Značilnosti, klasifikacija in uporaba mikroalg



The mikroalge so evkariontski, fotoautotrofni organizmi, tj. pridobivajo energijo iz svetlobe in sintetizirajo lastno hrano. Vsebujejo klorofil in druge dodatne pigmente, ki jim dajejo veliko fotosintetsko učinkovitost.

So enocelične, kolonialne, ko so ustanovljene kot agregati in filamentne (samotne ali kolonialne). So del fitoplanktona, skupaj s cianobakterijami (prokarionti). Fitoplankton je niz fotosinteznih, vodnih mikroorganizmov, ki pasivno plavajo ali imajo zmanjšano gibljivost.

Mikroalge se nahajajo iz kopenskega Ekvadorja v polarnih regijah in so priznane kot vir biomolekul in metabolitov velikega gospodarskega pomena. So neposreden vir hrane, zdravil, krme, gnojil in goriva ter so celo kazalci onesnaženja.

Indeks

  • 1 Značilnosti
    • 1.1 Proizvajalci, ki uporabljajo sončno svetlobo kot vir energije
    • 1.2 Habitati
  • 2 Razvrstitev
    • 2.1 Narava njegovih klorofilov
    • 2.2 Polimeri na osnovi ogljika kot rezerva energije
    • 2.3 Struktura celične stene
    • 2.4 Vrsta mobilnosti
  • 3 Biotehnološke aplikacije
    • 3.1 Hrana za ljudi in živali
    • 3.2 Prednosti uporabe kot hrane
    • 3.3 Ribogojstvo
    • 3.4 Pigmenti v živilski industriji
    • 3.5 Človeška in veterinarska medicina
    • 3.6 Gnojila
    • 3.7 Kozmetika
    • 3.8 Čiščenje odpadne vode
    • 3.9 Kazalniki onesnaževanja
    • 3.10 Bioplin
    • 3.11 Biogoriva
  • 4 Reference

Funkcije

Proizvajalci, ki uporabljajo sončno svetlobo kot vir energije

Večina mikroalg je zelena obarvanost, ker vsebuje klorofil (tetrapirlijski rastlinski pigment), fotoreceptor svetlobne energije, ki omogoča izvajanje fotosinteze..

Vendar imajo nekatere mikroalge rdečo ali rjavo obarvanost, ker vsebujejo ksantofile (rumene karotenoidne pigmente), ki prikrivajo zeleno barvo.

Habitati

Nastanejo v različnih vodnih okoljih sladke in slane, naravne in umetne (kot so plavalni bazeni in akvariji). Nekateri so sposobni rasti v tleh, v kislih habitatih in v poroznih kamninah (endolitskih), na zelo suhih in zelo hladnih mestih..

Razvrstitev

Mikroalge predstavljajo zelo heterogeno skupino, ker je polifiletična, kar pomeni, da združuje vrste različnih prednikov..

Za razvrščanje teh mikroorganizmov je bilo uporabljenih več značilnosti, med katerimi so: narava njihovih klorofilov in njihove zaloge energije, struktura celične stene in vrsta mobilnosti, ki jo predstavljata..

Narava njegovih klorofilov

Večina alg ima klorofil tipa a in nekaj jih ima drugačen tip klorofila.

Mnogi so obvezni fototrofi in ne rastejo v temi. Vendar pa nekateri rastejo v temi in katabolizirajo enostavne sladkorje in organske kisline, če ni svetlobe.

Nekateri flagelati in klorofiti lahko na primer uporabijo acetat kot vir ogljika in energije. Drugi asimilirajo enostavne spojine v prisotnosti svetlobe (fotoheterotrofija), ne da bi jih uporabili kot vir energije.

Polimeri na osnovi ogljika kot rezerva energije

Kot produkt fotosintetičnega procesa mikroalge proizvajajo veliko različnih ogljikovih polimerov, ki služijo kot rezerva energije.

Na primer, mikroalge iz oddelka Chlorophyta ustvarjajo rezervni škrob (α-1,4-D-glukoza), zelo podoben škrobom višjih rastlin.

Struktura celične stene

Stene mikroalge predstavljajo precej različnih struktur in kemične sestave. Stena je lahko sestavljena iz celuloznih vlaken, običajno z dodatkom ksilana, pektina, mannanov, alginskih kislin ali fuksične kisline..

Pri nekaterih morskih algah, imenovanih apnenčasta ali koralna, celična stena predstavlja odlaganje kalcijevega karbonata, druge pa hitin..

Diatomi pa imajo v svoji celični steni silicij, v katerega se dodajajo polisaharidi in beljakovine, ki tvorijo lupine dvostranske ali radialne simetrije (frustule). Te lupine ostanejo nedotaknjene dolgo časa in tvorijo fosile.

Euglenoidne mikroalge, za razliko od prejšnjih, nimajo celične stene.

Vrsta mobilnosti

Mikroalge lahko predstavljajo flagele (kot Euglena in dinoflagelati), vendar nikoli prisotnih cilij. Po drugi strani pa so nekatere mikroalge v svoji vegetativni fazi nepomičnost, vendar so njihove gamete lahko mobilne.

Biotehnološke aplikacije

Hrana za ljudi in živali

V petdesetih letih prejšnjega stoletja so nemški znanstveniki začeli gojiti mikroalge v razsutem stanju, da bi dobili lipide in beljakovine, ki bi nadomestili običajne živalske in rastlinske beljakovine, da bi pokrili porabo živine in človeka..

Pred kratkim je bilo načrtovano veliko gojenje mikroalg kot ena od možnosti za boj proti lakoti in globalni podhranjenosti..

Mikroalge imajo nenavadne koncentracije hranilnih snovi, ki so višje od tistih, ki so jih opazili pri vseh vrstah višjih rastlin. Dnevni gram mikroalg je alternativa za dopolnitev slabe prehrane.

Prednosti uporabe kot hrane

Med prednostmi uporabe mikroalge kot hrane imamo naslednje:

  • Visoka stopnja rasti mikroorganizmov (20-krat večji donos kot soja na enoto površine).
  • Ustvari izmerjene koristi v "hematološkem profilu" in "intelektualnem statusu" potrošnika, tako da uživa majhne dnevne odmerke kot prehransko dopolnilo.
  • Visoka vsebnost beljakovin v primerjavi z drugimi naravnimi živili.
  • Visoka koncentracija vitaminov in mineralov: zaužitje 1 do 3 gramov stranskih produktov mikroalgi na dan, zagotavlja znatne količine beta-karotena (provitamina A), vitaminov E in B kompleksa, železa in elementov v sledovih.
  • Zelo energijski vir hranil (v primerjavi z ginsengom in cvetnim prahom, ki ga zbirajo čebele).
  • Priporočeni so za trening z visoko intenzivnostjo.
  • Zaradi svoje koncentracije, majhne teže in enostavnosti prevoza je suhi ekstrakt mikroalg primeren kot nepokvarljiva hrana za shranjevanje v pričakovanju izrednih razmer..

Ribogojstvo

Mikroalge se uporabljajo kot hrana v ribogojstvu zaradi visoke vsebnosti beljakovin (40 do 65% suhe teže) in zmožnosti povečanja barve salmonidov in rakov z njihovimi pigmenti..

Uporablja se na primer za hrano za školjke v vseh fazah rasti; za ličinke nekaterih vrst rakov in za zgodnje faze nekaterih vrst rib.

Pigmenti v živilski industriji

Nekateri pigmenti mikroorganizma se uporabljajo kot dodatki v krmi za povečanje pigmentacije piščančjega mesa in jajčnih rumenjakov ter za povečanje plodnosti živine..

Ti pigmenti se uporabljajo tudi kot barvila v izdelkih, kot so margarine, majoneze, pomarančni sokovi, sladoledi, siri in pekarski izdelki..

Človeška in veterinarska medicina

Na področju humane in veterinarske medicine se prepozna potencial mikroalg, ker: \ t

  • Zmanjšati tveganje za različne vrste raka, bolezni srca in očesnih bolezni (zaradi vsebnosti luteina).
  • Pomagajo preprečevati in zdraviti koronarne bolezni srca, agregacijo trombocitov, nenormalne ravni holesterola in so zelo obetavne za zdravljenje določenih duševnih bolezni (zaradi vsebnosti omega-3)..
  • Predstavljajo antimutageno delovanje, spodbujajo imunski sistem, zmanjšujejo hipertenzijo in razstrupljajo.
  • Predstavljajo baktericidno in antikoagulacijsko delovanje.
  • Povečajte biološko uporabnost železa.
  • Zdravila, ki temeljijo na terapevtskih mikroalgah in preprečujejo ulcerozni kolitis, gastritis in anemijo, so bila med drugim ustvarjena.

Gnojila

Mikroalge se uporabljajo kot bio-gnojila in sredstva za izboljšanje tal. Ti fotoautotrofni mikroorganizmi hitro pokrivajo odstranjena ali zapečena tla, kar zmanjšuje nevarnost erozije.

Nekatere vrste podpirajo pritrditev dušika in omogočajo, na primer, pridelavo riža v poplavljenih območjih že stoletja, brez dodajanja gnojil. Druge vrste se uporabljajo za nadomestitev apna v sestavljenih gnojilih.

Kozmetika

Derivati ​​mikroorganizma so bili uporabljeni pri pripravi obogatenih zobnih past, ki odstranjujejo bakterijo, ki povzroča zobni karies.

Razvili so tudi kreme, ki vsebujejo takšne derivate za svoje antioksidativne in zaščitne lastnosti ultravijoličnih žarkov.

Čiščenje odpadne vode

Mikroalge se uporabljajo v procesih pretvorbe organskih snovi iz odpadne vode, pridobivanju biomase in prečiščeni vodi za namakanje. V tem procesu mikroalge zagotavljajo potreben kisik aerobnim bakterijam, ki razgrajujejo organska onesnaževala.

Kazalniki onesnaževanja

Glede na ekološki pomen mikroorganizmov kot primarnih proizvajalcev vodnih okolij so kazalci onesnaževanja okolja.

Poleg tega imajo veliko toleranco na težke kovine, kot so baker, kadmij in svinec, pa tudi na klorirane ogljikovodike, ki so lahko kazalci prisotnosti teh kovin..

Bioplin

Nekatere vrste (na primer, Chlorella in Spirulina), so bili uporabljeni za čiščenje bioplina, ker porabijo ogljikov dioksid kot vir anorganskega ogljika, hkrati pa hkrati nadzirajo pH medija..

Biogoriva

Biosinteza mikroalg je široka paleta komercialno zanimivih bioenergetskih stranskih proizvodov, kot so maščobe, olja, sladkorji in funkcionalne bioaktivne spojine.

Številne vrste so bogate z lipidi in ogljikovodiki, primernimi za neposredno uporabo kot visokoenergetska tekoča biogoriva, na ravneh, ki so višje od prisotnih v kopenskih rastlinah, in imajo tudi potencial kot nadomestek za rafinerije na fosilna goriva. To ni presenetljivo, če upoštevamo, da večina nafte izvira iz mikroalg.

Nekako, Botryococcus braunii, Še posebej je bilo preučeno. Predvideva se, da bo pridelek mikroalg do 100-krat višji od pridelka iz 7500-24000 litrov nafte na hektar na leto, v primerjavi z oljno ogrščico in dlani, na 738 oziroma 3690 litrov..

Reference

  1. Borowitzka, M. (1998). Komercialna proizvodnja mikroalg: ribnikov, cistern, gomoljev in fermentorjev. J. of Biotech, 70, 313-321.
  2. Ciferri, O. (1983). Spirulina, užitni mikroorganizem. Microbiol. Rev., 47, 551-578.
  3. Ciferri, O. & Tiboni, O. (1985). Biokemija in industrijski potencial Spiruline. Ann. Rev. Microbiol., 39, 503-526.
  4. Count, J.L., Moro, L.E., Travieso, L., Sanchez, E.P., Leiva, A., & Dupeirón, R., et al. (1993). Postopek čiščenja bioplina z uporabo intenzivnih kultur mikroalge. Biotech Pisma, 15 (3), 317-320.
  5. Contreras-Flores, C., Peña-Castro, J. M., Flores-Cotera, L. B., & Cañizares, R. O. (2003). Napredek pri zasnovi fotobioreaktorjev za gojenje mikroalg. Interciencia, 28 (8), 450-456.
  6. Duerr, E.O., Molnar, A., & Sato, V. (1998). Kultivirane mikroalge kot krma za ribogojstvo. J Mar Biotechnol, 7, 65-70.
  7. Lee, Y.-K. (2001). Množični sistemi in metode mikroorganizma: njihova omejitev in potencial. Journal of Applied Phycology, 13, 307-315.
  8. Martínez Palacios, C. A., Chavez Sanchez, M. C., Olvera Novoa, M. A., in Abdo de la Parra, M. I. (1996). Alternativni viri rastlinskih beljakovin kot nadomestek za ribjo moko za krmo v ribogojstvu. Prispevek predstavljen v Zborniku tretjega mednarodnega simpozija o prehrani ribogojstva, Monterrey, Nuevo León, Mehika.
  9. Olaizola, M. (2003). Komercialni razvoj biotehnologije mikroalge: od epruvete do trga. Biomolekularni inženiring, 20, 459-466.