Mikroalger egenskaber, klassificering og anvendelser



den mikroalger de er eukaryote, fotoautotrofe organismer, det vil sige, de får energi fra lys og syntetiserer deres egen mad. De indeholder klorofyl og andre tilbehørspigmenter, der giver dem stor fotosynteseffektivitet.

De er unicellulære, koloniale - når de er etableret som aggregater og filamentøse (ensomme eller koloniale). De er en del af phytoplankton sammen med cyanobakterier (prokaryoter). Phytoplankton er det sæt fotosyntetiske, vandmiljøer, der flyder passivt eller har nedsat mobilitet.

Mikroalger findes fra jordbaserede Ecuador til polarområderne og anerkendes som en kilde til biomolekyler og metabolitter af stor økonomisk betydning. De er en direkte kilde til mad, medicin, foder, gødning og brændstof, og er endda indikatorer for forurening.

indeks

  • 1 kendetegn
    • 1.1 Producenter, der bruger sollys som energikilde
    • 1.2 habitater
  • 2 klassificering
    • 2.1 Naturen af ​​dens chlorofyler
    • 2.2 Kulstofbaserede polymerer som energibesparelse
    • 2.3 Strukturen af ​​cellevæggen
    • 2.4 Type mobilitet
  • 3 Bioteknologiske anvendelser
    • 3.1 Menneske- og dyrefoder
    • 3.2 Fordele ved anvendelse som fødevare
    • 3.3 Akvakultur
    • 3.4 Pigmenter i fødevareindustrien
    • 3.5 Human og veterinærmedicin
    • 3.6 Gødning
    • 3.7 Kosmetik
    • 3.8 Spildevandsrensning
    • 3.9 Forureningsindikatorer
    • 3.10 Biogas
    • 3.11 Biobrændstoffer
  • 4 referencer

funktioner

Producenter, der bruger sollys som energikilde

De fleste mikroalger præsenterer grøn farve, fordi de indeholder chlorophyll (tetrapyrrolic vegetabilsk pigment), fotoreceptor af lysenergi, der gør det muligt at udføre fotosyntese.

Nogle mikroalger har imidlertid rød eller brun farve, fordi de indeholder xanthophyler (gule carotenoidpigmenter), som maskerer den grønne farve.

levesteder

De beboer forskellige vandmiljøer sødt og saltt, naturligt og kunstigt (såsom svømmebassiner og fisketanke). Nogle er i stand til at vokse i jord, i sure habitater og inden for porøse klipper (endolithic), på meget tørre og meget kolde steder.

klassifikation

Mikroalgerne repræsenterer en stærkt heterogen gruppe, fordi den er polyphyletisk, det vil sige, at den grupperer arter af forskellige forfædre..

For at klassificere disse mikroorganismer har der været anvendt flere karakteristika, blandt andet: arten af ​​deres chlorofyler og deres energireserverstoffer, cellemurenes struktur og den type mobilitet de har til stede.

Naturen af ​​dens chlorofyler

De fleste alger har chlorophyll type a, og nogle få har en anden type chlorophyll hidrørende fra dette.

Mange er obligatoriske fototrofier og vokser ikke i mørket. Men nogle vokser i mørket og kataboliserer enkle sukkerarter og organiske syrer i fravær af lys.

For eksempel kan nogle flagellater og chlorophytes anvende acetat som en kilde til kulstof og energi. Andre assimilerer simple forbindelser i nærværelse af lys (fotoheterotrofi) uden at bruge dem som energikilde.

Kulstofbaserede polymerer som energibesparelse

Som et produkt af fotosyntetiske processer producerer mikroalger et stort udvalg af carbonpolymerer, der tjener som energibesparelse.

For eksempel genererer mikroalgen af ​​chlorophytafdelingen reservestivelse (a-1,4-D-glucose), som meget ligner stivelsen af ​​højere planter.

Strukturen af ​​cellevæggen

Mikroalgernes vægge frembyder en betydelig række strukturer og kemiske sammensætninger. Væggen kan bestå af cellulosefibre, sædvanligvis med tilsætning af xylan, pectin, mannaner, alginsyrer eller fuchsinsyre.

I nogle af tangene kaldet kalkholdige eller koraller præsenterer cellevæggen afsætning af calciumcarbonat, mens andre frembyder chitin.

Diatomer har på den anden side silicium i deres cellevæg, hvortil polysaccharider og proteiner tilsættes, der danner skaller af bilateral eller radial symmetri (frustuler). Disse skaller forbliver intakte i lang tid, der danner fossiler.

Euglenoid mikroalgen, i modsætning til de tidligere, mangler en cellevæg.

Type mobilitet

Mikroalger kan fremvise flagella (as Euglena og dinoflagellater), men aldrig til stede cilia. På den anden side kan nogle mikroalger være ubevægelige i deres vegetative fase, men deres gameter kan være mobile.

Bioteknologiske anvendelser

Menneske- og dyrefoder

I 1950'erne begyndte tyske forskere at dyrke mikroalger i bulk for at opnå lipider og proteiner, som ville erstatte konventionelle animalske og vegetabilske proteiner med det formål at dække husdyr og menneskeforbrug..

For nylig er den massive dyrkning af mikroalger blevet projiceret som en af ​​mulighederne for at bekæmpe sult og global underernæring.

Mikroalger har usædvanlige koncentrationer af næringsstoffer, som er højere end dem, der observeres i nogen art af højere plante. Et dagligt gram mikroalger er et alternativ til at supplere en dårlig kost.

Fordele ved dets anvendelse som mad

Blandt fordelene ved brug af mikroalger som mad har vi følgende:

  • Høj mikroalgvæksthastighed (de har et 20 gange højere udbytte end sojabønne pr. Arealareal).
  • Genererer målte fordele i den "hæmatologiske profil" og i forbrugerens "intellektuelle status" ved at indtage små daglige doser som et kosttilskud.
  • Høj proteinindhold i forhold til andre naturlige fødevarer.
  • Høj koncentration af vitaminer og mineraler: Indtagelse af 1 til 3 gram mikroalgal biprodukter pr. Dag giver mærkbare mængder beta-caroten (provitamin A), vitamin E- og B-kompleks, jern og sporstoffer.
  • Stærkt energisk næringsstofkilde (sammenlignet med ginseng og pollen indsamlet af bier).
  • De anbefales til højintensiv træning.
  • På grund af dets koncentration, lav vægt og lethed af transport er det tørre ekstrakt af mikroalger egnet som en ikke-fordærvelig fødevare til opbevaring i afventning af nødsituationer.

akvakultur

Mikroalger anvendes som mad i akvakultur på grund af deres høje proteinindhold (40 til 65% tørvægt) og evnen til at øge farven på laksefisk og krebsdyr med deres pigmenter.

For eksempel anvendes den som mad til muslinger i alle stadier af vækst; til larve stadier af nogle krebsdyrarter og til tidlige stadier af visse fiskearter.

Pigmenter i fødevareindustrien

Nogle mikroalgpigmenter anvendes som tilsætningsstoffer i foderstoffer for at øge pigmenteringen af ​​kyllingekød og æggeblommer samt øge husdyrfrugtbarheden.

Disse pigmenter anvendes også som farvestoffer i produkter som margariner, mayonnaiser, appelsinsaft, is, ost og bageriprodukter..

Human og veterinærmedicin

Inden for human- og veterinærmedicin anerkendes mikroalgernes potentiale, fordi:

  • Reducer risikoen for forskellige former for kræft, hjerte og oftalmiske sygdomme (takket være dets indhold af lutein).
  • De hjælper med at forebygge og behandle koronar hjertesygdom, blodpladeaggregering, unormale kolesterolniveauer og er meget lovende til behandling af visse psykiske sygdomme (på grund af deres omega-3-indhold).
  • De præsenterer antimutagenisk virkning, stimulerer immunsystemet, reducerer hypertension og afgiftning.
  • De præsenterer bakteriedræbende og antikoagulerende virkning.
  • Forøg biotilgængeligheden af ​​jern.
  • Medikamenter baseret på terapeutisk mikroalger og forebyggende ulcerøs colitis, gastrit og anæmi, blandt andre tilstande er blevet genereret.

gødning

Mikroalger bruges som biofortiliseringsmidler og jordkonditioneringsmidler. Disse fotoautotrofe mikroorganismer dækker hurtigt de fjernede eller brændte jordarter, hvilket reducerer faren for erosion.

Nogle arter favoriserer fikseringen af ​​kvælstof og har muliggjort f.eks. Dyrkning af ris i lande, der oversvømmes i århundreder uden tilsætning af gødninger. Andre arter anvendes til at erstatte kalk i sammensatte gødninger.

kosmetiske

Mikroalgaldehyder er blevet anvendt i formuleringen af ​​berigede tandpastaer, hvilket eliminerer bakterien, der forårsager tandkaries.

Også cremer er blevet udviklet, der indbefatter sådanne derivater for deres antioxidant og beskyttende egenskaber ved ultraviolette stråler.

Spildevandsbehandling

Mikroalger anvendes i transformationsprocesser af organisk materiale fra spildevand, der producerer biomasse og behandlet vand til kunstvanding. I denne proces giver mikroalger det nødvendige ilt til aerobic bakterier, nedbrydende organiske forurenende stoffer.

Forureningsindikatorer

På grund af mikroalgernes økologiske betydning som primære producenter af vandmiljøer er de indikatorer for miljøforurening.

Derudover har de stor tolerance over for tungmetaller som kobber, cadmium og bly samt chlorerede carbonhydrider, som kan være indikatorer for tilstedeværelsen af ​​disse metaller.

biogas

Nogle arter (for eksempel, Chlorella og spirulina), er blevet anvendt til at rense biogas, da de forbruger kuldioxid som en kilde til uorganisk carbon, ud over samtidig styring af mediumets pH.

biobrændstoffer

Mikroalger biosyntetiserer en bred vifte af kommercielt interessante bioenergetiske biprodukter, såsom fedtstoffer, olier, sukkerarter og funktionelle bioaktive forbindelser.

Mange arter er rige på lipider og carbonhydrider, der er egnede til direkte anvendelse som flydende biobrændstoffer med høj energi, i niveauer højere end dem, der findes i jordbaserede planter, og har også potentiale som erstatninger for fossile brændselsraffinaderiprodukter. Dette er ikke overraskende, idet man vurderer, at de fleste olier antages at stamme fra mikroalger.

En slags, Botryococcus braunii, Det er især blevet undersøgt meget. Det forventes, at olieudbyttet af mikroalger vil være op til 100 gange højere end for jordafgrøder, fra 7500-24000 liter olie pr. Acre om året sammenlignet med rapsfrø og palme til henholdsvis 738 og 3690 liter..

referencer

  1. Borowitzka, M. (1998). Kommerciel produktion af mikroalger: damme, tanke, knolde og fermentorer. J. of Biotech, 70, 313-321.
  2. Ciferri, O. (1983). Spirulina, Den spiselige mikroorganisme. Microbiol. Rev., 47, 551-578.
  3. Ciferri, O., & Tiboni, O. (1985). Spirulinas biokemi og industrielle potentiale. Ann. Rev. Microbiol., 39, 503-526.
  4. Count, J.L., Moro, L.E., Travieso, L., Sanchez, E.P., Leiva, A., & Dupeirón, R., et al. (1993). Biogasrensningsproces ved anvendelse af intensive mikroalgekulturer. Biotech. breve, 15 (3), 317-320.
  5. Contreras-Flores, C., Peña-Castro, J. M., Flores-Cotera, L. B., & Cañizares, R. O. (2003). Fremskridt i det konceptuelle design af fotobioreaktorer til dyrkning af mikroalger. Interscience, 28 (8), 450-456.
  6. Duerr, E. O., Molnar, A., & Sato, V. (1998). Kultiverede mikroalger som akvakulturfoder. J Mar Biotechnol, 7, 65-70.
  7. Lee, Y.-K. (2001). Mikroalgiske massekultur systemer og metoder: deres begrænsning og potentiale. Journal of Applied Phycology, 13, 307-315.
  8. Martínez Palacios, C.A., Chavez Sanchez, M.C., Olvera Novoa, M.A., og Abdo de la Parra, M.I. (1996). Alternative kilder til vegetabilske proteiner som erstatning for fiskemel til akvakulturfoder. Papir præsenteret i Proceedings af det tredje internationale symposium om akvakultur ernæring, Monterrey, Nuevo León, Mexico.
  9. Olaizola, M. (2003). Kommerciel udvikling af mikroalgalbioteknologi: fra testrøret til markedspladsen. Biomolekylær Engineering, 20, 459-466.