Микроводоросли являются наиболее многочисленными первичными одноклеточными продуктами, встречающимися во всех водных системах, таких как пресная вода, морская вода, гиперсоленые озера и даже в пустынях и арктических экосистемах.
Делятся на эукариотные и прокариотные водоросли:
- эукариоты, обладают определенными клеточными органеллами, такими как ядра, хлоропласты, митохондрии,
- прокариоты (цианобактерии или сине-зеленые) являются примитивными, обладающими более простой клеточной структурой бактерий.
Они преобразуют светлую энергию и углекислый газ (CO2) в биомассу. Их фотосинтетический механизм похож на механизм наземных растений, но благодаря простой клеточной структуре и погружению в водную среду, где они имеют эффективный доступ к воде, CO2 и другим питательным веществам, они более эффективны в преобразовании солнечной энергии в биомассу.
Микроводоросли могут также выращиваться в экстремальных условиях; они могут производиться на сельскохозяйственных и несельскохозяйственных землях. Многие виды микроводорослей способны перейти от фототрофических к гетеротрофическим условиям роста. Как гетеротрофы, водоросли зависят от глюкозы или других источников углерода для углеродного обмена и энергии, и некоторые водоросли могут расти миксотрофически.
Микроводоросли - богатые энергией кормовые ресурсы, которым до сих пор уделялось больше внимания в связи с их легкой приспособляемостью к выращиванию в фотобиореакторах или открытых прудах для получения высоких урожаев и разнообразного применения.
Водоросли выращиваются не только для производства продовольствия, но и в качестве сырья, а расширение масштабов водорослей может привести к получению других коммерчески жизнеспособных продуктов. Поскольку две трети земной поверхности покрыты океаном, водоросли представляют собой вариант, обладающий наибольшим потенциалом для производства продовольствия, включая аквакультуру, фармацевтическую продукцию и удовлетворение глобальных энергетических потребностей.
Выделение новых штаммов
Микроводоросли отбираются из широкого диапазона окружающей среды и должны быть просеяны для производства биотоплива, накопления желаемых отложений (высоколипидных штаммов), ценных продуктов (ненасыщенных жирных кислот). Для выделения микроводорослей могут использоваться различные методы, включая физический отбор проб сырой воды (микроманипуляция), разбавление для растворения отдельных клеток, отбор антибиотиков и обогащение культур с использованием специфического давления (фотоавтотрофные условия).
Развитие и питательные вещества
Для автотрофического роста микроводорослей требуется множество элементов, которые делятся на две категории:
- макроэлементы (необходимые в г/л концентрациях)
- микроэлементы (необходимые в мг/л концентрации).
В дополнение к макроэлементам, таким как неорганические элементы (P, N и C), микроводоросли требуют достаточного количества света и благоприятной температуры для роста. Водород (H) и кислород (O) также необходимы для роста водорослей.
Микроэлементы необходимы для роста водорослей в небольших количествах, такие как кальций (Ca), магний (Mg), натрий (Na), калий (K), железо (Fe), марганец (Mn), сера (S), цинк (Zn), медь (Cu) и кобальт (Co).
Важно также понимать, что различные виды водорослей не имеют одинаковых потребностей в питании, и это также зависит от их источника окружающей среды, такого как пресноводные, морские, галотолерантные/галофильные виды.
Сохранение культуры
Микроводоросли, изолированные от естественной среды обитания или генетически модифицированных организмов, вряд ли будут оптимально адаптированы к новой среде обитания как при выращивании в открытом пруду, так и с использованием фотобиореакторов.
Загрязнение хищниками и другими быстрорастущими гетеротрофами ограничивает коммерческое производство водорослей. Существует множество факторов, определяющих доминирование вида, таких как соотношение темпов роста ресурсов для различных водорослей, переменные условия окружающей среды, ингибирование одним организмом другого через экскретные далелопатические вещества, потеря роста в результате хищничества. Свободные жирные кислоты, продукты распада клеточных стенок, экзо-метаболиты, вырабатываемые водорослями и цианобактериями, такие как цианобактерины и фискреллин, также могут иметь аллелопатический потенциал.
Производство биомассы
Микроводоросли - лучший выбор для производства рекомбинантных белков, для производства тонких химикатов, фармацевтических продуктов, кормов для птицы, и источника будущего биотоплива (биодизель, водород, метан и биоэтанол), потому что они имеют простые и недорогие требования к росту (бесплатная морская вода, недорогие источники азота, фосфора и углерода),быстрые темпы роста при достаточном освещении.
Высокая плотность и крупномасштабное культивирование микроводорослей является предпочтительным способом разработки и производства этих ценных продуктов.
Это может быть достигнуто путем выращивания водорослей в закрытых фотобиореакторах или в системах с открытым водоемом.
