Ciri-ciri, klasifikasi dan aplikasi mikroalga



The microalgae Mereka adalah organisma eukaryotic, fotoautotrophik, iaitu, mereka memperoleh tenaga dari cahaya dan mensintesis makanan mereka sendiri. Mereka mengandungi klorofil dan pigmen aksesori lain yang memberi mereka kecekapan fotosintesis yang hebat.

Mereka adalah uniselular, penjajah-apabila mereka ditubuhkan sebagai agregat-dan filamen (bersendirian atau kolonial). Mereka adalah sebahagian daripada fitoplankton, bersama dengan cyanobacteria (prokariot). Phytoplankton adalah kumpulan fotosintetik, mikroorganisma akuatik yang melayang secara pasif atau mengurangkan pergerakan.

Microalgae ditemui dari Ecuador daratan ke kawasan kutub dan diiktiraf sebagai sumber biomolekul dan metabolit kepentingan ekonomi yang besar. Mereka adalah sumber langsung makanan, ubat-ubatan, makanan, baja dan bahan api, dan juga penunjuk pencemaran.

Indeks

  • 1 Ciri-ciri
    • 1.1 Pengeluar yang menggunakan sinar matahari sebagai sumber tenaga
    • 1.2 Habitat
  • 2 Klasifikasi
    • 2.1 Sifat klorofilnya
    • 2.2 Polimer berasaskan karbon sebagai rizab tenaga
    • 2.3 Struktur dinding sel
    • 2.4 Jenis mobiliti
  • 3 Aplikasi bioteknologi
    • 3.1 Makanan manusia dan haiwan
    • 3.2 Kelebihan penggunaannya sebagai makanan
    • 3.3 Akuakultur
    • 3.4 Pigmen dalam industri makanan
    • 3.5 Manusia dan perubatan veterinar
    • 3.6 Baja
    • 3.7 Kosmetik
    • 3.8 Rawatan air sisa
    • 3.9 Penunjuk pencemaran
    • 3.10 Biogas
    • 3.11 Biofuels
  • 4 Rujukan

Ciri-ciri

Pengeluar yang menggunakan cahaya matahari sebagai sumber tenaga

Kebanyakan microalgae hadir mewarna hijau kerana ia mengandungi klorofil (pigmen sayur tetrapyrrolic), photoreceptor tenaga cahaya yang membolehkan fotosintesis dijalankan.

Walau bagaimanapun, beberapa mikroalga mempunyai pewarna merah atau coklat, kerana ia mengandungi xanthophylls (pigmen karotenoid kuning), yang menutupi warna hijau.

Habitat

Mereka mendiami pelbagai persekitaran akuatik yang manis dan asin, semulajadi dan buatan (seperti kolam renang dan tangki ikan). Ada yang dapat tumbuh di dalam tanah, di habitat berasid dan dalam batuan berliang (endolitik), di tempat yang sangat kering dan sangat sejuk.

Pengkelasan

Microalgae mewakili kumpulan yang sangat heterogen, kerana ia adalah polyphyletic, iaitu, kumpulan spesies nenek moyang yang berbeza..

Untuk mengklasifikasikan mikroorganisma ini, beberapa ciri telah digunakan, antaranya: sifat klorofil mereka dan bahan simpanan tenaga mereka, struktur dinding sel dan jenis mobiliti yang mereka hadir.

Sifat klorofilnya

Kebanyakan alga mempunyai klorofil jenis a dan beberapa mempunyai satu lagi klorofil yang berasal dari ini.

Ramai yang mewajibkan phototrophs dan tidak bertambah gelap. Walau bagaimanapun, ada yang tumbuh di dalam gelap dan catabolikan gula mudah dan asid organik jika tiada cahaya.

Sebagai contoh, beberapa flagellates dan chlorophytes boleh menggunakan asetat sebagai sumber karbon dan tenaga. Lain-lain mengasimilkan sebatian mudah di hadapan cahaya (photoheterotrophy), tanpa menggunakannya sebagai sumber tenaga.

Polimer berasaskan karbon sebagai rizab tenaga

Sebagai hasil proses fotosintesis, microalgae menghasilkan pelbagai polimer karbon yang berfungsi sebagai rizab tenaga.

Sebagai contoh, mikroalga bahagian Chlorophyta menghasilkan kanji simpanan (α-1,4-D-glukosa), sangat mirip dengan kanji tumbuhan yang lebih tinggi.

Struktur dinding sel

Dinding microalgae memberikan pelbagai jenis struktur dan komposisi kimia. Dinding ini boleh dibentuk oleh serat selulosa, biasanya dengan penambahan xylan, pektin, mannans, asid alginik atau asid fuchsic.

Dalam sesetengah rumpai laut yang disebut berkapur atau karang, dinding sel memperlihatkan pemendapan kalsium karbonat, sementara yang lain hadir kitin.

Diatom, sebaliknya, mempunyai silikon dalam dinding sel mereka, yang mana polysaccharides dan protein ditambah, membentuk cangkang simetri dua hala atau radial (frustules). Cangkang ini tetap utuh untuk masa yang lama, membentuk fosil.

Microalgae euglenoid, tidak seperti yang sebelumnya, kekurangan dinding sel.

Jenis mobiliti

Microalgae boleh menyampaikan flagella (seperti Euglena dan dinoflagellates), tetapi tidak pernah hadir silia. Sebaliknya, beberapa mikroalgae tidak dapat bergerak dalam fasa vegetatif, bagaimanapun, gamet mereka boleh bergerak.

Aplikasi bioteknologi

Makanan manusia dan haiwan

Pada tahun 1950, ahli-ahli sains Jerman mula berkembang mikroalga secara besar-besaran untuk lipid dan protein yang akan menggantikan haiwan dan sayur-sayuran protein konvensional, dengan tujuan untuk meliputi penggunaan ternakan dan manusia.

Baru-baru ini, penanaman mikroalga secara besar-besaran telah diunjurkan sebagai salah satu kemungkinan untuk memerangi kelaparan dan kekurangan zat makanan global.

Microalgae mempunyai kepekatan nutrien yang luar biasa, yang lebih tinggi daripada yang diperhatikan di mana-mana spesies tumbuhan yang lebih tinggi. Gram harian microalgae adalah alternatif untuk menambah makanan yang tidak sihat.

Kelebihan penggunaannya sebagai makanan

Di antara kelebihan penggunaan mikroalgae sebagai makanan, kami mempunyai berikut:

  • Kadar pertumbuhan mikroalgal tinggi (mereka mempunyai hasil 20 kali ganda lebih tinggi daripada kawasan soya per unit).
  • Menjana faedah diukur dalam "profil hematologi" dan dalam "status intelektual" pengguna, dengan mengambil dos harian kecil sebagai tambahan pemakanan.
  • Kandungan protein tinggi berbanding makanan semula jadi yang lain.
  • Kepekatan vitamin dan mineral yang tinggi: pengambilan 1 hingga 3 gram sehari daripada produk mikroalgal, menyediakan jumlah beta-karotena (provitamin A), vitamin E dan B yang kompleks, besi dan unsur surih.
  • Sumber nutrien yang sangat bertenaga (berbanding dengan ginseng dan debunga yang dikumpul oleh lebah).
  • Mereka disyorkan untuk latihan intensiti yang tinggi.
  • Oleh kerana kepekatannya, berat badan rendah dan kemudahan pengangkutan, ekstrak kering mikroalgae sesuai sebagai makanan yang tidak mudah rosak untuk disimpan dalam jangkamasa keadaan kecemasan.

Akuakultur

Mikroalga digunakan sebagai makanan dalam akuakultur untuk kandungan protein yang tinggi (40-65% berat kering) dan keupayaan untuk meningkatkan pigmen mereka, warna salmonids dan krustasea.

Sebagai contoh, ia digunakan sebagai makanan untuk bivalves di semua peringkat pertumbuhan; untuk peringkat larva beberapa spesies krustasea dan untuk peringkat awal beberapa spesies ikan.

Pigmen dalam industri makanan

Sesetengah pigmen mikroalgal digunakan sebagai tambahan dalam makanan untuk meningkatkan pigmentasi daging ayam dan kuning telur, serta meningkatkan kesuburan ternakan.

Pigmen ini juga digunakan sebagai pewarna dalam produk seperti marjerin, mayonis, jus oren, krim ais, keju dan produk roti..

Perubatan manusia dan veterinar

Dalam bidang perubatan manusia dan veterinar, potensi mikroalga diiktiraf, kerana:

  • Mengurangkan risiko pelbagai jenis kanser, penyakit jantung dan mata (terima kasih kepada kandungan luteinnya).
  • Mereka membantu mencegah dan merawat penyakit jantung koronari, agregasi platelet, tahap kolestrol yang tidak normal, dan sangat menjanjikan untuk rawatan penyakit mental tertentu (kerana kandungan omega-3 mereka).
  • Mereka mempersembahkan antimutagenik, merangsang sistem imun, mengurangkan hipertensi dan detoksifikasi.
  • Mereka mempersembahkan tindakan bakterisida dan antikoagulan.
  • Meningkatkan bioavailabiliti besi.
  • Ubat berdasarkan mikroalga terapeutik dan pencegahan kolitis ulseratif, gastritis dan anemia, antara keadaan lain telah dijana.

Baja

Microalgae digunakan sebagai biofertilizers dan conditioner tanah. Mikroorganisma fotoautotropik ini dengan cepat melindungi tanah yang dibuang atau dibakar, mengurangkan bahaya hakisan.

Sesetengah spesies memihak kepada penetapan nitrogen, dan telah memungkinkan, contohnya, penanaman padi di tanah yang dibanjiri selama berabad-abad, tanpa penambahan baja. Spesies lain digunakan untuk menggantikan kapur dalam baja kompaun.

Kosmetik

Derivatif mikro telah digunakan dalam perumusan pasta gigi yang diperkayakan, yang menghilangkan bakteria yang menyebabkan karies gigi.

Juga krim telah dikembangkan yang termasuk derivatif sedemikian untuk sifat antioksidan dan perlindungan mereka terhadap sinar ultraviolet.

Rawatan air kencing

Microalgae digunakan dalam proses transformasi bahan organik dari air buangan, menghasilkan biomas dan air yang dirawat untuk pengairan. Dalam proses ini, mikroalgae memberikan oksigen yang diperlukan untuk bakteria aerobik, mencemarkan bahan pencemar organik.

Penunjuk pencemaran

Memandangkan kepentingan ekologi microalgae sebagai pengeluar utama persekitaran akuatik, mereka adalah penunjuk pencemaran alam sekitar.

Di samping itu, mereka mempunyai toleransi yang besar terhadap logam berat seperti tembaga, kadmium dan plumbum, serta hidrokarbon berklorin, yang boleh menjadi penunjuk kehadiran logam-logam ini.

Biogas

Sesetengah spesies (contohnya, Chlorella dan Spirulina), telah digunakan untuk membersihkan biogas, memandangkan mereka mengambil karbon dioksida sebagai sumber karbon anorganik, di samping secara serentak mengawal pH medium.

Biofuels

Microalgae biosynthesize pelbagai produk sampingan bioenergetik yang menarik secara komersil, seperti lemak, minyak, gula dan sebatian bioaktif berfungsi.

Banyak spesies kaya dengan lipid dan hidrokarbon yang sesuai untuk kegunaan langsung sebagai biofuel cecair bertenaga tinggi, pada tahap yang lebih tinggi daripada yang terdapat di dalam tumbuhan daratan, dan juga berpotensi sebagai pengganti untuk produk penapisan bahan bakar fosil. Ini tidak menghairankan, memandangkan kebanyakan minyak dikatakan berasal dari mikroalga.

Sejenis, Botryococcus braunii, khususnya, ia telah dikaji secara meluas. Diramalkan untuk menghasilkan minyak mikroalga adalah sehingga 100 kali ganda daripada tanaman tanah, 7,500 kepada 24,000 liter minyak bagi setiap ekar setahun, berbanding rapeseed dan sawit, 738 dan 3690 liter, masing-masing.

Rujukan

  1. Borowitzka, M. (1998). Pengeluaran komersil microalgae: kolam, tangki, ubi dan penoreh. J. Biotech, 70, 313-321.
  2. Ciferri, O. (1983). Spirulina, Mikrob organik yang boleh dimakan. Microbiol. Pdt., 47, 551-578.
  3. Ciferri, O., & Tiboni, O. (1985). Bidang biokimia dan industri Spirulina. Ann. Rev. Microbiol., 39, 503-526.
  4. Conde, J. L., Moro, L. E., Travieso, L., Sánchez, E. P., Lewis, A., & Dupeirón, R., et al. (1993). Proses pemurnian biogas menggunakan budaya mikroalga intensif. Bioteknologi Surat, 15 (3), 317-320.
  5. Contreras-Flores, C. Peña-Castro, M. J., Flores-Cotera, L. B., & Cañizares, R. O. (2003). Kemajuan dalam reka bentuk konsep photobioreactors untuk penanaman mikroalga. Interciencia, 28 (8), 450-456.
  6. Duerr, E. O., Molnar, A., & Sato, V. (1998). Memasak mikroalgae sebagai makanan akuakultur. J Mar Biotechnol, 7, 65-70.
  7. Lee, Y.-K. (2001). Sistem dan kaedah sistem massa jisim: Keterbatasan dan potensi mereka. Journal of Phycology Applied, 13, 307-315.
  8. Palacios Martinez, C. A., Chavez Sanchez, M. C., Olvera Novoa, M. A., & Abdo daripada Parra, M. I. (1996). Sumber alternatif protein sayuran sebagai pengganti ikan untuk makanan akuakultur. Kertas yang dibentangkan pada Prosiding Simposium Ketiga Antarabangsa Makanan Akuatik, Monterrey, Nuevo Leon, Mexico.
  9. Olaizola, M. (2003). Pembangunan komersil bioteknologi mikro: dari tiub ujian ke pasaran. Kejuruteraan Biomolekuler, 20, 459-466.