Їстівні прісноводні водорості та види, корисні для сільського господарства

Їстівні прісноводні водорості та види, корисні для сільського господарства

Система харчової та сільськогосподарської промисловості для прісноводних водоростей DREVO

Концепція

У рамках DREVO Живі гори прісноводні мікроводорості та фотосинтезуючі мікроорганізми можуть використовуватися у п'яти напрямках:

харчування людини;

кормові добавки;

вирощування живого корму для аквакультури;

виробництво біостимуляторів та біодобрив;

вилучення азоту та фосфору із сільськогосподарських стоків.

Але природні та виробничі функції мають бути розділені.

У річках, болотах та старицях розвиваються природні місцеві спільноти.

Харчова та кормова біомаса вирощується окремо.

Біомаса, вироблена на стічних водах, не прямує безпосередньо в їжу або корм.

Незнайомі культури не випускаються у природні водойми.

Головний принцип:

Природна водойма створює біорізноманіття, а контрольований басейн виробляє їжу, корм і добрива.

1. Arthrospira - комерційна "спіруліна"

Біологічний статус

Комерційна спіруліна зазвичай відноситься до роду Артроспіра, насамперед:

Артроспіра платенсіс;

Arthrospira maxima.

Це не справжня зелена водорість, а нитчаста ціанобактерія.

Використання людиною

Спіруліна застосовується як:

сушена харчова біомаса;

білкова добавка;

інгредієнт порошків та таблеток;

джерело пігменту фікоціаніну;

компонент харчових продуктів.

FAO описує спіруліну як харчовий продукт та джерело білка, а також як добавку для птахівництва та аквакультури.

Значення для сільського господарства

Можливі напрямки:

добавка до раціону риб;

добавка до корму птиці;

компонент функціональних кормів;

виробництво біостимулюючих екстрактів;

використання некондиційної чистої біомаси як органічного добрива

Переваги вирощування

Arthrospira віддає перевагу лужному середовищу. Це зменшує кількість конкуруючих організмів, але не усуває ризик забруднення повністю.

Обмеження

Спіруліна для харчування має вирощуватися:

на перевіреній воді;

з харчовими поживними компонентами;

без контакту із господарськими стоками;

з контролем важких металів;

з аналізом мікробіології;

з контролем ціанотоксинів;

із підтвердженням чистоти культури.

Не можна збирати невідому «спіруліну» з природного озера лише за кольором та формою.

2. Хлорела

Основні види

Найбільш перспективні:

Хлорела звичайна;

Хлорела Сорокініана;

окремі зареєстровані харчові штами інших видів.

Використання людиною

Chlorella застосовується у вигляді:

порошку;

таблеток;

харчового інгредієнта;

білково-пігментної добавки.

Chlorella і Spirulina належать до найбільш широко комерціалізованих мікроводорічних продуктів харчування. Їхній правовий статус залежить від конкретного виду, штаму, технології виробництва та країни реалізації.

Особливість клітинної стінки

У ряду штамів Chlorella клітинна стінка ускладнює перетравлення. Тому харчова біомаса може вимагати:

механічного руйнування клітин;

контрольованої сушіння;

додаткової обробки;

підтвердження засвоюваності.

Сільськогосподарське застосування

Chlorella перспективна як:

біостимулятор проростання;

компонент обробки насіння;

позакоренева добавка;

компонент ґрунтового біодобрива;

джерело органічного азоту та мікроелементів;

культура для вилучення поживних речовин із очищених стоків;

кормовий інгредієнт для риб та інших тварин.

Дослідження та огляди показують потенціал мікроводоростей, включаючи Chlorella, як біостимуляторів та біодобрив, але результат залежить від культури, дозування, штаму та умов поля. Вони не є гарантованою повною заміною мінерального живлення.

3. Сценедесм і Десмодесм

Перспективні пологи

Сценедесмус;

Десмодесмус.

Ці зелені мікроводорості швидко зростають і добре підходять для технічних сільськогосподарських систем.

Основні напрямки

очищення багатої поживними речовинами води;

виробництво технічної біомаси;

кормові дослідження;

біогаз;

компостування;

біодобрива;

біостимулюючі екстракти;

виробництво пігментів та ліпідів.

Харчовий статус

Їх не можна автоматично вважати дозволеною їжею для людини. Для кожного конкретного виду, штаму та продукту потрібна перевірка харчового законодавства.

Сильна сторона

Scenedesmus і Desmodesmus раціональніше розглядати передусім як:

робочі сільськогосподарські мікроводорості для очищення води, повернення поживних речовин та виробництва добривної біомаси.

4. Гематокок плювіаліс

Це прісноводна мікроводорість, відома здатністю накопичувати червоний пігмент. астаксантин у стресових умовах.

Можливе використання

виробництво астаксантину;

кормова добавка для аквакультури;

пігментація кормів;

Виробництво спеціалізованих інгредієнтів.

Обмеження

Haematococcus не слід розглядати як звичайну харчову зелень для масового вживання. Найчастіше використовується стандартизований екстракт або спеціально вироблена біомаса.

Виробництво вимагає:

чистої культури;

двостадійного вирощування;

контролю освітлення та живлення;

технології руйнування клітинної стінки;

стандартизації вмісту астаксантину.

5. Евглена грациліс

Евглена грациліс - Прісноводний одноклітинний організм, що поєднує ознаки фотосинтезуючого організму та гетеротрофу.

Потенційні продукти

білкова біомаса;

харчові інгредієнти;

кормові добавки;

полісахарид парамілон;

біостимулюючі екстракти.

Обмеження

Використовується лише конкретний перевірений виробничий штам. Правовий статус продукту необхідно окремо перевіряти для Швейцарії, ЄС та країни реалізації.

6. Носток

Деякі види та форми роду Носток історично вживалися для харчування в окремих регіонах.

Можливі функції

фіксація атмосферного азоту;

утворення біологічних ґрунтових кірок;

участь у відновленні бідних ґрунтів;

дослідницьке виробництво біомаси.

Чому потрібна обережність

Зовні схожі ціанобактерії важко надійно визначити без лабораторії. Можливі:

домішки токсигенних видів;

накопичення важких металів;

мікробне забруднення;

наявність небажаних метаболітів.

Тому природні колонії Nostoc не можна збирати для їжі без точного визначення та санітарного контролю.

7. Азотфіксуючі ціанобактерії для землеробства

У сільському господарстві досліджуються та застосовуються представники груп:

Носток;

Анабаена у традиційному розумінні;

Доліхоспермум;

Калотрікс;

Толіпотрікс;

інші місцеві азотфіксуючі ціанобактерії.

Можливі функції

біологічна фіксація азоту;

збагачення рисових полів;

стабілізація поверхні ґрунту;

виділення полісахаридів;

утримання частинок ґрунту;

підтримка ґрунтової мікробіоти;

виробництво біостимулюючих речовин.

Ціанобактерії та зелені мікроводорості вивчаються як біодобрива, біостимулятори та компоненти циркулярної сільськогосподарської системи.

Критичне обмеження

Деякі споріднені ціанобактерії здатні утворювати токсини.

Тому не можна:

брати матеріал із випадкового ставка;

розмножувати невідому синьо-зелену масу;

вносити культуру без ідентифікації;

випускати виробничий штам у природну воду;

використовувати біомасу у корм без аналізу.

Для сільського господарства застосовуються лише:

ідентифіковані нетоксигенні штами;

контрольовані інокулянти;

культури з підтвердженим відсутністю генів чи продукції значних токсинів;

препарати, які дозволені місцевим законодавством.

8. Діатомові водорості

Діатомеї особливо цінні як природний елемент:

струмків;

каналів;

рибоводних систем;

біофільтрів;

басейнів вирощування живого корму

Користь для сільського господарства

харчування водних безхребетних;

підтримка мальків;

формування природної харчової мережі;

біоіндикація якості води;

розвиток перифітонних кормових поверхонь.

Обмеження

Для зростання діатомей потрібний доступний кремній. Але безконтрольне внесення силікатів у природне водоймище не потрібно. Умови створюються насамперед через:

чисту воду;

кам'яно-гравійний субстрат;

помірне світло;

контрольований перебіг;

відсутність надлишку фосфору.

9. Харові водорості

Харові водорості - важливий об'єкт відновлення чистих мілководних водойм.

Користь

Вони:

створюють підводні луки;

зміцнюють донні відкладення;

дають укриття малькам;

підтримують водних безхребетних;

допомагають зберігати прозорий стан води;

пов'язують частину поживних речовин у біомасі.

Сільськогосподарська функція

Їхня головна користь — не масова заготівля, а підтримка:

чистих зрошувальних водойм;

резервуарів біорізноманіття;

нерестових ділянок;

природного контролю каламутності.

Харові не можна безконтрольно переносити між водозборами.

10. Найкращі види для харчування людини

Для стартового проекту DREVO раціонально обмежитися двома основними харчовими культурами:

Артроспіра;

Хлорела.

Це найбільш вивчені та комерційно зрозумілі напрямки.

11. Найкращі культури для кормів

Для аквакультури

Перспективні:

Хлорела;

Сценедесмус;

Десмодесм;

Артроспіра;

окремі діатомеї;

Haematococcus як джерело пігменту;

інші культури, спеціально підібрані під личинок та мальків.

Мікроводорослі застосовуються в аквакультурі як поживний та функціональний компонент, але їх склад сильно залежить від виду та режиму вирощування.

Для птиці

Найбільш зрозуміла Arthrospira як добавка до повноцінного раціону.

Потенційні функції:

додатковий білок;

пігменти;

мікроелементи;

функціональні компоненти.

Вона має самостійно замінювати збалансований корм.

Для жуйних та свиней

Можливе використання:

зневодненої мікроводорості біомаси;

залишків після отримання цінних компонентів;

невеликі функціональні добавки.

Перед застосуванням перевіряються:

амінокислотний склад;

засвоюваність;

вміст солі;

важкі метали;

мікробіологія;

токсини;

дозволене дозування.

12. Найкращі культури для біодобрив

13. Форми сільськогосподарського застосування

Жива культура

Може застосовуватись:

у рисових системах;

у технічних біофільтрах;

в експериментальній обробці ґрунту;

у закритих гідропонних системах.

Ризик живої культури – неконтрольоване поширення.

Суха біомаса

Використовується як:

компонент органічного добрива;

кормова добавка;

сировина для екстракції;

компонент компосту.

Клітинний екстракт

Може застосовуватись як:

обробка насіння;

кореневе підживлення;

позакореневий біостимулятор;

антистресова добавка.

Гідролізат

Після руйнування клітин поживні та сигнальні речовини стають доступнішими рослинам.

Компостована біомаса

Дозволяє:

стабілізувати матеріал;

змішати його з рослинними відходами;

зменшити ризик швидкого розкладання у полі.

Але компостування не гарантує знищення всіх токсинів та забруднень.

Біовугілля з водоростевої біомаси

Перспективний для технічної переробки, але вимагає аналізу:

золи;

металів;

солей;

стійкості вуглецю;

безпеки внесення.

14. Мікроводорослі та очищення сільськогосподарських стоків

Це один із найперспективніших напрямків.

Мікроводорослі можуть витягувати з води:

амоній;

нітрат;

фосфат;

вуглекислий газ;

частина мікроелементів.

USDA досліджувала виробництво водоростей на поживних речовинах фермерських стоків як спосіб управління забрудненням та отримання корисної біомаси.

Правильний технологічний ланцюжок

Стік → механічне відділення → осадження → водоростевий басейн → збирання біомаси → додаткове очищення → контроль води.

Важливий поділ потоків

Харчовий потік

чиста вода;

харчові реагенти;

закритий контроль;

окреме встаткування.

Кормовий потік

вода кормового качества;

контрольована сировина;

аналіз безпеки.

Технічний потік

сільськогосподарські стоки;

вилучення поживних речовин;

біогаз, компост, технічне добриво чи утилізація після аналізу.

Змішувати ці потоки не можна.

15. Не водорості, але важливі партнери

Деякі дуже перспективні прісноводні культури помилково називають водоростями.

Азолла

Азолла — маленька водяна папороть, а не водорість.

У його тканинах живе азотфіксуюча ціанобактерія.

Можливе використання:

зелене добриво рисових полів;

покривна культура;

кормова добавка після аналізу;

захоплення поживних речовин;

виробництво компосту.

Ризик:

швидке поширення;

закриття поверхні води;

витіснення місцевих видів;

анаеробні умови після відмирання

Ряска

Ряска - квіткова рослина, а не водорість.

Можливе використання:

кормова біомаса;

вилучення поживних речовин;

аквакультура;

компост;

біогаз.

Вона має вирощуватися в керованих басейнах.

Вольфія

Вольфія - дуже дрібна квіткова рослина.

Деякі види вживаються в їжу, але харчовий статус та безпеку конкретного продукту необхідно підтверджувати.

Ці культури розумно включити в окремий модуль:

DREVO Прісноводні білкові рослини, а не змішувати з мікроводорістю.

16. Рекомендована виробнича структура DREVO

Лінія А — DREVO Spirulina Food

Призначення:

харчовий порошок;

паста;

пластівці;

Фікоціанін.

Вимоги:

окрема харчова вода;

лужні басейни чи фотобіореактори;

санітарна зона;

м'яке сушіння;

Повний лабораторний контроль.

Лінія B - DREVO Chlorella Food

Призначення:

харчова біомаса;

функціональні інгредієнти;

добавки.

Вимоги:

чиста культура;

контрольовані реактори;

руйнування клітинної стінки за необхідності;

захист від сторонніх водоростей.

Лінія C - DREVO AquaFeed Algae

Культури:

Хлорела;

Сценедесмус;

відповідні діатомеї;

Артроспіра;

Гематокок.

Призначення:

аквакультура;

живий корм;

функціональні добавки

Лінія D — Біодобриво з водоростей DREVO

Культури:

Хлорела;

Сценедесмус;

Десмодесм;

ідентифіковані азотфіксуючі ціанобактерії.

Продукти:

суха біомаса;

екстракт;

гідролізат;

ґрунтовий інокулянт;

компостна добавка.

Лінія E — Відновлення поживних речовин DREVO

Призначення:

очищення фермерських стоків;

повернення азоту та фосфору;

виробництво технічної біомаси;

зниження навантаження на річки та болота.

17. Контроль безпеки харчової та кормової біомаси

Перевіряються:

точний вигляд та штам;

сторонні ціанобактерії;

мікроцистини;

анатоксини;

циліндроспермопсин;

важкі метали;

миш'як;

свинець;

кадмій;

ртуть;

пестициди;

нафтопродукти;

бактеріальна забрудненість;

цвілі;

вологість;

білок;

жири;

амінокислоти;

стабільність під час зберігання.

Висока здатність Spirulina та Chlorella зв'язувати речовини з середовища робить якість води та виробничий контроль критично важливими.

18. Що не можна робити

Не допускається:

збирати зелену біомасу з випадкового ставка для їжі;

вирощувати харчову спіруліну на гнойових стоках;

використовувати біомасу очисних басейнів як корм без аналізу;

змішувати харчові та технічні виробничі лінії;

випускати виробничі штами в природну заплаву;

розмножувати невідомі ціанобактерії;

вважати відсутність запаху доказом безпеки;

використовувати цвітіння води як добрива без аналізу;

годувати тварин сирою неконтрольованою біомасою;

обіцяти повну заміну добрив без польових випробувань;

вирощувати один вид у природному болоті;

продавати новий вид як продовольство без перевірки законодавства.

19. Пріоритети для першого пілота

Харчовий напрямок

Артроспіра платенсіс;

Хлорела звичайна.

Кормовий напрямок

Артроспіра;

Хлорела;

Сценедесмус або Десмодесмус;

Haematococcus як спеціалізована добавка.

Удобрювальний напрямок

Хлорела;

Сценедесмус;

Десмодесм;

перевірена місцева азотфіксуюча ціанобактерія;

змішана біомаса технічного водоростевого басейну після аналізу

Водно-екологічний напрямок

місцеві діатомеї;

природний перифітон;

харові спільноти;

підводні рослини;

зоопланктон та місцеві фільтратори.

20. Головний висновок

Для харчування людини найбільш реалістичні:

Артроспіра — спіруліна;

Хлорела;

спеціалізовані продукти з Haematococcus та Euglena.

Для сільського господарства найперспективніші:

Хлорела;

Сценедесмус;

Десмодесм;

Артроспіра;

ідентифіковані азотфіксуючі ціанобактерії;

природні діатомові та перифітонні спільноти в аквакультурі.

Але їх ролі різняться:

харчові культури виробляють чисту біомасу;

кормові культури доповнюють раціон;

технічні культури витягують поживні речовини;

біодобрива повертають частину цих речовин у ґрунт;

природні водорості підтримують екосистему.

Найкраща система не вирощує одну “універсальну водорість”, а поділяє їжу, корм, добрива, очищення води та відновлення природних угруповань на незалежні, контрольовані лінії.