Seaweed as an Important Functional Ingredient and Alimentary Raw Material for Enriching the Diet of the Population in the Arctic Zone of the Russian Federation (Review)
DOI:
https://doi.org/10.37482/2687-1491-Z180Keywords:
seaweed, Laminaria digitata, Laminaria saccharina, Fucus vesiculosus, Ascophyllum nodosum, functional foods, diet of residents of the Russian ArcticAbstract
The paper analysed scientific literature on seaweed as an additional source of nutrients and biologically active compounds. The studies demonstratе that brown algae are promising raw materials for human nutrition. Algae contain 7 amino acids essential for adults, as well as monoiodotyrosine and diiodotyrosine, which induce a hormone-like effect of algae proteins on the human body. Brown algae fats are represented by both saturated and unsaturated fatty acids, which allows us to assume that algae can become an alternative source of essential long-chain polyunsaturated fatty acids, having a positive effect on the cardiovascular and nervous systems, as well as on the cognitive development of children. It should be emphasized that brown algae are a source of fucosterol, which has hypocholesterolemic, hypotensive, antioxidant, anti-inflammatory, antitumour and antidiabetic effects. Algae carbohydrates include polysaccharides unique in their chemical structure and biological activity: alginates, having anti-inflammatory, antioxidant and immunomodulatory properties; fucoidans, producing antibacterial, antioxidant and antitumour effects; and laminarins, exerting immunomodulatory, antioxidant, antitumour and antibacterial effects. Polyphenols contained in algae are not found in terrestrial plants. Algae are a source of iodine and other minerals as well as vitamins. Currently, algae are being used in human diets in a number of countries. However, there are certain problems that require further research, such as the possible side-effects of excessive consumption of seaweed, its daily intake recommendations, and bioavailability of nutrients after seaweed handling and processing. In general, it can be concluded that seaweed may well become an important functional ingredient and alimentary raw material for enriching the diet of the population in the Arctic zone of the Russian Federation.
Downloads
References
Zhang L., Liao W., Huang Y., Chu Y., Zhao C. Global Seaweed Farming and Processing in the Past 20 Years // Food Prod. Process. Nutr. 2022. Vol. 4. Art. № 23. https://doi.org/10.1186/s43014-022-00103-2
Bae H., Song G., Lee J.-Y., Hong T., Chang M.-J., Lim W. Laminarin-Derived from Brown Algae Suppresses the Growth of Ovarian Cancer Cells via Mitochondrial Dysfunction and ER Stress // Mar. Drugs. 2020. Vol. 18, № 3. Art. № 152. https://doi.org/10.3390/md18030152
Feng W., Hu Y., An N., Feng Z., Liu J., Mou J., Hu T., Guan H., Zhang D., Mao Y. Alginate Oligosaccharide Alleviates Monocrotaline-Induced Pulmonary Hypertension via Anti-Oxidant and Anti-Inflammation Pathways in Rats // Int. Heart J. 2020. Vol. 61, № 1. Р. 160–168. https://doi.org/10.1536/ihj.19-096
Wang M., Chen L., Zhang Z. Potential Applications of Alginate Oligosaccharides for Biomedicine – а Mini Review // Carbohydr. Polym. 2021. Vol. 271. Art. № 118408. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118408
Li Y., Huang J., Zhang S., Yang F., Zhou H., Song Y., Wang B., Li H. Sodium Alginate and Galactooligosaccharides Ameliorate Metabolic Disorders and Alter the Composition of the Gut Microbiota in Mice with High-Fat Diet-Induced Obesity // Int. J. Biol. Macromol. 2022. Vol. 215. P. 113–122. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.06.073
Огудов А.С., Шепелева О.А., Чуенко Н.Ф., Шестаков Н.А., Шевкун И.Г., Новикова И.И. Оценка биологических эффектов бурых водорослей Laminaria digitata (по результатам исследований на лабораторных животных) // Sci. Educ. Today. 2022. Vol. 12, № 6. Р. 189–211. https://doi.org/10.15293/2658-6762.2206.08
Janapatla R.P., Dudek A., Chen C.L., Chuang C.H., Chien K.Y., Feng Y., Yeh Y.M., Wang Y.H., Chang H.J., Lee Y.C., Chiu C.H. Marine Prebiotics Mediate Decolonization of Pseudomonas Aeruginosa from Gut by Inhibiting Secreted Virulence Factor Interactions with Mucins and Enriching Bacteroides Population // J. Biomed. Sci. 2023. Vol. 30, № 1. Art. № 9. https://doi.org/10.1186/s12929-023-00902-w
Iso H., Kubota Y. Nutrition and Disease in the Japan Collaborative Cohort Study for Evaluation of Cancer (JACC) // Asian Pac. J. Cancer Prev. 2007. Vol. 8, suppl. Р. 35–80.
Park G.-H., Cho J.-H., Lee D., Kim Y. Association Between Seafood Intake and Cardiovascular Disease in South Korean Adults: A Community-Based Prospective Cohort Study // Nutrients. 2022. Vol. 14, № 22. Art. № 4864. https://doi.org/10.3390/nu14224864
Ren Y., Feng Y., Qing J., Zhang P., Xiao L., Liang X. The Correlation Between Nuts and Algae-Less Diet and Children’s Blood Pressure: From a Cross-Sectional Study in Chongqing // Clin. Exp. Hypertens. 2023. Vol. 45, № 1. Art. № 2180024. https://doi.org/10.1080/10641963.2023.2180024
Kishida R., Yamagishi K., Muraki I., Sata M., Tamakoshi A., Iso H. Frequency of Seaweed Intake and Its Association with Cardiovascular Disease Mortality: The JACC Study // J. Atheroscler. Thromb. 2020. Vol. 27, № 12. P. 1340–1347. https://doi.org/10.5551/jat.53447
Minami Y., Kanemura S., Oikawa T., Suzuki S., Hasegawa Y., Nishino Y., Fujiya T., Miura K. Associations of Japanese Food Intake with Survival of Stomach and Colorectal Cancer: A Prospective Patient Cohort Study // Cancer Sci. 2020. Vol. 111. P. 2558–2569. http://dx.doi.org/10.1111/cas.14459
Запорожец Т.С., Кузнецова Т.А., Крыжановский С.П., Ермакова С.П., Беседнова Н.Н. Функциональные пищевые продукты на основе полисахаридов из морских водорослей. Владивосток: Дальнаука, 2020. 368 с.
Воробьева Н.Ю. Мясные комбинированные продукты для диетического профилактического питания с использованием продуктов переработки морских водорослей // Новые концептуальные подходы к решению глобальной проблемы обеспечения продовольственной безопасности в современных условиях: сб. науч. ст. 10-й Междунар. науч.-практ. конф. Курск, 2022. С. 77–80.
Истомин А.В., Федина И.Н., Шкурихина С.В., Кутакова Н.С. Питание и север: гигиенические проблемы Арктической зоны России (обзор литературы) // Гигиена и санитария. 2018. Т. 97, № 6. С. 557–563. http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-6-557-563
Потолицына Н.Н., Бойко Е.Р. Витаминный статус жителей Европейского Севера России и его зависимость от географической широты // Журн. мед.-биол. исследований. 2018. Т. 6, № 4. С. 376–386. https://doi.org/10.17238/issn2542-1298.2018.6.4.376
Рыжкова С.М., Кручинина В.М. Тенденции потребления рыбы и продуктов ее переработки в России // Вестн. Воронеж. гос. ун-та инженер. технологий. 2020. Т. 82, № 2(84). С. 181–189. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-2-181-189
Никанов А.Н., Кривошеев Ю.К., Гудков А.Б. Влияние морской капусты и напитка «Альгапект» на минеральный состав крови у детей – жителей Мончегорска // Экология человека. 2004. № 2. С. 30–33.
Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Рисник Д.В., Никитюк Д.Б., Тутельян В.А. Обеспеченность населения России микронутриентами и возможности ее коррекции. Состояние проблемы // Вопр. питания. 2017. Т. 86, № 4. С. 113–124.
Боголицын К.Г., Паршина А.Э., Дружинина А.С., Шульгина Е.В. Сравнительная характеристика химического состава некоторых представителей бурых водорослей Белого и Желтого морей // Химия растит. сырья. 2020. № 3. С. 35–46. https://doi.org/10.14258/jcprm.2020037417
Боголицын К.Г., Каплицин П.А., Добродеева Л.К., Дружинина А.С., Овчинников Д.В., Паршина А.Э., Шульгина Е.В. Жирнокислотный состав и биологическая активность сверхкритических экстрактов арктической бурой водоросли Fucus vesiculosus // Сверхкрит. флюиды: теория и практика. 2016. Т. 11, № 3. C. 58–70.
Ших Е.В., Махова А.А. Длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты семейства ω-3 в профилактике заболеваний у взрослых и детей: взгляд клинического фармаколога // Вопр. питания. 2019. Т. 88, № 2. С. 91–100.
Innes J.K., Calder P.C. Marine Omega-3 (N-3) Fatty Acids for Cardiovascular Health: An Update for 2020 // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, № 4. Art. № 1362. https://doi.org/10.3390/ijms21041362
Облучинская Е.Д. Фитохимические и технологические исследования водорослей Баренцева моря // Тр. Кольск. науч. центра РАН. 2020. Т. 11, № 4-7. С. 178–198. https://doi.org/10.37614/2307-5252.2020.11.4.008
Беседнова Н.Н., Звягинцева Т.Н., Андрюков Б.Г., Запорожец Т.С., Кузнецова Т.А., Крыжановский С.П., Гусева Л.Г., Щелканов М.Ю. Сульфатированные полисахариды морских водорослей как потенциальные средства профилактики и терапии гриппа и COVID-19 // Антибиотики и химиотерапия. 2021. Т. 66, № 7-8. С. 50–66. https://doi.org/10.37489/0235-2990-2021-66-7-8-50-66
Song S., Peng H., Wang Q., Liu Z., Dong X., Wen C., Ai C., Zhang Y., Wang Z., Zhu B. Inhibitory Activities of Marine Sulfated Polysaccharides Against SARS-CoV-2 // Food Funct. 2020. Vol. 11, № 9. P. 7415–7420. https://doi.org/10.1039/d0fo02017f
Jin J.-O., Yadav D., Madhwani K., Puranik N., Chavda V., Song M. Seaweeds in the Oncology Arena: Anti- Cancer Potential of Fucoidan as a Drug – а Review // Molecules. 2022. Vol. 27, № 18. Art. № 6032. https://doi.org/10.3390/molecules27186032
Besednova N.N., Zaporozhets T.S., Andryukov B.G., Kryzhanovsky S.P., Ermakova S.P., Kuznetsova T.A., Voronova A.N., Shchelkanov M.Y. Antiparasitic Effects of Sulfated Polysaccharides from Marine Hydrobionts // Mar. Drugs. 2021. Vol. 19, № 11. Art. № 637. https://doi.org/10.3390/md19110637
Кузнецова Т.А., Запорожец Т.С., Беседнова Н.Н., Звягинцева Т.Н., Шевченко Н.М., Имбс Т.Н., Мандра- кова Н.В., Мельников В.Г. Исследование пребиотического потенциала биологически активных веществ из морских гидробионтов и разработка новых продуктов функционального питания // Вестн. Дальневост. отд-ния РАН. 2011. № 2(156). С. 147–150.
Одинец А.Г., Татаринова Л.В. Фукоидан: современные представления о его роли в регуляции углеводного обмена // Лечеб. дело: науч.-практ. терапевт. журн. 2016. № 3(49). С. 40–44.
Yin J., Wang J., Li F., Yang Z., Yang X., Sun W., Xia B., Li T., Song W., Guo S. The Fucoidan from the Brown Seaweed Ascophyllum nodosum Ameliorates Atherosclerosis in Apolipoprotein E-Deficient Mice // Food Funct. 2019. Vol. 10, № 8. P. 5124–5139. https://doi.org/10.1039/C9FO00619B
Кузнецова Т.А. Антикоагулянтная и антитромботическая активность сульфатированных полисахаридов морских водорослей // Тромбоз, гемостаз и реология. 2020. № 2(82). С. 53–59. https://doi.org/10.25555/THR.2020.2.0918
Подкорытова А.В., Рощина А.Н. Морские бурые водоросли – перспективный источник БАВ для медицинского, фармацевтического и пищевого применения // Тр. ВНИРО. 2021. Т. 186, № 4. С. 156–172.
Облучинская Е.Д. Антиоксидантные комплексные экстракты из фукусовых водорослей Баренцева моря // Вестн. МГТУ. 2018. Т. 21, № 3. С. 395–401. https://doi.org/10.21443/1560-9278-2018-21-3-395-401
Боголицын К.Г., Дружинина А.С., Овчинников Д.В., Паршина А.Э., Шульгина Е.В., Турова П.Н., Ставрианиди А.Н. Полифенолы арктических бурых водорослей: выделение, полимолекулярный состав // Химия растит. сырья. 2019. № 4. С. 65–75. https://doi.org/10.14258/jcprm.2019045135
Облучинская Е.Д., Захарова Л.В. Сравнительное исследование полифенолов бурых водорослей морей Арктики и Северной Атлантики // Химия растит. сырья. 2020. № 4. С. 129–137. https://doi.org/10.14258/jcprm.2020047755
Имбс Т.И., Звягинцева Т.Н. Флоротаннины – полифенольные метаболиты бурых водорослей // Биология моря. 2018. Т. 44, № 4. С. 217–227. https://doi.org/10.1134/S0134347518040010
Беседнова Н.Н., Андрюков Б.Г., Запорожец Т.С., Кузнецова Т.А., Крыжановский С.П., Федянина Л.Н., Макаренкова И.Д., Галкина И.В., Щелканов М.Ю. Полифенолы из наземных и морских растений как инги- биторы репродукции коронавирусов // Антибиотики и химиотерапия. 2021. Т. 66, № 3-4. С. 62–81. https://doi.org/10.37489/0235-2990-2021-66-3-4-62-81
André R., Guedes L., Melo R., Ascensão L., Pacheco R., Vaz P.D., Serralheiro M.L. Effect of Food Preparations on in vitro Bioactivities and Chemical Components of Fucus vesiculosus // Foods. 2020. Vol. 9, № 7. Art. № 955. https://doi.org/10.3390/foods9070955
Захарова Л.В., Облучинская Е.Д. Полифенолы и антиоксидантная активность экстрактов фукусовых водорослей залива Факсафлоуи (море Ирмингера) и бухты Завалишина (Баренцево море) // Тр. Кольск. науч. центра РАН. 2021. Т. 12, № 3(9). С. 68–75. https://doi.org/10.37614/2307-5252.2021.3.9.009
Наумов И.А., Буркова Е.А., Канарская З.А., Канарский А.В. Водоросли – источник биополимеров, биологически активных веществ и субстрат в биотехнологии. Ч. 1. Биополимеры клеток тканей водорослей // Вестн. Казан. технол. ун-та. 2015. Т. 18, № 1. С. 184–188.
Wells M.L., Potin P., Craigie J.S., Raven J.A., Merchant S.S., Helliwell K.E., Smith A.G., Camire M.E., Brawley S.H. Algae as Nutritional and Functional Food Sources: Revisiting Our Understanding // J. Appl. Phycol. 2017. Vol. 29, № 2. P. 949–982. https://doi.org/10.1007/s10811-016-0974-5
Боголицын К.Г., Каплицин П.А., Кашина Е.М., Иванченко Н.Л., Кокрятская Н.М., Овчинников Д.В. Особенности минерального состава бурых водорослей Белого и Баренцева морей // Химия растит. сырья. 2014. № 1. С. 243–250. http://dx.doi.org/10.14258/jcprm.1401243
Küpper F.C., Carrano C.J. Key Aspects of the Iodine Metabolism in Brown Algae: A Brief Critical Review // Metallomics. 2019. Vol. 11, № 4. P. 756–764. https://doi.org/10.1039/c8mt00327k
Monteiro J.P., Rey F., Melo T., Moreira A.S.P., Arbona J.-F., Skjermo J., Forbord S., Funderud J., Raposo D., Kerrison P.D., Perrineau M.-M., Gachon C., Domingues P., Calado R., Domingues M.R. The Unique Lipidomic Signatures of Saccharina latissima Can Be Used to Pinpoint Their Geographic Origin // Biomolecules. 2020. Vol. 10, № 1. Art. № 107. https://doi.org/10.3390/biom10010107
The Algae World / ed. by D. Sahoo, J. Seckbach. Dordrecht: Springer Netherlands, 2015. Р. 403–428.
Ścieszka S., Klewicka E. Algae in Food: A General Review // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2019. Vol. 59, № 21. P. 3538–3547. https://doi.org/10.1080/10408398.2018.1496319
Вафина Л.Х. Обоснование комплексной технологии переработки бурых водорослей (Phaeophyta) при получении функциональных пищевых продуктов: дис. … канд. техн. наук. М., 2010. 280 с.
Shokina Y., Kuchina Y., Savkina K., Novozhilova E., Tatcienko K., Shokin G. The Use of Brown Algae Laminaria saccharina in Iodine Enriched Products Aimed at Preventing Iodine Deficiency // KnE Life Sci. 2022. Vol. 7, № 1. P. 135–145. https://doi.org/10.18502/kls.v7i1.10115
Потороко И.Ю., Паймулина А.В., Ускова Д.Г., Калинина И.В. Научные и практические аспекты технологий продуктов питания функциональной направленности // Вестн. Юж.-Урал. гос. ун-та. Сер.: Пищевые и биотехнологии. 2018. Т. 6, № 1. С. 49–59. https://doi.org/10.14529/food180106
Пат. RU 2399209 C1, МПК A21D 2/36 (2006.01), A21D 8/02 (2006.01). Композиция для приготовления теста для хлеба пшеничного «Дары моря»: № 2009112903/13: заявл. 06.04.2009: опубл. 20.09.2010 / Т.К. Каленик, Е.С. Смертина, Л.Н. Федянина, Н.М. Шевченко, Т.Н. Звягинцева, Т.И. Имбс. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2399209C1_20100920 (дата обращения: 04.01.2023).
Коровкина Н.В., Кутакова Н.А., Богданович Н.И. Экстракты бурых водорослей для обогащения рациона питания природными минеральными веществами // Химия растит. сырья. 2008. № 4. С.167–170.
Наумов И.А., Буркова Е.А., Канарская З.А., Канарский А.В. Водоросли – источник биополимеров, биологически активных веществ и субстрат в биотехнологии. Ч. 2. Биотехнологическая переработка водорос- лей // Вестн. Казан. технол. ун-та. 2015. Т. 18, № 2. С. 198–203.
Клочкова Т.А. Получение альгинатсодержащего геля из камчатской бурой ламинариевой водоросли Eualaria fistulosa // Вест. Камчат. гос. техн. ун-та. 2021. № 56. С. 28–41. https://doi.org/10.17217/2079-0333-2021-56-28-41
Подкорытова A.B., Вафина Л.Х., Муравьева E.A., Шарина З.Н. Санитарно-гигиеническая характеристика бурых водорослей Белого и Баренцева морей // Рыбпром: технологии и оборудование для перераб. вод. биоресурсов. 2009. № 4. C. 33–39.
Аминина Н.М. Сравнительная характеристика бурых водорослей прибрежной зоны Дальнего Востока // Изв. ТИНРО. 2015. Т. 182. С. 258–268.
