Починаються джунглі Чорного моря милях в п'ятдесяти на південний схід від Одеси, на півдорозі до Криму. Перед водолазом, який піде тут під воду, відкриється фантастичне видовище. На 20-30-метровій глибині, в підводній напівтемряві, над рівним мулистим дном, тягнуться паралельними смугами, із заходу на схід, нескінченні темні грядки водоростей, які ніби посаджені якимись морськими хліборобами. Освітлені ліхтарем, вони миттєво спалахують
різноманітними відтінками багрянцю і пурпуру, надаючи похмурому підводному пейзажу несподівану святковість.
Підводні джунглі Чорного моря
Це і є знаменита червона водорість філофора - наймасовіший біологічний продукт Чорного моря, його визначна пам'ятка, його прикраса, його багатство. Водоростеві гряди, розділені млявими пролисини, простягаються на сотні кілометрів, утворюючи гігантське підводне поле.
Філофорне поле Зернова - так воно називається на карті. Відкрив і описав його в квітні 1909 року, під час дослідницького рейсу на траулері «Федя», відомий вже тоді вчений, котрий став академіком, один з творців вітчизняної гідробіології С.А.Зернов. Про скупченнях філофори в цьому районі дещо знали і раніше: в судновому журналі «Феді» вчений виявив старі записи про те, як трал піднімав на борт по кілька тонн філофори. І в цьому рейсі улови вражали уяву. При першому ж траленні, згадував Зернов, «парова лебідка відмовилася підняти весь вантаж, і трал довелося розрізати, а більше половини піднятої філофори викинути в море, і все ж на палубу ми підняли купу в 19 кроків окружністю і в 2 аршини заввишки»...
Результати рейсу показали, що водорість утворює тут суцільні зарості площею «навряд чи менш 2000 квадратних морських миль» (а за сучасними даними, вдвічі більше - понад 10 тисяч квадратних кілометрів). Біомаса цього гігантського скупчення обчислюється мільйонами тонн.
На всій величезній площі, яку займає поле Зернова, филлофора - панівний організм, ніякі інші водорості тут не попадаються. Вона накладає свій відбиток і на всіх інших мешканців підводних джунглів: рачків, крабів, риб. «Майже всі організми, що живуть на філофорі, - писав Зернов, - пофарбовані в коричнево-червоний колір - бордо - в повній гармонії з кольором самої філофори». Навіть у оселедців або скумбрій, які пасуться на філлофорноім полі, плавники стають червоні, як у краснопірка. Класичний приклад впливу середовища на організми!
Довгий час дослідники намагалися зрозуміти, звідки взялася в цьому місці така маса філофори і чому вона не утворює таких потужних скупчень, скажімо, біля кримського або кавказького узбережжя, хоча трапляється і там. Зрештою зійшлися на тому, що саме тут водорість знайшла для себе оптимальні умови, яких немає більше ніде в усьому Чорному морі: рясне надходження поживних речовин, які виносять сюди Дніпро, Дністер, Дунай, великі площі рівного дна якраз на потрібній глибині, відповідні температури, а може бути, і ще якісь фактори, нам невідомі. З іншого боку, філофорі не страшні деякі незручності, які заважають оселитися тут іншим водоростям. Наприклад, бурій водорості цистозирі, всім відомої по прибережних каменях Криму, потрібно більше світла і твердий субстрат - ті ж камені, до яких вона могла б прикріпитися. Філлофора ж прекрасно себе почуває, і вільно плаваючи над дном; хвилі і течії можуть скачувати її в гряди і вали, як завгодно перекочувати їх по дну, і це водорості дарма, бо вона росте і «догори ногами»...
Тисячоліттями існують на північно-західному шельфі Чорного моря багряні Філофорні джунглі. Але, на жаль, помічати, що з Філофорним полем відбувається щось недобре. Зменшилися його розміри, ширше стали «лисини», що розділяють гряди. Запаси філофори в окремих районах, за деякими оцінками, скоротилися більш ніж в чотири рази. Сама водорість, піднята на поверхню, на вигляд часто якась хвора. Порідшав і тваринний світ заростей. Раніше моряки, добуваючи водорості, разом з нею піднімали в тралах, до свого задоволення і вигоди, неабияку кількість риби і мідій, а тепер скаржаться: мідій попадається мало, та й ті дрібні, а риби і зовсім майже немає. «Це щури йдуть з корабля», - похмуро зауважив один одеський гідробіолог.
Чому так відбувається, ніхто поки не знає. Може бути, винні пестициди, які річки змивають з полів. А може бути, - муть, яку приносять вони ж. Головне, що життєво необхідно будь-якої водорості, - це світло, а прозорість води в цій частині моря зменшилася за останні роки раз в п'ять, і цілком можливо, що на тій колись оптимальній глибині, де свого часу оселилася філофора, їй тепер просто не вистачає світла.
Втім, все це хоча і викликає тривогу, але близької катастрофи поки не віщує: філофори на полі Зернова ще вистачає, щоб забезпечити її видобуток.
Ось уже другий раз ми заговорили про видобуток. Але це - окрема історія.
Водорослевий йод і чилійська селітра
У перші роки після відкриття філФорне поля являло собою всього лише гідробіологічну дивину, що не обіцяла жодної практичної користі. Між іншим, в своїх публікаціях на цю тему Зернову навіть не спало на думку підрахувати запаси водорості, її сумарну біомасу, річну продукцію - все те, що зараз хвилює дослідників Чорного, так і будь-якого іншого моря.
Першою корисною властивістю філофори, яка привернуло увагу практиків, була її здатність концентрувати - в своїх тканинах йод. У тонні філофори до 3 кг йоду, в 100 000 разів більше, ніж в морській воді, звідки водорість його черпає.
Накопичувати йод можуть і багато інших водоростей - в них і відкрито було цей елемент. Сталося це на початку минулого століття у Франції. Наполеонівські гармати вимагали все більше пороху, на виготовлення якого йшла селітра - спочатку калієва, з Індії, а потім і натрієва, із тільки що відкритих тоді найбагатших родовищ Чилі. Але натрієва селітра гігроскопічна, її потрібно було перетворювати в каліеву - для цього її обробляли золою морських водоростей, в яких багато калію. Йод залишався в маткових розчинах; на їх незвичайні властивості і звернув увагу французький фармацевт Бернар Куртуа, якому належала невелика селітряна фабрика в передмісті Парижа. Після декількох років досліджень Куртуа виділив із розчину речовину, яке при нагріванні перетворювалося в пари «чудового фіолетового кольору». У 1В13 році Гей-Люссак довів, що це новий хімічний елемент, і назвав його йодом. І довгий час тільки з морських водоростей його і добували. Напівкустарні прибережні фабрички виробляли його в рік по кілька десятків тонн - на ті часи цього цілком вистачало.
Ми не даремно докладно розповіли цю історію. Зауважте, що в ній фігурує чилійська селітра. Як ви зараз побачите, через півстоліття вона ще раз зіграла вирішальну роль у долі водорослевого йоду.
Потреба в йоді росла. І тут, в 60-х роках, з'ясувалося, що його набагато простіше і дешевше отримувати із відходів виробництва тієї ж чилійської селітри. Розвитку йодо-водорослевойї промисловості це поклало кінець: вона не змогла витримати конкуренції. Селітра породила її, селітра її і погубила. До початку XX століття в Чілі вироблялось 70-80% всього йоду, що видобувається в світі.
З тих пір про водорослевий йод згадували тільки в крайніх випадках, коли чилійський йод з тих чи інших причин опинявся недоступним. Наприклад, в Росії, де власного виробництва йоду не було, в 1915 році довелося побудувати йодний завод в Катеринославі (нині - Дніпро), і сировиною для нього стала чорноморська філофора. Технологію отримання з неї йоду тоді розробив відомий хімік, згодом академік Л.В.Писаржевський. Масштаби виробництва, втім, були мізерними: за чотири роки свого існування завод виробив всього 217 кг йоду.
Наступна, і остання, спроба налагодити виробництво йоду з водоростей була зроблена на початку 30-х років. Три йодних заводу - на Білому морі, на Далекому Сході і в Одесі (цей, звичайно, працював на філофорі) - дали в 1932 році 15 тонн йоду. Але і на цей раз йодо-водорослева промисловість не витримала конкуренції: поруч з нею швидко розвивався видобуток йоду із попутних вод нафтових родовищ, сировини рясної і дешевої. Незабаром бурові води стали головним джерелом йоду. А чорноморська філофора так і не стала його постачальником - їй судилося зовсім інше майбутнє.
Агароїд роблять в Одесі
Справді цінна особливість філофори - не йод. Тканини її надзвичайно багаті фікоколоїдами - природними студнетворними речовинами. Класичний їх приклад - агар, який добувають із анфельції, теж червоної водорості, що живе в Білому морі і на Далекому Сході. Дуже близькі за складом до агару і фікоколоїди філофори - так званий агароїд.
Водорості-агароноси в близьких морях нараховуються одиницями. Крім філофори і анфельції, це фурцеллярія на Балтиці, грацилярія на Чорному морі - ось, мабуть, і все. Настільки рідкісна це властивість, що навіть не всяка філофора нею володіє: з двох її видів, що утворюють основну масу поля Зернова, філофора ребриста, зростаюча де мілкіше (до 30-метрової глибини), містить до 40% агароїда, а в дуже схожої на неї філофорі Броди, що займає більш глибокі місця, агароїда зовсім немає.
Речовини типу агару - найцінніший природний продукт, вони потрібні скрізь, де потрібно надати якомусь розчині властивості холодцю або зробити його в'язким. Апретування тканин, крейдовання паперу, стабілізація різних емульсій, виготовлення косметичних кремів, зубних паст, різноманітних мазей, бактеріологічних поживних середовищ, гелів для електрофорезу - для всього цього потрібні студнеутворювачі. Але головна область їх застосування - харчова промисловість. Самі по собі фікоколоїди організм не засвоює, немає у людини для цього потрібних ферментів. Але навіть невелика кількість студеутворювачів надають харчовим продуктам цінні властивості. Без них неможливе виробництво багатьох цукерок, мармеладу, желе, вони оберігають від зацукровування варення та джеми, збільшують терміни зберігання хліба і фруктових тортів, не дають кришитися морозиву, допомагають очищати вина, пиво і соки...
Скрізь потрібні студнеутворювачі, і всюди їх не вистачає
Що ж являє собою такий корисний і універсальний продукт? «Точного визначення агару, - читаємо ми в солідній монографії «Хімія водоростей», - дати не можна через мінливості його складу... Зараз під цією назвою розуміють висушений аморфний желатиноподібний екстракт з агароносів». Агароноси ж, як випливає з їх назви, - не що інше, як водорості, що містять агар. Поки що інформації небагато.
Втім, дещо все-таки відомо. Відомо, що і агар, і агароїд - речовини полісахаридної природи. Відомо, що складаються вони в основному із залишків D-галактози, з'єднаних в довгі ланцюги, які і утворюють просторовий кістяк холодцю, - але невідомо, скільки таких залишків утворюють одну молекулу і як саме влаштований цей кістяк; мабуть, молекули можуть бути різного розміру, тому що молекулярна вага у різних авторів вказується різна: від 20 до 150 тисяч для агару, від 5 до 7 тисяч для агароїду. Відомо, що полісахаридні скелети їх молекул обвішані різноманітними функціональними групами, від яких значною мірою залежать колоїдні властивості: наприклад, чим більше в молекулі груп -OSO3H, тим міцніше виходить холодець - мабуть, завдяки їм утворюються міжмолекулярні зв'язки, які стабілізують просторову структуру (втім , обчислити властивості якого-небудь фікоколлоіда, виходячи з його хімічного складу, ще нікому не вдавалося - поки що тут панує чиста емпірика).
Всі ці неясності аж ніяк не заважають використовувати корисні властивості природних студнеутворювачів. Всі вони в теплій воді розчиняються, а при охолодженні розчину утворюють холодці: агар - при 38-40°С, агароїд - при 60°С (цим вони відрізняються від желатини: кожна господиня знає, що із неї заливного не вийде, поки не поставиш його в холодильник). Агар дає холодець вже при концентрації менше 1%, агароїду доводиться додавати більше - до 2,5%. Однак майже весь вироблений у нас агар забирають собі медична промисловість і наука, і харчовикам найчастіше доводиться задовольнятися агароїдами. А робили агароїд тільки в одному місці - на Одеському дослідно-експериментальному гідролізно-агаровому заводі.
Завод розташовувався на Пересипі - заводський околиці міста.
Урожай філофори збирають, природно, на полі - на полі Зернова.
Технологія отримання агароїду, в загальному, нехитра. Філофору, підсушену на відкритому повітрі, промивають, обробляють соляною кислотою, нейтралізують їдким натром і потім виварюють у величезних котлах-диффузорах. В їх відкритих жерлах на верхньому майданчику цеху вирує і піниться буре вариво - розчин агароїду. Після одного-двох годин екстракції його фільтрують і сушать на величезних гарячих обертових барабанах. Дзеркальна поверхня барабана потроху покривається ламкою бурою плівкою - це і є агароїд, залишається його віддерти, подрібнити і упакувати.
Ця технологія створювалася і відпрацьовувалася впродовж багатьох років зусиллями співробітників заводу, вчених Одеси, Кишинева, Києва, Саратова, Москви. І все-таки вона ще далека від досконалості: із водорості вдається витягти тільки третину вмістному в них агароида.
Підходяче місце для йодки
Великою незручністю агароїдного виробництва завжди була неймовірна кількість відходів - виварених водоростей, які тут називають йодкою - ще з тих пір, як з філофори добували йод. За рік на заводі виходить більше 5000 тонн йодки - що з нею робити? Йодка захаращувала територію, потроху розкладалася, пахла... Вивіз її на смітник обходився щороку в десятки тисяч.
Проблему йодки треба було вирішувати. Взялися за це хіміки. Нічого дивного тут немає: кожен відхід, як було сказано ще в минулому столітті, це не що інше, як «хімічна сполука в невідповідному для нього місці», і потрібно тільки розібратися, що це за з'єднання, щоб підшукати для нього місце більш відповідне.
Приблизно так міркувала, починаючи роботу з йодкою, Е.І.Медведєва.
Раз вже ми дістали з дна філофори, потрібно взяти від неї все, що можна. А що можна взяти із йодко? З самого початку було ясно, що її головна цінність - білок, багатий самими дефіцитними незамінними амінокислотами. Прекрасний корм, здавалося б; однак всі спроби згодовувати йодко худобі закінчувались невдачею. Білок цей тварини чомусь абсолютно не засвоювали. У чому тут справа, показали дослідження Е.І.Медведєвої. Виявилося, що Йодко містить не простий білок, а глІкопротеЇн, тобто білок, пов'язаний з вуглеводами. Щоб білок був засвоєний організмом, він повинен бути розщеплений на складові частини - пептиди і амінокислоти, а вуглеводи, міцно пов'язані з молекулою білка, прикривають її, як захисний чохол, і перешкоджають цьому.
Значить, потрібно якось зняти цей захисний чохол, і тоді такий «розжований» білок стане доступним для засвоєння. Зруйнувати вуглеводний чохол можна кислотним гідролізом - це добре відомий технологічний процес, вузловий момент цілої галузі промисловості, яка так і називається гідролізної.
Ці міркування і лягли в основу технології, яку розробили Е. І. Медведєва і її співробітники. Спеціально підібраний режим гідролізу дозволяє отримати з Йодко кормовИЙ препарат - водоростевий амІнопептид, ЩО на 50-60% складається з амінокислот, тепер уже цілком засвоюваних. Як показала перевірка, при заміні препаратом частини білка в раціонах великої рогатої худоби, свиней, птиці, ставкової риби набагато збільшуються прирости, скорочуються терміни відгодівлі, знижується захворюваність твариу. Таким же способом можна, між іншим, отримувати кормові добавки не тільки з йодко, але і з інших водоростей, багатих глікопротеїнами, тому нова технологія запатентована в Англії, Франції, Норвегії і навіть Австралії.
Так було знайдено «підходяще місце» для відходів агароїдного заводу. Знайшлося застосування і вторинним відходам, які утворюються при виробництві самого амінопептиду - це в основному лігнін, який не піддається ніякому гідролізу: ним можна наполовину замінити дефіцитне деревне борошно при виготовленні лінолеуму. Можна додавати його і в бетон, міцність якого від цього набагато збільшується. Так що технологія вийшла практично безвідходна - не так вже й часто досяжний ідеал сучасної індустрії.
Філлофора - не тільки щось визначне Чорного моря, не тільки його прикраса. Вона ще й велике наше багатство. Чи зуміємо ми, зберігши це багатство, взяти від філофори все, що вона може нам дати, - покаже найближче майбутнє.
(1983)