Морские травы и водоросли

К категории водного растительного сырья принадлежат многочисленные виды морских растений (макрофиты), которых объединяют в четыре группы промышленного сырья: морские травы, зеленые, бурые и красные водоросли. Кроме данных растений (макрофитов) в качестве промышленного сырья приобретают значение одноклеточные водоросли, в частности хлорелла. Водоросли являются сырьем для выработки многих продуктов, которые невозможно приготовить из растительного сырья наземного происхождения, например агар-агара, агароида и альгиновых кислот. При комплексной переработке из многих водорослей можно вырабатывать пищевые, кормовые и технические продукты.

Наибольшую промысловую ценность по массе водорослей на единицу площади и по количеству полезных веществ в тканях самих водорослей представляют заросли в период полного созревания. В этот период промысел должен быть особенно интенсивным для получения наиболее полноценного в технологическом отношении сырья.

Химический состав морских растений весьма непостоянен, зависит от вида растения и стадии его развития.

Морские травы.Среди морских трав наибольшую ценность представляет филлоспадикс. Промысловое значение имеют также несколько видов зостер, произрастающих в прибрежных зонах Белого, Балтийского, Черного и Японского морей. Филлоспадикс и зостеры различаются по размеру листьев.

Ткани срезанных морских трав содержат (в %): воды 75 – 81, сухих веществ 19 – 25; травы, высушенные на воздухе: влаги 12 – 25, сухих веществ 75 – 88. Основная масса сухих веществ (78-87 %) представлена органическими веществами, на долю минеральных веществ приходится 13-22 %. Минеральные вещества состоят в основном из хлористого натрия и небольшого количества солей калия и магния.

Зеленая окраска листьев обусловлена присутствием в них хлорофилла, находятся в листьях также другие растворимые в спирте и эфире вещества (0,6- 10,2%). Содержание азотистых веществ составляет 6,5 – 13,8 % от массы сухого вещества; азотистые вещества морских трав плохо усваиваются (40 – 50%). Содержание растворимых в воде простых сахаров достигает 20 – 22%. Значительно содержание целлюлозы: в зостерах 12 – 18%, в филлоспадиксе 18 – 24% от массы сухого вещества.

Водоросли.Бурые водоросли. В эту группу водорослей входит очень много видов морских растений, из которых промысловое значение имеют ламинариевые (морская капуста) и фукусы. Ламинарии в большом количестве произрастают в прибрежной части морей Дальнего Востока, Белом и Баренцевом морях; фукусы типичны для Белого, Баренцева и Балтийского морей.

Промысловое значение имеет несколько видов ламинарий. На Дальнем Востоке в основном заготавливают япономорскую ламинарию (Laminaria japonica), ламинарию сахарину (Laminaria saccharina) и охотоморскую ламинарию (Laminaria jchotensis); на побережье Белого моря – ламинарию сахарину и ламинарию дигитату.

Водоросль состоит из слоевища, переходящего в стволик, который заканчивается разветвленными органами прикрепления – ризоидами. Весь запас полезных веществ сосредоточен в слоевище.

Ламинарии имеют двухлетний (некоторые виды трехлетний) цикл развития. На первом году развития водоросль имеет тонкое слоевище небольшой массы, ткани которого содержат большое количество воды и минеральных солей и мало полезных органических веществ. В связи с этим водоросль первого года развития имеет малую технологическую ценность. На втором году развития водоросль имеет крупное мясистое лентообразное слоевище (длина 100 – 500 см, ширина 10 – 20 см) темной оливково-коричневой окраски. Химический состав ламинарий очень непостоянен и зависит от вида водоросли и стадии ее развития.

В тканях растущих бурых водорослей содержится от 75 до 82 % воды. На втором году жизни к концу лета, когда водоросль достигает наибольшей массы, завершается процесс накопления в ней органических веществ. Содержание минеральных веществ бывает максимальным в начале года (февраль-март), а органических – в конце лета. Состав минеральных элементов существенно изменяется в зависимости от вида и стадии развития водоросли, а также от условий их произрастания. В фукусах содержится несколько меньше минеральных веществ, чем в ламинариях. Полноценный комплекс важных в биологическом отношении минеральных элементов присутствует в водорослях как в виде минеральных солей, так и в виде металлоорганических соединений. Отличительной особенностью бурых водорослей является высокое содержание растворимых в воде солей, среди которых преобладают хлористые и сернокислые соли калия. Содержание отдельных минеральных элементов в водорослях приведено в табл. 7.

Таблица 7. Содержание минеральных элементов в водорослях

Органические вещества водорослей представлены сложным комплексом азотистых, углеводородных и углеводоподобных веществ и красящих пигментов. В бурых водорослях очень мало (0,1-0,9%) простых сахаров, полисахариды преобладают в значительном количестве. Углеводы устойчивы к действию пищеварительных ферментов. Клетчатка бурых водорослей отличается от клетчатки наземных растений более низким содержанием целлюлозы и более высоким содержанием пентозанов и метилпентозанов.

Основная часть содержащегося в бурых водорослях азота относится к азоту белковых веществ, поэтому азотистые вещества плохо усваиваются (30-50%).

Специфичным для состава органических веществ бурых водорослей является присутствие в них альгиновых кислот и маннита. Альгиновые кислоты извлекаются из водорослей растворами щелочей; при подкислении щелочных растворов альгиновые кислоты выделяются из них в виде аморфной массы. Основное пищевое значение из водорослей имеет ламинария (морская капуста). Ее реализуют в свежем, мороженном, сушеном виде, используют для производства консервов, пресервов и салатов.

Красные водоросли. В эту группу входят многочисленные виды водорослей, используемых для получения агара и агароподобных студнеобразующих веществ (анфильция, фурцеллярия и филлофора).

Ткани растущих красных водорослей содержат от 70 до 82% воды. Биохимической особенностью многих видов красных водорослей является присутствие в них природных полимеров – полиуглеводов, состоящих из остатков галактозы и галактана, связанных глюкозидными связями и содержащих сульфоксильные группы. Полиуглеводов, содержащихся в отдельных видах водорослей, различаются по химическому составу и структуре молекул, что предопределяет их различные коллоидные свойства. В связи с этим среди них выделяют группу собственно агаров и агароподобных веществ или агароидов и группу клееподобных веществ. Эти группы разделяются по способности набухать и растворяться в холодной воде, а также по способности их растворов превращаться в прочные студни (желирующая способность).

Одноклеточные водоросли. Из многочисленных видов одноклеточных водорослей значительный интерес для культивирования и промышленного использования представляет водоросль хлорелла (Chiorella vulgaris). В зависимости от условий культивирования этой водоросли можно получать массу, содержащую от 10 до 30 % сухих веществ. Изменяя температуру, солевой и газовый состав среды, освещенность и другие условия, можно получать водоросль либо очень богатую жиром (80-85% жира в сухом веществе), либо богатую белком (до 50-60% белка в сухом веществе) и с малым содержанием жира (4-5%).

Белковые вещества хлореллы содержат все незаменимые аминокислоты и усваиваются полнее, чем другие растительные белки. Жиры хлореллы близки по своим свойствам и усвояемости к обычным растительным жирам. Хлорелла представляет большую ценность как источник витаминов группы В (содержит В₁, В₂, В₆, В₁₂, биотин, никотиновую, пантотеновую и фолевую кислоты), каротина и витаминов С, D и К.