Инновация в биотехнологии питания: исследование ученых ИФР РАН показало, что микроводоросли могут стать основой детских питательных смесей

22 декабря 2025

Ссылка на источник в Российском научном фонде (РНФ): https://www.rscf.ru/news/release/lipidy-mikrovodorosley-potentsialno-uluchshat-usvoenie-zhirov-v-molochnykh-smesyakh/

Липиды микроводорослей потенциально улучшат усвоение жиров в молочных смесях

Ученые показали, что липиды микроводорослей, выращенных в среде с малым содержанием азота, по своей структуре схожи с жирами грудного молока человека. В частности, в таких липидах пальмитиновая кислота, жизненно необходимая для развития ребенка, в 40% случаев занимает положение, которое способствует ее максимальному усвоению. Таким образом, липиды микроводорослей, структурно имитирующие жир грудного молока, потенциально могут использоваться в пищевой промышленности для производства высококачественных детских питательных смесей. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Functional Plant Biology.

Микроводоросли набирают популярность в пищевой промышленности в качестве источника ценных жирных кислот. В ряде исследований была показана целесообразность приема масла из микроводорослей в составе пищевых добавок при лечении и профилактике атеросклероза, тромбозов, а также для поддержания когнитивных функций при нейродегенеративных заболеваниях, например, болезни Альцгеймера. Это связано с тем, что микроводоросли накапливают триацилглицерины — липиды, в структуре которых находятся три жирных кислоты. Такой же тип липидов составляет основу и растительных масел, и жиров материнского молока у человека. Однако данных о составе триацилглицеринов микроводорослей и об их сходстве с составляющими человеческого молока еще недостаточно.

Ученые из Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН (Москва) впервые определили, какие жирные кислоты входят в состав триацилглицеринов перспективной для промышленности пресноводной микроводоросли Vischeria punctata, а также то, как эти кислоты расположены внутри молекулы триацилглицерина. Авторы выращивали водоросль в разных условиях: контрольную группу — при нормальном содержании азота в среде, опытную — в условиях азотного голодания, способствующего накоплению «масляных капель». Из выращенных клеток авторы получили экстракты — их внутреннее содержимое, из которого затем выделили триацилглицерины. Для этого биологи применили препаративную хроматографию — метод, позволяющий разделить вещества в зависимости от того, с какой скоростью они распределяются по слою сорбента (впитывающего состава).

Авторы обнаружили, что в условиях азотного голодания почти весь объем клетки микроводоросли заполнялся липидными каплями. Если же водоросль росла в нормальной среде, в ее клетках почти не накапливались масла. При этом общее количество липидов у опытной группы было в 2,5 раза выше, чем у контрольной.

Затем ученые, расщепив триацилглицерины ферментами поджелудочной железы, показали, что из трех возможных положений в составе молекулы два крайних в 73,7% случаев были заняты пальмитолеиновой кислотой, а центральное в 40,1% случаев — пальмитиновой кислотой. Схожее расположение жирных кислот наблюдается в триацилглицеринах материнского молока. При этом пальмитиновая кислота необходима для развития младенцев, и размещение этой кислоты именно в центральном положении липида способствует ее максимальному усвоению в кишечнике младенцев. Таким образом, липиды микроводорослей потенциально могут стать заменителями жиров грудного молока при искусственном вскармливании.

«Младенцы преимущественно усваивают пальмитиновую кислоту из жира материнского молока, в котором она занимает центральное положение в триацилглицеринах. В растительных маслах, используемых в современных детских смесях для искусственного вскармливания, эта кислота находится в крайних положениях, что ухудшает ее усвоение и может приводить не только к проблемам с пищеварением — например к запорам — у некоторых детей, но также к нарушению обмена кальция — важного для развития скелета элемента. Единственным близким по структуре к жиру грудного молока до недавнего времени был жир свиного сала, однако его применение ограничено из-за религиозных и этических проблема. Поэтому поиск новых заменителей остается актуальной задачей. В дальнейшей работе мы планируем оптимизировать и масштабировать методы культивирования исследованной микроводоросли до полупромышленного уровня, чтобы разработать технологию получения ценного для функционального питания человека масла», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Роман Сидоров, кандидат биологических наук, заведующий Лабораторией липидного обмена, ведущий научный сотрудник Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН.

Рисунок 1. Световая микрофотография водоросли Vlscherla punctata. Источник: ИФР РАН.

Рисунок 2. Световая микрофотография водоросли Vlscherla punctata. Источник: ИФР РАН.

Рисунок 3. Клетки микроводоросли Vischeria punctata: А — выращенные в обычных условиях (контроль), В — в условиях дефицита азота. «Звездочкой» отмечены олесомы, содержащие масло; красное свечение на рисунке А — это флуоресценция хлорофилла из хлоропласта, который заполняет большую часть объема клетки и уменьшается в условиях дефицита азота, а объем клетки заполняют «капли масла». Источник: ИФР РАН

Также об открытии можно прочитать в материалах РИА НОВОСТИ и InScience.