Біоінженерна спіруліна: джерело вітаміну B12 замість м'яса

Міжнародна команда вчених оголосила про значний прорив у галузі харчових біотехнологій, який може мати далекосяжні наслідки для глобального здоров'я та сталого розвитку. Дослідники успішно модифікували Спіруліну (Arthrospira platensis), тип синьо-зелених водоростей (ціанобактерій), таким чином, що вона почала виробляти біологічно активну форму вітаміну B12 у кількостях, порівнянних із вмістом цього мікронутрієнта у яловичині. Це досягнення, опубліковане в науковому журналі Discover Food, відкриває шлях до створення вуглецево-нейтрального та поживного джерела вітаміну B12, що може стати сталою альтернативою продуктам тваринного походження та допомогти подолати глобальну проблему дефіциту цього важливого вітаміну.

Дослідження очолив доктор Асаф Цахор, засновник та академічний директор програми сталого розвитку та клімату Авірам в Університеті Райхмана (Ізраїль), у співпраці з колегами з Ісландії (MATIS, VAXA Technologies), Данії (Датський технологічний інститут) та Австрії (Університет природних ресурсів та наук про життя, Відень). Їхня робота вперше демонструє можливість отримання біологічно активного вітаміну B12 зі Спіруліни, що є ключовим моментом, адже раніше вважалося, що ця водорість містить переважно так званий псевдовітамін B12 — аналог, який не засвоюється людським організмом.

Проблема дефіциту вітаміну B12 (кобаламіну) є надзвичайно актуальною у світі. За оцінками, понад мільярд людей страждають від його нестачі. Цей вітамін є життєво необхідним мікронутрієнтом, що відіграє критичну роль у функціонуванні нервової системи, кровотворенні (утворенні еритроцитів) та синтезі ДНК. Рекомендована добова норма споживання для дорослих становить 2.4 мікрограми (µg). Традиційно основними харчовими джерелами біологічно активного вітаміну B12 є продукти тваринного походження — м'ясо (особливо яловичина та печінка), риба, молочні продукти та яйця. Однак виробництво цих продуктів пов'язане зі значним екологічним навантаженням: високими викидами парникових газів, великим споживанням води та земельних ресурсів, а також проблемами забруднення довкілля. Зростання популярності веганських та вегетаріанських дієт також загострює проблему забезпечення населення вітаміном B12, оскільки рослинна їжа природним чином його практично не містить у біодоступній формі.

Хоча Спіруліна вже давно відома як «суперфуд» завдяки високому вмісту білка, вітамінів, мінералів та антиоксидантів, її потенціал як джерела B12 був обмежений саме через наявність неактивної форми вітаміну. Це не дозволяло розглядати її як повноцінну заміну м'ясу чи іншим тваринним продуктам для задоволення потреби організму в кобаламіні.

Нове дослідження подолало цю перешкоду завдяки інноваційній біотехнологічній системі, розробленій компанією VAXA Technologies в Ісландії. Вчені оцінили компоненти цієї системи, енергетичні витрати та склад отриманої біомаси Спіруліни. Ключовим елементом технології є використання масштабованих фотобіореакторів — закритих систем для культивування мікроводоростей — та застосування так званого «фотонічного менеджменту». Цей підхід передбачає ретельний контроль та модифікацію умов освітлення (спектру, інтенсивності, тривалості), під впливом яких Спіруліна починає активно синтезувати саме біологічно активну форму вітаміну B12. Окрім B12, такий керований фотосинтез також сприяє накопиченню в біомасі інших біоактивних сполук з антиоксидантними, протизапальними та імуностимулюючими властивостями, що ще більше підвищує її харчову цінність.

Аналіз отриманої біомаси показав, що вміст біологічно активного вітаміну B12 сягає 1.64 мікрограма на 100 грамів сухої речовини. Цей показник знаходиться в тому ж діапазоні, що й у яловичині, де вміст B12 зазвичай становить від 0.7 до 1.5 мікрограмів на 100 грамів. Важливо, що процес вирощування Спіруліни в таких фотобіореакторах є вуглецево-нейтральним, тобто не призводить до чистих викидів CO2 в атмосферу, що робить його значно більш екологічно дружнім порівняно з тваринництвом.

«Результати демонструють, що Спіруліна, вирощена за допомогою фотонічного менеджменту, може виробляти бажані рівні активного вітаміну B12, пропонуючи сталу альтернативу традиційним продуктам тваринного походження», — пояснює доктор Асаф Цахор.

Дослідження також розглядає потенційні сценарії масштабування виробництва, які мають величезне значення для глобальної продовольчої безпеки та подолання дефіциту мікронутрієнтів. На прикладі Ісландії, країни з великим потенціалом відновлюваної енергетики, вчені розрахували, що перерозподіл частини електроенергії, яка зараз використовується важкою промисловістю, дозволив би виробляти близько 277 950 тонн біомаси Спіруліни щорічно. Така кількість біомаси міститиме приблизно 4555 грамів активного вітаміну B12 на рік. Цього обсягу достатньо, щоб забезпечити рекомендовану добову норму вітаміну B12 для понад 13.8 мільйонів дітей віком від 1 до 3 років. Більш амбітні сценарії, що передбачають подальшу оптимізацію та розширення виробництва, вказують на можливість задоволення потреб у B12 для понад 26.5 мільйонів дітей віком 1–3 роки або понад 50 мільйонів немовлят віком 0–6 місяців.

Цей біотехнологічний прорив знаменує собою важливий крок на шляху до сталого вирішення глобальної проблеми дефіциту вітаміну B12. Він пропонує реальну можливість зменшити залежність людства від тваринництва, яке чинить значний тиск на довкілля, та забезпечити населення планети життєво важливим мікронутрієнтом за допомогою інноваційних, екологічно чистих технологій. Подальший розвиток та впровадження цієї технології може суттєво змінити ландшафт глобального виробництва продуктів харчування та сприяти покращенню здоров'я мільйонів людей у всьому світі.