МИКРОАЛГЕ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, КЛАСИФИКАЦИЈА И ПРИМЕНА - БИОЛОГИЈА - 2025

У Микроалга су еукариотске организми, пхотоаутотропхс, односно добијање енергије из светлости и обједињује своју храну. Садрже хлорофил и друге додатне пигменте који им дају одличну фотосинтетску ефикасност.

Они су једноцелични, колонијални - када се успостављају као агрегати - и нитасти (солитарни или колонијални). Они су део фитопланктона, заједно са цијанобактеријама (прокариоти). Фитопланктон је скуп фотосинтетских, водених микроорганизама који пасирају пасивно или имају смањену покретљивост.

Слика 1. Волвок (сферични) Извор: Франк Фок, путем Викимедиа Цоммонса

Микроалге се налазе од земаљског Еквадора до поларних региона и препознају се као извор биомолекула и метаболита од великог економског значаја. Они су директан извор хране, лекова, сточне хране, ђубрива и горива, па чак су и показатељи контаминације.

карактеристике

Произвођачи који користе сунчеву светлост као извор енергије

Већина микроалги је зелене боје јер садрже хлорофил (тетракролични биљни пигмент), фоторецептор светлосне енергије који омогућава спровођење фотосинтезе.

Међутим, неке микроалге имају црвену или браон боју, јер садрже ксантофиле (жуте каротеноидне пигменте), који маскирају зелену боју.

Станишта

Станују у разним слатким и сланим, природним и вештачким воденим окружењима (попут базена и резервоара за рибу). Неки су способни да расту у земљи, на киселим стаништима и унутар порозних (ендолизних) стена, на веома сувим и веома хладним местима.

Класификација

Микроалге представљају веома хетерогену групу, јер је полифилитска, односно групише потомке различитих предака.

За разврставање ових микроорганизама коришћене су различите карактеристике, међу којима су: природа њихових хлорофила и супстанци резерве енергије, структура ћелијске стијенке и врста покретљивости коју представљају.

Природа његових хлорофила

Већина алги има хлорофил типа А, а неколико других врста хлорофила који потиче из њега.

Многи су облигативни фототрофи и не расту у мраку. Међутим, неки расту у мраку и катаболизирају једноставне шећере и органске киселине у недостатку светлости.

На пример, неки флагеллати и хлорофити могу користити ацетат као извор угљеника и енергије. Други асимилирају једноставна једињења у присуству светлости (фотохетеротрофија), не употребљавајући их као извор енергије.

Угљени полимери као енергетска резерва

Као производ фотосинтетског процеса, микроалге производе широку палету угљених полимера који служе као резерва енергије.

На пример, микроалге одељења Цхлоропхита стварају резервни скроб (α-1,4-Д-глукоза), врло сличан шкробима виших биљака.

Структура ћелијских зидова

Зидови микроалги имају велику структуру и хемијски састав. Зид се може састојати од целулозних влакана, обично уз додатак ксилана, пектина, маннана, алгинских киселина или фуцининске киселине.

У неким вапненастим или коралним алгама ћелијска стијенка показује таложење калцијум-карбоната, док у другим има хитин.

Дијатоми са друге стране имају силицијум у својој ћелијској стијенки, којој се додају полисахариди и протеини, формирајући шкољке обостране или радијалне симетрије (фрустуле). Ове шкољке остају нетакнуте дуго, формирајући фосиле.

Еугленоидним микроалгама за разлику од претходних недостаје ћелијска стијенка.

Врста мобилности

Микроалге могу имати флагеле (попут Еуглене и динофлагелата), али никада немају цилија. С друге стране, неке микроалге показују непокретност у својој вегетативној фази, међутим њихове гамете могу бити покретне.

Биотехнолошке примене

Храна људи и животиња

Педесетих година прошлог века немачки научници започели су масовну узгој микроалги да би добили липиде и протеине који ће заменити конвенционалне животињске и биљне протеине, са циљем да покрију потрошњу стоке и људи.

У последње време, масовно гајење микроалги пројектовано је као једна од могућности за борбу против глади и неухрањености у свету.

Микроалге имају необичне концентрације хранљивих материја које су веће од оних које се примећују код било које веће биљне врсте. Дневни грам микроалги је алтернатива као додатак недостатној исхрани.

Предности његове употребе као хране

Међу предностима коришћења микроалги као хране, имамо следеће:

• Велика брзина раста микроалги (дају принос 20 пута већи од соје по јединици површине).
• Он ствара користи мерене у "хематолошком профилу" и у "интелектуалном статусу" потрошача, када конзумира мале дневне дозе као додатак исхрани.
• Висок садржај протеина у поређењу с другим природним намирницама.
• Висока концентрација витамина и минерала: Унос од 1 до 3 грама микроалгела нуспроизвода дневно, обезбеђује уочљиве количине бета-каротена (провитамин А), витамина Е и Б комплекса, гвожђа и елемената у траговима.
• Прехрамбени извор високо енергијског поређења (у поређењу са гинсенгом и пелудом које сакупљају пчеле).
• Препоручују се за тренинг високог интензитета.
• Због своје концентрације, мале тежине и лакоће транспорта, суви екстракт микроалги је погодан као храна која није брзо покварљива за складиштење у ишчекивању ванредних ситуација.

Слика 2. Артхроспира је широко кориштен и масовно узгојен цијанобактериј. Извор: Јоан Симон, изреже Пердита (Корисник енглеске Википедије), путем Викимедиа Цоммонса

Акуацултуре

Микроалге се користе као храна у аквакултури због високог садржаја протеина (од 40 до 65% у сувој тежини) и њихове способности да својим пигментима повећавају боју салмонида и ракова.

На пример, користи се као храна за шкољке у свим фазама њиховог раста; за личинке неких врста ракова и за ране фазе неких врста риба.

Пигменти у прехрамбеној индустрији

Неки пигменти микроалги користе се као додаци у храни за повећање пигментације пилећег меса и жуманцета, као и за повећање плодности говеда.

Ови пигменти се такође користе као бојила у производима као што су маргарин, мајонез, сок од поморанџе, сладолед, сир и пекарски производи.

Слика 3. Цјевасти фотобиореактори који се користе за добијање једињења високе вредности из микроалги. Извор: ИГВ Биотецх, из Викимедиа Цоммонс

Људска и ветеринарска медицина

У области хумане и ветеринарске медицине препознат је потенцијал микроалги због:

• Они смањују ризик од различитих врста рака, срчаних и офталмичких болести (захваљујући садржају лутеина).
• Помажу у спречавању и лечењу коронарне срчане болести, агрегацији тромбоцита, ненормалном нивоу холестерола, а такође су врло обећавајући за лечење одређених менталних болести (због садржаја омега-3).
• Имају антимутагено деловање, стимулишући имуни систем, смањујући хипертензију и детоксикацију.
• Имају антикоагулантно и бактерицидно деловање.
• Повећавају биорасположивост гвожђа.
• Лекови засновани на терапијским и превентивним микроалгама, медју осталим, створени су за улцерозни колитис, гастритис и анемију.

Слика 4. Равни фотобиореактор: користи се за добијање нуспроизвода микроалги високе додане вредности и у експериментима. Извор: ИГВ Биотецх, из Викимедиа Цоммонс

Гнојива

Микроалге се користе као био-гнојива и средство за побољшање тла. Ови фотоаутотрофни микроорганизми брзо прекривају узнемирена или спаљена тла, смањујући ризик од ерозије.

Неке врсте фаворизују фиксацију азота и омогућиле су, на пример, век риже на поплављеној земљи вековима, без додавања ђубрива. Остале врсте се користе за замену креча у компосту.

Козметика

Деривати микроалги се користе у формулацији обогаћених паста за зубе, које елиминишу бактерије које изазивају зубни каријес.

Такође су развијене креме које укључују такве деривате због њихових антиоксидативних и ултраљубичасто-заштитних својстава.

Слика 5. Одржавање микроалги у банкама или сојевима. Извор: ЦСИРО

Пречишћавање отпадних вода

Микроалге се примењују у процесима трансформације органске материје из отпадних вода, стварања биомасе и третиране воде за наводњавање. У овом процесу, микроалге пружају потребан кисеоник аеробним бактеријама, разграђујући органске загађиваче.

Индикатори загађења

С обзиром на еколошку важност микроалги као примарних произвођача водених окружења, они су индикатори организма загађења животне средине.

Поред тога, имају велику толеранцију на тешке метале попут бакра, кадмијума и олова, као и на хлороване угљоводонике, због чега могу бити показатељи присуства ових метала.

Биогас

Неке врсте (на пример, Цхлорелла и Спирулина) коришћене су за прочишћавање биоплина, пошто конзумирају угљен диоксид као извор неорганског угљеника, поред тога што истовремено контролишу пХ медијума.

Биогорива

Микроалге биосинтетизирају широк спектар комерцијално занимљивих биоенергетских нуспроизвода, попут масти, уља, шећера и функционалних биоактивних једињења.

Слика 6. Култиватори микроалги врсте типа карусела, који се користе у масовном узгоју микроалги за козметичку и прехрамбену индустрију. Извор: ЈанБ46, из Викимедиа Цоммонс

Многе су врсте богате липидима и угљоводоницима погодним за директну употребу као високоенергетска течна биогорива, на нивоима већим од оних који су присутни у земаљским постројењима, а такође имају потенцијал замјене рафинеријских производа фосилних горива. Ово није изненађујуће с обзиром да се верује да већина уља потиче из микроалги.

Једна врста, посебно Ботриоцоццус браунии, детаљно је проучавана. Прогнозава се да ће принос уља из микроалги бити до 100 пута већи од копнених култура, од 7.500-24.000 литара уља по хектару годишње, у поређењу са семенком уљане репице и палме, на 738 и 3690 литара, респективно .

Референце

1. Боровитзка, М. (1998). Комерцијална производња микроалги: баре, резервоари, гомољи и ферментори. Ј. оф Биотецх, 70, 313-321.
2. Циферри, О. (1983). Спирулина, јестиви микроорганизам. Мицробиол. Рев., 47, 551-578.
3. Циферри, О., и Тибони, О. (1985). Биохемија и индустријски потенцијал Спирулине. Анн Рев. Мицробиол., 39, 503-526.
4. Цонде, ЈЛ, Моро, ЛЕ, Травиесо, Л., Санцхез, ЕП, Леива, А., & Дупеирон, Р., ет ал. (1993). Процес пречишћавања биоплина коришћењем интензивних култура микроалги. Биотецх. Писма, 15 (3), 317-320.
5. Цонтрерас-Флорес, Ц., Пена-Цастро, ЈМ, Флорес-Цотера, ЛБ, & Цанизарес, РО (2003). Напредак у идејном дизајну фотобиореактора за узгој микроалги. Интерциенциа, 28 (8), 450-456.
6. Дуерр, ЕО, Молнар, А. и Сато, В. (1998). Култивиране микроалге као храна за аквакултуру. Ј Мар Биотецхнол, 7, 65-70.
7. Лее, И.-К. (2001). Системи и методе микроалгонске масовне културе: њихово ограничење и потенцијал. Јоурнал оф Апплиед Пхицологи, 13, 307-315.
8. Мартинез Палациос, Калифорнија, Цхавез Санцхез, МЦ, Олвера Новоа, МА, и Абдо де ла Парра, МИ (1996). Алтернативни извори биљних протеина као замена за рибље брашно за храну за аквакултуру. Рад представљен у Зборнику са Трећег међународног симпозијума о исхрани у аквакултури, Монтерреи, Нуево Леон, Мексико.
9. Олаизола, М. (2003). Комерцијални развој микроалганске биотехнологије: од епрувете до тржишта. Биомолецулар Енгинееринг, 20, 459-466.