MICROALGAE: MGA KATANGIAN, PAG-UURI AT APLIKASYON - BIOLOGY - 2025

Ang microalgae ay mga eukaryotic na organismo, mga photoautotroph, ibig sabihin, kumuha ng enerhiya mula sa ilaw at synthesize ang kanilang sariling pagkain. Naglalaman ang mga ito ng chlorophyll at iba pang mga accessory na mga pigment na nagbibigay sa kanila ng mahusay na photosynthetic na kahusayan.

Ang mga ito ay unicellular, kolonyal-kung sila ay itinatag bilang pinagsama-sama - at filamentous (nag-iisa o kolonyal). Ang mga ito ay bahagi ng phytoplankton, kasama ang cyanobacteria (prokaryotes). Ang Phytoplankton ay ang hanay ng mga photosynthetic, aquatic microorganism na lumulutang nang paspas o nabawasan ang kadaliang kumilos.

Larawan 1. Volvox (spherical) Pinagmulan: Frank Fox, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Ang Microalgae ay matatagpuan mula sa terrestrial Ecuador hanggang sa mga polar na rehiyon at kinikilala bilang isang mapagkukunan ng biomolecules at metabolites na may kahalagahan sa pang-ekonomiya. Ang mga ito ay isang direktang mapagkukunan ng pagkain, gamot, forage, fertilizers at gasolina, at maging mga tagapagpahiwatig ng kontaminasyon.

katangian

Ang mga tagagawa na gumagamit ng sikat ng araw bilang isang mapagkukunan ng enerhiya

Karamihan sa mga microalgae ay berde ang kulay dahil naglalaman sila ng kloropila (tetrapyrrolic halaman ng pigment), isang photoreceptor ng light energy na nagbibigay-daan sa potosintesis na isinasagawa.

Gayunpaman, ang ilang mga microalgae ay may pula o kayumanggi na kulay, dahil naglalaman sila ng xanthophylls (dilaw na carotenoid pigment), na maskara ang berdeng kulay.

Mga gawi

Naninirahan sila ng iba't ibang mga matamis at maalat, natural at artipisyal na kapaligiran sa aquatic (tulad ng mga swimming pool at tank tank). Ang ilan ay may kakayahang lumaki sa lupa, sa acidic habitats at sa loob ng mga butas (endolytic) na mga bato, sa sobrang tuyo at sobrang lamig na mga lugar.

Pag-uuri

Ang Microalgae ay kumakatawan sa isang mataas na heterogenous na pangkat, sapagkat polyphyletic ito, samakatuwid nga, ito ay nag-aayos ng mga species ng lahi ng iba't ibang ninuno.

Upang pag-uri-uriin ang mga microorganism na ito, ang iba't ibang mga katangian ay ginamit, bukod dito ay: ang likas na katangian ng kanilang mga kloropoli at ang mga sangkap ng reserbang enerhiya, ang istraktura ng cell wall at ang uri ng kadaliang kumilos.

Kalikasan ng mga chlorophylls nito

Karamihan sa mga kasalukuyang algae na uri ng chlorophyll A at ilang kasalukuyan ang isa pang uri ng chlorophyll na nagmula rito.

Marami ang nagpapasalamat sa mga phototroph at hindi lumalaki sa dilim. Gayunpaman, ang ilan ay lumalaki sa dilim at catabolize ang mga simpleng asukal at mga organikong acid sa kawalan ng ilaw.

Halimbawa, ang ilang mga flagellates at chlorophytes ay maaaring gumamit ng acetate bilang isang mapagkukunan ng carbon at enerhiya. Ang iba ay nag-assimilate ng mga simpleng compound sa pagkakaroon ng ilaw (photoheterotrophy), nang hindi ginagamit ang mga ito bilang isang mapagkukunan ng enerhiya.

Carbon polymers bilang isang reserbang enerhiya

Bilang isang produkto ng proseso ng photosynthetic, ang microalgae ay gumagawa ng isang iba't ibang mga iba't ibang mga polimer ng carbon na nagsisilbing isang reserve reserve.

Halimbawa, ang microalgae ng Chlorophyta division ay bumubuo ng reserba ng starch (α-1,4-D-glucose), na halos kapareho sa mga bituin ng mas mataas na halaman.

Istraktura ng cell wall

Ang mga dingding ng microalgae ay may malaking pagkakaiba-iba ng mga istruktura at komposisyon ng kemikal. Ang dingding ay maaaring binubuo ng mga cellulose fibers, karaniwang sa pagdaragdag ng xylan, pectin, mannan, alginic acid o fucinic acid.

Sa ilang mga calcareous o coralline algae, ang cell wall ay nagpapakita ng kaltsyum carbonate deposition, habang ang iba ay may chitin.

Ang mga diatoms, sa kabilang banda, ay mayroong silikon sa kanilang cell wall, kung saan idinagdag ang polysaccharides at protina, na bumubuo ng mga shell ng bilateral o radial symmetry (frustules). Ang mga shell ay mananatiling buo sa loob ng mahabang panahon, na bumubuo ng mga fossil.

Ang Euglenoid microalgae, hindi katulad ng mga nauna, ay kulang sa isang cell wall.

Uri ng kadaliang kumilos

Ang Microalgae ay maaaring magkaroon ng flagella (tulad ng Euglena at dinoflagellates), ngunit hindi kailanman magkaroon ng cilia. Sa kabilang banda, ang ilang microalgae ay nagpapakita ng kawalang-kilos sa kanilang bahagi ng vegetative, gayunpaman, ang kanilang mga gamet ay maaaring mobile.

Mga aplikasyon ng Biotechnological

Pagpapakain ng tao at hayop

Noong 1950s, sinimulan ng mga siyentipiko ng Aleman ang paglilinang ng microalgae upang makakuha ng mga lipid at protina na papalit sa maginoo na mga protina ng hayop at halaman, na may layuning masakop ang pagkonsumo ng mga hayop at mga tao.

Kamakailan lamang, ang malawakang paglilinang ng microalgae ay inaasahang bilang isa sa mga posibilidad na labanan ang gutom sa mundo at malnutrisyon.

Ang Microalgae ay may hindi pangkaraniwang mga konsentrasyon ng nutrisyon, na mas mataas kaysa sa mga sinusunod sa anumang mas mataas na species ng halaman. Ang isang pang-araw-araw na gramo ng microalgae ay isang kahalili upang madagdagan ang isang kakulangan sa diyeta.

Mga kalamangan ng paggamit nito bilang pagkain

Kabilang sa mga pakinabang ng paggamit ng microalgae bilang pagkain, mayroon kaming sumusunod:

• Mataas na bilis ng paglaki ng microalgal (ipinakita nila ang isang ani ng 20 beses na mas mataas kaysa sa mga soybeans bawat unit area).
• Bumubuo ito ng mga benepisyo na sinusukat sa "hematological profile" at sa "katayuang intelektwal" ng consumer, kapag kumukuha ng maliit na araw-araw na dosis bilang isang suplemento sa nutrisyon.
• Mataas na nilalaman ng protina kumpara sa iba pang mga natural na pagkain.
• Mataas na konsentrasyon ng mga bitamina at mineral: ang ingestion ng 1 hanggang 3 gramo sa isang araw ng mga micro -gal by-product, ay nagbibigay ng kapansin-pansin na halaga ng mga beta-carotene (provitamin A), bitamina E at B kumplikado, iron at bakas na mga elemento.
• Lubhang nakapagpapalusog na mapagkukunan ng nutrisyon (kumpara sa ginseng at pollen na nakolekta ng mga bubuyog).
• Inirerekomenda ang mga ito para sa pagsasanay sa matinding lakas.
• Dahil sa konsentrasyon nito, ang mababang timbang at kadalian ng transportasyon, ang tuyo na katas ng microalgae ay angkop bilang isang pagkain na hindi masisira sa pag-iimbak ng pag-asahan sa mga sitwasyong pang-emergency.

Larawan 2. Ang Arthrospira ay isang malawak na ginagamit at malawak na kultura na cyanobacterium. Pinagmulan: Joan Simon, na tinapos ni Perdita (English Wikipedia User), sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Aquaculture

Ang Microalgae ay ginagamit bilang pagkain sa aquaculture dahil sa kanilang mataas na nilalaman ng protina (mula 40 hanggang 65% sa dry weight) at ang kanilang kakayahang dagdagan ang kulay ng salmonid at crustaceans kasama ang kanilang mga pigment.

Halimbawa, ginagamit ito bilang pagkain para sa mga bivalves sa lahat ng kanilang mga yugto ng paglago; para sa mga larval na yugto ng ilang mga species ng crustaceans at para sa mga unang yugto ng ilang mga species ng isda.

Mga pigment sa industriya ng pagkain

Ang ilang mga microalgae pigment ay ginagamit bilang mga additives sa forages upang madagdagan ang pigmentation ng karne ng manok at yolks ng itlog, pati na rin upang madagdagan ang pagkamayabong ng mga baka.

Ang mga pigment na ito ay ginagamit din bilang mga colorant sa mga produkto tulad ng margarine, mayonesa, orange juice, ice cream, keso, at mga produktong panaderya.

Larawan 3. Mga tubular photobioreactors, na ginamit upang makakuha ng mataas na halaga ng mga compound mula sa microalgae. Pinagmulan: IGV Biotech, mula sa Wikimedia Commons

Tao at beterinaryo gamot

Sa larangan ng medisina ng tao at beterinaryo, kinikilala ang potensyal ng microalgae, sapagkat:

• Binabawasan nila ang panganib ng iba't ibang uri ng cancer, heart at ophthalmic disease (salamat sa kanilang lutein content).
• Tumutulong sila na maiwasan at gamutin ang sakit sa coronary heart, platelet aggregation, abnormal na antas ng kolesterol, at lubos din na nangangako para sa paggamot ng ilang mga sakit sa kaisipan (dahil sa kanilang omega-3 na nilalaman).
• Mayroon silang pagkilos na antimutagenic, pinasisigla ang immune system, binabawasan ang hypertension at detoxifying.
• Mayroon silang anticoagulant at pagkilos na bactericidal.
• Pinatataas nila ang bioavailability ng iron.
• Ang mga gamot batay sa therapeutic at preventive microalgae ay nabuo para sa ulcerative colitis, gastritis at anemia, bukod sa iba pang mga kondisyon.

Larawan 4. Flat photobioreactor: ginamit upang makakuha ng mataas na idinagdag na halaga ng mga produkto ng microalgae at sa pag-eksperimento. Pinagmulan: IGV Biotech, mula sa Wikimedia Commons

Mga patatas

Ang Microalgae ay ginagamit bilang biofertilizer at mga conditioner sa lupa. Ang mga photoautotrophic microorganism ay mabilis na sumasakop sa mga nabalisa o sinusunog na mga lupa, na binabawasan ang panganib ng pagguho.

Ang ilang mga species ay pinapaboran ang pag-aayos ng nitrogen, at nagawa nitong posible, halimbawa, na palaguin ang bigas sa baha na lupa nang maraming siglo, nang walang pagdaragdag ng mga pataba. Ang iba pang mga species ay ginagamit upang palitan ang dayap sa pag-aabono.

Mga kosmetiko

Ang mga derivatives ng Microalgae ay ginamit sa pagbabalangkas ng mga pinayaman na mga ngipin, na nag-aalis ng mga bakterya na nagdudulot ng mga karies dental.

Ang mga cream na kasama ang naturang mga derivatives ay binuo din para sa kanilang mga katangian ng antioxidant at ultraviolet-proteksyon.

Larawan 5. Pagpapanatili ng microalgae sa mga bangko o mga strain. Pinagmulan: CSIRO

Paggamot ng dumi sa alkantarilya

Ang Microalgae ay inilalapat sa mga proseso ng pagbabagong-anyo ng organikong bagay mula sa basura, pagbuo ng biomass at ginagamot na tubig para sa patubig. Sa prosesong ito, ang microalgae ay nagbibigay ng kinakailangang oxygen sa aerobic bacteria, nagpapabagabag sa mga pollutant na organikong.

Mga tagapagpahiwatig ng polusyon

Dahil sa kahalagahan ng ekolohiya ng microalgae bilang pangunahing mga prodyuser ng mga aquatic na kapaligiran, ang mga ito ay tagapagpahiwatig ng mga organismo ng polusyon sa kapaligiran.

Bilang karagdagan, mayroon silang mahusay na pagpaparaya sa mabibigat na mga metal tulad ng tanso, cadmium at tingga, pati na rin ang chlorinated hydrocarbons, kung kaya't maaari silang maging mga tagapagpahiwatig ng pagkakaroon ng mga metal na ito.

Biogas

Ang ilang mga species (halimbawa, Chlorella at Spirulina), ay ginamit upang linisin ang mga biogas, dahil kumokonsumo sila ng carbon dioxide bilang isang mapagkukunan ng hindi organikong carbon, bilang karagdagan sa sabay na pagkontrol sa pH ng daluyan.

Mga Biofuel

Ang Microalgae biosynthesize ng isang malawak na hanay ng mga kagiliw-giliw na kagiliw-giliw na mga bioenergetic by-produkto, tulad ng mga taba, langis, asukal, at mga functional na bioactive compound.

Larawan 6. Carousel-type microalgae cultivators, na ginagamit sa masa ng paglilinang ng microalgae para sa industriya ng kosmetiko at pagkain. Pinagmulan: JanB46, mula sa Wikimedia Commons

Maraming mga species ang mayaman sa lipids at hydrocarbons na angkop para sa direktang paggamit bilang high-energy liquid biofuels, sa mga antas na mas mataas kaysa sa mga naroroon sa mga terrestrial na halaman, at mayroon ding potensyal na bilang kapalit ng mga produktong pinong pampino ng mga fossil fuels. Hindi ito nakakagulat, isinasaalang-alang na ang karamihan sa langis ay pinaniniwalaang nagmula sa microalgae.

Ang isang species, Botryococcus braunii, sa partikular, ay malawak na pinag-aralan. Ang ani ng langis mula sa microalgae ay tinatayang aabot sa 100 beses na sa mga pananim ng lupa, mula sa 7,500-24,000 litro ng langis bawat acre bawat taon, kumpara sa rapeseed at palad, sa 738 at 3690 litro, ayon sa pagkakabanggit. .

Mga Sanggunian

1. Borowitzka, M. (1998). Komersyal na paggawa ng microalgae: pond, tank, tuber at fermenter. J. ng Biotech, 70, 313-321.
2. Ciferri, O. (1983). Spirulina, Ang nakakain na microorganism. Microbiol. Pahayag, 47, 551-578.
3. Ciferri, O., & Tiboni, O. (1985). Ang biochemistry at pang-industriya na potensyal ng Spirulina. Si Ann. Rev. Microbiol., 39, 503-526.
4. Conde, JL, Moro, LE, Travieso, L., Sánchez, EP, Leiva, A., & Dupeirón, R., et al. (1993). Ang proseso ng paglilinis ng biogas gamit ang masinsinang mga kultura ng microalgae. Biotech. Mga Sulat, 15 (3), 317-320.
5. Contreras-Flores, C., Peña-Castro, JM, Flores-Cotera, LB, & Cañizares, RO (2003). Ang mga pagsulong sa konsepto ng disenyo ng mga photobioreactors para sa paglilinang ng microalgae. Interciencia, 28 (8), 450-456.
6. Duerr, EO, Molnar, A., & Sato, V. (1998). Kultura na microalgae bilang feed ng aquaculture. J Mar Biotechnol, 7, 65-70.
7. Lee, Y.-K. (2001). Microalgal system ng kultura at pamamaraan: Ang kanilang mga limitasyon at potensyal. Journal of Applied Phycology, 13, 307-315.
8. Martínez Palacios, CA, Chávez Sánchez, MC, Olvera Novoa, MA, & Abdo de la Parra, MI (1996). Ang mga alternatibong mapagkukunan ng mga protina ng gulay bilang isang kapalit ng pangingisda para sa feed ng aquaculture. Papel na ipinakita sa Mga Pagpapatuloy ng Ikatlong International Symposium sa Aquaculture Nutrisyon, Monterrey, Nuevo León, Mexico.
9. Olaizola, M. (2003). Komersyal na pag-unlad ng microalgal biotechnology: mula sa test tube hanggang sa merkado. Biomolecular Engineering, 20, 459-466.