Водоростям призначають важливу роль у рішенні ряду глобальних проблем, що хвилюють усе людство, у тому числі продовольчої, енергетичний, охорони навколишнього середовища, освоєння космічного простору, надр Землі, багатств Світового океану, вишукування нових джерел промислової сировини, будівельних матеріалів, фармацевтичних препаратів, біологічно активних речовин, нових об'єктів біотехнології.

Одна з найбільш гострих проблем, що стоять у даний час перед людством, - недолік продовольчих товарів, .у першу чергу харчового і кормового білка. Згідно даним ФАО при ООН у країнах, що розвиваються, понад 700 млн чоловік (з них 30 % діти у віці до 10 років) ведуть напівголодний спосіб життя. Нормального харчування позбавлені більш 30 % людей у Латинській Америці, околв 60 % в Азії. Згідно з прогнозом, до 2000 р., коли населення Землі перевищить 6 млрд людей, а виробництво продуктів харчування подвоїться, ця проблема вирішена не буде, тому що приріст виробництва їжі на одну людину не перевищить 15 % при збільшенні її вартості принаймні в 2 рази. Тому проблема продовольства, забезпечення зростаючого населення планети повноцінним харчуванням стала важливим економічним, соціальним і політичним фактором у сучасному світі. У зв'язку з цим росте інтерес до нових нетрадиційних джерел білків, жирів, вуглеводів, вітамінів, ферментів і інших фізіологічно активних речовин.¹¹ Водоросли. Справочник. - К.: наукова думка, 1984. - 605 с.

За своїми харчовими якостями водорості не тільки не поступаються відомим сільськогосподарським культурам, але в деяких відносинах навіть перевершують їх. Вони містять високий відсоток білка (до 70 % сухої маси), що включає всі амінокислоти, необхідні для нормального харчування людини, у тому числі незамінні. Завдяки цьому білки водоростей можуть доповнювати білки продуктів, що містять мало лізина і треонина. Вихід білка на одиницю площі за одиницю часу при вирощуванні водоростей на 1--3 порядки перевищує такий у порівнянні з іншими традиційними джерелами (бобові, злаки, велика рогата худоба й ін.).

З погляду на все зростаючий дефіцит білків у продуктах харчування (за даними Всесвітньої організації охорони здоров'я в 1980 р. він складав 3,5 млн т, а до 2000 р. збільшиться до 60 млн т) водорості як додаткове джерело білкових речовин становлять великий інтерес.

Водорості - найбагатше джерело вітамінів (тіаміну, рибофлавіну, фолиевой, нікотинової й аскорбінової кислот, Р-каротина), мікроелементів і інших фізіологічно активних речовин. Вміст вітамінів у 100 г зеленій водорості перевищує добову потребу в них людини. Тому рекомендують уводити водорості в раціон хворих серцево-судинними і шлунковими захворюваннями.

Великою перевагою водоростей є фізіолого-біохімічна розманітність і лабільність їхнього хімічного складу, що дозволяють здійснювати керований біосинтез коштовних хімічних природних сполук. Так, в одній і тій же культурі водоростей, у залежності від умов вирощування, можне одержати біомасу зі змістом білків 8 - 58 %, вуглеводів - 6 - 37 н жирів - 4 - 85 %. У залежності від умов вирощування в значній мірі змінюється також зміст вільних амінокислот, пігментів, вітамінів, мікроелементів. Водорості, особливо мікроскопічні, характеризуються найбільш високим КПД засвоєння світлової енергії в порівнянні з іншими фотосинтезуючими організмами. Багато видів здатні до ефективної утилізації світла низької інтенсивності. Це дозволяє знизити енергетичні витрати на одиницю одержуваної продукції. Продуктивність водоростей, особливо мікроскопічних, наближається до потенційно можливого. У закритих, цілком автоматизованих досвідчених установках (космічного призначення) при штучному висвітленні продуктивність хлореллы складає 100--140 г сухої речовини на 1 м² за добу. Це відповідає 1000--1400 кг/га (у сухій масі) за добу чи 360--500 т/га на рік. Середня продуктивність мікроводоростей при їхньому масовому культивуванні в установках відкритого типу при природному висвітленні знаходиться в межах 14--35 г/м² (у сухій масі) за добу, максимальна досягає 60 г/м² у добу. Якщо виходити із середньої добової продуктивності 20 г/м² і тривалості вегетаційного періоду 6 місяців, середньорічна продуктивність установок цього типу повинна скласти 72 т/га (у сухій масі) у рік. Практично така продуктивність (50 - 80 т/га в рік) досягнута в різних країнах у відкритих культиваторах різного типу. Культивування видів дозволяє одержувати 128 т білка на гектар за рік. Таким чином, продуктивність культури мікроводоростей на порядок вище в порівнянні з продуктивністю пшеничного поля. Продуктивність плантацій морських водоростей складає 60 - 120 т/га (у сирій масі) у рік.

Водорості не є конкурентами вищих рослин, оскільки їхнє вирощування може здійснюватися у водоймах і штучних установках на площах, не придатних для землеробства; їхня культура менш залежна від кліматичних умов у порівнянні ,з культурою наземних рослин. Не слід забувати також про величезні ресурси Світового океану для одержання їжі і кормів.

Макроскопічні морські і прісноводні водорості використовуються людиною в якості харчових і кормових продуктів ще з XIII ст. В даний час відомо близько 170 видів їстівних макроскопічних водоростей, з них 81 вид червоних, 54 бурих, 25 зелених, 8 синезеленых. Інтенсивне використання морських водорослей-макрофітів у господарських цілях вичерпало їхні природні запаси і привело до необхідності їхнього штучного вирощування. Тому в останні 30 років значний розвиток одержала аквакультура водоростей. Серед них найбільше харчове значення розраховують на роду Рогрhуга. Їх почали вирощувати в Японії ще в XVII ст., і в даний час по обсязі культивування вони займають перше місце у світі. У 1945 - 1951 р. врожай видів Рогрhуга складав 3 тис. т/рік, у 1969 - 1970 р. - близько 18 тис. т, у наступні - понад 100 тис. т. Тільки в Японії щорічна продукція водоростей у цілому зросла з 310 тис. т у 1960 р. до 690 тис. т у 1978 р. З 10 млн т морських продуктів, одержуваних у цій країні щорічно, I млн т надходить за рахунок аквакультури. Уже зараз у харчовому раціоні японців водорості складають майже 20 %.

Припускають, що в майбутньому частка водоростей у харчовому раціоні людини буде неухильно зростати", Отримані в Японії штами і японські технології аквакультуры широко використовують в інших країнах:

США, Канаді, Франції, Норвегії, Данії, Великобританії. У нашій країні морські водорості вирощують у далекосхідних морях, на Чорному, Білому і Баренцевому морях. Їх використовують як харчовий продукт як у свіжому, так і в консервованому виді, а також при виготовленні хлібобулочних і кондитерських виробів.

Доцільність використання морських водоростей у якості харчових і кормових продуктів, а також джерел промислової сировини в даний час не викликає сумнівів. Розроблено технології контрольованого одержання суперечка водоростей, використання штучних субстратів для їхнього вирощування, методи збереження і переробки біомаси, механізуються роботи зі збору врожаю, проводиться селекція продуктивних штамів, оптимизируется мінеральне харчування. Вирощування морських водоростей здобуває промисловий характер і стає усе більш рентабельною галуззю рослинництва, незважаючи на деяких економічних і екологічних труднощів. Зокрема, при освоєнні шельфу під водорослевые плантації виявляється побічний негативний ефект від застосування добрив, особливо в мілководних лагунах: порушується екологічна рівновага, зменшується зміст кисню у воді, розвиваються токсические види водоростей. Виникають проблеми боротьби з хворобами до адвентивними рослинами, що засмічують плантації промислово коштовних видів водоростей.¹¹ Водоросли. Справочник. - К.: наукова думка, 1984. - 605 с.

Значно повільніше здобувають визнання мікроводорості як джерело продуктів харчування і кормів. Протягом порівняно короткого періоду (40 років) неодноразово змінювалися обсяг і напрямок науково-дослідних робіт, зв'язаних з вивченням можливостей використання мікроводоростей у господарській сфері. Так, після другої світової війни в США, ЧССР і деяких інших країнах мікроводорості посилено вивчали як додаткове джерело харчових і кормових продуктів. Однак, починаючи з 60-х років, увага до них як до об'єктів промислового культивування значно знизилося, і лише в Японії, КНР, Мексиці і Радянському Союзу дослідження в цьому напрямку продовжувалися і дали практичні результати. Тимчасове розчарування в перспективах використання культур мікроводоростей можна пояснити недостатністю наукового обґрунтування, відсутністю попередніх селекційно-генетичних досліджень, недосконалістю методів вирощування і переробки біомаси водоростей, високою собівартістю одержуваних продуктів. Не завжди позитивними були результати споживання нативной біомаси водоростей. Низька перевариваемость вэдоростей нерідко обумовлювалася наявністю в них міцної целюлозної оболонки, що бідує в попередній обробці і руйнуванні, чи токсичністю окремих об'єкті. У 70-і роки число робіт з масового культивування мікроводоростей збільшилося.

Як об'єкти культивування використовують різні штами видів, пологів. Але в цілому культивируемые види складають незначну частину світовий альгофлори, що нараховує близько 40 тис. видів.

В даний час мікроводорості культивують у значних масштабах у ряді країн. Так, на острові Тайвань масова культура Clorella нараховує вже більш 14 років, даючи щорічно 1,5 тис. т сухої біомаси; у Малайзії і на Філіппінах для харчових цілей щорічно використовують більш 500 т хлорели. У Мексиці за 9 років культивування Sрiгulinа у водах рисових полів отримане понад 3 тис. т біомаси; передбачається збільшити врожай до 2 тис. т у рік. У цій країні розроблена технологія одержання з Sрiгulinа безбарвного порошку, що у кількості 5--10 % додають до хлібобулочних виробів і інших харчових продуктів. За даними мексиканських дослідників, білки цих водоростей добре засвоюються людиною, не викликаючи побічних явищ. Деякий досвід використання хлореллы й інших мікроводоростей накопичений у Японії, Канаді, США, Франції, Новій Зеландії, Австралії, Кореї й іншим країнам.

Розділ 4. Участь водоростей в біохімічних процесах