Характеристики, класификация и приложения на микроводорасли



на микроводорасли те са еукариотни, фотоавтотрофни организми, т.е. получават енергия от светлината и синтезират собствената си храна. Те съдържат хлорофил и други допълнителни пигменти, които им придават голяма фотосинтетична ефективност.

Те са едноклетъчни, колониални - когато са установени като агрегати и нишковидни (самотни или колониални). Те са част от фитопланктона, заедно с цианобактериите (прокариоти). Фитопланктонът е набор от фотосинтетични, водни микроорганизми, които плават пасивно или имат намалена подвижност.

Микроводораслите се намират от сухоземни Еквадор до полярните региони и са признати за източник на биомолекули и метаболити с голямо икономическо значение. Те са пряк източник на храна, лекарства, фуражи, торове и горива и са индикатори за замърсяване.

индекс

  • 1 Характеристики
    • 1.1 Производители, които използват слънчева светлина като източник на енергия
    • 1.2. Местообитания
  • 2 Класификация
    • 2.1 Характер на неговите хлорофили
    • 2.2 Полимери на основата на въглерод като енергиен резерв
    • 2.3 Структура на клетъчната стена
    • 2.4 Тип мобилност
  • 3 Биотехнологични приложения
    • 3.1 Храна за хора и животни
    • 3.2 Предимства на използването му като храна
    • 3.3 Аквакултура
    • 3.4 Пигменти в хранително-вкусовата промишленост
    • 3.5 Човешка и ветеринарна медицина
    • 3.6 Торове
    • 3.7 Козметика
    • 3.8 Пречистване на отпадни води
    • 3.9 Индикатори на замърсяване
    • 3.10 Биогаз
    • 3.11 Биогорива
  • 4 Препратки

функции

Производители, които използват слънчева светлина като източник на енергия

Повечето микроводорасли имат зелено оцветяване, защото съдържат хлорофил (тетрапиролен растителен пигмент), фоторецептор на светлинна енергия, който позволява да се извърши фотосинтеза..

Някои микроводорасли обаче имат червено или кафяво оцветяване, защото съдържат ксантофили (жълти каротеноидни пигменти), които маскират зеления цвят..

местообитания

Те обитават различни водни среди сладки и солени, естествени и изкуствени (като плувни басейни и рибни резервоари). Някои от тях могат да растат в почви, в киселинни местообитания и в порести скали (ендолитни), в много сухи и много студени места.

класификация

Микроводораслите представляват силно хетерогенна група, тъй като е полифилетична, т.е. групира различни видове предци..

За да се класифицират тези микроорганизми, са използвани няколко характеристики, сред които са: естеството на техните хлорофили и техните енергийни резервни вещества, структурата на клетъчната стена и вида на мобилността, която те представят..

Характер на неговите хлорофили

Повечето водорасли имат хлорофил тип a и няколко от тях имат друг вид хлорофил.

Много от тях са задължителни фототрофи и не растат на тъмно. Въпреки това, някои растат на тъмно и катаболизират прости захари и органични киселини в отсъствието на светлина.

Например, някои флагелати и хлорофити могат да използват ацетат като източник на въглерод и енергия. Други усвояват прости съединения в присъствието на светлина (фотогетеротрофия), без да ги използват като източник на енергия.

Въглеродни полимери като енергиен резерв

Като продукт на фотосинтетичния процес микроводораслите произвеждат голямо разнообразие от въглеродни полимери, които служат като енергиен резерв.

Например, микроводораслите от разделение Chlorophyta генерират резервно нишесте (α-1,4-D-глюкоза), много подобно на скорбялата на висшите растения.

Структура на клетъчната стена

Стените на микроводораслите представляват значително разнообразие от структури и химичен състав. Стената може да се състои от целулозни влакна, обикновено с добавка на ксилан, пектин, маннани, алгинови киселини или фуксинова киселина..

В някои водорасли, наречени варовити или корали, клетъчната стена представлява отлагане на калциев карбонат, а други - хитин..

Диатомеите, от друга страна, имат силиций в клетъчната си стена, към който се добавят полизахариди и протеини, образувайки черупки с двустранна или радиална симетрия (frustules). Тези черупки остават непокътнати за дълго време, образувайки вкаменелости.

Еугленоидните микроводорасли, за разлика от предишните, нямат клетъчна стена.

Вид мобилност

Микроводораслите могат да представляват флагела (като зелени еуглени и динофлагелати), но никога не присъстват реснички. От друга страна, някои микроводорасли притежават неподвижност в тяхната вегетативна фаза, но техните гамети могат да бъдат подвижни.

Биотехнологични приложения

Храна за хора и животни

През 50-те години германските учени започват да отглеждат микроводорасли в насипно състояние, за да получат липиди и протеини, които да заменят конвенционалните животински и растителни протеини, с цел да се покрие консумацията на животни и хора..

Наскоро масовото отглеждане на микроводорасли се очаква да бъде една от възможностите за борба с глада и глобалното недохранване.

Микроводораслите имат необичайни концентрации на хранителни вещества, които са по-високи от тези, наблюдавани във всеки вид висши растения. Ежедневният грам микроводорасли е алтернатива за допълване на лошото хранене.

Предимства на употребата му като храна

Сред предимствата на употребата на микроводорасли като храна имаме следното:

  • Висока скорост на растеж на микроводораслите (20 пъти по-висок добив от соя на единица площ).
  • Генерира измерени ползи в "хематологичния профил" и в "интелектуалния статус" на потребителя, като консумира малки дневни дози като хранителна добавка.
  • Високо съдържание на протеин в сравнение с други естествени храни.
  • Висока концентрация на витамини и минерали: поглъщането на 1 до 3 грама дневни микроводорасли, осигурява значителни количества бета-каротин (провитамин А), витамини E и B комплекс, желязо и микроелементи.
  • Силно енергизиращ хранителен източник (в сравнение с женшен и полен, събиран от пчелите).
  • Те се препоръчват за обучение с висока интензивност.
  • Поради своята концентрация, ниско тегло и лекота на транспортиране, сухият екстракт от микроводорасли е подходящ като нетрайна храна за съхранение в очакване на извънредни ситуации.

аквакултурите

Микроводораслите се използват като храна в аквакултурата поради високото им съдържание на протеини (от 40 до 65% сухо тегло) и способността им да увеличават цвета на сьомгите и ракообразните с техните пигменти..

Например, той се използва като храна за двучерупчести във всички етапи на растеж; за ларвни етапи на някои видове ракообразни и за ранни етапи на някои видове риби.

Пигменти в хранително-вкусовата промишленост

Някои микроводорасли пигменти се използват като добавки в фуражи за увеличаване на пигментацията на пилешко месо и яйчни жълтъци, както и за увеличаване на плодовитостта на добитъка.

Тези пигменти се използват и като оцветители в продукти като маргарини, майонези, портокалови сокове, сладоледи, сирена и хлебни изделия..

Човешка и ветеринарна медицина

В областта на хуманната и ветеринарната медицина се признава потенциалът на микроводораслите, тъй като:

  • Намаляване на риска от различни видове рак, сърдечни и офталмологични заболявания (благодарение на съдържанието на лутеин).
  • Те помагат за предотвратяване и лечение на коронарна болест на сърцето, агрегация на тромбоцити, анормални нива на холестерол и са много обещаващи за лечение на определени психични заболявания (поради тяхното съдържание на омега-3)..
  • Те проявяват антимутагенно действие, стимулират имунната система, намаляват хипертонията и детоксикират.
  • Те представляват бактерицидно и антикоагулантно действие.
  • Увеличаване на бионаличността на желязото.
  • Медикаменти, базирани на терапевтични микроводорасли и превенция на улцерозен колит, гастрит и анемия, наред с други условия.

торове

Микроводораслите се използват като био-торове и подобрители на почвата. Тези фотоавтотрофни микроорганизми бързо покриват отстранените или изгорени почви, намалявайки опасността от ерозия.

Някои видове благоприятстват фиксирането на азот и са направили възможно например отглеждането на ориз в наводнени от векове земи, без добавянето на торове. Други видове се използват за замяна на вар в съставни торове.

козметичен

Дериватите на микроводородите са използвани при формулирането на обогатени пасти за зъби, които елиминират бактерията, която причинява кариес на зъбите..

Също така са разработени кремове, които включват такива производни за техните антиоксидантни и защитни свойства на ултравиолетовите лъчи.

Пречистване на отпадни води

Микроводораслите се прилагат в процесите на трансформация на органична материя от отпадъчни води, генериране на биомаса и пречистена вода за напояване. В този процес микроводораслите осигуряват необходимия кислород за аеробните бактерии, разрушавайки органичните замърсители.

Индикатори за замърсяване

Като се има предвид екологичното значение на микроводораслите като първични производители на водна среда, те са показатели за замърсяване на околната среда.

Освен това те имат голяма толерантност към тежки метали като мед, кадмий и олово, както и на хлорирани въглеводороди, които могат да бъдат показатели за наличието на тези метали..

биогаз

Някои видове (например, Хлорела и спирулина), са използвани за пречистване на биогаз, тъй като те консумират въглероден диоксид като източник на неорганичен въглерод, като едновременно с това контролират рН на средата.

биогорива

Биосинтеза на микроводорасли с широка гама от търговски интересни биоенергийни странични продукти, като мазнини, масла, захари и функционални биоактивни съединения.

Много видове са богати на липиди и въглеводороди, подходящи за директна употреба като високоенергийни течни биогорива, на нива, по-високи от тези в сухоземните растения, и също имат потенциал като заместители на продукти от рафинерии на изкопаеми горива. Това не е изненадващо, като се има предвид, че повечето петрол се смята, че произхожда от микроводорасли.

Един вид, Botryococcus braunii, по-специално, тя е широко проучена. Предвижда се добивът на петрол от микроводорасли да бъде до 100 пъти по-висок от този на земните култури, от 7500-24000 литра петрол на акър годишно, в сравнение със съответно рапица и палми до 738 и 3690 литра..

препратки

  1. Borowitzka, М. (1998). Търговско производство на микроводорасли: езера, резервоари, грудки и ферментатори. J. of Biotech, 70, 313-321.
  2. Ciferri, O. (1983). Спирулина, Ядливият микроорганизъм. Microbiol. оборот., 47, 551-578.
  3. Ciferri, O., & Tiboni, O. (1985). Биохимията и промишленият потенциал на Спирулина. Ан. Microbiol., 39, 503-526.
  4. Count, J.L., Moro, L.E., Travieso, L., Sanchez, E.P., Leiva, A., & Dupeirón, R., et al. (1993). Процесът на пречистване на биогаз с използване на интензивни микроводорасли. Biotech. писма, 15 (3), 317-320.
  5. Contreras-Flores, C., Peña-Castro, J. M., Flores-Cotera, L. B., & Cañizares, R. O. (2003). Напредък в концептуалния дизайн на фотобиореакторите за отглеждане на микроводорасли. Interscience, 28 (8), 450-456.
  6. Duerr, Е. О., Molnar, A., & Sato, V. (1998). Култивирани микроводорасли като храна за аквакултури. J Mar Biotechnol, 7, 65-70.
  7. Lee, Y.-K. (2001 г.). Системи и методи на масовата култура на микрогалвата: тяхното ограничаване и потенциал. Вестник на приложната фикология, 13, 307-315.
  8. Martínez Palacios, C.A., Chavez Sanchez, M.C., Olvera Novoa, M.A., & Abdo de la Parra, M.I. (1996). Алтернативни източници на растителни протеини като заместител на рибно брашно за фураж за аквакултури. Доклад, представен в сборника с доклади от Третия международен симпозиум по хранене на аквакултури, Монтерей, Нуево Леон, Мексико.
  9. Olaizola, М. (2003). Търговско развитие на биохимиката на микроводораслите: от епруветката до пазара. Биомолекулярно инженерство, 20, 459-466.