Ваз характеристики: Технические характеристики автомобилей Lada (ВАЗ) / Лада (VAZ)

2.4.

Dunaliella — зеленая одноклеточная галотолерантная микроводоросль, принадлежащая к группе Chlorophyceae (рис. 4). Эта микроводоросль широко изучается благодаря ее устойчивости к экстремальным условиям среды обитания, физиологическим аспектам и многочисленным биотехнологическим применениям. Dunaliella — источник каротиноидов, глицерина, липидов и других биологически активных соединений, таких как ферменты и витамины [48, 49].

Соединения в Dunaliella salina обладают различной биологической активностью, например , антигипертензивные, бронхолитические, обезболивающие, миорелаксантные, гепатопротекторные и противоотечные свойства.Биомасса микроводорослей также может использоваться непосредственно в пищевых и фармацевтических препаратах [22, 51].

Chang et al. [52] показали, что клеток Dunaliella содержат антибиотические вещества. По мнению этих авторов, неочищенный экстракт этой микроводоросли сильно подавлял рост Staphylococcus aureus , Bacillus cereus , Bacillus subtilis, и Enterobacter aerogenes . В другом исследовании микроводоросль Dunaliella также продемонстрировала антибактериальную активность против различных микроорганизмов, важных для пищевой промышленности, включая Escherichia coli , Staphylococcus aureus , Candida albicans, и Aspergillus niger [49, 53].

В идеальных условиях выращивания можно стимулировать Dunaliella для производства примерно 400 мг β -каротина на квадратный метр площади выращивания. Культивирование Dunaliella для получения β -каротина проводилось в нескольких странах, включая Австралию, Израиль, США и Китай [54–56]. Ингредиент Dunaliella с сильной способностью стимулировать пролиферацию клеток и улучшать энергетический метаболизм кожи был выпущен компанией Pentapharm (Базель, Швейцария) [57].Новые опытные установки разрабатываются в Индии, Чили, Мексике, Кубе, Иране, Тайване, Японии, Испании и Кувейте [50].

3. Условия культивирования

Условия культивирования микроводорослей являются важными факторами, которые влияют на метаболизм этих микроорганизмов, таким образом управляя синтезом конкретных представляющих интерес соединений. Некоторые исследователи отметили влияние температуры инкубации, pH среды, периода культивирования, а также солености, интенсивности света и компонентов среды на синтез противомикробных агентов [58].

3.1. pH, температура и люминесценция

Регулировка pH — это основные меры, используемые для предотвращения заражения микроорганизмами, такими как другие виды микроводорослей. Контроль pH также важен для эффективного поглощения компонентов культуральной среды, поскольку он напрямую влияет на доступность различных химических элементов [59]. Уменьшение количества некоторых питательных веществ в культуральной среде может привести к образованию определенных биосоединений. Например, трудности с потреблением источника азота могут привести к тому, что микроводоросли переключат ваш метаболизм на производство липидов или углеводов [60].

Свет является незаменимым фактором фотосинтеза, заставляя клетки воспроизводиться и тем самым увеличивая их концентрацию [61]. Освещенность также влияет на биохимический состав биомассы [62]. Содержание жирных кислот можно снизить с увеличением освещенности. Это связано с тем, что липиды являются основными компонентами хлоропластов, а повышенная световая энергия требует большей активности хлоропластов [63]. Исследования также показывают влияние освещения на антиоксиданты микроводорослей.Согласно Мадхьястхе [64], применение синего света при культивировании микроводоросли Spirulina fusiformis посредством явления, когда клетки микроводоросли изменяют последовательность аминокислот с помощью цистеиновых повторов, усиливает антиоксидантную способность.

Одним из важнейших факторов роста всех живых организмов является температура. Удельная скорость роста микроводорослей напрямую коррелирует с общей скоростью фиксации CO ₂ / O ₂ продукции (фотосинтез) и скоростью дыхания.Фотосинтез и дыхание зависят от температуры, при этом частота дыхания увеличивается экспоненциально с температурой [65]. Температура имеет большое влияние на производство биомассы, белков, липидов и фенольных соединений из микроводорослей. Оптимальная температура для выращивания микроводорослей 35–37 ° C [66]. В исследованиях, проведенных Ноаманом [58], которые были выполнены для проверки того, какие условия культивирования стимулировали наибольшую продукцию противомикробных агентов микроводорослью Synechococcus leopoliensis, было замечено, что температура 35 ° C и pH 8 производили максимальную концентрацию этого вещества. биоактивное соединение.

3.2. Биореакторы

Микроводоросли вызвали большой интерес для производства биоактивных соединений, и для выращивания и использования потенциала водорослей необходимы эффективные фотобиореакторы. Большое количество фотобиореакторов можно использовать для производства различных продуктов из водорослей [67]. Инновационные системы культивирования и модификация биохимического состава микроводорослей путем простого изменения питательных сред и условий культивирования (питательные вещества, интенсивность света, температура, pH, перемешивание и т. Д.)) может привести к повышению производительности целевых продуктов [68].

Биореакторы можно разделить на открытые и закрытые. Закрытые фотобиореакторы вызвали большой интерес, поскольку они позволяют лучше контролировать условия культивирования, чем открытые системы. Одним из основных преимуществ открытых водоемов является то, что их легче построить и эксплуатировать, чем большинство закрытых систем [67].

В открытых системах температура является основным ограничивающим фактором, как и колебания солнечной радиации, которые приводят к низким концентрациям биомассы.Однако наиболее широко используются открытые системы из-за их экономической жизнеспособности. Закрытые системы обычно используются в экспериментальном масштабе для исследования проблем, связанных с экономической жизнеспособностью. Кроме того, использование закрытых систем в основном используется для видов микроводорослей, которые не растут в высокоселективной среде, что позволяет избежать заражения культур [69].

Закрытые биореакторы могут обеспечить высокую производительность, производя большую биомассу микроводорослей в единицу времени. Другие преимущества использования закрытых биореакторов по сравнению с открытыми системами включают следующее: (i) практически нулевые потери в связи с испарением; (ii) заметное сокращение проблем, связанных с загрязнением культур гетеротрофными водорослями или другими микроорганизмами; (iii) простота процедур сбора биомассы благодаря меньшим объемам питательной среды; (iv) больший контроль газообмена между культурой и атмосферой; (v) меньшее занимаемое пространство; (vi) высокое соотношение поверхность: объем, которое помогает увеличить освещенность системы; и (vii) возможность получения культур высокой чистоты [59].

3.3. Питательные вещества

Метаболизм микроводорослей может быть автотрофным или гетеротрофным. Для первого требуются только неорганические соединения, такие как CO ₂ , соли и солнечная энергия; последний не является фотосинтетическим, требуя внешнего источника органических соединений для использования в качестве питательного вещества и источника энергии. Некоторые фотосинтезирующие виды являются миксотрофными, обладая способностью одновременно осуществлять фотосинтез и использовать экзогенные органические источники [70].

Микроводоросли реагируют на изменения во внешней среде изменениями во внутриклеточной среде.Таким образом, изменение условий культивирования или наличие или отсутствие питательных веществ стимулирует биосинтез определенных соединений. На этот факт впервые указал Ричмонд [71], который изменил состав биомассы Chlorella , особенно по содержанию белков и липидов, путем изменения условий культивирования.

Ноаман [58] обнаружил, что лейцин в сочетании с цитратом или ацетатом является источником азота и углерода, который продуцирует более высокие концентрации противомикробных агентов в микроводоросле Synechococcus leopoliensis .Coca et al. [72], изучая культивирование Spirulina platensis в среде с добавлением барды, получили повышенный выход белка по сравнению с культуральной средой без добавок. Ип и Чен [73], изучая культивирование Chlorella zofingiensis в миксотрофных условиях культивирования, обнаружили, что низкие концентрации нитрата и высокая концентрация глюкозы способствуют производству астаксантина в этой микроводоросле. Алонсо и др. [74], изучая влияние концентрации азота при непрерывном культивировании на концентрацию липидов в Phaeodactylum tricornutum , отметили, что при уменьшении источника азота происходило накопление насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.

Питательные среды — это химические препараты, в состав которых входят питательные вещества, необходимые для размножения и / или выживания микроорганизмов. Питательные среды должны удовлетворять потребности микроорганизмов в питании, способствовать контролю процесса и иметь достаточно фиксированный состав [75].

Среди различных микроводорослей различия в питательной среде в основном связаны с количеством необходимых питательных веществ. Даже в этом случае потребности в питании зависят от условий окружающей среды [59].Для роста микроводорослям требуются макроэлементы, такие как C, N, O, H, P, Ca, Mg, S и K. Обычно требуемые микроэлементы — это Fe, Mn, Cu, Mo и Co. Кроме того, для некоторых видов требуются более низкие концентрации витаминов в культуральной среде [76].

4. Преимущества использования микроводорослей для получения биоактивных соединений

Микроводоросли являются важным источником биоактивных природных веществ. Многие метаболиты, выделенные из этих микроорганизмов, продемонстрировали биологическую активность и потенциальную пользу для здоровья [77].Микроводоросли накапливают специфические вторичные метаболиты (такие как пигменты и витамины), которые представляют собой ценные продукты, которые находят применение в косметической, пищевой или фармацевтической промышленности [8, 78].

Микроводоросли живут в сложных средах обитания и подвергаются стрессу и / или экстремальным условиям, таким как изменения солености, температуры и питательных веществ. Таким образом, эти микроорганизмы должны быстро адаптироваться к новым условиям окружающей среды, чтобы выжить и, таким образом, продуцировать большое количество биологически активных вторичных метаболитов, которых нет у других организмов [79].Некоторые из преимуществ культивирования микроводорослей могут быть связаны с таксономическим разнообразием, разнообразным химическим составом, возможностью роста в биореакторе в контролируемых условиях и способностью продуцировать активные вторичные метаболиты в ответ на стресс, вызванный экстремальными условиями воздействия [39 , 80].

В дополнение к их естественным характеристикам, другие важные аспекты, связанные с микроводорослями, — это использование солнечной энергии и углекислого газа (CO ₂ ) и высокая скорость роста, которая может давать более высокие урожаи по сравнению с высшими растениями.Кроме того, микроводоросли можно выращивать в районах и климатических условиях, непригодных для сельского хозяйства; следовательно, микроводоросли не конкурируют с пахотными землями для производства продуктов питания. Еще одним преимуществом использования микроводорослей является возможность контролировать производство определенных биологически активных соединений путем изменения условий культивирования [7, 81–83].

Выращивание микроводорослей является основным механизмом снижения избытка диоксида углерода (CO ₂ ) в атмосфере путем биофиксации, при котором в промышленном процессе используется газ, обогащенный CO ₂ , в качестве источника углерода для роста микроводорослей.Этот механизм способствует снижению парникового эффекта и глобального потепления, дополнительно снижая затраты на источник углерода для роста, который является наибольшей потребностью микроводорослей в питательных веществах [13, 84].

Выращивание микроводорослей не сезонно; они важны для пищевых продуктов в системах аквакультуры и могут эффективно удалять загрязнители, такие как азот и фосфор, из сточных вод. Более того, они являются наиболее эффективными преобразователями биомассы солнечной энергии. Выращивание микроводорослей с помощью систем, зависимых от солнечного света, способствует устойчивому развитию и управлению природными ресурсами [13].

Интеграция процесса производства биоактивных метаболитов в биоперерабатывающий завод является устойчивым средством производства энергии, производства продуктов питания и производства продуктов с высокой добавленной стоимостью [7]. Концепция биопереработки, основанная на микроводорослях, зависит от эффективного использования биомассы путем фракционирования, в результате чего получается несколько изолированных продуктов. Эта концепция включает платформу биопереработки, которая способна предлагать широкий спектр различных продуктов, таких как продукты, применяемые в фармацевтике, медицине, пище (белок, клетчатка) и биотопливе [7, 85].Эти преимущества способствуют экономической жизнеспособности производства микроводорослей [7, 8].

5. Биоактивные соединения

Биоактивные соединения — это физиологически активные вещества с функциональными свойствами в организме человека. Существует большой энтузиазм в отношении разработки и производства различных биосоединений, которые потенциально могут быть использованы в качестве функциональных ингредиентов, таких как каротиноиды, фикоцианины, полифенолы, жирные кислоты и полиненасыщенные соединения [16].

Недавно возник интерес к производству биологически активных соединений из природных источников, вызванный растущим числом научных исследований, демонстрирующих благотворное влияние этих соединений на здоровье [80].Натуральные продукты важны в поисках новых фармакологически активных соединений. В целом они играют роль в открытии лекарств для лечения болезней человека [86]. Многие клинически жизнеспособные и коммерчески доступные препараты с противоопухолевой и противоинфекционной активностью возникли как натуральные продукты.

Микроводоросли — естественный источник интересных биосоединений. Известно, что микроводоросли продуцируют различные терапевтически эффективные биосоединения, которые могут быть получены из биомассы или выделены внеклеточно в среду [11].Эти микроорганизмы содержат множество биоактивных соединений, таких как белки, полисахариды, липиды, витамины, ферменты, стерины и другие ценные соединения, имеющие фармацевтическое и питательное значение, которые можно использовать для коммерческого использования [13].

5.1. Соединения с антиоксидантной функцией

Окислительное повреждение липидов, белков и нуклеиновых кислот реактивными формами кислорода может вызывать многие хронические заболевания, такие как болезни сердца, атеросклероз, рак и старение. Эпидемиологические исследования продемонстрировали обратную связь между потреблением фруктов и овощей и смертностью от таких заболеваний, как рак.Это явление можно объяснить антиоксидантной активностью этих продуктов [87].

Биомасса микроводорослей считается богатым природным источником антиоксидантов с потенциальным применением в продуктах питания, косметике и медицине [87]. Антиоксидантные соединения, такие как диметилсульфониопропионат и аминокислоты микоспорина, были выделены из микроводорослей и являются мощными химическими блокаторами УФ-излучения [88]. В дополнение к этим соединениям в биомассе микроводорослей также можно найти пигменты, липиды и полисахариды с антиоксидантной активностью.

Каротиноиды и фикоцианины — пигменты, наиболее часто используемые в научных исследованиях. C-фикоцианин (C-PC) представляет собой синий фотосинтетический пигмент, который принадлежит к группе фикобилипротеинов, обнаруженных в больших количествах у цианобактерий, Rhodophyta и Cryptophyte [89]. Фикоцианин находит применение в качестве питательного вещества и натуральных пищевых красителей и косметических средств. Обычно его экстрагируют из биомассы Spirulina [90] и Porphyridium cruentum [91] и Synechococcus [89].

Среди каротиноидных соединений выделяются β -каротин и астаксантин. Эти соединения находят применение в пищевой и фармацевтической промышленности из-за их антиоксидантных свойств и способности к пигментации. В метаболизме микроводорослей они защищают фотосинтезирующие ткани от повреждений, вызываемых светом и кислородом [92]. Dunaliella salina — это микроводоросль, признанная основным биологическим источником β -каротинового пигмента, составляющего более 14% сухой биомассы [46]. H. pluvialis является источником пигмента астаксантина, продуцирующего 1–8% астаксантина в виде сухой биомассы [93].

Полисахариды представляют собой класс компонентов с высокой добавленной стоимостью, используемых в продуктах питания, косметике, тканях, стабилизаторах, эмульгаторах и медицине [94]. Полисахариды микроводорослей содержат сложные эфиры сульфатов, называются сульфатированными полисахаридами и обладают уникальными медицинскими применениями. Основной механизм терапевтического действия основан на стимуляции и модуляции макрофагов.Биологическая активность полисахаридов серы связана с их сахарным составом, положением и степенью сульфатирования [95]. К микроводорослям, способным продуцировать эти соединения, относятся Chlorella vulgaris , Scenedesmus quadricauda [96] и Porphyridium sp. [97].

5.2. Соединения с антимикробной активностью

Важность открытия новых соединений с антимикробной активностью обусловлена ​​развитием устойчивости к антибиотикам у людей в связи с постоянным клиническим использованием антибиотиков.Микроводоросли — важный источник антибиотиков с широкой и эффективной антибактериальной активностью [11]. Антимикробная активность этих микроорганизмов обусловлена ​​способностью синтезировать такие соединения, как жирные кислоты, акриловые кислоты, галогенированные алифатические соединения, терпеноиды, стерины, серосодержащие гетероциклические соединения, углеводы, ацетогенины и фенолы [98].

Антимикробная активность экстрактов микроводорослей связана с их липидным составом. Антимикробное действие микроводорослей также заслуживает внимания из-за способности продуцировать такие соединения, как α, — и β -ионон, β -циклоцитраль, неофитадиен и фитол [99].Антимикробная активность микроводорослей в отношении патогенов человека, таких как Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, и Staphylococcus epidermidis , приписывается γ -линоленовой кислоте, гексокатриновой кислоте, ламиноленовой кислоте, эйкокосапентаеновой кислоте кислота, олеиновая кислота, молочная кислота и арахидоновая кислота [99, 100].

Механизм действия жирных кислот влияет на различные структуры микроорганизмов; однако клеточные мембраны подвергаются наибольшему воздействию.Повреждение мембраны, скорее всего, приводит к потере внутренних веществ из клеток, а попадание вредных компонентов снижает всасывание питательных веществ, помимо ингибирования клеточного дыхания. Способность жирных кислот препятствовать росту бактерий зависит как от длины их цепей, так и от степени ненасыщенности. Жирные кислоты с более чем 10 атомами углерода, по-видимому, вызывают лизис бактериальных протопластов [99].

Микробные полисахариды и другие биологические соединения обладают противовирусным и антимикробным действием.Микроводоросли продуцируют внеклеточный сульфатированный полисахарид (EPS) с кислотными характеристиками, который может использоваться в качестве терапевтического агента [101]. Высокосульфатированные противовирусные полисахариды из нескольких видов микроводорослей состоят в основном из ксилозы, глюкозы и галактозы. Сульфатные группы EPS определяют некоторые характеристики полисахаридов; Было обнаружено, что более высокое содержание сульфатов вызывает более высокую противовирусную активность [94, 101]. Ингибирующий эффект полисахаридов микроводорослевого происхождения обусловлен вирусными взаимодействиями или положительными зарядами на поверхности клетки, что препятствует проникновению вируса в клетки-хозяева [99].

Цианобактерия Spirulina ( Arthrospira ) может продуцировать сульфатированные полисахариды, которые уже нашли применение в качестве противовирусных агентов, как in vivo , так и in vitro [102]. Эукариотические микроводоросли, такие как Chlorella sp. и Dunaliella sp., продуцируют и секретируют полисахариды на относительно высоком уровне [17]. Антибактериальная способность Spirulina коррелировала с их летучим составом, в результате было идентифицировано 15 элементов, что составляет 96% от общего количества соединений.Основные летучие компоненты, производимые Spirulina , состоят из гептадекана (40%) и тетрадекана (35%) [39].

В некоторых исследованиях сообщалось, что сульфатированные полисахариды, полученные из микроводорослей, подавляют вирусные инфекции, такие как вирус энцефаломиокардита, вирус простого герпеса типов 1 и 2 (HSV1, HSV2), вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), геморрагическая септицемия при вирусе лососевых рыб, вирус чумы свиней. , вирус ветряной оспы [99, 103]. Каррагинан представляет собой сульфатированный полисахарид, который может напрямую связываться с вирусом папилломы человека, подавляя не только процесс адсорбции вируса, но также вход и последующий процесс удаления оболочки вируса [101].

5.3. Соединения с противовоспалительным действием

Воспаление — это немедленная реакция на повреждение клетки или ткани, вызванное вредными раздражителями, такими как токсины и патогены. В этой ситуации организм распознает агентов, ответственных за атаку, и пытается нейтрализовать их как можно быстрее. Воспаление вызывает покраснение, отек, жар и боль, обычно локализованные в месте инфекции [104]. Прием противовоспалительных соединений усиливает иммунный ответ организма, помогает предотвратить болезни и способствует процессу заживления.Микроводоросли производят в своей биомассе несколько противовоспалительных соединений, которые могут выполнять защитную функцию в организме при употреблении в пищу или в качестве фармацевтических препаратов и косметических средств.

Из-за своих противовоспалительных свойств биомасса микроводорослей рассматривается для применения в тканевой инженерии для разработки каркасов для использования при восстановлении органов и тканей [105, 106]. Это важное применение для людей, особенно для пациентов с ожогами, при которых кожа полностью потеряла [107].Среди наиболее важных соединений микроводорослей с такими свойствами — длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) [108, 109], сульфированные полисахариды [110] и пигменты [111].

Многие полисахариды микроводорослей обладают способностью модулировать иммунную систему за счет активации функций макрофагов и индукции активных форм кислорода (АФК), оксида азота (NO) и различных других типов цитокинов / хемокинов [112]. Макрофаги способны регулировать несколько врожденных реакций и секретировать цитокины и хемоцитокины, которые служат сигналами для иммунных и воспалительных молекулярных реакций [113].Полисахариды серы с противовоспалительной активностью могут применяться для лечения кожи, ингибируя миграцию и адгезию полиморфно-ядерных лейкоцитов [110]. Guzmán et al. [114] изучали противовоспалительную способность микроводорослей Chlorella stigmatophora и Phaeodactylum tricomutum и пришли к выводу, что обе микроводоросли показали положительный ответ в тесте каррагинана на отек лапы.

ПНЖК, особенно ω 3 и ω 6, такие как эйкозапентаеновая (EPA), докозагексаеновая (DHA) и арахидоновая (AA) кислоты, применялись для лечения хронических воспалений, таких как ревматизм и кожные заболевания [108 ].Ryckebosch et al. [115] оценили питательную ценность общих липидов, экстрагированных из различных ПНЖК, продуцируемых микроводорослями. В этом исследовании микроводоросли Isochrysis , Nannochloropsis, Phaeodactylum, Pavlova, и Thalassiosira продуцировали ω 3 ПНЖК в качестве альтернативы рыбьему жиру в пище.

Среди пигментов, обладающих противовоспалительной активностью, каротиноид фукоксантина, обнаруженный у диатомовых водорослей [116, 117], способен стимулировать апоптоз в раковых клетках человека [118].Фикоцианин, содержащийся в цианобактериях, обладает противовоспалительной активностью, которая проявляется за счет ингибирования высвобождения гистамина [111, 119].

5.4. Соединения с потенциалом по отношению к дегенеративным заболеваниям

У людей реакции окисления, вызванные активными формами кислорода (АФК), могут приводить к необратимому повреждению клеточных компонентов, включая липиды, белки, а также деградацию и / или мутацию ДНК. Следовательно, это повреждение может привести к нескольким синдромам, таким как сердечно-сосудистые заболевания, некоторые виды рака и дегенеративные заболевания старения [120].

Хронические возрастные заболевания связаны с окислительным стрессом, воспалением и их последствиями. Хроническое воспаление играет важную роль в опосредовании нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз, синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД) и комплекс деменции [77].

Натуральные пигменты, полученные из микроводорослей (НЧ), обладают нейрозащитными свойствами, являясь ценными источниками в качестве функциональных ингредиентов в пищевых и фармацевтических продуктах, которые демонстрируют эффективное действие при лечении и / или профилактике нейродегенеративных заболеваний.Витамин Е оказывает профилактическое действие при многих заболеваниях, таких как атеросклероз и болезни сердца, а также нейродегенеративных заболеваниях, таких как рассеянный склероз [77].

Каротиноиды обладают огромной потенциальной пользой для здоровья человека, включая лечение дегенеративных заболеваний, таких как дегенерация желтого пятна и развитие катаракты. Эти соединения действуют как антиоксиданты, уменьшая окислительное повреждение АФК. Исследования показали, что повышенное потребление фенолов снижает вероятность дегенеративных заболеваний.Сообщалось о фенольных соединениях микроводорослей, способных бороться со свободными радикалами [121].

Dunaliella salina является естественным источником β -каротина, который снижает риск рака и дегенеративных заболеваний у людей. Лютеин эффективен против различных заболеваний, включая катаракту и дегенерацию желтого пятна, а также на ранних стадиях атеросклероза. Экстракты Chlorella sp. содержащий β, -каротин и лютеин, значительно предотвращал когнитивные нарушения, которые сопровождают болезнь Альцгеймера у крыс.Также сообщалось, что лютеин, экстрагированный из Chlorella , снижает частоту возникновения рака. Аналогичным образом каротиноиды, экстрагированные из Chlorella ellipsoidea и Chlorella vulgaris , подавляли рост рака толстой кишки [122]. Ликопин, экстрагированный из микроводорослей Chlorella marina , значительно снижает распространение рака простаты у мышей [123]. Это соединение также снижает уровень общего холестерина и липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) [123] и улучшает ревматоидный артрит [124].

Низкие уровни лютеина в плазме также были связаны с повышенной тенденцией к инфаркту миокарда, тогда как высокое потребление лютеина было связано со снижением риска инсульта. Кроме того, высокие уровни каротиноидов с активностью провитамина А, включая α -каротин, β -каротин и β -криптоксантин, были связаны со снижением риска развития стенокардии. Дегенерация желтого пятна, основная причина необратимой потери зрения, также связана с очень низким потреблением лютеина и зеаксантина [125].

Научные данные указывают на то, что астаксантин используется для мультимодального вмешательства при многих формах дегенеративных заболеваний, включая сердечно-сосудистые заболевания, рак, метаболический синдром, когнитивные нарушения, возрастную иммунную дисфункцию, заболевания желудка и глаз (дегенерация желтого пятна, катаракта, глаукома, диабетическая ретинопатия и др.) пигментный ретинит) и повреждение кожи [126]. Высокие уровни ликопина в плазме и тканях были обратно пропорциональны ишемической болезни сердца, инфаркту миокарда и риску атеросклероза [125].

5.5. Соединения с функцией укрепления здоровья

Важность микроводорослей как источников функциональных ингредиентов была признана из-за их благотворного воздействия на здоровье. Натуральные пигменты — ценные источники биологически активных соединений. Эти пигменты обладают различными полезными биологическими активностями, такими как антиоксидантное, противоопухолевое, противовоспалительное, против ожирения, антиангиогенное и нейропротекторное действие, и показаны для лечения или профилактики нескольких хронических заболеваний [77].

Описан антиоксидантный потенциал каротиноидных пигментов и их способность предотвращать рак, старение, атеросклероз, ишемическую болезнь сердца и дегенеративные заболевания. β -Каротин имеет более высокую активность провитамина А, который важен для зрения и правильного функционирования иммунной системы. Астаксантин связан со многими преимуществами для здоровья, такими как защита от перекисного окисления липидов, возрастная дегенерация желтого пятна, уменьшение атеросклероза и усиление иммунного ответа [102].

Фукоксантин считается многообещающей диетической добавкой и добавкой для похудания, а также для лечения ожирения. Клинические исследования Abidov et al. [127] продемонстрировали эффект «ксантигена», добавки против ожирения на основе фукоксантина. Кроме того, фукоксантин может быть полезен для профилактики заболеваний костей, таких как остеопороз и ревматоидный артрит. Сообщается также, что он эффективен для терапевтического лечения диабетических заболеваний, подавления инсулина и гипергликемии [77].

Белки микроводорослей представляют большой интерес как источник биоактивных пептидов из-за их терапевтического потенциала при лечении различных заболеваний [7]. Белки, пептиды и аминокислоты имеют функции, которые способствуют пользе для здоровья. Эти соединения могут включать факторы роста, гормоны и иммуномодуляторы и могут помочь заменить поврежденные ткани, помимо обеспечения питательных свойств. Микроводоросли, такие как Chlorella и Spirulina ( Arthrospira ), могут использоваться в качестве нутрицевтиков или включаться в функциональные продукты питания для предотвращения заболеваний и повреждения клеток и тканей из-за их богатого содержания белка и аминокислотного профиля [102].

Антимикробное действие некоторых ферментов (например, лизоцима) и иммуноглобулинов было зарегистрировано и рекомендовано людям с различными заболеваниями (например, болезнью Крона) из-за существования составов с пептидами и свободными аминокислотами. Об исследованиях воздействия лизоцима на здоровье были зарегистрированы микроводоросли Spirulina platensis [128], Chlorella [129] и Dunaliella salina [130]. На рынке продаются таблетки биомассы Spirulina ( Arthrospira ) и Chlorella , а также «Гавайская спирулина Pacifica» (http: // spirulina.greennutritionals.com.au/). Другие белки также могут увеличивать выработку холецистокинина, участвующего в подавлении аппетита и снижении холестерина ЛПНП. Белковые пептиды Chlorella могут использоваться в качестве пищевых добавок для профилактики заболеваний, связанных с окислительным стрессом, таких как атеросклероз, ишемическая болезнь сердца и рак [39].

Незаменимые жирные кислоты, в частности ω -3 и ω -6, важны для целостности тканей. γ -Линоленовая кислота имеет терапевтическое применение в косметике, чтобы оживить кожу и, таким образом, замедлить старение. Линолевая и линоленовая кислоты являются важными питательными веществами для иммунной системы и других процессов регенерации тканей. Линолевая кислота также используется для лечения гиперплазии кожи [102].

Наиболее изученными липидными соединениями микроводорослей являются полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), докозагексаеновая кислота ( ω -3 C22: 6) (DHA), эйкозапентаеновая кислота (C20 ω -3: 5) (EPA) и арахидоновая кислота. кислота ( ω -6 C20: 4) (ARA).Исследования показали, что ω -3 ПНЖК в рационе обладают защитным действием против атеросклеротической болезни сердца [131]. DHA и EPA показали способность уменьшать проблемы, связанные с инсультами и артритом, помимо снижения гипертонии, содержания липидов (снижение триглицеридов и повышение HDL) и действия как противовоспалительные средства. DHA также важна для развития и функционирования нервной системы. Кроме того, ARA и EPA являются агрегаторами тромбоцитов, вазоконстрикторами и вазодилататорами и обладают антиагрегационным действием на эндотелий, а также химиостатической активностью в отношении нейтрофилов [102].

Другими липидными соединениями с интересными биоактивными свойствами являются стеролы микроводорослей. Фитостерины продемонстрировали снижение общего холестерина (ЛПНП) у людей за счет ингибирования его абсорбции из кишечника [50]. Полисахариды можно рассматривать как пищевые волокна, связанные с различными физиологическими эффектами. Нерастворимая клетчатка (целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин) в основном способствует перемещению материала через пищеварительную систему, тем самым улучшая слабость и повышая чувство сытости.Их также можно рассматривать как пребиотики, поскольку они способствуют росту микрофлоры кишечника, включая виды пробиотиков. Растворимая клетчатка (олигосахариды, пектины и β -глюканы) могут снижать уровень холестерина и регулировать уровень глюкозы в крови [7, 132].

6. Заключение

Доказанная способность микроводорослей продуцировать биоактивные соединения ставит эти микроорганизмы в центр внимания биотехнологии для применения в различных областях исследований, особенно в науках о жизни. Производство метаболитов микроводорослей, которые стимулируют защитные механизмы в организме человека, стимулировало интенсивные исследования применения биомассы микроводорослей в различных пищевых, фармакологических и медицинских продуктах.Очевидно, что существует необходимость в дальнейшем изучении идентифицированных соединений и их активности при лечении и профилактике различных заболеваний в дополнение к постоянному поиску других, еще не обнаруженных метаболитов.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарность

Авторы благодарят Национальный совет по технологическому и научному развитию (CNPq) за продуктивность в технологическом развитии и стипендию для расширения инноваций.

Воздействие коммерческого рыболовства на остров Триндади и архипелаг Мартин Ваз, Бразилия: характеристики, охранный статус задействованных видов и перспективы сохранения | Braz. арка. биол. technol; 53 (6): 1417-1423, ноябрь-декабрь. 2010. ilus