MIKROALGA: CIRI, KLASIFIKASI DAN APLIKASI - BIOLOGI - 2026

The mikroalga adalah organisma eukariot, photoautotrophs, iaitu mendapatkan tenaga daripada cahaya dan mensintesis makanan mereka sendiri. Mereka mengandungi klorofil dan pigmen aksesori lain yang memberi mereka kecekapan fotosintesis yang hebat.

Mereka uniselular, kolonial-ketika mereka ditetapkan sebagai agregat- dan filamen (bersendirian atau kolonial). Mereka adalah sebahagian daripada fitoplankton, bersama dengan cyanobacteria (prokariota). Phytoplankton adalah kumpulan mikroorganisma fotosintetik, akuatik yang mengapung secara pasif atau mengurangkan pergerakan.

Gambar 1. Volvox (sfera) Sumber: Frank Fox, melalui Wikimedia Commons

Mikroalga dijumpai dari Ekuador darat ke wilayah kutub dan diakui sebagai sumber biomolekul dan metabolit yang sangat penting ekonomi. Mereka adalah sumber langsung makanan, ubat, makanan ternakan, baja dan bahan bakar, dan bahkan merupakan petunjuk pencemaran.

ciri-ciri

Pengeluar yang menggunakan cahaya matahari sebagai sumber tenaga

Kebanyakan mikroalga berwarna hijau kerana mengandungi klorofil (pigmen tumbuhan tetrapirrolik), fotoreseptor tenaga cahaya yang membolehkan fotosintesis dijalankan.

Namun, beberapa mikroalga mempunyai warna merah atau coklat, kerana mengandungi xanthophylls (pigmen karotenoid kuning), yang menutupi warna hijau.

Habitat

Mereka mendiami pelbagai persekitaran perairan manis dan masin, semula jadi dan buatan (seperti kolam renang dan tangki ikan). Sebilangannya dapat tumbuh di tanah, di habitat berasid dan di dalam batu berpori (endolitik), di tempat yang sangat kering dan sangat sejuk.

Pengelasan

Mikroalga mewakili kumpulan yang sangat heterogen, kerana ia adalah polifitlet, iaitu, ia mengelompokkan keturunan dari keturunan yang berbeza.

Untuk mengklasifikasikan mikroorganisma ini, pelbagai ciri telah digunakan, antaranya ialah: sifat klorofil dan zat simpanan tenaga mereka, struktur dinding sel dan jenis mobiliti yang mereka tunjukkan.

Sifat klorofilnya

Sebilangan besar alga mempunyai klorofil jenis A dan sebilangan kecil menunjukkan jenis klorofil lain yang berasal daripadanya.

Banyak yang memerlukan fototrof dan tidak tumbuh dalam kegelapan. Walau bagaimanapun, ada yang tumbuh dalam kegelapan dan melembapkan gula sederhana dan asid organik sekiranya tiada cahaya.

Sebagai contoh, sebilangan flagellate dan chlorophytes dapat menggunakan asetat sebagai sumber karbon dan tenaga. Yang lain mengasimilasikan sebatian sederhana dengan adanya cahaya (photoheterotrophy), tanpa menggunakannya sebagai sumber tenaga.

Polimer karbon sebagai rizab tenaga

Sebagai produk proses fotosintesis, mikroalga menghasilkan pelbagai jenis polimer karbon yang berfungsi sebagai rizab tenaga.

Sebagai contoh, mikroalga bahagian Chlorophyta menghasilkan kanji cadangan (α-1,4-D-glukosa), sangat mirip dengan pati tanaman yang lebih tinggi.

Struktur dinding sel

Dinding mikroalga mempunyai pelbagai struktur dan komposisi kimia. Dindingnya dapat terdiri dari serat selulosa, biasanya dengan penambahan xylan, pektin, mannan, asam alginik atau asam fucinic.

Dalam beberapa alga berkapur atau karang, dinding sel menunjukkan pemendapan kalsium karbonat, sementara yang lain mempunyai kitin.

Diatom, di sisi lain, mempunyai silikon di dinding selnya, di mana polisakarida dan protein ditambahkan, membentuk cangkang simetri dua hala atau radial (frustula). Cengkerang ini tetap utuh untuk waktu yang lama, membentuk fosil.

Euglenoid microalgae, tidak seperti yang sebelumnya, kekurangan dinding sel.

Jenis mobiliti

Mikroalga dapat memiliki flagella (seperti Euglena dan dinoflagellates), tetapi tidak pernah mempunyai silia. Sebaliknya, sebilangan mikroalga menunjukkan keadaan tidak bergerak dalam fasa vegetatif mereka, namun gamet mereka boleh bergerak.

Aplikasi bioteknologi

Makanan manusia dan haiwan

Pada tahun 1950-an, saintis Jerman memulakan penanaman mikroalga secara besar-besaran untuk mendapatkan lipid dan protein yang akan menggantikan protein haiwan dan tumbuhan konvensional, dengan tujuan untuk meliputi penggunaan ternakan dan manusia.

Baru-baru ini, penanaman mikroalga secara besar-besaran telah diproyeksikan sebagai salah satu kemungkinan untuk memerangi kelaparan dan kekurangan zat makanan dunia.

Mikroalga mempunyai kepekatan nutrien yang tidak biasa, yang lebih tinggi daripada yang diperhatikan pada spesies tumbuhan yang lebih tinggi. Satu gram mikroalga setiap hari adalah alternatif untuk menambah kekurangan makanan.

Kelebihan penggunaannya sebagai makanan

Di antara kelebihan menggunakan mikroalga sebagai makanan, kami mempunyai yang berikut:

• Kelajuan pertumbuhan mikroalga yang tinggi (mereka menghasilkan hasil 20 kali lebih tinggi daripada kacang soya per unit kawasan).
• Ia menghasilkan faedah yang diukur dalam "profil hematologi" dan dalam "status intelektual" pengguna, apabila mengambil dos harian kecil sebagai makanan tambahan.
• Kandungan protein tinggi berbanding makanan semula jadi yang lain.
• Kepekatan vitamin dan mineral yang tinggi: pengambilan 1 hingga 3 gram sehari produk sampingan mikroalga, memberikan sejumlah beta-karoten (provitamin A), vitamin E dan B kompleks, zat besi dan unsur surih.
• Sumber pemakanan yang sangat bertenaga (berbanding ginseng dan debunga yang dikumpulkan oleh lebah).
• Mereka disyorkan untuk latihan intensiti tinggi.
• Oleh kerana kepekatannya, berat badan yang rendah dan kemudahan pengangkutan, ekstrak mikroalga kering sesuai sebagai makanan yang tidak mudah rosak untuk disimpan dalam jangkaan keadaan kecemasan.

Gambar 2. Arthrospira adalah cyanobacterium yang banyak digunakan dan berbudaya besar-besaran. Sumber: Joan Simon, dipotong oleh Perdita (Pengguna Wikipedia Bahasa Inggeris), melalui Wikimedia Commons

Akuakultur

Mikroalga digunakan sebagai makanan dalam akuakultur kerana kandungan proteinnya yang tinggi (dari 40 hingga 65% berat kering) dan kemampuan mereka untuk meningkatkan warna salmonid dan krustasea dengan pigmennya.

Sebagai contoh, ia digunakan sebagai makanan untuk bivalves dalam semua peringkat pertumbuhan mereka; untuk peringkat larva beberapa spesies krustasea dan untuk peringkat awal beberapa spesies ikan.

Pigmen dalam industri makanan

Beberapa pigmen mikroalga digunakan sebagai bahan tambahan pada makanan ternakan untuk meningkatkan pigmentasi daging ayam dan kuning telur, serta untuk meningkatkan kesuburan ternak.

Pigmen ini juga digunakan sebagai pewarna dalam produk seperti marjerin, mayonis, jus oren, ais krim, keju, dan produk roti.

Gambar 3. Fotobioreaktor tiub, digunakan untuk mendapatkan sebatian bernilai tinggi dari mikroalga. Sumber: IGV Biotech, dari Wikimedia Commons

Perubatan manusia dan veterinar

Dalam bidang perubatan manusia dan veterinar, potensi mikroalga diakui, kerana:

• Mereka mengurangkan risiko pelbagai jenis penyakit barah, jantung dan oftalmik (berkat kandungan luteinnya).
• Mereka membantu mencegah dan merawat penyakit jantung koroner, agregasi platelet, tahap kolesterol yang tidak normal, dan juga sangat menjanjikan untuk rawatan penyakit mental tertentu (kerana kandungan omega-3 mereka).
• Mereka mempunyai tindakan antimutagenik, merangsang sistem imun, mengurangkan hipertensi dan detoksifikasi.
• Mereka mempunyai tindakan antikoagulan dan bakteria.
• Mereka meningkatkan ketersediaan zat besi.
• Ubat berdasarkan mikroalga terapeutik dan pencegahan telah dihasilkan untuk kolitis ulseratif, gastritis dan anemia, antara lain.

Gambar 4. Photobioreactor rata: digunakan untuk mendapatkan produk sampingan mikroalga bernilai tambah tinggi dan dalam eksperimen. Sumber: IGV Biotech, dari Wikimedia Commons

Baja

Microalgae digunakan sebagai biofertilizer dan kondisioner tanah. Mikroorganisma fotoautotrofik ini dengan cepat menutupi tanah yang terganggu atau terbakar, mengurangkan risiko hakisan.

Beberapa spesies menyukai penetapan nitrogen, dan telah memungkinkan, misalnya, menanam padi di tanah banjir selama berabad-abad, tanpa penambahan baja. Spesies lain digunakan untuk menggantikan kapur dalam kompos.

Kosmetik

Derivatif mikroalga telah digunakan dalam formulasi ubat gigi yang diperkaya, yang menghilangkan bakteria yang menyebabkan karies gigi.

Krim yang mengandungi derivatif seperti itu juga telah dikembangkan untuk sifat antioksidan dan ultraviolet-pelindungnya.

Rajah 5. Penyelenggaraan mikroalga di tebing atau strain. Sumber: CSIRO

Rawatan kumbahan

Mikroalga digunakan dalam proses transformasi bahan organik dari air buangan, menghasilkan biomas dan air terawat untuk pengairan. Dalam proses ini, mikroalga memberikan oksigen yang diperlukan untuk bakteria aerobik, merosakkan pencemar organik.

Petunjuk pencemaran

Memandangkan kepentingan ekologi mikroalga sebagai pengeluar utama persekitaran akuatik, mereka adalah organisma penunjuk pencemaran alam sekitar.

Selain itu, mereka mempunyai toleransi yang tinggi terhadap logam berat seperti tembaga, kadmium dan plumbum, serta hidrokarbon berklorin, itulah sebabnya mereka dapat menjadi petunjuk adanya logam ini.

Biogas

Beberapa spesies (misalnya, Chlorella dan Spirulina), telah digunakan untuk membersihkan biogas, kerana mereka mengkonsumsi karbon dioksida sebagai sumber karbon bukan organik, selain mengendalikan pH medium secara bersamaan.

Bahan api bio

Microalgae biosintesiskan pelbagai produk sampingan bioenergetik yang menarik secara komersial, seperti lemak, minyak, gula, dan sebatian bioaktif berfungsi.

Gambar 6. Penanam mikroalga jenis karusel, digunakan dalam penanaman mikroalga besar-besaran untuk industri kosmetik dan makanan. Sumber: JanB46, dari Wikimedia Commons

Banyak spesies kaya dengan lipid dan hidrokarbon yang sesuai untuk penggunaan langsung sebagai biofuel cair bertenaga tinggi, pada tahap yang lebih tinggi daripada yang terdapat di tanaman terestrial, dan juga berpotensi sebagai pengganti produk kilang bahan bakar fosil. Ini tidak menghairankan, mengingat kebanyakan minyak dipercayai berasal dari mikroalga.

Satu spesies, Botryococcus braunii, khususnya, telah banyak dikaji. Hasil minyak dari ganggang mikro diperkirakan meningkat hingga 100 kali lipat dari tanaman tanah, dari 7.500-24.000 liter minyak per ekar per tahun, dibandingkan dengan biji anggur dan kelapa sawit, masing-masing pada 738 dan 3690 liter. .

Rujukan

1. Borowitzka, M. (1998). Pengeluaran mikroalga komersial: kolam, tangki, umbi dan fermenter. J. of Biotech, 70, 313-321.
2. Ciferri, O. (1983). Spirulina, Mikroorganisma yang boleh dimakan. Mikrobiol. Rev., 47, 551-578.
3. Ciferri, O., & Tiboni, O. (1985). Potensi biokimia dan perindustrian Spirulina. Ann. Rev. Microbiol., 39, 503-526.
4. Conde, JL, Moro, LE, Travieso, L., Sánchez, EP, 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, JM, Flores-Cotera, LB, & Cañizares, RO (2003). Kemajuan dalam reka bentuk konsep photobioreactors untuk penanaman mikroalga. Interciencia, 28 (8), 450-456.
6. Duerr, EO, Molnar, A., & Sato, V. (1998). Mikroalga yang dibudidayakan sebagai makanan akuakultur. J Mar Biotechnol, 7, 65-70.
7. Lee, Y.-K. (2001). Sistem dan kaedah budaya massa mikroalga: Batasan dan potensi mereka. Jurnal Fikologi Gunaan, 13, 307-315.
8. Martínez Palacios, CA, Chávez Sánchez, MC, Olvera Novoa, MA, & Abdo de la Parra, MI (1996). Sumber protein sayuran alternatif sebagai pengganti tepung ikan untuk makanan akuakultur. Karya yang dibentangkan dalam Prosiding Simposium Pemakanan Akuakultur Antarabangsa Ketiga, Monterrey, Nuevo León, Mexico.
9. Olaizola, M. (2003). Pembangunan komersial bioteknologi mikroalga: dari tabung uji ke pasaran. Kejuruteraan Biomolekul, 20, 459-466.