Mikroalger egenskaper, klassifisering og applikasjoner



den mikroalger de er eukaryotiske, fotoautotrofe organismer, det vil si, de får energi fra lys og syntetiserer sin egen mat. De inneholder klorofyll og andre tilbehørspigmenter som gir dem god fotosyntetisk effektivitet.

De er enscellulære, koloniale - når de er etablert som aggregater og filamentøse (ensomme eller koloniale). De er en del av fytoplankton, sammen med cyanobakterier (prokaryoter). Fytoplankton er settet av fotosyntetiske, akvatiske mikroorganismer som flyter passivt eller har redusert mobilitet.

Mikroalger er funnet fra jordbasert Ecuador til polarområdene og er anerkjent som en kilde til biomolekyler og metabolitter av stor økonomisk betydning. De er en direkte kilde til mat, medisiner, fôr, gjødsel og drivstoff, og er til og med indikatorer for forurensning.

index

  • 1 Egenskaper
    • 1.1 Produsenter som bruker sollys som energikilde
    • 1.2 habitater
  • 2 Klassifisering
    • 2.1 Naturen av klorofyllene
    • 2.2 Karbonbaserte polymerer som energibesparende
    • 2.3 Strukturen av celleveggen
    • 2.4 Type mobilitet
  • 3 Bioteknologiske applikasjoner
    • 3.1 Menneskelig og animalsk mat
    • 3.2 Fordeler ved bruk som mat
    • 3.3 Akvakultur
    • 3.4 Pigmenter i næringsmiddelindustrien
    • 3.5 Menneskelig og veterinærmedisin
    • 3.6 Gjødsel
    • 3.7 Kosmetikk
    • 3.8 Avløpsvannbehandling
    • 3.9 Forurensningsindikatorer
    • 3.10 Biogas
    • 3.11 Biobrensel
  • 4 referanser

funksjoner

Produsenter som bruker sollys som energikilde

De fleste mikroalger presenterer grønn fargestoff fordi de inneholder klorofyll (tetrapyrrolisk vegetabilsk pigment), fotoreceptor av lysenergi som gjør at fotosyntese kan utføres.

Noen mikroalger har imidlertid rød eller brun fargestoffer, fordi de inneholder xantofyller (gule karotenoidpigmenter), som maskerer den grønne fargen.

habitater

De bor i ulike vannmiljøer søte og salte, naturlige og kunstige (som svømmebassenger og fisketanker). Noen er i stand til å vokse i jord, i sure habitater og i porøse bergarter (endolittiske), på svært tørre og svært kalde steder.

klassifisering

Mikroalgen representerer en svært heterogen gruppe, fordi den er polyfyletisk, det vil si at den grupperer arter av forskjellige forfedre..

For å klassifisere disse mikroorganismer, har flere egenskaper vært brukt, blant annet: arten av deres klorofyler og deres energireserverstoffer, strukturen av celleveggen og typen mobilitet de presenterer.

Naturen av klorofyllene

De fleste alger har klorofyll type a og noen få har en annen type klorofyll avledet fra dette.

Mange er forpliktende fototrofer og vokser ikke i mørket. Noen vokser imidlertid i mørket og kataboliserer enkle sukkerarter og organiske syrer i fravær av lys.

For eksempel kan noen flagellater og klorofytter bruke acetat som en kilde til karbon og energi. Andre assimilerer enkle forbindelser i nærvær av lys (fotoheterotrofi), uten å bruke dem som energikilde.

Kullbaserte polymerer som energibesparende

Som et produkt av fotosyntetisk prosess produserer mikroalger et stort utvalg av karbonpolymerer som tjener som energibesparende.

For eksempel genererer mikroalgen av Chlorophyta-divisjonen reserveringsstivelse (a-1,4-D-glukose), som er svært lik stivelse av høyere planter.

Strukturen av cellevegget

Veggene i mikroalgen presenterer et betydelig utvalg av strukturer og kjemisk sammensetning. Vegggen kan utgjøres av cellulosefibre, vanligvis ved tilsetning av xylan, pektin, mannaner, alginsyrer eller fettsyre.

I noen tanger som kalles kalkholdig eller korall, presenterer cellevegget avsetning av kalsiumkarbonat, mens andre presenterer kitin.

Diatomer har derimot silisium i sin cellevegg, som polysakkarider og proteiner tilsettes, og danner skjell av bilateral eller radial symmetri (frustuler). Disse skallene forblir intakte i lang tid, og danner fossiler.

Euglenoid mikroalgen, i motsetning til de forrige, mangler en cellevegg.

Type mobilitet

Mikroalger kan presentere flagella (as Euglena og dinoflagellater), men aldri tilstede cilia. På den annen side, noen mikroalger presenterer uendelig i sin vegetative fase, men deres gameter kan være mobile.

Bioteknologiske applikasjoner

Menneskelig og animalsk mat

På 1950-tallet begynte tyske forskere å dyrke mikroalger i bulk for å få lipider og proteiner som ville erstatte konvensjonelle animalske og vegetabilske proteiner, med sikte på å dekke husdyr og menneskeforbruk..

Nylig har den massive dyrking av mikroalger blitt projisert som en av mulighetene for å bekjempe sult og global underernæring.

Mikroalger har uvanlige konsentrasjoner av næringsstoffer, som er høyere enn de som observeres i noen arter av høyere plante. Et daglig gram mikroalger er et alternativ til å supplere et dårlig kosthold.

Fordeler ved bruk som mat

Blant fordelene ved bruk av mikroalger som mat har vi følgende:

  • Høy mikroalg veksthastighet (de har et 20 ganger høyere utbytte enn soyabønner per enhet).
  • Genererer målte fordeler i "hematologisk profil" og i "intellektuell status" av forbrukeren ved å konsumere små daglige doser som et kosttilskudd.
  • Høyt proteininnhold i forhold til andre naturlige matvarer.
  • Høy konsentrasjon av vitaminer og mineraler: Inntak av 1 til 3 gram per dag av mikroalge produkter, gir vesentlige mengder av beta-karoten (provitamin A), E og B-kompleks vitaminer, jern og sporstoffer.
  • Sterk energi næringsstoffkilde (sammenlignet med ginseng og pollen samlet av bier).
  • De anbefales for høy intensitetstrening.
  • På grunn av konsentrasjonen, lav vekt og enkel transport, er det tørre ekstraktet av mikroalger egnet som en ikke-forgjengelig mat til å lagre i påvente av nødsituasjoner.

akvakultur

Mikroalger brukes som mat i akvakultur på grunn av deres høye proteininnhold (40 til 65% tørrvekt) og evnen til å øke fargen på laksefisk og krepsdyr med pigmentene.

For eksempel blir den brukt som mat for muslinger i alle stadier av vekst; for larvstadier av enkelte krepsdyrarter og for tidlige stadier av enkelte fiskearter.

Pigmenter i næringsmiddelindustrien

Noen mikroalg pigmenter brukes som tilsetningsstoffer i fôr for å øke pigmenteringen av kyllingekjøtt og eggeplommer, samt øke husdyrfruktbarheten.

Disse pigmentene brukes også som fargestoffer i produkter som margariner, majones, appelsinjuice, iskrem, oster og bakevarer..

Menneskelig og veterinærmedisin

På området human og veterinærmedisin er potensialet for mikroalger anerkjent, fordi:

  • Reduser risikoen for ulike typer kreft, hjerte og oftalmiske sykdommer (takket være luteininnholdet).
  • De hjelper til med å forebygge og behandle koronar hjertesykdom, blodplateaggregasjon, unormale kolesterolnivåer, og er svært lovende for behandling av visse psykiske lidelser (på grunn av deres omega-3 innhold).
  • De presenterer antimutagenisk virkning, stimulerer immunsystemet, reduserer hypertensjon og avgiftning.
  • De presenterer bakteriedrepende og antikoagulerende virkning.
  • Øk biotilgjengeligheten av jern.
  • Medisiner basert på terapeutisk mikroalger og forebygging av ulcerøs kolitt, gastritt og anemi, er blant annet blitt generert.

gjødsel

Mikroalger brukes som biofertilizers og jordbårne. Disse fotoautotrofe mikroorganismer dekker raskt de fjernede eller brente jordene, og reduserer faren for erosjon.

Noen arter favoriserer fiksering av nitrogen, og har muliggjort for eksempel dyrking av ris i land som er oversvømt i århundrer uten tilsetning av gjødsel. Andre arter brukes til å erstatte kalk i sammensatte gjødsel.

kosmetisk

Mikroalgerivater har blitt brukt i formuleringen av berikte tannkrem, som eliminerer bakterien som forårsaker dentalkaries.

Også kremer er blitt utviklet som inkluderer slike derivater for deres antioksidant og beskyttende egenskaper av ultrafiolette stråler.

Avløpsvannbehandling

Mikroalger brukes i prosesser for transformasjon av organisk materiale fra avløpsvann, generering av biomasse og behandlet vann til vanning. I denne prosessen gir mikroalger det nødvendige oksygenet til aerobe bakterier, nedbrytende organiske forurensninger.

Forurensningsindikatorer

Gitt mikroalgernes økologiske betydning som primære produsenter av vannmiljøer, er de indikatorer for miljøforurensning.

I tillegg har de stor toleranse for tungmetaller som kobber, kadmium og bly, samt klorerte hydrokarboner, som kan være indikatorer for nærværet av disse metallene.

biogass

Noen arter (for eksempel, Chlorella og spirulina), har blitt brukt til å rense biogas, siden de forbruker karbondioksid som en kilde til uorganisk karbon, i tillegg til samtidig styring av mediumets pH.

biodrivstoff

Mikroalger biosyntetiserer et bredt spekter av kommersielt interessante bioenergetiske biprodukter, som fett, oljer, sukkerarter og funksjonelle bioaktive forbindelser.

Mange arter er rik på lipider og hydrokarboner som er egnet for direkte anvendelse som energirike flytende biodrivstoff, ved høyere enn i dag i landplanter, og har også potensiale som erstatninger for raffineringsprodukter av fossilt brensel. Dette er ikke overraskende, med tanke på at mest olje er antatt å stamme fra mikroalger.

En snill, Botryococcus braunii, Det har særlig blitt studert mye. Er spådd til å gi mikroalger olje er opp til 100 ganger større enn land avlinger, henholdsvis fra 7500 til 24 000 liter olje per acre per år, sammenlignet med raps og palme, 738 og 3,690 liter,.

referanser

  1. Borowitzka, M. (1998). Kommersiell produksjon av mikroalger: dammer, tanker, knoller og fermentorer. J. of Biotech, 70, 313-321.
  2. Ciferri, O. (1983). Spirulina, Den spiselige mikroorganismen. Microbiol. Rev., 47, 551-578.
  3. Ciferri, O., & Tiboni, O. (1985). Biokjemien og industripotensialet til 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). Biogasrensingsprosess ved bruk av intensive mikroalgetkulturer. Biotech. Letters, 15 (3), 317-320.
  5. Contreras-Flores, C., Peña-Castro, J. M., Flores-Cotera, L. B., & Cañizares, R. O. (2003). Fremskritt i den konseptuelle utformingen av fotobioreaktorer for dyrking av mikroalger. Inter, 28 (8), 450-456.
  6. Duerr, E. O., Molnar, A., & Sato, V. (1998). Kultiverte mikroalger som akvakulturfôr. J Mar Bioteknologi, 7, 65-70.
  7. Lee, Y.-K. (2001). Mikroalgiske massekultur systemer og metoder: deres begrensning og potensial. Journal of Applied Phycology, 13, 307-315.
  8. Palacios Martinez, C. A., Chavez Sanchez, C. M., Olvera Novoa, M. A., & Abdo av Parra, M. I. (1996). Alternative kilder til vegetabilske proteiner som erstatning for fiskemel for akvakulturfôr. Paper presentert i Prosedyrene til det tredje internasjonale symposiet om akvakultur ernæring, Monterrey, Nuevo León, Mexico.
  9. Olaizola, M. (2003). Kommersiell utvikling av mikroalgalbioteknologi: fra testrøret til markedet. Biomolekylærteknikk, 20, 459-466.