Ауксенохлорелла прототекоидес
Род водорослей

Ауксенохлорелла прототекоидес
Научная классификация Редактировать эту классификацию
Клад :Зелёные растения
Разделение:Хлорофитовые
Сорт:Требоуксиевые
Заказ:Хлореллалы
Семья:Хлорелловые
Род:Ауксенохлорелла
Разновидность:
А. прототекоиды
Биномиальное имя
Ауксенохлорелла прототекоидес
(Крюгер) Калина и Пунчочарова 1987 [1]

Auxenochlorella protothecoides , ранее известная как Chlorella protothecoides , является факультативной гетеротрофной зеленой водорослью семейства Chlorellaceae . [1] Известна своим потенциальным применением в производстве биотоплива . Впервые была охарактеризована как отдельный вид водорослей в 1965 году, [2] и с тех пор рассматривается как отдельный род от Chlorella из-за ее потребности в тиамине (не путать с тимином) для роста. [3] Виды Auxenochlorella были обнаружены в самых разных средах: от кислых вулканических почв в Италии до сока тополей в лесах Германии. [2] Изучалось ее использование в промышленных процессах, поскольку высокое содержание липидов в водоросли во время гетеротрофного роста является многообещающим для биодизеля; также исследовалось ее использование в очистке сточных вод. [3] [4]

Филогения

Auxenochlorella можно охарактеризовать по ее трехслойной внешней стенке и отсутствию пиреноида . [5] Недавний филогенетический анализ прояснил ее положение по отношению к родственным штаммам. [6]

Промышленное применение

Биотопливо

Auxenochlorella protothecoides имеет потенциал в производстве биотоплива, поскольку он может накапливать высокое содержание липидов в гетеротрофных условиях. Геном A. protothecoides был секвенирован и сравнен с двумя другими видами ( C. variabilis и Coccomyxa subellipsoidea ). [7] Было обнаружено, что он имеет меньший размер генома, который кодирует меньше генов, меньше мультикопийных генов, меньше уникальных генов и меньше геномных перестроек, чем его близкие родственники. Кроме того, были идентифицированы три гена, которые обеспечивают потребление глюкозы и, таким образом, гетеротрофный рост. Эти три специфичных для Chlorella гена, подобных гексозо-протонному симпортеру (HUP), в дополнение к быстрому синтезу пирувата, повышению регуляции фермента синтеза жирных кислот и снижению регуляции фермента деградации жирных кислот, способствуют высокому содержанию липидов. [7]

Было также показано, что водоросли растут на множестве сред, включая глицерин, глюкозу и ацетат. [8] Одно исследование показало, что Auxenochlorella гетеротрофно синтезировала максимальное содержание сырых липидов 55,2% сухого веса. [9] Отдельные исследования подтвердили, что также вырабатываются большие количества лютеина , типа каротиноида , который можно использовать в качестве источника топлива. [10] [11] [12]

Производство биотоплива Auxenochlorella создает те же проблемы эффективности, что и другие виды водорослей, поскольку пиролиз и сушка являются дорогостоящими и требуют много времени. Кроме того, исследования биотоплива, как правило, проводились с подпитываемой периодической культурой, чтобы водоросли поддерживали рост в логарифмической фазе и максимизировали урожайность, процесс, который может быть дорогим в больших масштабах.

Очистка сточных вод

Осадок, образующийся на очистных сооружениях, может стать потенциальным источником питательных веществ для водорослей при производстве биодизеля, одновременно создавая экологически чистый процесс переработки побочных продуктов очистных сооружений. За 6 дней штаммы Auxenochlorella смогли удалить 59% общего азота, 81% общего фосфора и 96% общего органического углерода из отходов, сохраняя при этом высокую производительность липидов. [13]

Более высокое производство биомассы может быть достигнуто с помощью гетеротрофной / миксотрофной смеси для роста с использованием сточных вод и глицерина, полученного из биодизеля. [14] Однако содержание липидов в сточных водах может быть ниже, чем в синтетической среде. Таким образом, необходим анализ затрат и выгод, чтобы определить, когда может потребоваться добавление питательных веществ и будет ли это полезным для стимулирования роста водорослей. Извлеченная из липидов биомасса может использоваться для множества функций: производство биогаза , носитель биоудобрений, само биоудобрение, производство биоугля и ингредиент в кормах для животных. [14] Сточные воды, обработанные микроводорослями, могут не быть безупречной питьевой водой, но они могут быть более подходящими для целей орошения. Кроме того, если сточные воды после сбора микроводорослей подвергаются протоколам очистки воды, это, как сообщается, снижает эксплуатационные расходы на процесс очистки воды. [14]

Пищевые приложения

Auxenochlorella protothecoides богата полиненасыщенными жирными кислотами , которые могут использоваться в качестве пищевых добавок . [15] Биомасса Auxenochlorella protothecoides была включена в мясные аналоги [16] , а ее белковые изоляты были исследованы на предмет стабилизации эмульсий и пен . [17]

Высушенная, измельченная биомасса штамма A. protohecoides S106, называемая водорослевой мукой или цельной водорослевой мукой, была одобрена для использования в качестве частичной замены некоторых продуктов питания в 2014 году как Соединенными Штатами (как общепризнанная безопасная ) [18] , так и Министерством здравоохранения Канады . [19] Хотя водорослевая мука была одобрена этими агентствами, в 2016 году компания Soylent объявила, что уберет водорослевую муку из своей продукции, сославшись на нее как на возможную причину зарегистрированных желудочно-кишечных проблем у своих клиентов. [20]

В Европейском союзе в 2022 году был сделан запрос на консультацию для определения статуса новой пищи для водорослевой муки. в соответствии с правилами Европейского союза (ЕС). Был сделан вывод, что A. protothecoides и другие виды Chlorella sp. имеют документированную историю потребления в ЕС и, следовательно, не подпадают под действие регламента ЕС о новых продуктах питания , то есть не требуют предварительного разрешения на продажу. [21]

Ссылки

  1. ^ ab Guiry, MD; Guiry, GM "Auxenochlorella protothecoides". AlgaeBase . Университет Голуэя . Получено 01.03.2022 .
  2. ^ ab MD Guiry в Guiry, MD & Guiry, GM 2013. AlgaeBase. Всемирное электронное издание, Национальный университет Ирландии, Голуэй. http://www.algaebase.org; поиск 19 апреля 2013 г.
  3. ^ ab Гао, Чуньфан; Чжай, Янь; Дин, И и У, Цинъюй «Применение сладкого сорго для производства биодизеля с помощью гетеротрофной микроводоросли Chlorella protothecoides ». Applied Energy 87.3 (2010): 756-761.
  4. ^ Питтман, Джон К., Эндрю П. Дин и Олумайова Осундеко. «Потенциал устойчивого производства водорослевого биотоплива с использованием ресурсов сточных вод». Bioresource Technology 102.1 (2011): 17-25.
  5. ^ Хасс, Фолькер АР; Чинилья, Клаудия; Ченнамо, Паола; Коццолино, Сальваторе; Пинто, Габриэле и Поллио, Антонино «Филогенетические связи и таксономическое положение изолятов рода Chlorella из сред с низким pH (pH < 3,0)». BMC Evolutionary Biology 2.1 (2002): 13.
  6. ^ Дариенко, Т., Прешольд, Т. (2015), «Генетическая изменчивость и таксономическая ревизия рода Auxenochlorella (Shihira et Krauss) Kalina et Puncocharova (Trebouxiophyceae, Chlorophyta)». Журнал Phycology, 51: 394–400. doi: 10.1111/jpy.12279
  7. ^ ab Gao C., Wang Y., Shen Y., Yan D., He X., Dai J., et al. (2014). Механизмы накопления нефти маслянистой микроводоросли Chlorella protothecoides , выявленные через ее геном, транскриптомы и протеомы. BMC Genomics (2014) 15:582–595.
  8. ^ Гилл, Саба Шахид; Мехмуд, Мухаммад Аамер; Рашид, Умер; Ибрагим, Мухаммад; Сакиб, Анам и Ризван, Мухаммад «Очистка сточных вод в сочетании с производством биодизеля с использованием микроводорослей: подход биопереработки». Пакистанский журнал жизни и социальных наук 11.3 (2013): 179-189.
  9. ^ Хередиа-Арройо, Тамарис, Вэй Вэй и Бо Ху. «Накопление нефти через гетеротрофную/миксотрофную Chlorella protothecoides ». Прикладная биохимия и биотехнология 162.7 (2010): 1978-1995.
  10. ^ Сюй, Хань, Сяолин Мяо и Цинъюй Ву. «Производство высококачественного биодизеля из микроводоросли Chlorella protothecoides путем гетеротрофного роста в ферментерах». Журнал биотехнологии 126.4 (2006): 499-507.
  11. ^ Ши, Сянь-Мин; Лю, Хуэй-Джун; Чжан, Сюэ-У и Фэн Чэнь «Производство биомассы и лютеина Chlorella protothecoides при различных концентрациях глюкозы в гетеротрофных культурах». Биохимия процессов 34.4 (1999): 341-347.
  12. ^ Ши, XM и Ф. Чен. «Производство и быстрая экстракция лютеина и других жирорастворимых пигментов из Chlorella protothecoides, выращенной в гетеротрофных и миксотрофных условиях». Food/Nahrung 43.2 (1999): 109-113.
  13. ^ Ши, Сянь-Мин; Лю, Хуэй-Джун; Чжан, Сюэ-У и Чэнь, Фэн «Гетеротрофное производство лютеина выбранными штаммами Chlorella ». Журнал прикладной физиологии 9.5 (1997): 445-450.
  14. ^ abc Чжоу, Вэньгуан; Ли, Еконг; Минь, Минь; Ху, Бин; Чжан, Хун; Ма, Сяочэнь; Ли, Лян; Чэн, Яньлин; Чэнь, Пол и Руан, Роджер «Выращивание микроводоросли Auxenochlorella protothecoides UMN280, рожденной в сточных водах, на концентрированных городских сточных водах для одновременного удаления питательных веществ и производства энергетического сырья». Applied Energy 98 (2012): 433-440.
  15. ^ Канелли, Грета; Тарнутцер, Кармен; Карпине, Роберта; Нойч, Лукас; Болтен, Кристоф Дж.; Диониси, Фабиола; Матис, Александр (30 сентября 2020 г.). «Биохимическая и пищевая оценка биомасс хлореллы и ауксенохлореллы, имеющих отношение к применению в пищевых продуктах». Frontiers in Nutrition . 7 . doi : 10.3389/fnut.2020.565996 . hdl : 20.500.11850/438398 . PMC 7557355 . PMID  33117841. 
  16. ^ Caporgno, Martín P.; Böcker, Lukas; Müssner, Christina; Stirnemann, Eric; Haberkorn, Iris; Adelmann, Horst; Handschin, Stephan; Windhab, Erich J.; Mathys, Alexander (январь 2020 г.). "Экструдированные аналоги мяса на основе желтых, гетеротрофно культивируемых микроводорослей Auxenochlorella protothecoides". Innovative Food Science & Emerging Technologies . 59 : 102275. doi : 10.1016/j.ifset.2019.102275 . hdl : 20.500.11850/403358 .
  17. ^ Берч, Паскаль; Бёккер, Лукас; Матис, Александр; Фишер, Питер (февраль 2021 г.). «Белки из микроводорослей для стабилизации поверхностей раздела жидкостей, эмульсий и пен». Trends in Food Science & Technology . 108 : 326–342 . doi : 10.1016/j.tifs.2020.12.014 . hdl : 20.500.11850/458592 .
  18. ^ "Уведомления GRAS: мука из штамма Chlorella protothecoides S106 с содержанием липидов 40-70% (водорослевая мука)". Управление по контролю за продуктами и лекарствами США . Получено 09.10.2024 .
  19. ^ "НОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ - Мука из цельных водорослей, которая может использоваться в качестве частичной замены сливок, молока, яиц/яичных желтков и масла/жира в различных продуктах питания". Правительство Канады . 2015-10-13 . Получено 2024-10-09 .
  20. ^ Мол, Бет (2016-11-08). "Решено: водорослевая мука вызывала серьезные заболевания, утверждает Soylent". Ars Technica . Получено 2024-10-09 .
  21. ^ Европейский союз. "Запрос на консультацию по определению статуса нового продукта питания СТАТЬЯ 4 Регламента (ЕС) 2015/2283" (PDF) . Получено 14 августа 2023 г. .
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Auxenochlorella_protothecoides&oldid=1250215966"