Биополимер ускорил сбор спирулины и улучшил качество пигмент-белкового комплекса
Ученые из МФТИ и Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» выяснили, какие параметры природного полимера хитозана критически важны для быстрого и эффективного сбора биомассы нитчатой цианобактерии Arthrospira platensis (более известной под коммерческим названием спирулина). Исследователи установили, что основная характеристика, влияющая на процесс, — молекулярная масса полимера. Эксперименты показали, что правильно подобранный хитозан позволяет «склеить» и осадить 95% биомассы цианобактерии всего за пять минут. Такой подход не только ускоряет сбор урожая, но и повышает чистоту и антиоксидантную активность ценного пигмент-белкового комплекса С-фикоцианина, извлекаемого из биомассы.
Спирулина (Arthrospira, или Limnospira) — одна из самых популярных в мире цианобактерий. Ее биомасса используется в пищевой промышленности, косметологии и как источник ценных биологически активных веществ, одно из наиболее ценных из которых — синий пигмент-белковый комплекс С-фикоцианин. Однако сбор биомассы (ее отделение от огромных объемов культуральной жидкости) — одна из важнейших проблем отрасли. Использование традиционных методов в ряде случаев может быть весьма длительным по времени, энергозатратным, повреждать клетки и пр. Флокуляция — процесс «склеивания» клеток в хлопья — рассматривается как щадящая и экономичная альтернатива. Главный вопрос: как подобрать идеальный флокулянт, который не только эффективно соберет биомассу, но и не испортит конечный продукт?
Хитозан, получаемый из панцирей ракообразных,— биоразлагаемый и нетоксичный кандидат. Но его свойства — молекулярная масса, вязкость и степень деацетилирования (показывающая, сколько активных аминогрупп доступно на полимерной цепи) — могут сильно варьироваться. До сих пор не было системного понимания, как каждый из этих параметров влияет на скорость и эффективность сбора биомассы Arthrospira platensis В-12619, а также сохранность извлекаемых из нее ценных метаболитов.
«Эта работа — продолжение исследований, проводимых в нашей лаборатории,— рассказала доцент кафедры нано, био, информационных и когнитивных технологий МФТИ, начальник лаборатории глубокой переработки биомассы НИЦ «Курчатовский институт» Яна Сергеева.— Мы подобрали оптимальные параметры хитозана, используемого для быстрого сбора биомассы цианобактерии, который не только не оказывает негативного влияния на сохранность целевого продукта, но и улучшает характеристики С-фикоцианина, который, в свою очередь, представляет интерес для биомедицинских исследований».
В ходе исследования ученые протестировали пять образцов хитозана с разными характеристиками. Эксперименты показали, что вязкость и степень деацетилирования (в изученном диапазоне 58–82%) не оказывали решающего влияния на процесс. Ключевым параметром оказалась молекулярная масса полимера. Образцы со средней молекулярной массой (150–250 кг/моль) обеспечивали сверхбыструю флокуляцию с эффективностью >90% уже через 5–10 минут. Оптимальным для сбора биомассы A. platensis был признан хитозан с молекулярной массой 250 ± 50 кг/моль и степенью деацетилирования 65 ± 5%. Работа опубликована в журнале Applied Biochemistry and Microbiology.
Что еще важнее, использование хитозана не просто ускорило сбор, но и напрямую улучшило качество целевого продукта — экстракта фикобилипротеинов (С-фикоцианина и аллофикоцианина). По сравнению с контролем, где биомассу собирали центрифугированием, количество извлеченных пигментов не только осталось неизменным, но и величина индекса чистоты возросла на 41–50%, а антиоксидантная активность — на 30%.
Повышение чистоты экстракта меняет его рыночный потенциал. Пигмент с индексом чистоты выше 1,5 уже пригоден для косметической промышленности, что позволяет миновать дорогие дополнительные стадии очистки. Таким образом, правильный подбор флокулянта работает как встроенная стадия предварительного концентрирования и очистки целевого продукта.
Разработанный подход открывает путь к созданию экономичных, быстрых и «зеленых» технологий сбора микроводорослей. Он позволяет не только сократить операционные расходы на этапе сбора биомассы, но и сразу получать сырье более высокого качества для пищевой и косметической индустрий, повышая общую рентабельность производства.
Telegram 
Дзен 
VK Нейроморфные вычисления — это попытка скопировать принцип работы мозга: не последовательно выполнять команды, как обычный процессор, а обрабатывать информацию параллельно, через сеть взаимосвязанных «нейронов», которые активируются в зависимости от поступающих сигналов. Эта идея существует уже несколько десятилетий, но до недавнего времени ее реализовывали на обычной электронной элементной базе. Исследователи из МФТИ провели обширный обзор, в котором систематизировали последние достижения в области фотонных нейроморфных вычислений.
Интриги и тайные свидания — прерогатива не только людей. В мире дикой природы тоже случаются драмы, и одна из них развернулась в лесах Северной Америки. Маленькие серые птицы, известные в науке как гаички Гамбела, долгое время считались образцом супружеской верности, но на деле оказались хитрыми стратегами. Они заводят потомство не только от постоянного партнера, но и от самца-соседа с определенным набором качеств. Авторы нового исследования попытались выяснить, что толкает самок на измену и как это влияет на выживание всего вида.
Самый большой и мощный в мире ускоритель частиц отключили на четырехлетнюю модернизацию. В 2030 году он возобновит работу под новым названием — Большой адронный коллайдер высокой светимости. Этот апгрейд позволит производить примерно в 10 раз больше столкновений частиц, чем изначально. Физики рассчитывают, что поток новых данных поможет обнаружить явления за пределами Стандартной модели, а также прольет свет на природу темной материи, антиматерии и ранней Вселенной.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
На протяжении десятилетий Тель-Авив воздерживался от этого шага, чтобы не испортить отношения с Турцией. Но после действий Израиля 2023-2026 годов официальная Анкара, как и множество государств мира, неоднократно осуждала Израиль, из-за чего изменилась и его позиция по геноциду.
В рамках общей теории относительности и квантовой физики у исследователей не получается объяснить все данные наблюдений за космическими объектами. В этот раз ученые попытались описать Вселенную с точки зрения превращения энергии, и этот выбор позволил им составить стройное описание гравитации.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно