Исследователи из Курчатовского института и студенты МФТИ предложили использовать хитозан для сбора биомассы спирулины (цианобактерии Arthrospira platensis). Одним из ценных соединений, синтезируемых A. platensis, является С-фикоцианин, который используется как натуральный пищевой краситель ярко-синего цвета, а также обладает противовоспалительными, иммуномодулирующими и противоопухолевыми свойствами, являясь перспективным лекарственным сырьем. В работе, опубликованной в журнале Algal Research, продемонстрировано, что предложенная методика не только сокращает время сбора биомассы, но и улучшает характеристики полученного таким способом С-фикоцианина.
Arthrospira platensis, нитчатая цианобактерия, использовалась человечеством в пищу еще со времен ацтеков, являясь богатым источником белков, витаминов, пигментов, эссенциальных жирных кислот и полисахаридов. Поскольку культивировать ее легче, чем высшие растения, Arthrospira рассматривается как многообещающий объект для создания «космических оранжерей», снабжающих экипаж кислородом и пищей. Одно из ценных соединений, содержащихся в A. platensis, — С-фикоцианин, пигмент-белковый комплекс, фикобилипротеин ярко-синего цвета. Он применяется в качестве натурального красителя в пищевой и косметической промышленности, а также флуоресцентного маркера в биомедицинских исследованиях. В результате многочисленных исследований установлено, что С-фикоцианин обладает антиоксидантными, противовоспалительными, иммуностимулирующими, противораковыми и другими свойствами. Область применения С-фикоцианина диктует свои требования к его чистоте и стабильности.
Водный раствор С-фикоцианина, выделенного из A.platensis.
Для «сбора урожая» необходимо отделить биомассу цианобактерии от культуральной жидкости. Это можно делать центрифугированием, фильтрацией или же, что гораздо проще, заставив биомассу собраться в крупные хлопья (флокулы), которые потом легко отделить. В общем случае при pH 6.0–7.0 клетки некоторых микроводорослей и цианобактерий способны к образованию хлопьев (автофлокуляции), но процесс этот довольно медленный — в случае A. platensis через час «слипается» не более 85%. Раствор хитозана помог ускорить процесс на порядок: более 90% биомассы A. platensis «собралось» в хлопья всего за пять минут!
Фотографии нативной (левое фото) и сфлокулированной (правое фото) A.platensis, полученные на флуоресцентном микроскопе
«Об использовании хитозана при сборе одноклеточных микроводорослей, а также на стадиях очистки С-фикоцианина уже известно, — рассказывает старший научный сотрудник Яна Сергеева. — В наших исследованиях мы впервые использовали данный природный полимер для флокуляции нитчатой цианобактерии A. platensis, что не только позволило сократить время сбора биомассы, но и привело к повышению чистоты выделенного С-фикоцианина».
Ученые объясняют этот эффект тем, что хитозан не только заставляет A. platensis формировать хлопья, но и адсорбирует, а также притягивает к себе электростатически «лишние» компоненты. Более того, при исследовании термостабильности выяснилось, что С-фикоцианин, выделенный из сфлокулированной биомассы, обладает бóльшей стабильностью. Предложенная учеными методика позволяет использовать полученный таким образом С-фикоцианин в пищевой и косметической промышленности, минуя стадию очистки, а также этап добавления необходимых стабилизаторов в конечный продукт.
