Karakteristik, klasifikasi, dan aplikasi mikroalga



itu mikroalga mereka adalah organisme eukariotik, photoautotrophic, yaitu, mereka memperoleh energi dari cahaya dan mensintesis makanan mereka sendiri. Mereka mengandung klorofil dan pigmen aksesori lainnya yang memberi mereka efisiensi fotosintesis yang hebat.

Mereka uniseluler, kolonial - ketika mereka ditetapkan sebagai agregat - dan filamen (soliter atau kolonial). Mereka adalah bagian dari fitoplankton, bersama dengan cyanobacteria (prokariota). Fitoplankton adalah himpunan fotosintesis, mikroorganisme air yang mengapung secara pasif atau telah mengurangi mobilitas.

Mikroalga ditemukan dari daratan Ekuador ke daerah kutub dan diakui sebagai sumber biomolekul dan metabolit yang sangat penting secara ekonomi. Mereka adalah sumber langsung makanan, obat-obatan, pakan ternak, pupuk dan bahan bakar, dan bahkan merupakan indikator polusi.

Indeks

  • 1 Karakteristik
    • 1.1 Produsen yang menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi
    • 1.2 Habitat
  • 2 Klasifikasi
    • 2.1 Sifat klorofilnya
    • 2.2 Polimer berbasis karbon sebagai cadangan energi
    • 2.3 Struktur dinding sel
    • 2.4 Jenis mobilitas
  • 3 aplikasi Bioteknologi
    • 3.1 Makanan manusia dan hewan
    • 3.2 Keuntungan penggunaannya sebagai makanan
    • 3.3 Akuakultur
    • 3.4 Pigmen di industri makanan
    • 3.5 Obat-obatan manusia dan hewan
    • 3.6 Pupuk
    • 3.7 Kosmetik
    • 3.8 Pengolahan air limbah
    • 3.9 Indikator polusi
    • 3.10 Biogas
    • 3.11 Biofuel
  • 4 Referensi

Fitur

Produsen yang menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi

Sebagian besar mikroalga hadir berwarna hijau karena mengandung klorofil (pigmen tetrapyrrolic nabati), fotoreseptor energi cahaya yang memungkinkan fotosintesis untuk dilakukan.

Namun, beberapa mikroalga memiliki warna merah atau coklat, karena mengandung xantofil (pigmen karotenoid kuning), yang menutupi warna hijau.

Habitat

Mereka mendiami berbagai lingkungan perairan yang manis dan asin, alami dan buatan (seperti kolam renang dan tangki ikan). Beberapa dapat tumbuh di tanah, di habitat asam dan di dalam batuan berpori (endolitik), di tempat yang sangat kering dan sangat dingin.

Klasifikasi

Mikroalga mewakili kelompok yang sangat heterogen, karena bersifat polifiletik, yaitu, kelompok spesies dari leluhur yang berbeda..

Untuk mengklasifikasikan mikroorganisme ini, berbagai karakteristik telah digunakan, di antaranya adalah: sifat klorofil dan zat cadangan energi mereka, struktur dinding sel dan jenis mobilitas yang memiliki.

Sifat klorofilnya

Kebanyakan ganggang memiliki klorofil tipe a dan beberapa lainnya memiliki jenis klorofil lain yang berasal dari ini.

Banyak fototrof yang wajib dan tidak tumbuh dalam gelap. Namun, beberapa tumbuh dalam kegelapan dan mengkatalis gula sederhana dan asam organik tanpa adanya cahaya.

Sebagai contoh, beberapa flagellate dan chlorophytes dapat menggunakan asetat sebagai sumber karbon dan energi. Lainnya mengasimilasi senyawa sederhana di hadapan cahaya (photoheterotrophy), tanpa menggunakannya sebagai sumber energi.

Polimer berbasis karbon sebagai cadangan energi

Sebagai produk dari proses fotosintesis, mikroalga menghasilkan berbagai macam polimer karbon yang berfungsi sebagai cadangan energi.

Sebagai contoh, mikroalga dari divisi Chlorophyta menghasilkan pati cadangan (α-1,4-D-glukosa), sangat mirip dengan pati tanaman tingkat tinggi.

Struktur dinding sel

Dinding mikroalga menghadirkan beragam struktur dan komposisi kimia. Dinding dapat dibentuk oleh serat selulosa, biasanya dengan penambahan xilan, pektin, mannans, asam alginat atau asam fuchsic.

Dalam beberapa rumput laut yang disebut berkapur atau karang, dinding sel menyajikan pengendapan kalsium karbonat, sementara yang lain menyajikan kitin.

Diatom, di sisi lain, memiliki silikon di dinding sel mereka, di mana polisakarida dan protein ditambahkan, membentuk cangkang simetri bilateral atau radial (frustrasi). Kerang-kerang ini tetap utuh untuk waktu yang lama, membentuk fosil.

Mikroalga euglenoid, tidak seperti yang sebelumnya, tidak memiliki dinding sel.

Jenis mobilitas

Mikroalga dapat menyajikan flagela (as Euglena dan dinoflagellata), tetapi tidak pernah menghadirkan silia. Di sisi lain, beberapa mikroalga menunjukkan imobilitas dalam fase vegetatif mereka, namun gamet mereka dapat bergerak.

Aplikasi bioteknologi

Makanan manusia dan hewan

Pada tahun 1950, ilmuwan Jerman mulai tumbuh mikroalga besar-besaran untuk lipid dan protein yang akan menggantikan hewani dan nabati konvensional protein, dengan tujuan yang meliputi konsumsi ternak dan manusia.

Baru-baru ini, budidaya besar-besaran mikroalga telah diproyeksikan sebagai salah satu kemungkinan untuk memerangi kelaparan dan kekurangan gizi global.

Mikroalga memiliki konsentrasi nutrisi yang tidak biasa, yang lebih tinggi daripada yang diamati pada spesies tanaman yang lebih tinggi. Satu gram mikroalga setiap hari adalah alternatif untuk melengkapi diet yang buruk.

Keuntungan penggunaannya sebagai makanan

Di antara kelebihan penggunaan mikroalga sebagai makanan, kami memiliki yang berikut:

  • Tingkat pertumbuhan mikroalga yang tinggi (mereka memiliki hasil 20 kali lebih tinggi daripada kedelai per unit area).
  • Menghasilkan manfaat terukur dalam "profil hematologi" dan dalam "status intelektual" konsumen, dengan mengonsumsi dosis harian kecil sebagai suplemen gizi.
  • Kandungan proteinnya tinggi dibandingkan dengan makanan alami lainnya.
  • konsentrasi tinggi vitamin dan mineral: konsumsi 1 sampai 3 gram per hari dari produk mikroalga, menyediakan jumlah yang cukup dari beta-karoten (provitamin A), E dan vitamin B kompleks, zat besi dan elemen.
  • Sumber nutrisi yang sangat berenergi (dibandingkan dengan ginseng dan serbuk sari yang dikumpulkan oleh lebah).
  • Mereka direkomendasikan untuk pelatihan intensitas tinggi.
  • Karena konsentrasinya, beratnya yang rendah dan kemudahan transportasi, ekstrak mikroalga kering cocok sebagai makanan yang tidak tahan lama untuk disimpan dalam mengantisipasi situasi darurat.

Akuakultur

Mikroalga yang digunakan sebagai pakan dalam budidaya untuk kandungan protein yang tinggi (40-65% berat kering) dan kemampuan untuk meningkatkan pigmen mereka, warna salmon dan krustasea.

Misalnya, digunakan sebagai makanan untuk bivalvia di semua tahap pertumbuhan; untuk tahap larva beberapa spesies krustasea dan untuk tahap awal beberapa spesies ikan.

Pigmen di industri makanan

Beberapa pigmen mikroalga digunakan sebagai aditif dalam hijauan untuk meningkatkan pigmentasi daging ayam dan kuning telur, serta untuk meningkatkan kesuburan ternak.

Pigmen ini juga digunakan sebagai pewarna dalam produk-produk seperti margarin, mayones, jus jeruk, es krim, keju, dan produk roti..

Kedokteran manusia dan hewan

Di bidang kedokteran manusia dan kedokteran hewan, potensi mikroalga diakui, karena:

  • Kurangi risiko berbagai jenis kanker, jantung, dan penyakit mata (berkat kandungan luteinnya).
  • Mereka membantu mencegah dan mengobati penyakit jantung, agregasi platelet, suatu kadar kolesterol yang abnormal, dan juga sangat menjanjikan untuk pengobatan penyakit mental tertentu (karena mengandung omega-3).
  • Mereka menyajikan aksi antimutagenik, merangsang sistem kekebalan tubuh, mengurangi hipertensi dan detoksifikasi.
  • Mereka menyajikan aksi bakterisidal dan antikoagulan.
  • Meningkatkan ketersediaan hayati zat besi.
  • Pengobatan berdasarkan mikroalga terapeutik dan pencegahan kolitis ulserativa, gastritis dan anemia, di antara kondisi-kondisi lain telah dihasilkan.

Pupuk

Mikroalga digunakan sebagai pupuk hayati dan kondisioner tanah. Mikroorganisme fotoautotrofik ini dengan cepat menutupi tanah yang dihilangkan atau terbakar, mengurangi bahaya erosi.

Beberapa spesies mendukung fiksasi nitrogen, dan telah memungkinkan, misalnya, penanaman padi di tanah tergenang selama berabad-abad, tanpa penambahan pupuk. Spesies lain digunakan untuk menggantikan kapur dalam pupuk majemuk.

Kosmetik

Turunan mikroalga telah digunakan dalam formulasi pasta gigi yang diperkaya, yang menghilangkan bakteri yang menyebabkan karies gigi..

Krim juga telah dikembangkan yang mencakup turunan untuk sifat antioksidan dan pelindung sinar ultraviolet.

Pengolahan air limbah

Mikroalga diterapkan dalam proses transformasi bahan organik dari air limbah, menghasilkan biomassa dan air yang diolah untuk irigasi. Dalam proses ini, mikroalga menyediakan oksigen yang diperlukan untuk bakteri aerob, menurunkan polutan organik.

Indikator polusi

Mengingat pentingnya ekologis mikroalga sebagai produsen utama lingkungan akuatik, mereka adalah indikator pencemaran lingkungan.

Selain itu, mereka memiliki toleransi besar terhadap logam berat seperti tembaga, kadmium, dan timbal, serta hidrokarbon terklorinasi, yang dapat menjadi indikator keberadaan logam-logam ini..

Biogas

Beberapa spesies (misalnya, Chlorella dan Spirulina), telah digunakan untuk memurnikan biogas, karena mereka mengkonsumsi karbon dioksida sebagai sumber karbon anorganik, selain secara bersamaan mengontrol pH medium.

Biofuel

Mikroalga mensintesis berbagai macam produk sampingan bioenergi yang menarik secara komersial, seperti lemak, minyak, gula dan senyawa bioaktif fungsional.

Banyak spesies yang kaya lipid dan hidrokarbon cocok untuk digunakan langsung sebagai biofuel cair energi tinggi, di lebih tinggi dari tingkat hadir dalam tanaman terestrial, dan juga memiliki potensi sebagai pengganti untuk produk kilang bahan bakar fosil. Hal ini tidak mengherankan, mengingat bahwa sebagian besar minyak yang diyakini berasal dari mikroalga.

Sejenis, Botryococcus braunii, khususnya, telah dipelajari secara luas. Diprediksi bahwa hasil minyak mikroalga akan mencapai 100 kali lebih tinggi daripada tanaman darat, dari 7.500-24.000 liter minyak per hektar per tahun, dibandingkan dengan lobak dan kelapa, masing-masing menjadi 738 dan 3690 liter..

Referensi

  1. Borowitzka, M. (1998). Produksi komersial mikroalga: kolam, tangki, umbi dan fermentor. J. dari Biotech, 70, 313-321.
  2. Ciferri, O. (1983). Spirulina, Mikroorganisme yang Dapat Dimakan. Mikrobiol. Pdt., 47, 551-578.
  3. Ciferri, O., & Tiboni, O. (1985). Potensi biokimia dan industri Spirulina. Ann. Rev. Microbiol., 39, 503-526.
  4. Hitung, J. L., Moro, L. E., Travieso, L., Sanchez, E. P., Leiva, A., & Dupeirón, R., et al. (1993). Proses pemurnian biogas menggunakan kultur mikroalga intensif. Bioteknologi Surat, 15 (3), 317-320.
  5. Contreras-Flores, C., Peña-Castro, J. M., Flores-Cotera, L. B., & Cañizares, R. O. (2003). Kemajuan dalam desain konseptual photobioreactors untuk budidaya mikroalga. Interciencia, 28 (8), 450-456.
  6. Duerr, E. O., Molnar, A., & Sato, V. (1998). Mikroalga yang dibudidayakan sebagai pakan budidaya. J Mar Biotechnol, 7, 65-70.
  7. Lee, Y.-K. (2001). Sistem dan metode kultur massa mikroalga: Keterbatasan dan potensinya. Jurnal Phycology Terapan, 13, 307-315.
  8. Martínez Palacios, C. A., Chavez Sanchez, M. C., Olvera Novoa, M. A., & Abdo de la Parra, M. I. (1996). Sumber alternatif protein nabati sebagai pengganti tepung ikan untuk pakan budidaya. Makalah disajikan dalam Prosiding Simposium Internasional Ketiga tentang Nutrisi Akuakultur, Monterrey, Nuevo León, Meksiko.
  9. Olaizola, M. (2003). Pengembangan komersial bioteknologi mikroalga: dari tabung reaksi ke pasar. Rekayasa Biomolekuler, 20, 459-466.