Омега-3 жирные кислоты известны как незаменимые жирные кислоты, потому что они важны для здоровья человека и животных. Они оказывают большое положительное воздействие на человека, например, противовоспалительное и антикровяное свертывание крови, снижение уровня триглицеридов (ТАГ), снижение артериального давления, снижение риска развития диабета, некоторых онкологических заболеваний и т.д.
Организм человека не может самостоятельно синтезировать эти жирные кислоты, поэтому он их получает только из рациона питания.
Источник Омега-3
Типичными представителями жирных кислот Омега-3 являются эйкозапентаеновая и докозагексаеновая кислоты. Их традиционный источник – рыбий жир. Тем не менее, массовое рыболовство не будет более устойчивым, если мы продолжим растущий спрос на эти рыбные продукты.
Кроме того, качество продукции, получаемой из рыбьего жира, обычно зависит от сезона и местоположения, а также особое влияние на него может оказывать загрязнение океана. Сложен и процесс очистки этих жирных кислот от рыбьего жира. Все эти осложнения ограничивают использование рыбьего жира в качестве пищевой добавки.
Альтернативное производство жирных кислот
В качестве альтернативы, новые источники омега-3 жирных кислот могут быть получены из морских водорослей или водорослевидных микроорганизмов, что может устранить многие проблемы вкуса и запаха, связанные с рыбой, и устранить недостатки процесса, основанного на рыбьем жире.
В настоящее время наиболее распространенные водоросли или водорослевидные микроорганизмы, используемые для производства Омега-3, принадлежат морским семействам Thraustochytriaceae и Crypthecodiniaceae. Thraustochytrids включают рода Schizochytrium и Ulkenia, а Crypthecodinium – род семейства Crypthecodiniaceae. Представители этих родов широко рассеяны в океанах мира.
Благодаря гетеротрофному культивированию этих микроорганизмов, биотехнологические процессы омега-3 для производства докозагексаеновой кислоты перешли в промышленный масштаб.
Тем не менее, производство эйкозапентаеновой кислоты все еще ограничивается лабораторными масштабами. Традиционными ее производителями являются водоросли Phaeodactylum tricornutum, Nannochloropsis и Nitzchia.
Однако, относительно низкая накопленная биомасса и медленные темпы роста этих водорослей препятствовали промышленному производству эйкозапентаеновой кислоты.
Хотя некоторые зарубежные компании нашли выход из этой ситуации:
Недавно компания E.I. DuPont использовала метаболически модифицированные дрожжи Yarrowia lipolytica для промышленного производства эйкозапентаеновой кислоты в промышленном масштабе.
Новый метод ферментативного разрушения водорослевой массы с целью извлечения из нее жирных кислот
Помимо процедуры ферментации водорослей или микроорганизмов, биотехнологический процесс Омега-3 также включает в себя эффективные и экологичные процедуры, т.е. процесс добычи и переработки нефти.
Полученный нефтепродукт, богатый омега-3 жирной кислотой, является своего рода внутриклеточным метаболитом, поэтому, прежде чем извлечь масло из водорослевой (микробной) биомассы, клетки должны быть разрушены в первую очередь.
Традиционно используемый метод основывался на механике, и его высокие требования к энергии представляют собой серьезную проблему.
В качестве альтернативы был разработан новый метод ферментативного разрушения для повышения экономической эффективности процесса, так как он требует меньших затрат энергии и повышает эффективность следующего процесса экстракции:
- Ферментативно разрушенную клеточную биомассу смешивают с гексаном в непрерывном экстракторе.
- После этого смесь перекачивается в сепаратор и затем подается в растворитель для получения продукта сырой нефти.
- Однако состав добываемой сырой нефти является сложным. Примеси, в основном фосфолипиды и другие полярные липиды, а также любые летучие вещества, которые могут отрицательно повлиять на запах или вкус масла, должны быть удалены перед использованием в качестве высокоценного питательного вещества с помощью процедур очистки.
- Из-за чувствительности масла, богатого омега-3 жирными кислотами, к окислительному повреждению, лучшие технологические процессы используют короткое время реакции при пониженных температурах и с постоянным азотом в течение всего процесса.
- Масло отбеливают, фильтруют и дезодорируют с помощью тонкопленочного непрерывного дезодоратора до конечного продукта – прозрачного желтого масла ТАГ с определенными пределами для неомыляемых веществ и свободных жирных кислот.
Заключение
Таким образом, биотехнологический процесс "Омега-3" – это экологичный и устойчивый процесс производства жирных кислот.
В будущем освоение новых технологий различных видов водорослей или изолятов микроорганизмов, обладающих высокими темпами роста, высоким содержанием биомассы и способностью к накоплению нефти, позволит еще больше повысить эффективность биотехнологического процесса "Омега-3".
В то же время, с помощью многочисленных новых инструментов исследования и более интегрирующей информации, основанной на исследованиях в области геномики, протеомики, метаболики и системной биологии, штаммы водорослей и микроорганизмов не только позволят достичь более высокого содержания жирных кислот в масле, но и повысить продуктивность масла Омега-3 с высоким содержанием жирных кислот.
Кроме того, одной из основных задач биотехнологического процесса Омега-3 будет разработка эффективного и экономичного процесса с меньшим количеством этапов и меньшим количеством растворителей.
