Vlastnosti, klasifikace a aplikace mikroskopických řas



mikrořasy jsou to eukaryotické, fotoautotrofní organismy, tj. získávají energii ze světla a syntetizují své vlastní jídlo. Obsahují chlorofyl a další pomocné pigmenty, které jim dávají velkou fotosyntetickou účinnost.

Jsou jednobuněčné, koloniální - když jsou stanoveny jako agregáty - a vláknité (solitární nebo koloniální). Jsou součástí fytoplanktonu spolu s cyanobakteriemi (prokaryoty). Fytoplankton je soubor fotosyntetických, vodních mikroorganismů, které se pasivně pohybují nebo mají sníženou pohyblivost.

Mikroskopické řasy se vyskytují z pozemského Ekvádoru do polárních oblastí a jsou uznávány jako zdroj biomolekul a metabolitů s velkým ekonomickým významem. Jsou přímým zdrojem potravin, léků, krmiv, hnojiv a pohonných hmot a jsou dokonce ukazateli znečištění.

Index

  • 1 Charakteristika
    • 1.1 Výrobci, kteří používají sluneční světlo jako zdroj energie
    • 1.2 Stanoviště
  • 2 Klasifikace
    • 2.1 Povaha jeho chlorofylu
    • 2.2 Polymery na bázi uhlíku jako zásoba energie
    • 2.3 Struktura buněčné stěny
    • 2.4 Druh mobility
  • 3 Biotechnologické aplikace
    • 3.1 Potraviny pro zvířata a zvířata
    • 3.2 Výhody jeho použití jako potraviny
    • 3.3 Akvakultura
    • 3.4 Pigmenty v potravinářském průmyslu
    • 3.5 Lidská a veterinární medicína
    • 3.6 Hnojiva
    • 3.7 Kosmetika
    • 3.8 Čištění odpadních vod
    • 3.9 Ukazatele znečištění
    • 3.10 Bioplyn
    • 3.11 Biopaliva
  • 4 Odkazy

Vlastnosti

Výrobci, kteří používají sluneční světlo jako zdroj energie

Většina mikroskopických řas představuje zelené zbarvení, protože obsahuje chlorofyl (tetrapyrrolický rostlinný pigment), fotoreceptor světelné energie, který umožňuje provádět fotosyntézu..

Některé mikro řasy však mají červené nebo hnědé zbarvení, protože obsahují xantofyly (žluté karotenoidní pigmenty), které zakrývají zelenou barvu.

Stanoviště

Obývají různá vodní prostředí sladká a slaná, přírodní a umělá (např. Bazény a nádrže na ryby). Někteří jsou schopni růst v půdě, v kyselých biotopech a v porézních horninách (endolitu), na velmi suchých a velmi chladných místech.

Klasifikace

Mikroriasy představují vysoce heterogenní skupinu, protože je polyfyletická, to znamená, že sdružuje druhy různých předků..

Pro klasifikaci těchto mikroorganismů bylo použito několik charakteristik, mezi které patří: povaha jejich chlorofylů a jejich energetických rezervních látek, struktura buněčné stěny a typ mobility, kterou představují.

Povaha jeho chlorofylu

Většina řas má chlorofyl typu a několik z nich má jiný typ chlorofylu.

Mnozí z nich jsou povinni fototrofy a nerostou ve tmě. Nicméně, někteří rostou ve tmě a catabolize jednoduché cukry a organické kyseliny v nepřítomnosti světla.

Například některé bičíky a chlorofyty mohou používat acetát jako zdroj uhlíku a energie. Jiní asimilovat jednoduché sloučeniny v přítomnosti světla (photoheterotrophy), bez použití jako zdroj energie.

Polymery na bázi uhlíku jako zásoba energie

Jako produkt fotosyntetického procesu produkují mikro řasy velké množství uhlíkových polymerů, které slouží jako zásoba energie.

Například mikroriasy divize Chlorophyta vytvářejí rezervní škrob (α-1,4-D-glukóza), velmi podobný škrobům vyšších rostlin.

Struktura buněčné stěny

Stěny mikrořas představují značné množství struktur a chemického složení. Stěna může být tvořena celulózovými vlákny, obvykle s přídavkem xylanu, pektinu, mananů, alginových kyselin nebo kyseliny fuchsové..

V některých mořských řasách zvaných calcareous nebo coral, buněčná stěna představuje ukládání uhličitanu vápenatého, zatímco jiné představují chitin.

Diatoms, na druhé straně, mít křemík v jejich buněčné stěně, ke kterému polysacharides a bílkoviny jsou přidány, tvořit shelly bilaterální nebo radiální symetrie (frustules). Tyto skořápky zůstávají po dlouhou dobu nedotčeny a tvoří fosílie.

Euglenoidní mikroriasy, na rozdíl od předchozích, nemají buněčnou stěnu.

Typ mobility

Mikrobuně mohou představovat bičíky (jako Eugleno a dinoflageláty), ale nikdy nepředstavují řasinky. Na druhé straně, některé mikrořasy představují nehybnost ve své vegetativní fázi, nicméně jejich gamety mohou být mobilní.

Biotechnologické aplikace

Lidská a živočišná výživa

V padesátých letech minulého století začali němečtí vědci pěstovat mikro řasy ve velkém, aby získali lipidy a proteiny, které by nahradily běžné živočišné a rostlinné bílkoviny, s cílem pokrýt zvířata a lidskou spotřebu..

Masivní pěstování mikrořas bylo v poslední době považováno za jednu z možností boje proti hladu a globální podvýživě..

Mikroriasy mají neobvyklé koncentrace živin, které jsou vyšší než koncentrace pozorované u všech druhů vyšších rostlin. Denní gram mikrořas je alternativou k doplnění špatné stravy.

Výhody jeho použití jako potraviny

Mezi výhody používání mikrořas jako potravy patří:

  • Vysoká míra růstu mikroalgů (mají 20krát vyšší výnos než sójové boby na jednotku plochy).
  • Vytváří měřené přínosy v "hematologickém profilu" a v "intelektuálním stavu" spotřebitele tím, že spotřebovává malé denní dávky jako doplněk výživy.
  • Vysoký obsah bílkovin ve srovnání s jinými přírodními potravinami.
  • Vysoká koncentrace vitamínů a minerálních látek: požití 1 až 3 gramů mikroproduktů vedlejších produktů mikroorganismů denně, poskytuje značné množství beta-karotenu (provitamin A), vitamínů E a B komplexu, železa a stopových prvků.
  • Vysoce živný zdroj živin (ve srovnání s ženšenem a pyly sebranými včely).
  • Doporučují se pro školení s vysokou intenzitou.
  • Vzhledem ke své koncentraci, nízké hmotnosti a snadnosti přepravy je suchý extrakt z mikrorias vhodný jako potrava, která se netrvá rychle, aby se předešlo mimořádným situacím..

Akvakultura

Mikroskopické řasy se používají jako potrava v akvakultuře díky vysokému obsahu bílkovin (40 až 65% sušiny) a schopnosti zvýšit barvu lososovitých a korýšů pomocí pigmentů..

Například se používá jako potrava pro mlže ve všech fázích růstu; pro larvální stádium některých druhů korýšů a pro raná stadia některých druhů ryb.

Pigmenty v potravinářském průmyslu

Některé mikroalgální pigmenty se používají jako přísady v krmivech ke zvýšení pigmentace kuřecího masa a vaječných žloutků, jakož i ke zvýšení plodnosti hospodářských zvířat..

Tyto pigmenty se také používají jako barviva v produktech, jako jsou margaríny, majonézy, pomerančové šťávy, zmrzliny, sýry a pekařské výrobky..

Lidská a veterinární medicína

V oblasti humánní a veterinární medicíny je rozpoznán potenciál mikrořas, protože:

  • Snížení rizika různých typů rakoviny, srdečních a očních onemocnění (díky obsahu luteinu).
  • Pomáhají při prevenci a léčbě koronárních srdečních onemocnění, agregaci krevních destiček, abnormálních hladinách cholesterolu a jsou velmi slibné pro léčbu některých duševních onemocnění (vzhledem k jejich obsahu omega-3).
  • Představují antimutagenní účinek, stimulují imunitní systém, snižují hypertenzi a detoxikaci.
  • Představují baktericidní a antikoagulační účinek.
  • Zvyšte biologickou dostupnost železa.
  • Byly vytvořeny léky založené na terapeutických mikroskopických řasách a prevenci ulcerózní kolitidy, gastritidy a anémie, mimo jiné.

Hnojiva

Mikroskopické řasy se používají jako biofertilizátory a půdní kondicionéry. Tyto fotoautotrofní mikroorganismy rychle pokrývají odstraněné nebo spálené půdy, čímž se snižuje nebezpečí eroze.

Některé druhy upřednostňují fixaci dusíku a umožnily například pěstování rýže v oblastech zaplavených po staletí, bez přidávání hnojiv. Jiné druhy jsou používány nahradit vápno ve směsných hnojivech.

Kosmetika

Deriváty Microalgal byly použity ve formulaci obohacených zubních past, které eliminují bakterii, která způsobuje zubní kaz..

Byly vyvinuty také krémy, které zahrnují takové deriváty pro své antioxidační a ochranné vlastnosti ultrafialových paprsků.

Čištění odpadních vod

Mikro řasy se používají v procesech přeměny organické hmoty z odpadních vod, generování biomasy a upravené vody pro zavlažování. V tomto procesu poskytují mikroriasy nezbytný kyslík aerobním bakteriím, které degradují organické polutanty.

Ukazatele znečištění

Vzhledem k ekologickému významu mikro řas jako primárních producentů vodního prostředí jsou ukazateli znečištění životního prostředí.

Kromě toho mají velkou toleranci k těžkým kovům, jako je měď, kadmium a olovo, jakož i chlorované uhlovodíky, které mohou být ukazateli přítomnosti těchto kovů..

Bioplyn

Některé druhy (například, Chlorella a Spirulina), byly použity k čištění bioplynu, protože spotřebovávají oxid uhličitý jako zdroj anorganického uhlíku, kromě současného řízení pH média..

Biopaliva

Biosyntéza mikroskopických řas umožňuje široké spektrum komerčně zajímavých bioenergetických vedlejších produktů, jako jsou tuky, oleje, cukry a funkční bioaktivní sloučeniny..

Mnohé druhy jsou bohaté na lipidy a uhlovodíky vhodné k přímému použití jako vysokoenergetická kapalná biopaliva na úrovních vyšších, než jsou hladiny přítomné v suchozemských rostlinách, a také mají potenciál nahradit náhražky fosilních paliv. To není překvapující, vzhledem k tomu, že se předpokládá, že většina ropy pochází z mikrorias.

Nějaký druh, Botryococcus braunii, zvláště, to bylo široce studováno. Předpokládá se, že výtěžek oleje z mikrorias bude až stokrát vyšší než u půdních plodin, od 7500-24000 litrů oleje na akr za rok, ve srovnání s řepkovým a palmovým, až 738 a 3690 litrů..

Odkazy

  1. Borowitzka, M. (1998). Komerční produkce mikrořas: rybníků, nádrží, hlíz a fermentorů. J. of Biotech, 70, 313-321.
  2. Ciferri, O. (1983). Spirulina, Jedlý mikroorganismus. Microbiol. Rev., 47, 551-578.
  3. Ciferri, O., & Tiboni, O. (1985). Biochemie a průmyslový potenciál Spiruliny. Ann. Microbiol., 39, 503-526.
  4. Count, J.L., Moro, L.E., Travieso, L., Sanchez, E.P., Leiva, A., & Dupeirón, R., et al. (1993). Proces čištění bioplynu s využitím intenzivních kultur mikroskopických řas. Biotech Dopisy, 15 (3), 317-320.
  5. Contreras-Flores, C., Peña-Castro, J. M., Flores-Cotera, L. B., & Cañizares, R. O. (2003). Pokroky v koncepčním návrhu fotobioreaktorů pro pěstování mikrořas. Interciencia, 28 (8), 450-456.
  6. Duerr, E. O., Molnar, A., & Sato, V. (1998). Kultivované mikroriasy jako krmivo pro akvakulturu. J. Mar Biotechnol, 7, 65-70.
  7. Lee, Y.-K. (2001). Mikroalgální systémy a metody masové kultury: jejich omezení a potenciál. Žurnál aplikované fykologie, 13, 307-315.
  8. Martínez Palacios, C. A., Chavez Sanchez, M. C., Olvera Novoa, M. A., & Abdo de la Parra, M. I. (1996). Alternativní zdroje rostlinných bílkovin jako náhražky rybí moučky pro krmivo akvakultury. Příspěvek prezentovaný ve sborníku třetího mezinárodního sympozia o akvakulturní výživě, Monterrey, Nuevo León, Mexiko.
  9. Olaizola, M. (2003). Komerční vývoj biotechnologie mikroalgalů: z testovací zkumavky na trh. Biomolekulární inženýrství, 20, 459-466.