БІОТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПОТЕНЦІАЛ МОРСЬКИХ ТРАВ РОДИНИ ZOSTERACEAE: ЦІЛЬОВІ КОМПОНЕНТИ, МЕТОДИ ВИЛУЧЕННЯ ТА НАПРЯМИ ЗАСТОСУВАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.3.1.16Ключові слова:
морські трави, біомаса, біоенергетика, циркулярна економіка, сталий розвиток, відходиАнотація
У статті розглянуто біотехнологічний потенціал морських трав родини Zosteraceae з акцентом на вид Zostera marina Чорноморського басейну. Проаналізовано їхнє екологічне значення як ключових елементів прибережних екосистем та одночасно – проблему щорічних штормових викидів, які залишаються малоефективно використаним ресурсом. Узагальнено сучасні дані щодо хімічного складу біомаси, що включає полісахариди (целюлоза, геміцелюлози, пектини), ліпіди, фенольні метаболіти та мінеральні елементи. Визначено напрями їхнього прикладного використання у виробництві біопалива, харчових і фармацевтичних продуктів, а також у целюлозно-паперовій галузі та створенні біокомпозитів. Підкреслено, що Zostera marina протягом тривалого історичного періоду використовувалася в Європі та на узбережжі Чорного моря як традиційний природний ресурс, проте нині її потенціал розглядається у контексті сучасних наукових і технологічних викликів. Особливу увагу приділено аналізу методів вилучення цільових компонентів, серед яких органічна та надкритична екстракція, ферментативний гідроліз і мікробіологічна ферментація, що дозволяють підвищити ефективність переробки та отримати продукти з високою доданою вартістю. Показано, що комплексна переробка біомаси Zosteraceae на основі багатостадійних технологій здатна забезпечити безвідходність виробництва й інтегруватися у модель циркулярної економіки. Зроблено висновок, що раціональне використання штормових викидів морських трав може водночас знизити екологічне навантаження на прибережні території, сприяти створенню інноваційних виробництв в Україні та стати підґрунтям для розвитку «синьої біоекономіки», забезпечуючи інтеграцію у сучасні європейські стратегії сталого розвитку.
Посилання
Ukrainian Scientific Centre of Ecology of the Sea (UkrSCES). State Monitoring Programme of the Black and Azov Seas. Київ : Ministry of Environmental Protection and Natural Resources of Ukraine, 2022. URL: https://sea.gov.ua/?lang=en (дата звернення: 11.09.2025).
Greenpeace. Pressures, Threats and Impacts on Life in the Black Sea : Greenpeace Report. 2024. URL: https://www.greenpeace.org/static/planet4-romania-stateless/2024/05/5bacf577-02_pressures-threats-and-impacts-onlife-in-the-black-sea_greenpeace_rev02-1-1.pdf (дата звернення: 11.09.2025).
Grignon-Dubois M., Rezzonico B. Phenolic chemistry of the seagrass Zostera marina Linnaeus: First assessment of geographic variability among populations on a broad spatial scale. Phytochemistry. 2023. Vol. 213. Art. 113788. DOI: 10.1016/j.phytochem.2023.113788
Uchida M., Miyoshi T., Kaneniwa M., Ishihara K., Nakashimada Y., Urano N. Production of 16.5 % v/v ethanol from seagrass seeds. J. Biosci. Bioeng. 2014. Vol. 118, № 6. С. 646–650. DOI: 10.1016/j.jbiosc.2014.05.017
Duarte C. M., Borum J., Short F. T., Walker D. I. Seagrass ecosystems: their global status and prospects. У кн.: Polunin N. V. C. (ed.) Aquatic Ecosystems: Trends and Global Prospects. Cambridge : Cambridge University Press, 2008. С. 281–294.
Rasmussen E. Seagrasses: Their uses, threats and management. Aquatic Botany. 1977. Vol. 3, Issue 4. С. 297–308. DOI: 10.1016/0304-3770(77)90030-1
Bessonova V. P., Malyarenko O. S., Stonik V. A., Elyakov G. B. Zosterin – pectin from seagrass Zostera marina with gastroprotective effect. Hydrobiological Journal. 2004. Vol. 40, № 3. С. 85–92. DOI: 10.1615/HydrobJ.v40.i3.80
Bociag K., Stawicka A., Urbaniak M., та ін. Phenolic chemistry of the seagrass Zostera marina: Geographic variability among populations. Aquatic Botany. 2021. Vol. 171. Art. 103393. DOI: 10.1016/j.aquabot.2021.103393
Sævdal Dybsland C., Bekkby T., Hasle Enerstvedt K., Kvalheim O. M., Rinde E., Jordheim M. Variation in Phenolic Chemistry in Zostera marina Seagrass along Environmental Gradients. Plants. 2021. Vol. 10, № 2. Art. 334. DOI: 10.3390/plants10020334. URL: https://www.mdpi.com/2223-7747/10/2/334 (дата звернення: 12.09.2025).
Li H., Zhu Y., Cao W., та ін. Liquefaction of marine biomass into bio-polyols for polyurethane foams. Cellulose. 2019. Vol. 26. С. 4807–4819. DOI: 10.1007/s10570-019-02394-3
Choi J., Choi S., Kim Y., та ін. Mechanical properties of seagrass fibers for composites. BioResources. 2018. Vol. 13, № 2. С. 2820–2831. DOI: 10.15376/biores.13.2.2820-2831
Liu C., Guo R., Zhang Y., та ін. Papermaking properties of seagrass fibers. BioResources. 2019. Vol. 14, № 2. С. 2671–2684. DOI: 10.15376/biores.14.2.2671-2684
Fragassa C., Pavlovic A., Santulli C. Seagrass fibres as sustainable reinforcements for polymer-based composites: A review. Polymers. 2025. Vol. 17, № 3. Art. 567. DOI: 10.3390/polym17030567
Crupi V., Majolino D., Fazio B., та ін. Seagrass-based natural fibres: Potential applications in marine composites. Marine Structures. 2023. Vol. 87. Art. 103385. DOI: 10.1016/j.marstruc.2023.103385
Fourqurean J. W., Manuel S. A., Kendrick G. A., та ін. Seagrass ecosystems as a globally significant carbon stock. Frontiers in Marine Science. 2023. Vol. 10. Art. 112233. DOI: 10.3389/fmars.2023.112233
Waycott M., Duarte C. M., Carruthers T. J. B., та ін. Accelerating loss of seagrasses across the globe threatens coastal ecosystems. Hydrobiologia. 2023. Vol. 887. С. 1–19. DOI: 10.1007/s10750-023-05124-4
European Commission. Blue Bioeconomy Report 2022. Luxembourg : Publications Office of the European Union, 2022. DOI: 10.2777/0186
Salvador J., та ін. Blue growth and the role of seagrass biomass in sustainable bioeconomy. Journal of Cleaner Production. 2025. Vol. 432. Art. 139847. DOI: 10.1016/j.jclepro.2025.139847
Міністерство захисту довкілля та природних ресурсів України. Національна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Україні (2021). Київ : МЗДПР, 2021. URL: https://mepr.gov.ua (дата звернення: 12.09.2025).
Davies P., Morvan C., Sire O., та ін. Structure and properties of fibres from seagrass (Zostera marina). J. Mater. Sci. 2007. Vol. 42. С. 4850–4857. DOI: 10.1007/s10853-006-0546-1
Караюмер А. Ю., Кустовська А. Д. Використання волокнистих відходів комплексної переробки водоростевої біомаси роду Zostera для виробництва паперових матеріалів. Наукоємні технології. 2025. № 2(66). С. 278–287.
Herrero M., Cifuentes A., Ibáñez E. Sub- and supercritical fluid extraction of functional ingredients from different natural sources: Plants, food-by-products, algae and microalgae: A review. Food Chemistry. 2006. Vol. 98, № 1. С. 136–148. DOI: 10.1016/j.foodchem.2005.05.058
Guschina I. A., Harwood J. L. Lipids and lipid metabolism in eukaryotic algae. Progress in Lipid Research. 2006. Vol. 45. С. 160–186. DOI: 10.1016/j.plipres.2006.10.005
Uwineza P. A., Waśkiewicz A. Recent advances in supercritical fluid extraction of natural bioactive compounds from plant materials. Molecules. 2020. Vol. 25, № 17. Art. 3847. DOI: 10.3390/molecules25173847.URL: https://www.mdpi.com/1420-3049/25/17/3847 (дата звернення: 14.09.2025).
Holdt S. L., Kraan S. Bioactive compounds in seaweed: Functional food applications and legislation. Journal of Applied Phycology. 2011. DOI: 10.1007/s10811-010-9632-5
Shikov A. N., Pozharitskaya O. N., Makarov V. G., Kvetnaya A. S. Zostera marina L.: Supercritical CO2-Extraction and Mass Spectrometric Characterization of Chemical Constituents Recovered from Seagrass. Frontiers in Marine Science. 2022. Vol. 9. Art. 182. DOI: 10.3389/fmars.2022.860273
Park J. S., Jung S. M., Lee D. Y., Kang B. J., Lee W. C. Heavy metal accumulation and phytoremediation potential by transplants of the seagrass Zostera marina in polluted bay systems. Marine Pollution Bulletin. 2019. Vol. 149. Art. 110650. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2019.110650
Martins A., Vieira H., Gaspar H., Santos S. A Comprehensive Update on the Bioactive Compounds from Seagrasses. Marine Drugs. 2022. Vol. 20, № 7. С. 456. DOI: 10.3390/md20070456
Lomartire S., Gonçalves A. M. M. Novel Technologies for Seaweed Polysaccharides Extraction and Their Use in Food with Therapeutically Applications. Foods. 2022. Vol. 11, № 19. С. 3654. DOI: 10.3390/foods11193654
Balestri E., Vallerini F., Castelli A., Lardicci C. Use of bio-containers from seagrass wrack with nursery planting to improve the eco-sustainability of coastal habitat restoration. Journal of Environmental Management. 2019. Vol. 251. Art. 109594. DOI: 10.1016/j.jenvman.2019.109594
Torres M. D., Kraan S., Domínguez H. A Review on Seaweeds and Seaweed-Derived Polysaccharides: Nutrition, Chemistry, Bioactivities, and Applications. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2023. Vol. 63, № 18. С. 2994–3015. DOI: 10.1080/10408398.2021.1969534
Zhou C., Yu X., Zhang Y., He R., Ma H. Chemically modified seaweed polysaccharides: Improved functional and biological properties and prospective in food applications. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2024. Vol. 23, № 4. Art. e13396. DOI: 10.1111/1541-4337.13396
Kim J. H., Lee H. A., Kang M. S., Park J. C., Lee S. H. Anti-phototoxicity and anti-melanogenesis activities of eelgrass Zostera marina and its phenolic constituents. Fitoterapia. 2024. Vol. 173. Art. 105785. DOI: 10.1016/j.fitote.2023.105785
Saha M., Goecke F., Bhadury P. Minireview: Algal natural compounds and extracts as antifoulants. Journal of Applied Phycology. 2021. Vol. 33, № 3. С. 1571–1581. DOI: 10.1007/s10811-021-02405-5
García-Vaquero M., Hayes M., O’Doherty J. V., Rajauria G. Seaweed proteins and applications in food and feed. Trends in Food Science & Technology. 2021. Vol. 104. С. 184–194. DOI: 10.1016/j.tifs.2020.08.003
Kumar Y., Saxena A., Ramamurthy P. C., Voravuthikunchai S. P. Seaweed-based polysaccharides – Review of extraction, characterization, and bioplastic application. Green Chemistry. 2024. Vol. 26, № 5. С. 2728–2760. DOI: 10.1039/D3GC04375K
Alsenani F., Tupally K. R., Choi B. J., Zehravi M., Akter R., Ali F., Rahman M. H., Hanapi N. A., Ming L. C. Seaweed polysaccharides: Sources, structure and biomedical applications with special emphasis on antiviral potentials. Process Biochemistry. 2024. Vol. 143. С. 1–15. DOI: 10.1016/j.procbio.2024.04.031
Fourqurean J. W., Duarte C. M., Kennedy H., та ін. Seagrass ecosystems as a globally significant carbon stock. Nature Geoscience. 2012. Vol. 5, № 7. С. 505–509. DOI: 10.1038/ngeo1477
Shikov A. N., Pozharitskaya O. N., Makarov V. G., Kvetnaya A. S. Zostera marina L.: Supercritical CO2-Extraction and Mass Spectrometric Characterization of Chemical Constituents Recovered from Seagrass. Frontiers in Marine Science. 2022. Vol. 9. Art. 182. DOI: 10.3389/fmars.2022.860273
Park J. S., Jung S. M., Lee D. Y., Kang B. J., Lee W. C. Heavy metal accumulation and phytoremediation potential by transplants of the seagrass Zostera marina in polluted bay systems. Marine Pollution Bulletin. 2019. Vol. 149. Art. 110650. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2019.110650
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.






