Практическое использование водорослей (М. М. Голлербах)

Повсеместное распространение водорослей в природе и обильное, а подчас и массовое развитие их в водоемах разного типа, на наземных субстратах и в почве определяют огромное значение этих растений как в повседневной жизни человека, так и в его хозяйственной деятельности. И все же имеющиеся возможности практического использования водорослей далеко еще не исчерпаны, а методы управления их жизнью только намечаются.

Взаимоотношения "водоросли - человек" очень многогранны и подчас совершенно неожиданны. Казалось бы, что может быть общего между водорослями и текстильной промышленностью, кондитерским делом и изготовлением бумаги? Однако некоторые вещества, получаемые из морских водорослей, имеют здесь прямое приложение. Разве можно было предполагать хоть какую-нибудь связь между пресноводными водорослями и космическими полетами? Однако выясняется, что дальние рейсы космических кораблей будут, по-видимому, невозможны без участия этих мельчайших зеленых аккумуляторов солнечной энергии. И многое, многое другое. Сложность этих взаимоотношений усугубляется еще и тем, что одни водоросли могут приносить человеку пользу, другие - вред, а нередко одни и те же проявления их жизнедеятельности в одних условиях оказываются полезными, в других - вредными. Кроме того, влияние водорослей проявляется не однозначно, а несколькими, в основном двумя, путями - косвенным и прямым, которые, впрочем, нередко переходят друг в друга. Косвенное влияние выражается в том, что на хозяйстве отражаются те естественные процессы, которые вызывают водоросли в природе; человек, учитывая эти процессы, пытается активным вмешательством в природу увеличить их положительное или уменьшить их отрицательное значение. Прямой путь - это путь непосредственного использования водорослей как растительных продуктов или как сырья для получения различных содержащихся в них веществ, ценных для человека. Применительно к водорослям континентальных водоемов преобладает косвенный путь, морские водоросли предоставляют широкие возможности прямого использования.

Практическое значение водорослей косвенного характера в наибольшей мере проявляется в рыбном, сельском и коммунальном хозяйствах, а также при эксплуатации водного транспорта и гидротехнических сооружений, отчасти в медицине, тогда как прямое использование их наиболее весомо в качестве пищевого продукта и сырья для ряда отраслей промышленности. Первое из этих направлений отражено при описании разных групп водорослей, об основных вехах второго направления речь пойдет здесь.

С древнейшего времени, уходящего своими корнями, вероятно, к первым поселениям человека на морском побережье, морские водоросли используют в пищу и как корм для домашних животных. По берегам морей и океанов их употребляют почти всюду, но особенно широко в Японии, где они являются настоящим национальным кушаньем. В европейских странах преобладает кормовое использование морских водорослей. У нас в СССР морские водоросли употребляет в пищу население главным образом дальневосточного побережья и Камчатки, в меньшей степени - жители берегов Мурмана и Белого моря и совсем не едят их на Черном море.

Употреблять в пищу можно, по-видимому, почти все водоросли, так как ядовитых форм среди них нет, не годятся лишь слишком грубые или невкусные. Так, например, на Сандвичевых островах из 115 имеющихся видов местное население употребляет в пищу около 60.

Конечно, многое зависит от привычки, способа приготовления и индивидуальных склонностей, но даже и на вкус очень придирчивого человека при соответствующей обработке съедобны весьма многие водоросли. Они служат или непосредственно как продукт питания, или для приготовления различных острых приправ и гарниров.

Наибольшей известностью пользуется у нас так называемая морская капуста. Это главным образом ламинария и близкие к ней виды бурых водорослей, например алария и ундария (табл. 39, 1-3). Продукты, получаемые из ламинариевых, известны в Японии под названием "комбу"; для их приготовления применяют не менее 12 способов. Собранную морскую капусту высушивают на берегу, затем режут на ленты и складывают в пачки. Из морской капусты и комбу приготовляют самые разнообразные кушанья, чаще всего употребляя вместо обыкновенной капусты в супах, с мясом, рыбой, рисом и т. п. Употребляют ее и в кондитерских изделиях - засахаренную, в пастиле, конфетах и т. д.

Широко известны и высоко ценятся за нежность и вкус некоторые красные водоросли из рода порфира (табл. 20, 1), известные у нас под названием красного морского салата, а в Японии в зависимости от сорта их называют "аманори", "азакузанори", "хошинори" и т. д. Эти водоросли или едят в сыром виде, приготовляя различные салаты, или варят с мясом, рисом и другими продуктами. Аналогичное применение, особенно в сыром виде в качестве салата, имеет и зеленая водоросль ульва (табл. 31, 6), называемая зеленым морским салатом, а также красная родимения (табл. 21,4).

Таблица 39. Промысловые бурые и красные водоросли: 7 - ламинария японская (Laminaria japonica); 2 - алария съедобная (Alaria esculenta); 3 - ундария перистонадрезная (Undaria pinnatifida); 4 - гелидиум тонкий (Gelidium tenue); 5 - анфельция складчатая (Ahnfeltia plicata); 6 - филлофора жилковатая (Phyllophora nervosa)

Многие из водорослей перерабатывают сначала в муку, которую затем употребляют для разнообразных печений и других блюд. Из продуктов, выпускаемых нашей пищевой промышленностью, наибольшее распространение по всей стране получили консервы из морской капусты с овощами и пастила "Зефир" с примесью этой же водоросли.

Химический анализ наиболее известных представителей пищевых водорослей показывает, что в них больше всего углеводов, тогда как белков много только у красного морского салата, а содержание жиров всюду крайне незначительно. Что же касается усвоения всех этих веществ человеком при питании водорослями, то имеются данные, что жиры и углеводы усваиваются в пределах обычной нормы, а усвоение белков колеблется в пределах от 31,7 до 80%, равняясь в среднем 61,1%. Таким образом, морские водоросли вполне питательный продукт. Считают, что усвоение, например, морской капусты не уступает усвоению

обычной капусты, перед которой она имеет ряд преимуществ. Однако особую ценность водорослевой пище придает то, что, кроме общей питательности, она богата витаминами и обладает рядом диетических и лечебных свойств.

Так, в морских водорослях точно доказано наличие витаминов А, В₁, В₂, В₁₂, С и D. Особенно богата витаминами красная водоросль порфира, высокоценимая как пищевой продукт. Витамина В₁, отсутствие которого в пище вызывает у человека болезнь бери-бери, в порфире оказалось лишь вдвое меньше, чем в высоковитаминозных пивных дрожжах, фактора роста - витамина В₂ - обнаружено в ней вдвое больше, чем в капусте и моркови, а антицинготного витамина С в ней столько же, сколько в лимоне. Большое значение имеет также содержание в морских водорослях йода, брома, мышьяка и некоторых других веществ. Наибольшей известностью как лечебное и профилактическое средство пользуется морская капуста, применяемая против некоторых желудочно-кишечных расстройств, явлений склероза, зоба, рахита и ряда других заболеваний. Ее продают в аптеках в виде сухой крошки, получаемой путем измельчения слоевищ водоросли.

В отличие от морских пресноводные и наземные водоросли мало употребляют в пищу. Очевидно, в данном случае пищевое значение могут иметь лишь те водоросли, которые образуют крупные колонии или скапливаются большими компактными массами. Так, считаются съедобными три вида сине-зеленых водорослей из рода носток, образующие слизистые колонии: носток сливообразный (Nostoc pruniforme, табл. 3, 9), шаровидные или эллипсоидные хрящевато-слизистые колонии которого размером до куриного яйца нередко скапливаются в массе на дне небольших водоемов; затем повсеместно распространенный носток обыкновенный (N. commune, рис. 54, 1), образующий крупные пластинчатые слизистые слоевища на влажной почве, и носток войлочный (N.flagelliforme), широко распространенный в Северном Китае, где он обитает на бесплодных почвах и в сухом состоянии имеет вид войлочных дерновин из тонких темных нитей, становящихся слизистыми при увлажнении. Для Японии был описан случай образования на склонах некоторых вулканов мощных пластов студенистой органической массы, состоящей преимущественно из колонии одноклеточных сине-зеленых водорослей; местное население называет эти скопления "ячменный хлеб тенгу" (тенгу, по поверью, добрый горный дух) и с давних времен употребляет их в пищу. Советские ботаники, посетившие в конце 50-х годов районы Южного Китая, обнаружили продававшиеся на рынке сухие волокнистые бледно-зеленые лепешки, состоящие из нитчатых зеленых (зигнемовых) водорослей: как выяснилось, их едят поджаренными на растительном масле. Наконец, в самые последние годы в научной литературе получил широкую известность один вид сине-зеленой нитчатой водоросли спирулины (Spirulina platensis), образующий скопления в озере Чад (Южная Африка); местное население издавна употребляет его в пищу. В настоящее время эта водоросль стала одним из популярных объектов массового культивирования в различных, в том числе и пищевых, целях.

Промышленное использование морских водорослей по сравнению с пресноводными также имеет значительно большие масштабы и более давнюю историю. В настоящее время под термином "водорослевая промышленность" разумеют промышленную переработку именно мор-ских водорослей. Из них получают как различные органические соединения, так и минеральные вещества.

Одним из наиболее известных промышленных продуктов водорослевого происхождения является агар, или кантен, представляющий собой слизистое вещество, извлекаемое из морских водорослей путем их выварки. Все морские водоросли в той или иной мере отличаются слизистостью слоевищ. Если их подвергнуть выварке, то слизь переходит в раствор, застывающий при охлаждении в плотный студень белого или желтоватого цвета (в зависимости от очистки). Его высушивают и выпускают в продажу в виде лент, плиток, кубиков и порошка. Сухой агар в кипящей воде снова легко переходит в раствор, и даже 20 г его на литр воды дают довольно плотный студень.

Агар представляет собой не одно определенное вещество - это смесь веществ, более всего углеводов, состав которой зависит от того, из каких водорослей и как ее получают. Наилучшие сорта агара дают некоторые красные водоросли - гелидиум (табл. 39, 4), грацилярия и некоторые другие. В СССР агар получают из красной водоросли анфельции (Ahnfeltia plicata, табл. 39, 5), в больших количествах произрастающей в Белом море и в дальневосточных морях, и близкий к нему агароид, получаемый из красной водоросли филлофоры (Phyllophora nervosa, табл. 39, 6), запасы которой в Черном море неисчерпаемы.

Применение агара разнообразно. В больших количествах его используют в пищевой промышленности при изготовлении мармелада, пастилы, мороженого, сыра и других, преимущественно кондитерских, изделий. Агар добавляют в хлеб, это повышает его качество, и он не так быстро черствеет. В бумажной промышленности его применяют для придания бумаге плотности и глянца, с той же целью его используют в текстильной промышленности при аппретуре, т. е. отделке тканей, и в ряде других отраслей. Наконец, в громадных количествах агар используют в научно-исследовательской работе в качестве твердой среды (после пропитывания питательньши солями) для культивирования микроорганизмов. При сходной, но более грубой обработке из водорослей получают клей, который находит применение как в текстильном, так и строительном деле. Прибавление клея к цементу, штукатурке и прочим строительным материалам увеличивает их крепость и водонепроницаемость.

Однако наибольшую ценность из всех органических веществ, получаемых из морских водорослей, представляют так называемый альгин, или альгиновая кислота, и ее соли - альгинаты. В чистом виде они обладают большой клеющей силой, в 37 раз превосходящей гуммиарабик и в 14 раз крахмал. Это делает альгин особо ценным для аппретуры тканей и бумаги и для целого ряда других производств, где требуется сильный клей.

Морские водоросли долгое время служили сырьем для получения одного из ценных неорганических веществ - йода (позднее были найдены более дешевые способы извлечения его из воды некоторых минеральных источников и соляных залежей). Сравнительно недавно их стали применять для получения и других элементов, главным образом калия и натрия. Все эти вещества входят в состав золы, количество которой в морских водорослях весьма велико - от 15 до 45, а у некоторых форм и до 53% от абсолютно сухого веса слоевищ. Доказано, что содержание солей калия в золе водорослей доходит до 35%.

Очевидно, при одностороннем использовании морских водорослей происходят большие потери этого ценного сырья. При сжигании на золу пропадают все органические вещества, при выработке только органических веществ пропадают все зольные элементы. Поэтому уже давно стремятся выработать методы комплексной переработки водорослей, которые позволили бы получить из одной и той же порции водорослей максимальное количество продуктов. Имеющийся в этом направлении опыт показывает, что, кроме ранее перечисленных веществ, из морских водорослей действительно можно получить ряд высокоценных продуктов - спирт, уксусную, молочную и другие органические кислоты, маннит, ацетон, эфиры и т. д.

Возможности промышленного использования водорослей континентальных водоемов по сравнению с морскими водорослями значительно более ограничены, и имеющиеся в этом направлении попытки еще не вышли за рамки лабораторных изысканий или отдельных производственных задач, не получивших широкого развития. Наибольшее внимание как высококачественное сырье для производства бумажной массы издавна привлекали огромные запасы нитчатых водорослей кладофоры и ризоклониума в многочисленных озерах Западной Сибири и северных районов Казахстана. Оболочка клеток этих водорослей представляет собой почти чистую клетчатку. В одних только озерах Барабинской и Кулундинской степей общей площадью в несколько десятков тысяч квадратных километров ежегодный урожай этих нитчаток составляет не менее 100 000 т, что может дать товарный сбор в пределах 50 000 т. Производственные опыты оказались весьма удачными: из этих водорослей были получены различные сорта беловой бумаги, в смеси с макулатурой - оберточной и обойной бумаги, а при специальной обработке также картон и строительные материалы разного типа. Однако добиться рен-табельности этого производства пока не удалось.

В последнее время на Украине начались исследования по практическому применению массы микроскопических планктонных сине-зеленых водорослей, накапливающейся в водохранилищах в периоды летнего "цветения" воды - явления, ставшего в годы жаркого лета подлинным бичом наших южных искусственных водоемов. Исследования показали принципиальную возможность использования этой массы как в сельском хозяйстве в качестве органического удобрения под некоторые культуры и кормовой добавки в пищевом рационе домашних животных, так и в промышленности для получения некоторых ценных химических веществ. Однако серьезным препятствием на этом пути служит сезонность "цветения" воды, непостоянство этого явления и его зависимость от погодных условий каждого отдельного лета. Поэтому действительно широкий размах получает сейчас другое направление в практическом использовании микроскопических водорослей, основанное на возможности управлять процессом,- искусственное культивирование их в производственных целях. Исходным объектом такого культивирования послужила одноклеточная водоросль хлорелла, но к настоящему времени в круг подобных объектов вовлечены не только другие зеленые, но и сине-зеленые и диатомовые водоросли. Это направление, постепенно становящееся особой отраслью микробиологической промышленности, чрезвычайно интересно и значительно.

Приглашаем электромонтажные организации.