Mikroalgi - Microalgae

Zbieranie kultur mikroalg w laboratorium CSIRO

Mikroalgi lub mikrofity to mikroskopijne glony niewidoczne gołym okiem . To fitoplankton występujący zwykle w systemach słodkowodnych i morskich , żyjący zarówno w słupie wody, jak iw osadach . Są to gatunki jednokomórkowe, które istnieją pojedynczo, w łańcuchach lub grupach. W zależności od gatunku ich rozmiary mogą wahać się od kilku mikrometrów (μm) do kilkuset mikrometrów. W przeciwieństwie do roślin wyższych mikroalgi nie mają korzeni, łodyg ani liści. Są specjalnie przystosowane do środowiska zdominowanego przez siły lepkości.

Mikroalgi, zdolne do przeprowadzania fotosyntezy , są ważne dla życia na Ziemi; wytwarzają około połowy tlenu atmosferycznego i jednocześnie wykorzystują do fotoautotroficznego wzrostu dwutlenek węgla będący gazem cieplarnianym . „W fotosyntezie morskiej dominują mikroalgi, które wraz z sinicami są zbiorczo nazywane fitoplanktonem ”. Mikroalgi wraz z bakteriami tworzą podstawę sieci pokarmowej i dostarczają energii dla wszystkich poziomów troficznych nad nimi. Biomasa mikroalg jest często mierzona za pomocą stężenia chlorofilu a i może stanowić przydatny wskaźnik potencjalnej produkcji.

Bioróżnorodności z mikroalg jest ogromna i stanowią one niemal niewykorzystany zasób. Szacuje się, że istnieje około 200 000-800 000 gatunków w wielu różnych rodzajach, z których opisano około 50 000 gatunków. Ponad 15 000 nowych związków pochodzących z biomasy alg zostało chemicznie oznaczonych. Przykłady obejmują karotenoidy , przeciwutleniacze , kwasy tłuszczowe , enzymy , polimery , peptydy , toksyny i sterole .

Wyjątkiem w rodzinie mikroalg są bezbarwne Prototheca pozbawione jakiegokolwiek chlorofilu . Te achloroficzne algi przechodzą na pasożytnictwo iw ten sposób powodują chorobę Protothecosis u ludzi i zwierząt.

Charakterystyka i zastosowania

Różnorodność jednokomórkowych i kolonialnych mikroalg słodkowodnych

Skład chemiczny mikroalg nie jest samoistnym stałym czynnikiem, ale zmienia się w szerokim zakresie czynników, zarówno w zależności od gatunku, jak i warunków uprawy. Niektóre mikroalgi mają zdolność aklimatyzacji do zmian warunków środowiskowych poprzez zmianę ich składu chemicznego w odpowiedzi na zmienność środowiska. Szczególnie dramatycznym przykładem jest ich zdolność do zastępowania fosfolipidów lipidami błonowymi nie zawierającymi fosforu w środowiskach zubożonych w fosfor. W mikroalgach możliwe jest kumulowanie pożądanych produktów w dużym stopniu poprzez zmianę czynników środowiskowych, takich jak temperatura, oświetlenie, pH, podaż CO 2 , sól i składniki odżywcze.

Mikrofity wytwarzają również sygnały chemiczne, które przyczyniają się do selekcji ofiar, obrony i unikania. Te sygnały chemiczne wpływają na wielkoskalowe struktury tropowe, takie jak zakwity glonów, ale rozchodzą się przez prostą dyfuzję i laminarny przepływ adwekcyjny. Mikroalgi, takie jak mikrofity, są podstawowym pożywieniem wielu gatunków akwakultury, zwłaszcza małży filtrujących .

Foto- i chemosyntetyczne algi

Mikroby fotosyntetyczne i chemosyntetyczne mogą również tworzyć symbiotyczne relacje z organizmami gospodarza. Dostarczają im witamin i wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, niezbędnych do wzrostu małży, które nie są w stanie samodzielnie ich syntetyzować. Ponadto, ponieważ komórki rosną w wodnej zawiesinie, mają bardziej wydajny dostęp do wody, CO 2 i innych składników odżywczych.

Mikroalgi odgrywają ważną rolę w obiegu składników odżywczych i wiązaniu węgla nieorganicznego w molekułach organicznych oraz wydzielaniu tlenu w biosferze morskiej .

Chociaż olej rybi stał się sławny dzięki zawartości kwasów tłuszczowych omega-3 , ryby tak naprawdę nie produkują kwasów omega-3, zamiast tego gromadzą swoje rezerwy omega-3 poprzez spożywanie mikroalg. Te kwasy tłuszczowe omega-3 można uzyskać w diecie człowieka bezpośrednio z mikroalg, które je produkują.

Mikroalgi mogą akumulować znaczne ilości białka w zależności od gatunku i warunków uprawy. Ze względu na swoją zdolność do wzrostu na gruntach nierolnych, mikroalgi mogą stanowić alternatywne źródło białka do spożycia przez ludzi lub paszy dla zwierząt. Białka mikroalg są również badane jako środki zagęszczające lub stabilizatory emulsji i piany w przemyśle spożywczym w celu zastąpienia białek pochodzenia zwierzęcego.

Niektóre mikroalgi gromadzą chromofory, takie jak chlorofil , karotenoidy lub fikobiliproteiny, które można ekstrahować i stosować jako środki barwiące.

Uprawa mikroalg

W wylęgarniach produkowanych jest wiele gatunków mikroalg, które są wykorzystywane na różne sposoby do celów komercyjnych, w tym w żywieniu ludzi , jako biopaliwo , w akwakulturze innych organizmów, w produkcji farmaceutyków i kosmetyków oraz jako bionawóz . Jednak niska gęstość komórek jest głównym wąskim gardłem komercyjnej żywotności wielu produktów pochodzących z mikroalg, zwłaszcza towarów o niskich kosztach.

W badaniach oszacowano, że głównymi czynnikami sukcesu systemu wylęgania mikroalg są:

  • wymiary pojemnika/bioreaktora, w którym hodowane są mikroalgi;
  • ekspozycja na światło/ napromieniowanie ; oraz
  • stężenie komórek w reaktorze.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki

Spółka