دانشمندان راهی برای پرورش اسپیرولینا یافتهاند که ویتامین B12 زیستفعال را به سطوحی قابل مقایسه با گوشت گاو تولید میکند و این امر میتواند یکی از بزرگترین محدودیتهای تغذیهای این جلبک پرمخاطب را برطرف سازد.
این پژوهش که در مجله علمی Discover Food منتشر شده است، به رهبری دکتر آساف تزاخور، بنیانگذار و مدیر آکادمیک برنامه پایداری و اقلیم آویرام در دانشگاه رایشمن، همراه با پژوهشگرانی از ایسلند، دانمارک و اتریش انجام شده است. تیم تحقیقاتی با استفاده از بیوتکنولوژی پیشرفته و شرایط نوری به دقت کنترل شده، زیستتودهای غنی از مواد مغذی و خنثی نسبت به کربن از جنس اسپیرولینا تولید کرد که حاوی ویتامین B12 فعال بود. بر اساس گفته پژوهشگران، این نخستین باری است که وجود ویتامین B12 زیستفعال در اسپیرولینا گزارش شده است.
مشکل جهانی ویتامین B12
ویتامین B12 یک ریزمغذی ضروری است که در چندین فرآیند حیاتی بدن، از جمله تشکیل گلبولهای قرمز خون و عملکرد طبیعی سیستم عصبی نقش دارد. تخمین زده میشود که بیش از یک میلیارد نفر در سراسر جهان سطوح پایین این ویتامین را دارند.
برای بسیاری از افراد، گوشت و محصولات لبنی منابع مهم غذایی ویتامین B12 هستند. مقدار مصرف توصیه شده توسط پژوهشگران ۲.۴ میکروگرم در روز ذکر شده است. با این حال، تولید غذاهای مبتنی بر حیوانات در مقیاسی که برای پاسخگویی به تقاضای جهانی لازم است، هزینههای زیستمحیطی نیز به همراه دارد که این موضوع علاقه به جایگزینهای پایدارتر را افزایش داده است.
اسپیرولینا، جلبک سبز-آبی (Arthrospira platensis)، اغلب به عنوان یکی از این گزینهها معرفی شده است زیرا دارای تراکم بالای مواد مغذی است و میتوان آن را با ردپای زیستمحیطی نسبتاً کمی پرورش داد. اما مانع بزرگی وجود داشته است.
اسپیرولینای سنتیمی بخش عمدهای از ویتامین B12 خود را به صورت شبهویتامین B12 (پسودو) در خود نگه میدارد. اگرچه این شکل از نظر شیمیایی شبیه به ویتامینی است که انسان نیاز دارد، اما برای افراد زیستفراهمپذیر نیست، به این معنی که بدن نمیتواند از آن به طور مؤثر استفاده کند. این محدودیت باعث شده است که اسپیرولینای متداول نتواند جایگزین مطمئنی برای ویتامین B12 مشتقشده از منابع حیوانی باشد.
استفاده از نور برای تغییر ارزش غذایی اسپیرولینا
برای حل این مشکل، پژوهشگران دانشگاه رایشمن، دانشگاه علوم طبیعی و زندگی وین، مرکز آکادمیک روپین، موسسه فناوری دانمارک و MATIS ایسلند، یک مطالعه اکتشافی را روی پلتفرم بیوتکنولوژی توسعهیافته توسط شرکت VAXA Technologies در ایسلند انجام دادند.
تیم تحقیقاتی طراحی مهندسی این سیستم، ورودیهای آن (مانند انرژی) و ترکیب تغذیهای زیستتوده تولید شده توسط آن را بررسی کردند.
ویژگی مرکزی این فناوری، مدیریت فوتونیکی (شرایط نوری اصلاحشده) است. با تغییر محیط نوری که اسپیرولینا در آن رشد میکند، پژوهشگران توانستند تولید ویتامین B12 زیستفعال را تشویق کنند.
اسپیرولینای پرورشیافته همچنین حاوی سایر ترکیبات زیستفعال مرتبط با خواص آنتیاکسیدانی، ضدالتهابی و تقویتکننده سیستم ایمنی بود.
از همه مهمتر، زیستتوده خنثی نسبت به کربن حاصل، حاوی ۱.۶۴ میکروگرم ویتامین B12 فعال در هر ۱۰۰ گرم بود، در مقایسه با ۰.۷ تا ۱.۵ میکروگرم در هر ۱۰۰ گرم گوشت گاو.
دکتر آساف تزاخور توضیح میدهد: «یافتهها نشان میدهند که اسپیرولینای کنترلشده فتوسنتزی میتواند سطوح مطلوبی از ویتامین B12 فعال تولید کند و جایگزینی پایدار برای غذاهای سنتیمی مبتنی بر منابع حیوانی ارائه دهد.»
آیا اسپیرولینا میتواند ویتامین B12 را در مقیاس بزرگ تأمین کند؟
پژوهشگران همچنین سناریوهایی را بررسی کردند که در آن سیستم بسیار فراتر از مقیاس فعلی خود گسترش یابد.
در یکی از این سناریوها، بازتخصیص برق فعلی که توسط صنایع سنگین در ایسلند استفاده میشود، میتواند پشتیبانی از تولید ۲۷۷,۹۵۰ تن زیستتوده اسپیرولینا در هر سال را امکانپذیر سازد. پژوهشگران تخمین میزنند که این مقدار حاوی حدود ۴۵۵۵ گرم ویتامین B12 فعال در سال خواهد بود.
بر اساس محاسبات آنها، این مقدار میتواند نیاز غذایی توصیه شده (RDA) را برای بیش از ۱۳.۸ میلیون کودک ۱ تا ۳ ساله تأمین کند.
سناریوهای تولید جاهطلبانهتر میتوانند به طور بالقوه به اندازه کافی ویتامین B12 را تأمین کنند تا نیاز غذایی توصیه شده را برای بیش از ۲۶.۵ میلیون کودک ۱ تا ۳ ساله و بیش از ۵۰ میلیون کودک ۰ تا ۶ ماهه برآورده سازند.
این ارقام بر اساس سناریوهای احتمالی مقیاسپذیری هستند و نه سطوح تولید موجود، اما پتانسیل تغذیهای که پژوهشگران در این فناوری میبینند را نشان میدهند.
منبعی پایدارتر برای یک ویتامین ضروری
اگر این رویکرد بتواند با موفقیت گسترش یابد، اسپیرولینای کنترلشده فتوسنتزی میتواند مسیر دیگری برای مقابله با کمبود ویتامین B12 فراهم کند و همزمان وابستگی به تولید گوشت و لبنیات را کاهش دهد.
این کار همچنین برجسته میسازد که چگونه بیوتکنولوژی میتواند خواص تغذیهای میکروارگانیسمها و سایر منابع غذایی با رشد سریع را تغییر دهد. به جای صرفاً پرورش اسپیرولینای متداول، پژوهشگران شرایط رشد آن را تغییر میدهند تا تولید ترکیبات خاصی را که برای انسان مفید هستند، تشویق کنند.
یافتهها گامی به سوی توسعه منابع پایدارتر برای ریزمغذیهای ضروری محسوب میشوند، اگرچه پژوهشهای بیشتر و تولید در مقیاس بزرگتر برای تعیین نحوه ادغام این فناوری در سیستمهای غذایی واقعی مورد نیاز خواهد بود.
دانشگاه رایشمن و بنیاد آویرام، برنامه پایداری و اقلیم آویرام را در پاسخ به چالشهای فزاینده زیستمحیطی و سلامت عمومی در سراسر جهان تأسیس کردند. این برنامه دانشجویان را از رشتههای مختلف آموزش میدهد تا راهبردهایی برای مقابله با کمبود منابع، تغییرات اقلیمی و رویدادهای آبوهوایی شدید، به همراه بحرانهای غذایی، آبی و انرژی توسعه دهند.