Мікроводорості характеристики, класифікація та застосування



The мікроводорості вони є еукаріотичними, фотоавтотрофними організмами, тобто вони отримують енергію від світла і синтезують власне харчування. Вони містять хлорофіл та інші допоміжні пігменти, що надають їм велику фотосинтетичну ефективність.

Вони одноклітинні, колоніальні - коли вони встановлюються як агрегати і ниткоподібні (одиночні або колоніальні). Вони входять до складу фітопланктону разом з ціанобактеріями (прокаріот). Фітопланктон - це набір фотосинтетичних, водних мікроорганізмів, які плавають пасивно або мають зменшену рухливість.

Мікроводорості виявляються з наземного Еквадору в полярних регіонах і визнаються джерелом біомолекул і метаболітів великого економічного значення. Вони є прямим джерелом їжі, ліків, кормів, добрив і палива, і є навіть показниками забруднення.

Індекс

  • 1 Характеристики
    • 1.1 Виробники, які використовують сонячне світло як джерело енергії
    • 1.2
  • 2 Класифікація
    • 2.1 Характер її хлорофілів
    • 2.2 Полімери на основі вуглецю як запас енергії
    • 2.3 Структура клітинної стінки
    • 2.4 Тип мобільності
  • 3 Біотехнологічні застосування
    • 3.1 Продукти харчування людини та тварин
    • 3.2 Переваги його використання як їжі
    • 3.3 Аквакультура
    • 3.4 Пігменти в харчовій промисловості
    • 3.5 Людська і ветеринарна медицина
    • 3.6 Добрива
    • 3.7 Косметика
    • 3.8 Очищення стічних вод
    • 3.9 Показники забруднення
    • 3.10 Біогаз
    • 3.11 Біопаливо
  • 4 Посилання

Особливості

Виробники, які використовують сонячне світло як джерело енергії

Більшість мікроводоростей є зеленою забарвленням, оскільки вони містять хлорофіл (тетрапірольний рослинний пігмент), фоторецептор світлової енергії, який дозволяє проводити фотосинтез.

Однак деякі мікроводорості мають червону або коричневу забарвлення, оскільки містять ксантофіли (жовті каротиноїдні пігменти), які маскують зелений колір.

Проживання

Вони населяють різні водні середовища солодких і солоних, природних і штучних (наприклад, басейни і рибні ємності). Деякі з них здатні рости в грунті, в кислих місцях проживання і в пористих породах (ендолітичних), в дуже сухих і дуже холодних місцях.

Класифікація

Мікроводорості являють собою високо гетерогенну групу, оскільки вона є поліфілетичною, тобто групує види різних предків..

Для класифікації цих мікроорганізмів було використано декілька характеристик, серед яких: характер їхніх хлорофілів та їх енергетичних запасів, структура клітинної стінки та тип мобільності, який вони представляють..

Характер її хлорофілів

Більшість водоростей мають хлорофіл типу і кілька мають інший тип хлорофілу, отриманого від цього.

Багато є облігатними фототрофами і не ростуть у темряві. Однак деякі виростають в темряві і катаболізують прості цукру і органічні кислоти за відсутності світла.

Наприклад, деякі джгутикові і хлорофіти можуть використовувати ацетат як джерело вуглецю і енергію. Інші засвоюють прості сполуки в присутності світла (фотогетеротрофія), не використовуючи їх як джерело енергії.

Полімери на основі вуглецю як запас енергії

Як продукт фотосинтетичного процесу, мікроводорості виробляють велику кількість вуглецевих полімерів, які служать запасом енергії.

Наприклад, мікроводорості відділення Chlorophyta генерують резервний крохмаль (α-1,4-D-глюкоза), дуже схожий на крохмалі вищих рослин.

Структура клітинної стінки

Стіни мікроводоростей являють собою значну різноманітність структур і хімічного складу. Стінка може бути складена з целюлозних волокон, як правило, з додаванням ксилана, пектину, маннанів, альгінових кислот або фуксинової кислоти..

У деяких водоростях, які називаються карбонатними або кораловими, клітинна стінка містить осадження карбонату кальцію, інші - хітин..

Діатоми, з іншого боку, мають у своїй клітинній стінці кремній, до якого додаються полісахариди та білки, утворюючи оболонки двосторонньої або радіальної симетрії (frustules). Ці оболонки залишаються недоторканими протягом тривалого часу, утворюючи скам'янілості.

Евглоїдні мікроводорості, на відміну від попередніх, не мають клітинної стінки.

Тип мобільності

Мікроводорості можуть представляти джгутики (як Евглена і динофлагеллятов), але ніколи не представляють вії. З іншого боку, деякі мікроводорості являють собою нерухомість у своїй вегетативній фазі, однак їх гамети можуть бути рухливими.

Біотехнологічні застосування

Людського і тваринного харчування

У 1950-х роках німецькі вчені почали обробляти мікроводорості навалом для отримання ліпідів і білків, які могли б замінити звичайні тваринні і рослинні білки, з метою покриття худоби і споживання людиною..

Нещодавно масові вирощування мікроводоростей були спроектовані як одна з можливостей боротьби з голодом і глобальною недостатністю харчування.

Мікроводорості мають незвичайні концентрації поживних речовин, які вищі, ніж ті, що спостерігаються у будь-яких видів вищих рослин. Щоденний грам мікроводоростей є альтернативою для поганого харчування.

Переваги його використання як їжі

Серед переваг використання мікроводоростей як їжі ми маємо наступне:

  • Висока швидкість росту мікроводоростей (у 20 разів більше врожайності, ніж соя на одиницю площі).
  • Генерує виміряні переваги в «гематологічному профілі» і в «інтелектуальному статусі» споживача, споживаючи невеликі добові дози в якості харчової добавки.
  • Високий вміст білка в порівнянні з іншими природними продуктами.
  • Висока концентрація вітамінів і мінералів: прийом від 1 до 3 г на добу мікроводоростей, забезпечує значну кількість бета-каротину (провітаміну А), вітамінів Е і В, заліза і мікроелементів.
  • Джерело живильних речовин з високим енергоспоживанням (порівняно з женьшенем і пилком, зібраним бджолами).
  • Вони рекомендовані для навчання з високою інтенсивністю.
  • Завдяки своїй концентрації, малій вазі та легкості транспортування, сухий екстракт мікроводоростей є придатним як не швидкопсувні продукти для зберігання в очікуванні надзвичайних ситуацій..

Аквакультура

Мікроводорості використовуються в якості продуктів харчування в аквакультурі через їх високий вміст білка (від 40 до 65% сухої ваги) і здатність збільшувати забарвлення лососевих і ракоподібних з їхніми пігментами.

Наприклад, він використовується як корм для двостулкових молюсків на всіх етапах росту; для личинкових стадій деяких видів ракоподібних і на ранніх стадіях деяких видів риб.

Пігменти в харчовій промисловості

Деякі мікроводорослі пігменти використовуються в якості добавок у кормах для збільшення пігментації курячого м'яса і яєчних жовтків, а також для збільшення родючості тварин.

Ці пігменти також використовуються як барвники в таких продуктах, як маргарини, майонези, апельсинові соки, морозиво, сири і хлібобулочні вироби..

Людська і ветеринарна медицина

У сфері людської та ветеринарної медицини визнається потенціал мікроводоростей, оскільки:

  • Зменшити ризик виникнення різних видів раку, серцевих та офтальмологічних захворювань (завдяки вмісту лютеїну).
  • Вони допомагають запобігати і лікувати ішемічну хворобу серця, агрегацію тромбоцитів, аномальний рівень холестерину і є дуже перспективними для лікування певних психічних захворювань (через їх вміст в омега-3)..
  • Вони виявляють антимутагенну дію, стимулюючи імунну систему, знижуючи гіпертонію і детоксикацію.
  • Вони виявляють бактерицидну та антикоагулянтну дію.
  • Підвищують біодоступність заліза.
  • Лікарські засоби на основі лікувальних мікроводоростей та профілактики виразкового коліту, гастриту та анемії, серед інших умов.

Добрива

Мікроводорості використовуються як біодобрива і кондиціонери грунту. Ці фотоавтотрофні мікроорганізми швидко охоплюють видалені або спалені грунти, зменшуючи небезпеку ерозії.

Деякі види сприяють фіксації азоту і зробили можливим, наприклад, вирощування рису на землях, що залишилися століттями, без додавання добрив. Інші види використовуються для заміщення вапна в складних добривах.

Косметика

Похідні мікроводоростей використовувалися при формуванні збагачених зубних паст, які усувають бактерію, що викликає карієс зубів.

Також були розроблені креми, які включають такі похідні для їх антиоксидантних і захисних властивостей ультрафіолетових променів.

Очищення стічних вод

Мікроводорості застосовуються в процесах перетворення органічної речовини з стічних вод, генерування біомаси і очищеної води для зрошення. У цьому процесі мікроводорості забезпечують необхідний кисень для аеробних бактерій, деградуючи органічні забруднювачі.

Показники забруднення

Враховуючи екологічну значимість мікроводоростей як основних виробників водних середовищ, вони є показниками забруднення навколишнього середовища.

Крім того, вони мають велику толерантність до таких важких металів, як мідь, кадмій і свинець, а також хлоровані вуглеводні, які можуть бути показниками присутності цих металів..

Біогаз

Деякі види (наприклад, Хлорела і Спіруліна), були використані для очищення біогазу, оскільки вони споживають вуглекислий газ як джерело неорганічного вуглецю, крім того, щоб одночасно контролювати рН середовища.

Біопаливо

Мікроводорості біосинтезують широкий спектр комерційно цікавих біоенергетичних побічних продуктів, таких як жири, олії, цукру і функціональні біоактивні сполуки.

Багато видів багаті ліпідами і вуглеводнями, придатними для безпосереднього використання в якості високоенергетичних рідких біопалив, на рівнях, вищих, ніж у наземних рослинах, а також мають потенціал як замінники продуктів нафтопереробного заводу. Це не дивно, враховуючи, що більшість нафти, як вважають, походить від мікроводоростей.

Вид, Botryococcus braunii, зокрема, вона була широко вивчена. Передбачається, що вихід нафти мікроводоростей буде в 100 разів вищим, ніж у наземних культур, з 7500-24000 літрів нафти на акр на рік, порівняно з ріпаком і пальмами, до 738 та 3690 літрів відповідно..

Список літератури

  1. Borowitzka, M. (1998). Комерційне виробництво мікроводоростей: ставків, баків, бульб і ферментерів. J. Biotech, 70, 313-321.
  2. Ciferri, O. (1983). Спіруліна, Їстівний мікроорганізм. Мікробіол. Rev., 47, 551-578.
  3. Ciferri, O. & Tiboni, O. (1985). Біохімія та промисловий потенціал спіруліни. Ann. Microbiol., 39, 503-526.
  4. Граф, J.L., Moro, L.E., Travieso, L., Sanchez, E.P., Leiva, A., & Dupeirón, R., et al. (1993). Процес очищення біогазу з використанням інтенсивних культур мікроводоростей. Biotech Листи, 15 (3), 317-320.
  5. Contreras-Flores, C., Peña-Castro, J.M., Flores-Cotera, L.B., & Cañizares, R.O. (2003). Досягнення концептуального проектування фотобіореакторів для вирощування мікроводоростей. Interciencia, 28 (8), 450-456.
  6. Duerr, Е. O., Molnar, A., & Sato, V. (1998). Культивовані мікроводорості як корм для аквакультури. J Mar Biotechnol, 7, 65-70.
  7. Lee, Y.-K. (2001). Системи і методи масової культури мікроводоростей: їх обмеження та потенціал. Журнал прикладної фікології, 13, 307-315.
  8. Мартінес Паласіос, C. А., Чавес Санчес, М. С., Олвера Новоа, М. А., і Абдо де ла Парра, М. І. (1996). Альтернативні джерела рослинних білків як замінник рибної муки для аквакультури. Стаття представлена ​​в працях Третього міжнародного симпозіуму з питань аквакультури, Монтеррей, Нуево-Леон, Мексика.
  9. Olaizola, M. (2003). Комерційна розробка мікроводорослих біотехнологій: від пробірки до ринку. Біомолекулярна інженерія, 20, 459-466.