ลักษณะของสาหร่ายขนาดเล็กการจำแนกและการใช้งาน

สาหร่าย พวกมันเป็นยูคาริโอตสิ่งมีชีวิตที่เป็นแสงอัตโนมัตินั่นคือพวกมันได้รับพลังงานจากแสงและสังเคราะห์อาหารของพวกเขาเอง พวกเขามีคลอโรฟิลล์และเม็ดสีอุปกรณ์เสริมอื่น ๆ ที่ให้ประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงที่ยอดเยี่ยม.

พวกเขาเป็นหนึ่งเดียวอาณานิคมเมื่อพวกเขาถูกจัดตั้งขึ้นเป็นมวลรวมและเส้นใย (โดดเดี่ยวหรืออาณานิคม) พวกมันเป็นส่วนหนึ่งของแพลงก์ตอนพืชพร้อมกับไซยาโนแบคทีเรีย (โปรคาริโอต) แพลงก์ตอนพืชเป็นชุดของจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงและน้ำที่ลอยอยู่ชั่วคราวหรือมีความคล่องตัวลดลง.

Microalgae พบได้จากเอกวาดอร์ภาคพื้นดินไปจนถึงบริเวณขั้วโลกและได้รับการยอมรับว่าเป็นแหล่งของสารชีวโมเลกุลและสารที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจ พวกเขาเป็นแหล่งโดยตรงของอาหารยาอาหารสัตว์ปุ๋ยและเชื้อเพลิงและยังเป็นตัวบ่งชี้ภาวะมลพิษ.

ดัชนี

• 1 ลักษณะ
  • 1.1 ผู้ผลิตที่ใช้แสงแดดเป็นแหล่งพลังงาน
  • 1.2 ที่อยู่อาศัย
• 2 การจำแนกประเภท
  • 2.1 ธรรมชาติของคลอโรฟิลล์
  • 2.2 โพลีเมอร์ที่ใช้คาร์บอนเป็นพลังงานสำรอง
  • 2.3 โครงสร้างของผนังเซลล์
  • 2.4 ประเภทความคล่องตัว
• 3 การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพ
  • 3.1 อาหารมนุษย์และสัตว์
  • 3.2 ข้อดีของการใช้เป็นอาหาร
  • 3.3 การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ
  • 3.4 รงควัตถุในอุตสาหกรรมอาหาร
  • 3.5 เวชศาสตร์มนุษย์และสัตวแพทย์
  • 3.6 ปุ๋ย
  • 3.7 เครื่องสำอาง
  • 3.8 การบำบัดน้ำเสีย
  • 3.9 ตัวชี้วัดมลพิษ
  • 3.10 ก๊าซชีวภาพ
  • 3.11 เชื้อเพลิงชีวภาพ
• 4 อ้างอิง

คุณสมบัติ

ผู้ผลิตที่ใช้แสงแดดเป็นแหล่งพลังงาน

สาหร่ายสีเขียวส่วนใหญ่มีสีเขียวเนื่องจากมีคลอโรฟิลล์ (เม็ดสีผักเตตริริโรลิก), เซลล์รับแสงแสงที่ช่วยให้การสังเคราะห์ด้วยแสง.

อย่างไรก็ตามสาหร่ายขนาดเล็กบางชนิดมีสีแดงหรือน้ำตาลเนื่องจากมีสารแซนโทฟิลล์ (เม็ดสีเหลืองแคโรทีนอยด์) ซึ่งปกปิดสีเขียว.

แหล่งที่อยู่อาศัย

พวกเขาอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมทางน้ำต่าง ๆ หวานและเค็มธรรมชาติและประดิษฐ์ (เช่นสระว่ายน้ำและตู้ปลา) บางคนสามารถเติบโตได้ในดินในที่อยู่อาศัยที่เป็นกรดและภายในหินที่มีรูพรุน (endolithic) ในที่แห้งและเย็นมาก.

การจัดหมวดหมู่

สาหร่ายเป็นตัวแทนของกลุ่มที่แตกต่างกันอย่างมากเพราะมันเป็น polyphyletic นั่นคือมันเป็นกลุ่มสายพันธุ์ของบรรพบุรุษที่แตกต่างกัน.

เพื่อจำแนกจุลินทรีย์เหล่านี้มีการใช้คุณสมบัติหลายประการ ได้แก่ : ธรรมชาติของคลอโรฟิลล์และสารสำรองพลังงานโครงสร้างของผนังเซลล์และชนิดของการเคลื่อนไหวที่มีอยู่.

ธรรมชาติของคลอโรฟิลล์

สาหร่ายส่วนใหญ่มีคลอโรฟิลล์ประเภท a และมีไม่กี่คลอโรฟิลล์อีกประเภทที่ได้มาจากสิ่งนี้.

หลายคนเป็นภาระหน้าที่ของแสงและไม่เติบโตในที่มืด อย่างไรก็ตามบางคนเติบโตในที่มืดและสร้างน้ำตาลและกรดอินทรีย์อย่างง่ายในกรณีที่ไม่มีแสงสว่าง.

ตัวอย่างเช่น flagellates และ chlorophytes บางตัวสามารถใช้ acetate เป็นแหล่งคาร์บอนและพลังงาน บางคนดูดกลืนสารประกอบง่าย ๆ ต่อหน้าแสง (photoheterotrophy) โดยไม่ใช้เป็นแหล่งพลังงาน.

โพลีเมอร์ที่ใช้คาร์บอนเป็นพลังงานสำรอง

ในฐานะที่เป็นผลิตภัณฑ์ของกระบวนการสังเคราะห์แสง, สาหร่ายขนาดเล็กผลิตโพลีเมอร์คาร์บอนจำนวนมากที่ทำหน้าที่เป็นพลังงานสำรอง.

ตัวอย่างเช่นสาหร่ายขนาดเล็กของแผนก Chlorophyta สร้างแป้งสำรอง (α-1,4-D-กลูโคส) คล้ายกับแป้งของพืชที่สูงขึ้น.

โครงสร้างของผนังเซลล์

ผนังของสาหร่ายขนาดเล็กนั้นมีความหลากหลายของโครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมี ผนังอาจประกอบขึ้นด้วยเส้นใยเซลลูโลสโดยปกติจะมีการเติมไซแลนเพกตินแมนน์แมนกรดอัลจินิกหรือกรดฟูชซิก.

ในสาหร่ายบางชนิดที่เรียกว่าหินปูนหรือปะการังผนังเซลล์แสดงการสะสมของแคลเซียมคาร์บอเนตในขณะที่บางชนิดก็มีไคติน.

ในทางตรงกันข้ามไดอะตอมนั้นมีซิลิคอนอยู่ในผนังเซลล์ซึ่งมีการเพิ่มโพลีแซคคาไรด์และโปรตีนทำให้เกิดเปลือกของสมมาตรแบบทวิภาคีหรือรัศมี กระสุนเหล่านี้ยังคงสภาพเดิมเป็นเวลานานสร้างฟอสซิล.

สาหร่ายขนาดเล็กที่แตกต่างจากเซลล์ก่อนหน้านั้นไม่มีผนังเซลล์.

ประเภทของการเคลื่อนไหว

Microalgae สามารถนำเสนอ flagella (เช่น ยูกลีนา และ dinoflagellates) แต่ไม่เคยนำเสนอ cilia ในอีกด้านหนึ่งสาหร่ายขนาดเล็กจะไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ในระยะของพืชอย่างไรก็ตามเซลล์สืบพันธุ์ของพวกมันสามารถเคลื่อนที่ได้.

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพ

อาหารของมนุษย์และสัตว์

ในปี 1950 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันเริ่มเพาะเลี้ยงสาหร่ายขนาดใหญ่เพื่อให้ได้ไขมันและโปรตีนที่จะเข้ามาแทนที่โปรตีนจากสัตว์และพืชผักทั่วไปโดยมีจุดประสงค์เพื่อให้ครอบคลุมการบริโภคปศุสัตว์และมนุษย์.

เมื่อเร็ว ๆ นี้การเพาะปลูกสาหร่ายขนาดใหญ่ได้รับการคาดการณ์ว่าเป็นหนึ่งในความเป็นไปได้ที่จะต่อสู้กับความหิวโหยและภาวะทุพโภชนาการระดับโลก.

Microalgae มีความเข้มข้นของสารอาหารที่ผิดปกติซึ่งสูงกว่าที่พบในพืชทุกชนิด สาหร่ายขนาดเล็กทุกวันเป็นทางเลือกหนึ่งในการเสริมอาหารที่ไม่ดี.

ข้อดีของการใช้เป็นอาหาร

ในบรรดาข้อดีของการใช้สาหร่ายขนาดเล็กเป็นอาหารเรามีดังต่อไปนี้:

• อัตราการเจริญเติบโตของ microalgal สูง (พวกมันให้ผลผลิตสูงกว่าถั่วเหลืองถึง 20 เท่าต่อหน่วยพื้นที่).
• สร้างผลประโยชน์ที่วัดได้ใน "โปรไฟล์โลหิตวิทยา" และใน "สถานะทางปัญญา" ของผู้บริโภคโดยการบริโภคในปริมาณเล็กน้อยทุกวันเป็นอาหารเสริม.
• มีปริมาณโปรตีนสูงเมื่อเทียบกับอาหารธรรมชาติอื่น ๆ.
• ความเข้มข้นสูงของวิตามินและแร่ธาตุ: การบริโภค 1 ถึง 3 กรัมต่อวันของผลพลอยได้จาก microalgal ให้ปริมาณเบต้าแคโรทีน (provitamin A), วิตามินอีและบีคอมเพล็กซ์, ธาตุเหล็กและร่องรอย.
• สารอาหารที่ให้พลังงานสูง (เมื่อเปรียบเทียบกับโสมและละอองเกสรที่เก็บรวบรวมโดยผึ้ง).
• พวกเขาจะแนะนำสำหรับการฝึกอบรมความเข้มสูง.
• เนื่องจากความเข้มข้นน้ำหนักต่ำและความสะดวกในการขนส่งสารสกัดจากสาหร่ายแห้งจึงเหมาะสำหรับเป็นอาหารที่ไม่เน่าเสียง่ายในการจัดเก็บในสถานการณ์ฉุกเฉิน.

เพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ

Microalgae ใช้เป็นอาหารในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเนื่องจากมีโปรตีนสูง (น้ำหนักแห้ง 40 ถึง 65%) และความสามารถในการเพิ่มสีของปลาแซลมอนและครัสเตเชียด้วยเม็ดสี.

ตัวอย่างเช่นมันถูกใช้เป็นอาหารสำหรับหอยสองฝาในทุกขั้นตอนของการเจริญเติบโต สำหรับระยะตัวอ่อนของสัตว์น้ำที่มีเปลือกแข็งและในระยะแรกของปลาบางชนิด.

เม็ดสีในอุตสาหกรรมอาหาร

เม็ดสี microalgal บางชนิดใช้เป็นสารเติมแต่งในอาหารสัตว์เพื่อเพิ่มความคล้ำของเนื้อไก่และไข่แดงรวมทั้งเพื่อเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของปศุสัตว์.

เม็ดสีเหล่านี้ยังใช้เป็นสีในผลิตภัณฑ์เช่นมาการีน, มายองเนส, น้ำส้ม, ไอศกรีม, ชีสและผลิตภัณฑ์เบเกอรี่.

เวชศาสตร์มนุษย์และสัตวแพทย์

ในสาขาการแพทย์ของมนุษย์และสัตวแพทยศาสตร์ศักยภาพของสาหร่ายขนาดเล็กนั้นได้รับการยอมรับเพราะ:

• ลดความเสี่ยงของโรคมะเร็งโรคหัวใจและโรคตาชนิดต่าง ๆ (ด้วยปริมาณลูทีน).
• พวกเขาช่วยป้องกันและรักษาโรคหลอดเลือดหัวใจรวมเกล็ดเลือดระดับคอเลสเตอรอลที่ผิดปกติและมีแนวโน้มสูงสำหรับการรักษาความเจ็บป่วยทางจิตบางอย่าง (เนื่องจากเนื้อหาโอเมก้า 3).
• พวกเขานำเสนอการกระทำต้านจุลชีพกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันลดความดันโลหิตสูงและล้างพิษ.
• พวกเขานำเสนอการกระทำที่ฆ่าเชื้อแบคทีเรียและสารกันเลือดแข็ง.
• เพิ่มการดูดซึมธาตุเหล็ก.
• ยาที่อยู่บนพื้นฐานของการรักษาโรคสาหร่ายและการป้องกันของลำไส้ใหญ่อักเสบ, โรคกระเพาะและโรคโลหิตจางในเงื่อนไขอื่น ๆ ที่ได้รับการสร้างขึ้น.

ปุ๋ย

Microalgae ใช้เป็นปุ๋ยชีวภาพและปรับสภาพดิน จุลินทรีย์ photoautotrophic เหล่านี้ครอบคลุมดินที่ถูกกำจัดหรือเผาไหม้อย่างรวดเร็วช่วยลดอันตรายจากการกัดเซาะ.

บางชนิดชอบการตรึงไนโตรเจนและทำไปได้เช่นการเพาะปลูกข้าวในดินแดนที่ถูกน้ำท่วมมานานหลายศตวรรษโดยไม่ต้องใส่ปุ๋ย สปีชี่อื่น ๆ ถูกนำมาใช้แทนมะนาวในปุ๋ยเคมี.

ประทิ่น

มีการนำอนุพันธ์ของ microalgal มาใช้ในการกำหนดยาสีฟันที่ได้รับการเสริมสมรรถนะซึ่งกำจัดแบคทีเรียที่เป็นสาเหตุของโรคฟันผุ.

ครีมยังได้รับการพัฒนาซึ่งรวมถึงอนุพันธ์ดังกล่าวสำหรับคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระและการป้องกันของรังสีอัลตราไวโอเลต.

การบำบัดน้ำเสีย

Microalgae ถูกนำไปใช้ในกระบวนการเปลี่ยนแปลงอินทรียวัตถุจากน้ำเสียสร้างมวลชีวภาพและน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วเพื่อการชลประทาน ในกระบวนการนี้สาหร่ายผสมให้ออกซิเจนที่จำเป็นแก่แบคทีเรียแอโรบิกลดมลพิษสารอินทรีย์.

ตัวชี้วัดมลพิษ

ด้วยความสำคัญทางนิเวศวิทยาของสาหร่ายขนาดเล็กในฐานะผู้ผลิตหลักของสภาพแวดล้อมทางน้ำพวกมันเป็นตัวชี้วัดของมลพิษทางสิ่งแวดล้อม.

นอกจากนี้ยังมีความทนทานต่อโลหะหนักเช่นทองแดงแคดเมียมและตะกั่วเช่นเดียวกับคลอรีนไฮโดรคาร์บอนซึ่งสามารถเป็นตัวบ่งชี้การมีอยู่ของโลหะเหล่านี้.

ก๊าซชีวภาพ

บางสายพันธุ์ (เช่น, คลอเรลล่า และ สาหร่ายเกลียวทอง) ใช้ในการชำระล้างก๊าซชีวภาพเนื่องจากใช้คาร์บอนไดออกไซด์เป็นแหล่งของคาร์บอนอนินทรีย์นอกเหนือจากการควบคุมค่า pH ของตัวกลางพร้อมกัน.

เชื้อเพลิงชีวภาพ

Microalgae biosynthesize ผลิตภัณฑ์ชีวภาพพลังงานชีวภาพที่น่าสนใจในเชิงพาณิชย์เช่นไขมันน้ำมันน้ำตาลและสารประกอบเชิงชีวภาพที่ทำหน้าที่ได้.

หลายชนิดอุดมไปด้วยไขมันและไฮโดรคาร์บอนที่เหมาะสมสำหรับใช้โดยตรงกับเชื้อเพลิงชีวภาพเหลวพลังงานสูงในระดับที่สูงกว่าที่มีอยู่ในพืชบกและยังมีศักยภาพทดแทนผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิงฟอสซิล ไม่น่าแปลกใจเลยที่คิดว่าน้ำมันส่วนใหญ่คิดว่ามีต้นกำเนิดมาจากสาหร่ายขนาดเล็ก.

ชนิด, Botryococcus braunii, โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง เป็นที่คาดการณ์ว่าผลผลิตน้ำมันของสาหร่ายจะสูงกว่าพืชผลทางบกถึง 100 เท่าจาก 7,500-24,000 ลิตรต่อเอเคอร์ต่อปีเมื่อเทียบกับเรพซีดและปาล์มเป็น 738 และ 3690 ลิตรตามลำดับ.

การอ้างอิง

1. Borowitzka, M. (1998) การผลิตเชิงพาณิชย์ของสาหร่ายขนาดเล็ก: บ่อถังหัวใต้ดินและถังหมัก. J. ของเทคโนโลยีชีวภาพ, 70, 313-321.
2. Ciferri, O. (1983) สาหร่ายเกลียวทอง, จุลินทรีย์ที่กินได้. Microbiol การหมุนรอบ., 47, 551-578.
3. Ciferri, O. , & Tiboni, O. (1985) ชีวเคมีและศักยภาพอุตสาหกรรมของสาหร่ายเกลียวทอง. แอน รายได้จาก Microbiol., 39, 503-526.
4. นับ, J. L. , Moro, L. E. , Travieso, L. , Sanchez, E. P. , Leiva, A. , & Dupeirón, R. , et al. (1993) กระบวนการทำให้บริสุทธิ์ของก๊าซชีวภาพโดยใช้วัฒนธรรมสาหร่ายขนาดเล็ก. ไบโอเทค จดหมาย, 15 (3), 317-320.
5. Contreras-Flores, C. , Peña-Castro, J. M. , Flores-Cotera, L. B. , & Cañizares, R. O. (2003) ความก้าวหน้าในการออกแบบแนวความคิดของ photobioreactors สำหรับการเพาะปลูกสาหร่ายขนาดเล็ก. Interscience, 28 (8), 450-456.
6. Duerr, E. O. , Molnar, A. , & Sato, V. (1998) เพาะเลี้ยงสาหร่ายขนาดเล็กเป็นอาหารสัตว์น้ำ. J Mar เทคโนโลยีชีวภาพ, 7, 65-70.
7. ลี, วาย.-เค. (2001) ระบบและวิธีการเพาะเลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์ขนาดเล็ก: ข้อ จำกัด และศักยภาพ. วารสาร Phycology ประยุกต์, 13, 307-315.
8. Martínez Palacios, C. A. , Chavez Sanchez, M. C. , Olvera Novoa, M. A. , & Abdo de la Parra, M. I. (1996) แหล่งทางเลือกของโปรตีนจากพืชเพื่อทดแทนปลาป่นสำหรับอาหารสัตว์น้ำ บทความที่นำเสนอในรายงานการประชุมวิชาการนานาชาติครั้งที่สามด้านโภชนาการการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำมอนเตร์เรย์นูโวเลอองเม็กซิโก.
9. Olaizola, M. (2003) การพัฒนาเชิงพาณิชย์ของเทคโนโลยีชีวภาพจุลินทรีย์: จากหลอดทดลองสู่ตลาด. วิศวกรรมชีวโมเลกุล, 20, 459-466.