Исследователи представили устойчивое решение дефицита витамина B12 со спирулиной

Ученые нашли способ выращивать спирулину, которая содержит биологически активный витамин B12 в концентрациях, сопоставимых с говядиной, что потенциально может преодолеть одно из крупнейших питательных ограничений этой широко рекламируемой водоросли.

Исследование, опубликованное в научном журнале Discover Food, возглавлял доктор Асаф Цахор, основатель и академический директор программы устойчивого развития и климата Aviram Университета Рейхмана, вместе с исследователями из Исландии, Дании и Австрии. С использованием передовых биотехнологий и тщательно контролируемых световых условий команда получила углеродно-нейтральную, богатую питательными веществами биомассу спирулины, содержащую активный витамин B12. По словам авторов, это первый случай сообщения о биологически активном витамине B12 в спирулине.

Витамин B12 и его важность

Витамин B12 — это незаменимый микронутриент, участвующий в нескольких критических процессах организма, включая образование эритроцитов и нормальное функционирование нервной системы. Оценивается, что более миллиарда человек во всем мире имеют низкий уровень этого витамина.

Для многих людей мясо и молочные продукты являются важными источниками B12 в рационе. Рекомендуемая норма потребления, цитируемая исследователями, составляет 2,4 мкг в сутки. Однако производство продуктов животного происхождения в масштабах, необходимых для удовлетворения мирового спроса, также связано с экологическими затратами, что стимулирует интерес к более устойчивым альтернативам.

Спирулина — синезелёные водоросли (Arthrospira platensis) — часто продвигается как одна из таких опций, поскольку она богата питательными веществами и может культивироваться с относительно небольшим экологическим следом. Но существовала серьёзная преграда.

Традиционная спирулина содержит большую часть своего B12 в форме псевдовитамина B12. Хотя по химии эта форма схожа с витамином, необходимым человеку, она не биодоступна для людей, то есть организм не может эффективно её использовать. Это ограничение мешало обычной спирулине служить надежной заменой витамина B12 животного происхождения.

Использование света для изменения питания спирулины

Чтобы решить эту проблему, исследователи из Университета Рейхмана, Университета природных ресурсов и наук о жизни в Вене, Академического центра Руппин, Датского технологического института и MATIS (Исландия) провели экспериментальное исследование платформы биотехнологий, разработанной компанией VAXA Technologies в Исландии.

Команда изучила инженерный дизайн системы, её входные ресурсы (такие как энергия) и питательный состав производимой биомассы.

Ключевой особенностью технологии является фотонное управление (модифицированные световые условия). Изменяя световую среду, в которой растёт спирулина, исследователи смогли стимулировать производство биологически активного витамина B12.

Выращенная спирулина также содержала другие биоактивные соединения, связанные с антиоксидантными, противовоспалительными и иммуностимулирующими свойствами.

Что особенно важно, полученная углеродно-нейтральная биомасса содержала 1,64 мкг активного витамина B12 на 100 граммов, по сравнению с 0,7–1,5 мкг на 100 граммов в говядине.

Доктор Асаф Цахор поясняет: «результаты показывают, что при фотосинтетическом контроле спирулина может производить желаемые уровни активного витамина B12, предлагая устойчивую альтернативу традиционным источникам животного происхождения».

Может ли спирулина обеспечить витамин B12 в масштабе?

Исследователи также изучили, что могло бы произойти, если систему расширить значительно больше нынешнего масштаба.

В одном сценарии перенаправление электроэнергии, которая в настоящее время используется тяжёлой промышленностью в Исландии, могло бы поддержать производство 277 950 тонн биомассы спирулины в год. По оценкам авторов, это количество содержало бы около 4555 граммов активного витамина B12 ежегодно.

По их подсчётам, этой величины хватило бы для обеспечения рекомендуемой суточной нормы (RDA) более чем 13,8 миллиона детей в возрасте 1–3 лет.

Более амбициозные сценарии производства потенциально могли бы обеспечить достаточное количество витамина B12 для выполнения RDA более чем для 26,5 миллиона детей в возрасте 1–3 лет и более чем для 50 миллионов детей в возрасте 0–6 месяцев.

Эти показатели являются проекциями на основе возможных сценариев масштабирования, а не текущих уровней производства, но они иллюстрируют питательный потенциал, который исследователи видят в технологии.

Более устойчивый источник жизненно важного витамина

Если подход удастся успешно масштабировать, спирулина с фотосинтетическим управлением может предоставить ещё один путь для борьбы с дефицитом витамина B12, одновременно снижая зависимость от производства мяса и молочных продуктов.

Работа также подчёркивает, как биотехнологии могут изменять питательные свойства микроорганизмов и других быстрорастущих пищевых источников. Вместо простого выращивания традиционной спирулины исследователи меняют условия её роста, чтобы стимулировать выработку конкретных соединений, полезных человеку.

Полученные результаты представляют шаг к разработке более устойчивых источников необходимых питательных веществ, хотя для определения того, как технология может интегрироваться в реальные продовольственные системы, потребуются дальнейшие исследования и производство в большем масштабе.

Университет Рейхмана и Фонд Aviram создали программу устойчивого развития и климата Aviram в ответ на растущие проблемы окружающей среды и общественного здравоохранения в мире. Программа готовит студентов разных дисциплин разрабатывать стратегии для решения вопросов нехватки ресурсов, изменения климата и экстремальных погодных явлений, а также кризисов в продовольствии, воде и энергетике.

A. Tzachor, S. P. van den Oever, H. K. Mayer, M. Asfur, A. Smidt-Jensen, M. Geirsdóttir, S. Jensen, B. O. Smárason. Photonic management of Spirulina (Arthrospira platensis) in scalable photobioreactors to achieve biologically active unopposed vitamin B12. Discover Food, 2024; 4 (1) DOI: 10.1007/s44187-024-00152-1