Mikroalgaste omadused, liigitus ja rakendused



The mikroalgikud nad on eukarüootsed, fotoautotroofsed organismid, st nad saavad energiat valgusest ja sünteesivad oma toitu. Need sisaldavad klorofülli ja muid lisapigmente, mis annavad neile suure fotosünteesi tõhususe.

Nad on ühekomponentsed, koloonia-kui need on loodud agregaatidena ja filamentsena (üksildane või koloonia). Nad on osa fütoplanktonist koos tsüanobakteritega (prokarüootidega). Fütoplankton on fotosünteetiliste, vee mikroorganismide kogum, mis ujuvad passiivselt või millel on piiratud liikuvus.

Microalgae leidub maismaal asuvast Ecuadorist polaarpiirkondadesse ja neid tuntakse kui suure majandusliku tähtsusega biomolekulide ja metaboliitide allikat. Nad on toidu, ravimite, sööda, väetiste ja kütuse otseseks allikaks ning on isegi reostuse näitajad.

Indeks

  • 1 Omadused
    • 1.1 Tootjad, kes kasutavad päikesevalgust energiaallikana
    • 1.2 Elupaigad
  • 2 Klassifikatsioon
    • 2.1 Selle klorofülli iseloom
    • 2.2 Süsinikupõhised polümeerid energiavaruna
    • 2.3 Rakuseina struktuur
    • 2.4 Liikuvuse liik
  • 3 Biotehnoloogilised rakendused
    • 3.1 Inimeste ja loomade toit
    • 3.2 Toidu kasutamise eelised
    • 3.3 Akvakultuur
    • 3.4 Pigmendid toiduainetööstuses
    • 3.5 Inim- ja veterinaarmeditsiin
    • 3.6 Väetised
    • 3.7 Kosmeetika
    • 3.8 Reovee puhastamine
    • 3.9 Saastuse näitajad
    • 3.10 Biogaas
    • 3.11 Biokütused
  • 4 Viited

Omadused

Tootjad, kes kasutavad päikesevalgust energiaallikana

Enamik mikrovetikast on rohelise värvusega, kuna need sisaldavad klorofülli (tetrapürroli taimne pigment), valguse fotoretseptorit, mis võimaldab fotosünteesi läbi viia.

Siiski on mõnedel mikroalgadel punane või pruun värvus, sest need sisaldavad ksantofülleid (kollased karotenoidpigmendid), mis varjavad rohelist värvi.

Elupaigad

Nad elavad mitmesugustes veekeskkondades magusad ja soolased, looduslikud ja kunstlikud (näiteks basseinid ja kalatankid). Mõned on võimelised kasvama mullas, happelistes elupaikades ja poorsetes kivimites (endoliitne) väga kuivades ja väga külmades kohtades..

Klassifikatsioon

Mikroalgad kujutavad endast väga heterogeenset rühma, sest see on polüfüütiline, see tähendab, et see rühmitab erinevaid esivanemate liike..

Nende mikroorganismide klassifitseerimiseks on kasutatud mitmeid omadusi, mille hulka kuuluvad: nende klorofüllide ja nende energiavaru ainete laad, rakuseina struktuur ja nende liikuvuse liik;.

Selle klorofülli iseloom

Enamikul vetikatest on klorofülli a tüüp ja mõnel neist on teist tüüpi klorofüll.

Paljud neist on kohustuslikud fototroofid ja ei kasva pimedas. Kuid mõned kasvavad pimedas ja kataboliseerivad valguse puudumisel lihtsaid suhkruid ja orgaanilisi happeid.

Näiteks võivad mõned lipulaadid ja klorofüüdid kasutada atsetaati süsiniku ja energia allikana. Teised assimileerivad lihtsad ühendid valguse (fotoheterotroofia) juuresolekul, kasutamata neid energiaallikana.

Süsinikupõhised polümeerid energiavaruna

Fotosünteetilise protsessi tulemusena toodavad mikroalgad suure hulga süsinikpolümeere, mis toimivad energiavaruna.

Näiteks toodavad Chlorophyta rajooni mikroalgad reservtärklist (α-1,4-D-glükoosi), mis on väga sarnane kõrgemate taimede tärklistele..

Rakuseina struktuur

Mikroalgaste seinad on väga erinevad struktuurid ja keemiline koostis. Sein võib koosneda tsellulooskiududest, tavaliselt koos ksülaani, pektiini, mannaanide, algiinhapete või fuksiinhappega..

Mõnedes merevetikates, mida nimetatakse kalkulaarseks või koralliks, on rakuseinal kaltsiumkarbonaadi sadestumine, teised aga kitiini..

Teisest küljest omavad kobediatomiid oma rakuseinas räni, millele on lisatud polüsahhariide ja valke, moodustades kahe- või radiaalse sümmeetria kestasid (frustulid). Need kestad jäävad pikka aega terveks, moodustades fossiile.

Erinevalt eelnevatest puuduvad euglenoid-mikroalgad rakuseinast.

Liikuvuse liik

Microalgae võib esitada lipu (nagu Euglena ja dinoflagellates), kuid mitte kunagi ei sisalda ripsmeid. Teisest küljest, mõned mikrovetikad on oma vegetatiivses faasis liikumatud, kuid nende sugurakud võivad olla liikuvad.

Biotehnoloogilised rakendused

Inimeste ja loomade toit

1950. aastatel hakkasid Saksa teadlased kasvatama mikrokogusid lahtiselt, et saada tavapäraseid loomseid ja taimseid valke asendavaid lipiide ja valke, et hõlmata loomade ja inimeste tarbimist..

Hiljuti on prognoositud mikrovetikate massilist kasvatamist kui võimalust nälja ja ülemaailmse alatoitluse vastu võitlemiseks..

Mikroalgikal on toitainete ebatavaline kontsentratsioon, mis on kõrgem kõigist kõrgema taime liikidest. Igapäevane gramm mikroalgikat on alternatiiv kehva toitumise täiendamiseks.

Selle kasutamine toiduna

Mikroalgaste kui toidu kasutamise eelised on järgmised:

  • Kõrge mikrogalgakasvu kiirus (nende saagis on 20 korda suurem kui sojauba pindalaühiku kohta).
  • Loodab mõõdetud eeliseid tarbija hematoloogilises profiilis ja "intellektuaalses seisundis", tarbides väikeseid päevaseid annuseid toidulisandina.
  • Kõrge valgusisaldus võrreldes teiste looduslike toitudega.
  • Kõrge vitamiinide ja mineraalide kontsentratsioon: 1–3 grammi päevas mikroelgaliste kõrvalsaaduste allaneelamine annab märkimisväärse koguse beeta-karoteeni (provitamiin A), E- ja B-vitamiini komplekse, raua ja mikroelemente.
  • Väga toitev toitainete allikas (võrreldes mesilaste kogutud ženšenniga ja õietolmuga).
  • Neid soovitatakse kasutada suure intensiivsusega treeninguteks.
  • Tänu oma kontsentratsioonile, väikesele kaalule ja transpordi lihtsusele sobib mikroalgatiku kuivekstrakt hädaolukorras ootamatute toiduainete säilitamiseks..

Vesiviljelus

Mikroalge kasutatakse vesiviljeluses toiduainena nende kõrge valgusisalduse (40–65% kuivaine) ja võime tõttu suurendada lõhelaste ja koorikloomade värvi pigmentidega.

Näiteks kasutatakse seda kahepoolsete toiduainetena kõigis kasvuetappides; mõnede koorikloomade vastsete ja mõnede kalaliikide varajastes etappides.

Pigmendid toiduainetööstuses

Mõningaid mikroalgalisi pigmente kasutatakse söödalisandina kanaliha ja munakollaste pigmentatsiooni suurendamiseks, samuti kariloomade viljakuse suurendamiseks.

Neid pigmente kasutatakse ka värvainetena sellistes toodetes nagu margariinid, majoneesid, apelsinimahlad, jäätised, juustud ja pagaritooted..

Inim- ja veterinaarmeditsiin

Inim- ja veterinaarmeditsiini valdkonnas tunnustatakse mikroalgaste potentsiaali, sest:

  • Vähendada eri tüüpi vähi, südame ja silmahaiguste riski (tänu luteiini sisaldusele).
  • Need aitavad ennetada ja ravida südame isheemiatõbi, trombotsüütide agregatsiooni, kolesterooli ebanormaalset taset ja on paljude psüühiliste haiguste raviks (omega-3 sisalduse tõttu) väga paljutõotavad.
  • Nad avaldavad antimutageenset toimet, stimuleerides immuunsüsteemi, vähendades hüpertensiooni ja detoksikatsiooni.
  • Neil on bakteritsiidne ja antikoagulantne toime.
  • Suurendada raua biosaadavust.
  • On tekkinud ravimeid, mis põhinevad terapeutilistel mikroalgadel ja haavandilise koliidi, gastriidi ja aneemia ennetamisel..

Väetised

Microalgae kasutatakse bioloogiliste väetiste ja mullaomaduste parandajatena. Need fotoautotroofsed mikroorganismid katavad kiiresti eemaldatud või põletatud pinnased, vähendades erosiooni ohtu.

Mõned liigid soodustavad lämmastiku fikseerimist ja on võimaldanud näiteks riisi kasvatamist sajandite jooksul üleujutatud maadel ilma väetiste lisamiseta. Teisi liike kasutatakse lubi asendamiseks segatud väetistes.

Kosmeetika

Rikastatud hambapastade valmistamisel on kasutatud mikrobagal derivaate, mis kõrvaldavad hambakaariese põhjustava bakteri..

Samuti on välja töötatud kreemid, mis sisaldavad selliseid derivaate ultraviolettkiirguse antioksüdantide ja kaitsvate omaduste jaoks.

Reoveepuhastus

Mikroalgikaid kasutatakse orgaanilise aine muundamise protsessides reoveest, tekitades niisutamiseks biomassi ja töödeldud vett. Selles protsessis annavad mikroalgad aeroobsetele bakteritele vajalikke hapnikke, lagunevad orgaanilised saasteained.

Saastuse näitajad

Arvestades mikroorganismide ökoloogilist tähtsust veekeskkondade esmatootjatena, on need keskkonnasaaste näitajad.

Lisaks on neil suur tolerantsus raskmetallide, näiteks vase, kaadmiumi ja plii, samuti klooritud süsivesinike suhtes, mis võivad olla nende metallide olemasolu näitajad..

Biogaas

Mõned liigid (näiteks, Chlorella ja Spirulina) on kasutatud biogaasi puhastamiseks, kuna nad tarbivad süsinikdioksiidi anorgaanilise süsiniku allikana, lisaks samaaegselt kontrollima keskmise pH taset..

Biokütused

Mikroalgad biosünteesivad laia valikut kaubanduslikult huvitavaid bioenergeetilisi kõrvalsaadusi, nagu rasvad, õlid, suhkrud ja funktsionaalsed bioaktiivsed ühendid.

Paljud liigid on rohkesti lipiidide ja süsivesinike poolest, mis sobivad otseselt kasutamiseks suure energiaga vedelate biokütustena, kõrgemal kui maismaataimedes, ning neil on ka fossiilkütuste rafineerimistoodete asendajad. See ei ole üllatav, arvestades, et enamik õlisid pärinevad mikroalgast.

Mingi, Botryococcus braunii, eelkõige on seda laialdaselt uuritud. Prognoositakse, et mikrovetikate õli saagikus on kuni 100 korda suurem kui põllukultuuride puhul, 7500–24000 liitri õli kohta aakri kohta aastas, võrreldes rapsiseemnete ja palmiga, vastavalt 738 ja 3690 liitri kohta..

Viited

  1. Borowitzka, M. (1998). Mikroalgaste kaubanduslik tootmine: tiigid, mahutid, mugulad ja fermenterid. J. of Biotech, 70, 313-321.
  2. Ciferri, O. (1983). Spirulina, söödav mikroorganism. Microbiol. Rev., 47, 551-578.
  3. Ciferri, O., & Tiboni, O. (1985). Spirulina biokeemia ja tööstuslik potentsiaal. Ann. Microbiol., 39, 503-526.
  4. Count, J. L., Moro, L. E., Travieso, L., Sanchez, E. P., Leiva, A., & Dupeirón, R., et al. (1993). Biogaasi puhastamisprotsess, kasutades intensiivseid mikroalgikultuure. Biotech Kirjad, 15 (3), 317-320.
  5. Contreras-Flores, C., Peña-Castro, J. M., Flores-Cotera, L. B. ja Cañizares, R. O. (2003). Edusammud fotobioreaktorite kontseptuaalses projekteerimises mikroalgikute kasvatamiseks. Interciencia, 28 (8), 450-456.
  6. Duerr, E. O., Molnar, A., & Sato, V. (1998). Kultiveeritud mikrovetikad vesiviljeluse söödana. J Mar Biotechnol, 7, 65-70.
  7. Lee, Y.-K. (2001). Mikroalga massikultuuri süsteemid ja meetodid: nende piiramine ja potentsiaal. Applied Phycology ajakiri, 13, 307-315.
  8. Martínez Palacios, C. A., Chavez Sanchez, M. C., Olvera Novoa, M. A., ja Abdo de la Parra, M. I. (1996). Taimse valgu alternatiivsed allikad vesiviljelussööda kalajahu asendajana. Raamat, mis on esitatud kolmanda rahvusvahelise vesiviljeluse toitumise sümpoosioni toimikus, Monterrey, Nuevo León, Mehhiko.
  9. Olaizola, M. (2003). Mikrobaalide biotehnoloogia kaubanduslik areng: katseklaasist turule. Biomolekulaarne tehnika, 20, 459-466.