미세 조류 : 특성, 분류 및 응용 - 생물학

미세 조류는 진핵 즉, 생물, photoautotrophs, 빛으로부터 에너지를 얻을 수 있습니다 자신의 음식을 합성. 그들은 엽록소 및 기타 보조 안료를 포함하여 광합성 효율이 뛰어납니다.

그들은 단세포, 식민지-응집체로 확립되면-및 필라멘트 (단독 또는 식민지)입니다. 그들은 시아 노 박테리아 (원핵 생물)와 함께 식물성 플랑크톤의 일부입니다. 식물성 플랑크톤은 수동적으로 떠 다니거나 이동성이 감소 된 광합성 수생 미생물의 집합입니다.

그림 1. Volvox (구형) 출처 : Frank Fox, Wikimedia Commons를 통해

미세 조류는 지상의 에콰도르에서 극지방까지 발견되며 경제적으로 매우 중요한 생체 분자 및 대사 산물의 공급원으로 인식됩니다. 그들은 식품, 의약품, 사료, 비료 및 연료의 직접적인 공급원이며 오염의 지표이기도합니다.

형질

태양 광을 에너지 원으로 사용하는 생산자

대부분의 미세 조류는 광합성을 수행 할 수있는 빛 에너지의 광 수용체 인 엽록소 (테트라 피 롤릭 식물 색소)를 포함하고 있기 때문에 녹색입니다.

그러나 일부 미세 조류는 녹색을 가리는 크 산토 필 (노란색 카로티노이드 색소)을 포함하기 때문에 적색 또는 갈색을 띱니다.

서식지

그들은 다양한 달콤하고 짠맛, 자연 및 인공 수생 환경 (예 : 수영장 및 어항)에 서식합니다. 일부는 토양, 산성 서식지 및 다공성 (내분 산성) 암석, 매우 건조하고 매우 추운 곳에서 자랄 수 있습니다.

분류

미세 조류는 다 계통이기 때문에 매우 이질적인 그룹을 나타냅니다. 즉, 다른 조상의 종 자손을 그룹화합니다.

이러한 미생물을 분류하기 위해 엽록소의 특성과 에너지 보유 물질, 세포벽의 구조 및 이들이 나타내는 이동성 유형 등 다양한 특성이 사용되었습니다.

엽록소의 특성

대부분의 조류는 A 형 엽록소를 나타내며 일부 조류는 그로부터 파생 된 또 다른 유형의 엽록소를 나타냅니다.

많은 사람들은 필수 광 영양 생물이며 어둠 속에서 자라지 않습니다. 그러나 일부는 어둠 속에서 자라며 빛이 없을 때 단당과 유기산을 분해합니다.

예를 들어, 일부 편모와 엽록소는 아세테이트를 탄소 및 에너지 원으로 사용할 수 있습니다. 다른 사람들은 에너지 원으로 사용하지 않고 빛이있는 상태에서 단순한 화합물을 동화시킵니다 (광 종속 증).

에너지 저장량으로서의 탄소 폴리머

광합성 과정의 산물로서 미세 조류는 에너지 저장고 역할을하는 다양한 탄소 폴리머를 생산합니다.

예를 들어, Chlorophyta 부서의 미세 조류는 고등 식물의 전분과 매우 유사한 예비 전분 (α-1,4-D- 포도당)을 생성합니다.

세포벽 구조

미세 조류의 벽은 구조와 화학적 구성이 상당히 다양합니다. 벽은 일반적으로 자일란, 펙틴, 만난, 알긴산 또는 푸신 산을 첨가하여 셀룰로오스 섬유로 만들 수 있습니다.

일부 석회질 또는 산호초에서 세포벽은 탄산 칼슘 침착을 보이는 반면 다른 세포에는 키틴이 있습니다.

반면에 규조류는 세포벽에 실리콘을 가지고 있으며, 여기에 다당류와 단백질이 추가되어 양측 또는 방사형 대칭의 껍질 (소체)을 형성합니다. 이 껍질은 오랫동안 손상되지 않아 화석을 형성합니다.

유 글레 노이드 미세 조류는 이전과 달리 세포벽이 없습니다.

이동성 유형

미세 조류에는 편모 (예 : 유글레나 및 편 모선)가있을 수 있지만 섬모는 없습니다. 반면에 일부 미세 조류는 식물 단계에서 움직이지 않지만 배우자는 움직일 수 있습니다.

생명 공학 응용

인간 및 동물 먹이

1950 년대에 독일 과학자들은 가축과 인간의 소비를 처리 할 목적으로 기존의 동물 및 식물 단백질을 대체 할 지질과 단백질을 얻기 위해 미세 조류의 대량 재배를 시작했습니다.

최근에 미세 조류의 대규모 재배는 세계 기아와 영양 실조에 대처할 수있는 가능성 중 하나로 예상되고 있습니다.

미세 조류는 고등 식물 종에서 관찰되는 것보다 높은 비정상적인 영양소 농도를 가지고 있습니다. 하루 1g의 미세 조류는 결핍 된 식단을 보충하는 대안입니다.

음식으로 사용의 장점

미세 조류를 식품으로 사용하면 다음과 같은 이점이 있습니다.

빠른 미세 조류 성장 (단위 면적당 대두보다 20 배 높은 수확량을 나타냄)
영양 보충제로 소량의 일일 복용량을 섭취 할 때 소비자의 "혈액 학적 프로필"및 "지적 상태"에서 측정 된 이점을 생성합니다.
다른 천연 식품에 비해 단백질 함량이 높습니다.
고농도의 비타민과 미네랄 : 하루에 1 ~ 3g의 미세 조류 부산물을 섭취하면 상당한 양의 베타 카로틴 (프로 비타민 A), 비타민 E 및 B 복합체, 철분 및 미량 원소가 제공됩니다.
고 에너지 영양 공급원 (벌이 수집 한 인삼 및 꽃가루와 비교)
고강도 훈련에 권장됩니다.
미세 조류 건조 추출물은 농도가 낮고 무게가 가볍고 운송이 용이하여 비상 상황을 예상하여 보관할 수있는 부패하지 않는 식품으로 적합합니다.

그림 2. Arthrospira는 널리 사용되고 대량 배양되는 시아 노박 테 리움입니다. 출처 : Joan Simon, Wikimedia Commons를 통해 Perdita (영어 Wikipedia 사용자)가 자른

양식업

미세 조류는 단백질 함량이 높고 (건조 중량 기준 40 ~ 65 %) 살 모니 드와 갑각류의 색을 색소로 증가시킬 수있는 능력으로 인해 양식 식품으로 사용됩니다.

예를 들어, 모든 성장 단계에서 이매패 류의 음식으로 사용됩니다. 일부 갑각류 종의 애벌레 단계와 일부 어류 종의 초기 단계에 사용됩니다.

식품 산업의 안료

일부 미세 조류 색소는 닭고기와 달걀 노른자의 색소 침착을 높이고 소의 번식력을 높이기 위해 사료의 첨가제로 사용됩니다.

이 안료는 마가린, 마요네즈, 오렌지 주스, 아이스크림, 치즈 및 베이커리 제품과 같은 제품의 착색제로도 사용됩니다.

그림 3. 미세 조류에서 고가 화합물을 얻는 데 사용되는 관형 광 생물 반응기. 출처 : Wikimedia Commons의 IGV Biotech

인간 및 수의학

인간 및 수의학 분야에서 미세 조류의 잠재력은 다음과 같은 이유로 인식됩니다.

다양한 유형의 암, 심장 및 안과 질환의 위험을 줄입니다 (루테인 함량 덕분에).
관상 동맥 심장 질환, 혈소판 응집, 비정상적인 콜레스테롤 수치를 예방하고 치료하는 데 도움이되며 특정 정신 질환의 치료에도 매우 유망합니다 (오메가 -3 함량으로 인해).
그들은 항 돌연변이 작용을하며, 면역 체계를 자극하고, 고혈압을 감소시키고 해독합니다.
그들은 항응고제와 살균 작용을합니다.
그들은 철의 생체 이용률을 증가시킵니다.
궤양 성 대장염, 위염 및 빈혈을위한 치료 및 예방 미세 조류를 기반으로 한 의약품이 다른 질환 중에서도 생성되었습니다.

그림 4. 플랫 광 생물 반응기 : 고 부가가치 미세 조류 부산물을 얻고 실험에 사용됩니다. 출처 : Wikimedia Commons의 IGV Biotech

비료

미세 조류는 생물 비료 및 토양 조절 제로 사용됩니다. 이 광 독립 영양 미생물은 교란되거나 타 버린 토양을 빠르게 덮어 침식 위험을 줄입니다.

일부 종은 질소 고정을 선호하며, 예를 들어 비료를 추가하지 않고도 수세기 동안 침수 된 땅에서 쌀을 재배 할 수있게했습니다. 다른 종은 퇴비의 석회를 대체하는 데 사용됩니다.

화장품

미세 조류 유도체는 충치를 유발하는 박테리아를 제거하는 농축 치약 제제에 사용되었습니다.

이러한 유도체를 포함하는 크림은 항산화 및 자외선 보호 특성을 위해 개발되었습니다.

그림 5. 은행 또는 균주의 미세 조류 유지 관리. 출처 : CSIRO

하수 처리

미세 조류는 폐수에서 유기물을 변형하여 바이오 매스를 생성하고 관개를위한 처리 수를 처리하는 과정에 적용됩니다. 이 과정에서 미세 조류는 호기성 박테리아에 필요한 산소를 제공하여 유기 오염 물질을 분해합니다.

오염 지표

수생 환경의 주요 생산자로서 미세 조류의 생태 학적 중요성을 감안할 때, 그들은 환경 오염의 지표 유기체입니다.

또한 구리, 카드뮴 및 납과 같은 중금속과 염소화 탄화수소에 대한 내성이 뛰어나므로 이러한 금속의 존재를 나타내는 지표가 될 수 있습니다.

바이오 가스

일부 종 (예 : Chlorella 및 Spirulina)은 배지의 pH를 동시에 제어하는 것 외에도 무기 탄소 공급원으로 이산화탄소를 소비하기 때문에 바이오 가스를 정화하는 데 사용되었습니다.

바이오 연료

미세 조류는 지방, 오일, 설탕 및 기능성 생물 활성 화합물과 같은 상업적으로 흥미로운 생물 에너지 부산물을 광범위하게 생합성합니다.

그림 6. 화장품 및 식품 산업을위한 미세 조류의 대량 재배에 사용되는 회전 목마 형 미세 조류 경운기. 출처 : Wikimedia Commons의 JanB46

많은 종은 고 에너지 액체 바이오 연료로 직접 사용하기에 적합한 지질과 탄화수소가 풍부하고 육상 식물에 존재하는 것보다 더 높은 수준으로 화석 연료의 정제 제품을 대체 할 가능성이 있습니다. 대부분의 오일이 미세 조류에서 유래 된 것으로 여겨진다는 점을 고려하면 이것은 놀라운 일이 아닙니다.

특히 Botryococcus braunii라는 한 종이 광범위하게 연구되었습니다. 미세 조류의 기름 생산량은 유채와 야자에 비해 연간 에이커 당 7,500 ~ 24,000 리터로 토지 작물의 최대 100 배에 달할 것으로 예상됩니다. .

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미세 조류 : 특성, 분류 및 응용 - 생물학 - 2026

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