Характеристики, классификация и применение микроводорослей



микроводорослей это эукариотические, фотоавтотрофные организмы, то есть они получают энергию от света и синтезируют свою пищу. Они содержат хлорофилл и другие вспомогательные пигменты, которые дают им высокую эффективность фотосинтеза.

Они одноклеточные, колониальные - когда они установлены как совокупности - и нитевидные (одиночные или колониальные). Они являются частью фитопланктона, наряду с цианобактериями (прокариотами). Фитопланктон - это набор фотосинтезирующих водных микроорганизмов, которые пассивно плавают или имеют ограниченную подвижность..

Микроводоросли встречаются от наземного Эквадора до полярных регионов и признаны источником биомолекул и метаболитов, имеющих большое экономическое значение. Они являются прямым источником пищи, лекарств, кормов, удобрений и топлива и даже являются индикаторами загрязнения..

индекс

  • 1 Характеристики
    • 1.1 Производители, которые используют солнечный свет в качестве источника энергии
    • 1.2 Места обитания
  • 2 Классификация
    • 2.1 Природа его хлорофиллов
    • 2.2 Полимеры на основе углерода как запас энергии
    • 2.3 Структура клеточной стенки
    • 2.4 Тип мобильности
  • 3 Биотехнологические применения
    • 3.1 Пища человека и животных
    • 3.2 Преимущества его использования в качестве пищи
    • 3.3 Аквакультура
    • 3.4 Пигменты в пищевой промышленности
    • 3.5 Человек и ветеринария
    • 3.6 Удобрения
    • 3.7 Косметика
    • 3.8 Очистка сточных вод
    • 3.9 Индикаторы загрязнения
    • 3.10 Биогаз
    • 3.11 Биотопливо
  • 4 Ссылки

черты

Производители, которые используют солнечный свет в качестве источника энергии

Большинство микроводорослей имеют зеленую окраску, потому что они содержат хлорофилл (тетрапиррольный растительный пигмент), фоторецептор световой энергии, который позволяет осуществлять фотосинтез.

Однако некоторые микроводоросли имеют красную или коричневую окраску, потому что они содержат ксантофиллы (желтые каротиноидные пигменты), которые маскируют зеленый цвет.

местообитания

Они обитают в различных водных средах, сладких и соленых, естественных и искусственных (например, бассейны и аквариумы с рыбами). Некоторые способны расти в почве, в кислых средах обитания и в пористых породах (эндолитических), в очень сухих и очень холодных местах.

классификация

Микроводоросли представляют собой весьма неоднородную группу, поскольку она является полифилетической, то есть группирует виды разных предков..

Для классификации этих микроорганизмов было использовано несколько характеристик, среди которых: природа их хлорофиллов и веществ, запасающих их энергию, структура клеточной стенки и тип подвижности, которую они представляют..

Природа его хлорофиллов

У большинства водорослей есть хлорофилл типа а, и у некоторых есть другой тип хлорофилла, полученного из этого.

Многие являются обязательными фототрофами и не растут в темноте. Однако некоторые растут в темноте и катаболизируют простые сахара и органические кислоты при отсутствии света.

Например, некоторые жгутики и хлорофиты могут использовать ацетат в качестве источника углерода и энергии. Другие усваивают простые соединения в присутствии света (фотогетеротрофия), не используя их в качестве источника энергии..

Полимеры на основе углерода как запас энергии

Как продукт процесса фотосинтеза, микроводоросли производят большое разнообразие углеродных полимеров, которые служат запасом энергии.

Например, микроводоросли деления Chlorophyta генерируют резервный крахмал (α-1,4-D-глюкоза), очень похожий на крахмалы высших растений..

Структура клеточной стенки

Стенки микроводорослей представляют значительное разнообразие структур и химического состава. Стенка может состоять из целлюлозных волокон, обычно с добавлением ксилана, пектина, маннана, альгиновой кислоты или фуксовой кислоты.

В некоторых морских водорослях, называемых известняковыми или коралловыми, клеточная стенка представляет собой отложение карбоната кальция, в то время как другие представляют хитин.

Диатомовые водоросли, с другой стороны, содержат кремний в клеточной стенке, к которому добавляются полисахариды и белки, образуя оболочки двухсторонней или радиальной симметрии (усеченные). Эти раковины долгое время остаются нетронутыми, образуя окаменелости.

У евгленоидных микроводорослей, в отличие от предыдущих, отсутствует клеточная стенка.

Тип мобильности

Микроводоросли могут представлять жгутики (как эвглены и динофлагелляты), но никогда не присутствует ресничек. С другой стороны, некоторые микроводоросли обладают неподвижностью в вегетативной фазе, однако их гаметы могут быть подвижными.

Биотехнологические применения

Пища для человека и животных

В 1950-х годах немецкие ученые начали культивировать микроводоросли в больших объемах, чтобы получить липиды и белки, которые заменили бы обычные животные и растительные белки, с целью покрытия потребления скота и человека..

В последнее время массовое выращивание микроводорослей стало одной из возможностей борьбы с голодом и глобальным недоеданием..

Микроводоросли имеют необычные концентрации питательных веществ, которые выше, чем у любых видов высших растений. Ежедневный грамм микроводорослей является альтернативой плохой диете.

Преимущества его использования в качестве пищи

Среди преимуществ использования микроводорослей в пищу у нас есть следующие:

  • Высокие темпы роста микроводорослей (у них урожай в 20 раз выше, чем сои на единицу площади).
  • Создает измеренные преимущества в «гематологическом профиле» и «интеллектуальном статусе» потребителя, потребляя небольшие ежедневные дозы в качестве пищевой добавки..
  • Высокое содержание белка по сравнению с другими натуральными продуктами.
  • Высокая концентрация витаминов и минералов: прием от 1 до 3 г в день побочных продуктов микроводорослей обеспечивает заметное количество бета-каротина (провитамина А), витаминов Е и В комплекса, железа и микроэлементов.
  • Высокоэнергетический источник питательных веществ (по сравнению с женьшенем и пыльцой, собранной пчелами).
  • Они рекомендуются для тренировок высокой интенсивности.
  • Благодаря своей концентрации, малому весу и простоте транспортировки, сухой экстракт микроводорослей пригоден в качестве скоропортящейся пищи для хранения в ожидании чрезвычайных ситуаций..

аквакультура

Микроводоросли используются в пищу в аквакультуре благодаря высокому содержанию белка (от 40 до 65% сухого веса) и способности увеличивать цвет лососевых и ракообразных с помощью их пигментов..

Например, он используется в качестве пищи для двустворчатых моллюсков на всех стадиях роста; для личиночных стадий некоторых видов ракообразных и для ранних стадий некоторых видов рыб.

Пигменты в пищевой промышленности

Некоторые пигменты из микроводорослей используются в качестве добавок в кормах для увеличения пигментации куриного мяса и яичных желтков, а также для повышения фертильности скота.

Эти пигменты также используются в качестве красителей в таких продуктах, как маргарины, майонезы, апельсиновые соки, мороженое, сыры и хлебобулочные изделия..

Человек и ветеринария

В области медицины человека и ветеринарии потенциал микроводорослей признан, потому что:

  • Снижение риска различных видов рака, сердечных и глазных заболеваний (благодаря содержанию лютеина).
  • Они помогают предотвращать и лечить ишемическую болезнь сердца, агрегацию тромбоцитов, ненормальный уровень холестерина и являются весьма перспективными для лечения некоторых психических заболеваний (благодаря содержанию омега-3).
  • Они оказывают антимутагенное действие, стимулируют иммунную систему, снижают артериальную гипертензию и выводят токсины..
  • Они оказывают бактерицидное и антикоагулянтное действие.
  • Увеличить биодоступность железа.
  • Были созданы лекарства на основе лечебных микроводорослей и профилактики язвенного колита, гастрита и анемии, а также других заболеваний..

удобрения

Микроводоросли используются в качестве биоудобрений и кондиционеров почвы. Эти фотоавтотрофные микроорганизмы быстро покрывают удаленные или сожженные почвы, уменьшая опасность эрозии.

Некоторые виды одобряют фиксацию азота и делают возможным, например, выращивание риса на затопленных веках без добавления удобрений. Другие виды используются для замены извести в сложных удобрениях..

косметический

Производные микроводорослей использовались в составе обогащенных зубных паст, которые устраняют бактерии, вызывающие кариес..

Также были разработаны кремы, которые включают такие производные благодаря своим антиоксидантным и защитным свойствам от ультрафиолетовых лучей..

Очистка сточных вод

Микроводоросли применяются в процессах преобразования органических веществ из сточных вод, получения биомассы и очищенной воды для орошения. В этом процессе микроводоросли обеспечивают необходимый кислород для аэробных бактерий, разлагающих органические загрязнители.

Индикаторы загрязнения

Учитывая экологическое значение микроводорослей как основных производителей водных сред, они являются индикаторами загрязнения окружающей среды..

Кроме того, они обладают большой устойчивостью к таким тяжелым металлам, как медь, кадмий и свинец, а также к хлорированным углеводородам, что может быть индикатором присутствия этих металлов..

биогаз

Некоторые виды (например,, хлорелла и спирулина), были использованы для очистки биогаза, так как они потребляют углекислый газ в качестве источника неорганического углерода, в дополнение к одновременному контролю рН среды.

биотопливо

Микроводоросли биосинтезируют широкий спектр коммерчески интересных биоэнергетических побочных продуктов, таких как жиры, масла, сахара и функциональные биоактивные соединения.

Многие виды богаты липидами и углеводородами, подходящими для непосредственного использования в качестве высокоэнергетического жидкого биотоплива, на уровнях выше, чем те, которые присутствуют на наземных заводах, а также имеют потенциал в качестве заменителей продуктов переработки ископаемого топлива. Это неудивительно, учитывая, что считается, что большая часть масла происходит из микроводорослей..

Вид, Botryococcus braunii, в частности, он широко изучен. Прогнозируется, что урожайность микроводорослей будет в 100 раз выше, чем у наземных культур, с 7500-24000 литров масла на акр в год по сравнению с рапсом и пальмой, до 738 и 3690 литров соответственно..

ссылки

  1. Боровицка М. (1998). Промышленное производство микроводорослей: пруды, резервуары, клубни и ферментеры. J. Биотехнологии, 70, 313-321.
  2. Ciferri, O. (1983). Спирулина, Съедобный микроорганизм. Microbiol. оборот., 47, 551-578.
  3. Ciferri O. & Tiboni O. (1985). Биохимия и промышленный потенциал спирулины. Ann. Преподобный Микробиол., 39, 503-526.
  4. Count, J.L., Moro, L.E., Travieso, L., Sanchez, E.P., Leiva, A. & Dupeirón, R., et al. (1993). Процесс очистки биогаза с использованием интенсивных культур микроводорослей. Biotech. буквы, 15 (3), 317-320.
  5. Contreras-Flores C., Peña-Castro J.M., Flores-Cotera L. B. & Cañizares R.O. (2003). Достижения в концептуальном проектировании фотобиореакторов для выращивания микроводорослей. Interscience, 28 (8), 450-456.
  6. Duerr, E.O., Molnar, A. & Sato, V. (1998). Культивируемые микроводоросли как корм для аквакультуры. J Mar Biotechnol, 7, 65-70.
  7. Ли, Ю.К. (2001). Системы и методы массовой культуры микроводорослей: их ограничения и возможности. Журнал прикладной психологии, 13, 307-315.
  8. Мартинес Паласиос, С. А., Чавес Санчес, М. С., Олвера Новоа, М. А., и Абдо де ла Парра, М. И. (1996). Альтернативные источники растительных белков в качестве заменителя рыбной муки для аквакультурных кормов. Документ, представленный в материалах Третьего международного симпозиума по аквакультурному питанию, Монтеррей, Нуэво-Леон, Мексика.
  9. Олайзола М. (2003). Коммерческое развитие биотехнологии микроводорослей: от пробирки до рынка. Биомолекулярная инженерия, 20, 459-466.