Исследователи Объединенного института высоких температур РАН (ОИВТ РАН) установили границы чувствительности спирулины (цианобактерия Limnospira platensis) к добавлению селенита натрия при выращивании в атмосфере с повышенным содержанием углекислого газа.
Спирулина широко используется в пищевой и кормовой промышленности благодаря высокому содержанию белка — до 60–70% сухой массы, а также благодаря способности накапливать минеральные элементы из питательной среды. Это позволяет ученым рассматривать ее как основу для получения обогащенной биомассы, в том числе содержащей селен в органической форме. Селен входит в состав ферментов, обеспечивающих антиоксидантную защиту в организме человека, а спирулина способна перерабатывать селен и включать его в состав белков, липидов и полисахаридов, переводя в более доступные для организма формы.
При этом неорганические соединения селена, включая селенит натрия, могут быть токсичными в повышенных концентрациях. В связи с этим при производстве селенсодержащей биомассы важно одновременно решить две задачи — обеспечить накопление нужного количества селена и не допустить гибели культуры. Авторы продемонстрировали, что диапазон безопасных концентраций селена в спирулине при повышенном содержании CO₂ сужается по сравнению с данными предыдущих работ без повышения CO₂.
В ходе экспериментов исследователи показали, что селенит натрия действует на спирулину дозозависимо: чем выше его концентрация в питательной среде, тем медленнее растет культура и тем меньше остается жизнеспособных клеточных нитей.
Эксперимент проходил в несколько этапов. В питательную среду добавляли селенит натрия в разных концентрациях — от 20 до 640 мг/л. Культивирование продолжалось восемь суток: ученые регулярно измеряли оптическую плотность суспензии, концентрацию биомассы и кислотность (pH), а также анализировали содержание нитратов, фосфатов, аммонийных ионов, карбонатов и бикарбонатов.
Жизнеспособность клеток оценивали с помощью микроскопии и окрашивания метиленовым синим. Живые клеточные нити сохраняли нормальную структуру, а под воздействием селенита наблюдались их фрагментация, разрушение клеток и увеличение доли нежизнеспособной биомассы.
«Полученные данные пригодятся при разработке технологий выращивания спирулины в фотобиореакторах — особенно если в качестве источника углерода будут использоваться промышленные газы с повышенным содержанием CO₂. Кроме того, можно будет подбирать безопасные концентрации селенита натрия и контролировать жизнеспособность культуры по темпам роста, потреблению нитратов и фосфатов и морфологическим изменениям клеток. На этих данных можно рассчитывать режимы подачи CO₂ при совместном производстве биомассы и улавливании углекислого газа, а также проектировать системы для получения кормовых и пищевых ингредиентов с заданным содержанием селена в биодоступной форме», — отметил старший научный сотрудник ОИВТ РАН, кандидат технических наук Михаил Власкин.
