выращивали «на суше», и для этого нам будут нужны omega-3-содержащие водоросли.

— Чтобы люди могли воспользоваться omega-3 из водорослей, последние надо как-то переработать. Интересно, легко ли это сделать и насколько из-за переработки может возрасти цена.

Б. З. Понятно, что каждый этап повышает стоимость. Но вообще эти этапы не настолько необходимы. Водоросли можно и так есть, безо всякой ректификации. Рыбы точно могут употреблять непереработанные водоросли, но также и человек! Это инертность мышления, что под полиненасыщенными жирными кислотами мы понимаем рыбий жир, жёлтое маслообразное вещество. Но это не обязательно должен быть жир! Жирные кислоты могут быть представлены в разных формах. Рыбий жир — это триглицеридная форма, когда к молекуле глицерола прикрепляются три жирных хвоста. Есть другая форма, фосфолипиды — это фосфор, к которому прицеплен липидный хвостик (это то, из чего состоят наши мембраны). Были исследования и на мышах, и на людях: диета с фосфолипидами, содержащими omega-3, повышала уровень omega-3 в крови. То есть, формы omega-3, отличные от рыбьего жира, хорошо усваиваются человеком, и совсем не обязательно omega-3 продукт должен быть в форме рыбьего жира. Более того, неректифицированная биомасса содержит каротиноиды (такие антиоксиданты) и много белка. Если пренебречь стереотипами, водоросли можно кушать вместо завтрака. С другой стороны, есть косметические приложения, и для них требуется очистка. Если добавлять водоросли в детское питание, то тоже стоит их очищать.

Александра «Renoire» Алексеева

Источники:

1. 22century.ru