آشنائی با اهمیت جلبک ها
آشنایی با اهمیت جلبک ها نیازمند شناخت کامل جلبکها و تاثیر آنها بر محیط زیست است. بنابراین در ادامه شمارا با اهمیت جلبک ها آشنا می کنیم.
اهمیت جلبک ها
جلبکها گروهی از موجودات هستند، مثل گیاهان از نور خورشید، آب و دی اکسید کربن، مواد مختلفی را می‌سازند و در اصطلاح علمی به آنها فتوتروف می‌گویند.
این موجودات برعکس گیاهان ساختارهای بافتی و تمایز یافته پیشرفته ندارند و از انواع تک سلولی با اندازه چند میکرومتر تا انواع پرسلولی تا اندازه بیش از ۵۰ متر متغیر هستند.
در سطح خاکهای مرطوب تعداد بسیار زیادی جلبک یافت می‌شود. بخشهای هوایی درختان و سنگ‌ها و صخره‌ها محل‌های رشد جلبک ها محسوب می شود.
بعضی از جلبکها می‌توانند در محیط های غیر معمولی، مثل دریاچه‌های نمک، چشمه‌های آب گرم و یخچال‌های طبیعی و حتی در درون بدن و بافت‌های موجودات زنده زندگی کنند.
انواع جلبک ها
- میکروجلبک ها
- ماکروجلبک ها
ریزجلبکها، اولین گیاهان عالی تولید کننده اکسیژن هستند. علاوه بر این جلبکها مهمترین مصرف‌کنندگان دی‌اکسید کربن و اولین سطح از زنجیره غذایی اکوسیستم‌های آبی را تشکیل می‌دهند.
از ریزجلبکها می‌توان برای تولید گسترده‌ای از متابولیت‌ها مانند پروتئین، چربی، کربوهیدرات، کارتنوئیدها و یا ویتامینها برای سلامت، تغذیه و مواد افزودنی، مواد آرایشی و برای تولید انرژی استفاده کرد.
همچنین از این نوع از جلبکها همچنین به‌منظور افزایش ارزش غذایی مواد غذایی و خوراک دام با توجه به ترکیب شیمیایی آنها استفاده می‌کنند. آنها نقش بسیار مهمی در پرورش آبزیان دارند و می‌توان آنها را در لوازم آرایشی و بهداشتی استفاده کرد.
ماکرو جلبکها جلبکهای دریایی درشت مولکول ازجمله منابع زنده و تجدید پذیر دریاها و اقیانوس‌ها هستند. جلبکهای دریایی برای انسانها و حیوانات به‌عنوان غذا و منابع ارزشمندی از مواد طبیعی هستند.
مصرف جلبک ها
طی قرون گذشته در کشورهای باستانی حواشی اقیانوس‌ها مانند ژاپن، چین، کره و دیگر کشورها به‌عنوان غذای اصلی موجود در رژیم غذایی استفاده شده است.
انسانها از محصولات حاصل از ماکروجلبک‌ها در زندگی روزمره خود به طرق مختلف استفاده می‌کنند. مثلاً انواع پلی ساکاریدهای استخراجی از جلبکها در خمیر دندان، صابون، شامپو، مواد آرایشی، مواد غذایی و دارویی استفاده می‌شود.
ماکروجلبک‌ها یا جلبکهای دریایی به سه گروه جلبکهای قهوه‌ای، قرمز و سبز طبقه‌بندی می‌شوند. تخمین زده می‌شود که بیش از ۳۰۰ هزار سویه جلبک در جهان وجود دارد.
اما از این تعداد سویه‌های کمی جداسازی و شناسایی شده است و میزان سویه‌های شناسایی شده به بیش از ۱۰ هزار سویه نمی‌رسد. جلبکها به دلیل ساختاری ساده و قابلیت استفاده از منابع مختلف جهت رشد و تکثیر اهمیت به‌سزایی یافته‌اند.
چنین موجوداتی می‌توانند مواد مختلف شامل متابولیت‌های اولیه و متابولیت‌های ثانویه را به میزان زیاد تولید و در خود ذخیره نمایند. میزان ذخایر این مواد در جلبکها به‌طور شگفت انگیزی زیاد است. ب
مثلا یک جلبک می‌تواند گاهی تا بیش از ۹۰ درصد حجم سلولی خود را از روغن و چربی پر نماید این در حالی است که میزان روغن در دانه‌های روغنی بسیار کمتر از این مقدار است.
اهمیت اقتصادی و کاربرد جلبکها در زندگی بشر
جایگاه جلبکها به‌عنوان غذای انسان
به‌علت سرشار بودن از مواد معدنی، ویتامینها، هیدرات‌های کربن و پروتئین‌ها که در درون سلولها و یا در دیواره سلولها وجود دارند، مورد استفاده غذایی انسانها قرار می‌گیرند.
در بخشهای مختلف دنیا بیش از صد گونه از جلبک ها و عمدتاً جلبک های قهوه ای و قرمز و تعدادی از جلبک های سبز مورد استفاده غذایی قرار می گیرند.
جلبک ها به علت سرشار بودن از مواد معدنی، ویتامینها، هیدرات های کربن و پروتئین ها که در درون سلولها و یا در دیواره سلولها وجود دارند،مورد استفاده غذایی انسانها قرار می گیرند.
در ذیل به برخی از آنها که مورد استفاده غذایی دارند به طور اختصار اشاره می شود:
الف) از جلبک های قهوه ای : Laminaria, Pelvetia, Sargassun, Daurvillea , Alaria. بر طبق گفته پرسکات جلبک های قهوه ای از نظر ارزش غذایی حاوی 15/6 درصد پروتئین (شامل 15 نوع اسید آمینه )،56/1 درصد چربی و 57/04 درصد هیدرات کربن می باشند. همچنین آنها دارای انواع مواد معدنی همراه با کاروتن، ویتامین و فلاوین می باشند.
ب) از جلبک های قرمز: Palmaria , Rhodymenia, Chonfrus, Gigartina, Porphyra
(پ) از جلبک های سبز (کلروفیسه): Codium, Chlorella, Monostroma, Ulva.
(ت) از جلبک های سبز متمایل به آبی گونه Nostoc commune به نام «Yuyucho» در چین جاوا و بعضی کشورهای دیگر مورد استفاده غذایی قرار می گیرد.
کاربرد جلبکها در مکمل‌های غذایی
حاوی پروتئین‌های کاملی با زنجیره آمینواسیدی هستند (برخلاف گیاهان)، در پردازش‌های متابولیکی جلبکها مانند تولید انرژی و آنزیم به وجود می‌آید.
حامل مقادیر قابل توجه‌ای از کربوهیدرات‌های ساده و پیچیده هستند و برای بدن انسان به‌عنوان منبعی غنی کاربرد دارند. به‌طور مشخص کمپلکس‌های کربوهیدرات‌های سولفاته باعث تقویت سیستم ایمنی بدن می‌شوند.
وجود اسیدهای چربی همچون امگا ۳ و امگا ۶ در جلبکها، آنها را به منابع ارزشمند غذایی تبدیل کرده است که میزان تولید انرژی در مصرف‌کننده را بالا می‌برد.
کاربرد جلبک ها در تهیه آگار
آگار پلی ساکاریدی ژله مانند است که از برخی جلبک های قرمز بدست می آید و در تمام آزمایشگاه های میکروبیولوژی به عنوان ماده زمینه بکار می رود. کاربرد آگار عبارت است از:
- ساخت پروتز دندان
- صنایع غذایی و شیرینی سازی (مثل تولید کنسروهای ضد یبوست)
- چرم سازی و صنایع نساجی
- کاغذ سازی
صنایع داروئی که از آگار به عنوان ملین و ترکیب ضد التهاب روده و روکش قرص استفاده می شود. جلبک هایی را که برای تهیه آکار از آنها استفاده می شود؛ همگی به شاخه جلبک های قرمز (Rhodophycea) تعلق دارند.
از این شاخه می توان به جنس های زیر اشاره کرد:,
- Chondrus
- Gracillaria
- Hypnea
- Ahnfelltia
- Campylaephora
- Phyllophora
- Gelidim
- pterocladia
- Eucheuma
- Gigartina
از کشورهای مطرح در زمینه تولید آگار می¬توان به ژاپن، مراکش، پرتغال، اسپانیا، استرالیا، نیوزلند، فرانسه، کره، آفریقای جنوبی، اندونزی، شیلی، هند وکشورهای اسکاندیناوی اشاره کرد.
کاربرد جلبک ها در تهیه کاراگینان
کاراژنین یک کمپلکس هیدرات کربن و اسید سولفوریک است که در دیواره سلولی جلبک قرمز از قبیل Eucheuma, Ahnfeltia, Gigartina و عمدتا در Chondrus crispus یافت می شود.
این ماده در تهیه خمیر دندان،مواد آرایشی، رنگ ها، در فرایند نهایی منسوجات چرم نما، منسوجات و در صنایع تخمیر و دارویی کاربرد دارد. پزشکان از کاراژنین به عنوان داروی انعقاد خون استفاده می نمایند.
همچنین در تصفیه چغندرقند ،مشروبات الکلی و نوشابه های غیر الکلی مورد استفاده قرار می گیرد. گاهی جلبک Gigartina به جای کندروس کریسپوس جهت استحصال کاراژنین مصرف می شود.
همچنین این ماده به عنوان عصاره و شیره لعاب دار یا چسب دار در صنعت از آن استفاده می شود و در صنایع مواد غذایی ، داروسازی، نساجی، چرم سازی به مصرف می رسد.
این ماده به عنوان پایدار کننده در امولسیون و نیز در داروسازی برای درمان سرفه مصارف زیادی دارد. استفاده از آن به عنوان اجزاء ترکیبی خمیر دندان، بو زدا ، آرایه مو و پوست و رنگ نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است ( Noda K et al,1996) .
تولید جهانی این ترکیب در سال به حدود 28000 تن می رسد که ارزشی معادل 240 میلیون دلار رابه همراه دارد. از کشور های مطرح در زمینه تولید آگار می توان به ژاپن ، پرتغال، اسپانیا، فرانسه، آفریقای جنوبی، اندونزی، شیلی، هند اشاره کرد.
کاربرد جلبک ها در تهیه آلژینات ها
مشتقات آلژینات و همچنین اسید آلژینینک از دیواره سلولی برخی از جلبک های قهوه ای استخراج می شود. جلبکهای قهوه¬ای مختلفی در بخش های مختلف دنیا برای این کار مورد استفاده قرار می گیرند که مهمترین جنس های آنها عبارتند از :
clonia, Lossonia, Fucus, Cystoseria, Eisenia, Laminaria, Macrocystis, Durvillea, Ascophyllum و…
آلژین هیدرات کربنی است با فرمول nـ(C6H8O6) که از دیواره سلولی منشا می گیرد. اسید آلژنیک در غشای مشترک و دیواره های اولیه برخی ازاعضای جلبک های قهوه ای (Phaeophyceae) وجود دارد.
آلژینات ها در صنایع لاستیک سازی، رنگ سازی،و همچنین در تهیه پارچه و لباسهای ضد آتش و ظروف پلاستیکی کاربرد دارند. مشتقات اسید آلژنیک همچنین در تهیه سوپ،خامه و سس و دیگر مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرند.
کاربرد جلبکها به‌عنوان سوخت‌های زیستی
امروزه یافتن منابع انرژی تجدید پذیر برای جایگزینی با سوخت‌های فسیلی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. آلودگی محیط زیست، انتشار گازهای گلخانه‌ای، تغییرات آب و هوا و نوسانات قیمت نفت خام ازجمله معایب سوخت‌های فسیلی است. دراین وضعیت بیشتر توجهات به سمت منابع انرژی تجدید پذیر می‌رود، چرا که برای حفظ و پایداری محیط زیست استفاده از سوخت‌های تجدید پذیر و زیست محیطی لازم است.
باید گفت امروزه جلبکها در حال تبدیل به منابع اصلی تولید سوخت‌های زیستی در جهان هستند. ماکروجلبک‌ها، گیاهان دریایی به سرعت در حال رشد هستند و نیازی به زمین‌های قابل کشت، کود و آب شیرین ندارند.
همچنین انواع مختلف اکوسیستم، مانند صخره‌های مرجانی، جنگل‌ها و سواحل صخره‌ای به‌طور مؤثر میزبان جلبکهای دریایی هستند. این خصوصیات و ویژگی‌ها باعث شده است که آنها منبع تغذیه‌ای بسیار مناسبی برای تولید بیواتانول باشند.
ارزش جلبکها در اکوسیستم آبی
به‌عنوان یک منبع غذایی برای ماهیان، پستانداران و دیگر جانوران از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. از ریزجلبک‌هایی مانند کلرولا و تتراسلمیس، ایزوکرایسیس و پاولوا برای پروش آبزیان استفاده می‌شود.
بسیاری از شرکت‌های آبزی پرور از کلرولا و اسپیرولینا استفاده می‌کنند. بعضی از ریزجلبکها به‌عنوان منبعی از رنگ‌دانه‌های طبیعی برای میگو و ماهی قزل آلا و ماهی‌های زینتی استفاده می‌شوند.
شایان ذکر است از ریزجلبکها به‌طور مستقیم و غیر مستقیم در محیط کشت لارو برای تغذیه لاروها نیز استفاده می‌شود.
کاربرد جلبکها برای تصفیه آب و فاضلاب
ظرفیت بالایی برای حذف محدوده وسیعی از آلاینده‌ها از انواع فاضلاب‌ها دارند. به همین دلیل استفاده از آنها در کاهش میزان آلاینده‌ها از فاضلاب‌ها کاربرد زیادی دارد.
فاضلاب‌های شهری حاوی مقادیر زیادی مواد آلی و معدنی است، ولی اکسیژن آن بسیار کم است. یکی از روشهای آسان که در ایستگاه‌های تصفیه آب برای تصفیه این نوع فاضلاب‌ها به کار می‌رود، ایجاد حوضچه‌های سیمانی کم‌عمق و با وسعت زیاد است.
رشد جلبکها در این حوضچه‌ها و فرایند فتوسنتز توسط آنها باعث افزایش اکسیژن می‌شود. در اثر افزایش اکسیژن، تعداد میکروارگانیسم هوازی در آب زیاد شده و اکسیژن تولید شده به مصرف آنها می‌رسد.
میکروارگانیسم‌ها مسئولیت تجزیه نمودن بقایای مواد آلی را در فاضلاب‌ها به عهده دارند. رشد جلبکها به‌عنوان گیاه تصفیه کننده در کانال‌های فاضلاب‌ها نیز حائز اهمیت است.
آنها برای انجام فعالیت‌های متابولیسم خود نیترات‌ها و فسفات‌ها را مصرف کرده و با انجام فرایند فتوسنتز، اکسیژن آزاد می‌کنند و اکسیژن آزاد شده به باکتری‌های هوازی کمک می‌کند تا در تجزیه مواد خام فاضلاب‌ها فعال باشند.
استفاده از جلبکها در کشاورزی
به‌منظور موفقیت در تولید محصولات کشاورزی، انتخاب مواد گیاهی مناسب و تأمین نیازهای آن ضروری است.
مکمل غذایی مفیدی برای دام استفاده از جلبکهای دریایی در دامداری‌ها، طیور و آبزیان به شمار روند. در آزمایش‌های به عمل آمده مشخص شده است که استفاده از جلبکها به‌عنوان علوفه برای دام باعث افزایش ۱۰ درصدی شیر دام شده است.
حتی کره و چربی شیر را افزایش داده است بدون اینکه طعم و مزه شیر را تغییر داده باشد. در جلبکهای دریایی ویتامینها و مواد معدنی فراوانی یافت می‌شود،
لذا استفاده از جلبکهای دریایی در صنعت مرغداری، اثرات چشم‌گیری داشته است. آزمایش‌ها نشان میدهد مرغ‌هایی که با جلبکهای دریایی تغذیه می‌شوند بیشتر تخم‌گذاری می‌کنند و تخم‌های حاصل شده، ید و کاروتن بیشتری را دارا هستند.
استفاده از ریزجلبک ها در آبزی پروری
از میکرو الگ ها در تغذیه لارو آبزیان پرورشی از قبیل برخی ماهیان، نرمتنان و سخت پوستان پرورشی و نیز در پرورش زئوپلانکتون های پرورشی مورد استفاده در آبزی پروری ( غذای زنده مثل دافنی، روتیفر و..) استفاده می شود.
کاربرد ریزجلبکها در پرورش دو کفه‌ای هاپ
برای پرورش دوکفه‌ای ها معمولاً از چند گونه ریزجلبک به طور ترکیبی (MIX) استفاده می‌شود تا اینکه تمام نیازهای جانور تامین گردد. عمدتاً شامل Isochrysis galbara و farlova lutheri و Chaetoceros calcitrans می‌باشد.
البته گونه های دیگری نیز در این زمینه کاربرد دارد. در پرورش دوکفه‌ایها Abalone از دیاتومه‌های پینیت مثل Nitzschia.وNavicula استفاده می‌شود.
کاربرد جلبک ها در تغذیه سخت پوستان
در پرورش میگو از دیاتومه های Chaetoceros spp , Skeletonema spp و همچنین در پرورش روتیفر از گونه های Isochrysis sp, P.lutheri,T.suecia , Nannochloropsis spp استفاده می شود.
گونه های دیگری که ارزش غذایی برای تغذیه لارو سخت پوستان دارند شامل :C.calcitrans, Cmuelleri, P.lutheri T. suecica, S.costatum, Thalassiosira pseudonama
اهمیت جلبک به عنوان منبع املاح
به علت غنی بودن جلبک ها از املاح و عناصری مانند: ید، پتاس و غیره به صورت های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند.
الف) در صنایع صابون سازی و شیشه سازی کلپ های دریایی به عنوان منبع سود (Soda) مورد استفاده زیادی دارند.
ب) همچنین از کلپ ها پتاسیم وید استخراج می شود. دراین میان اعضای راسته Laminariales از جلبک های قهوه ای بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.
پ) از برخی از جلبک های قرمز نظیر Rhodymenia, Polysiphonia که ممکن است 3تا 6 درصد وزن آنها را پتاسیم و ید تشکیل دهد استخراج می شود.
ت) در مراحل پیچیده تر می توان آمونیاک و ذغال از کلپ ها تهیه نمود.
ث) بسیاری از جلبک های دریایی از لحاظ آهن، مس،منگنز،بر و غیره غنی می باشند.
اهمیت جلبک به عنوان کود بیولوژیک
جلبک های دریایی به علت داشتن فسفر ،پتاسیم، و برخی از عناصر کم مقدار در بسیاری از مناطق ساحلی به عنوان کود بیولوژیکی مورد استفاده قرار می گیرند. آنها را می توان با دیگر مواد آلی مخلوط نمود یا آنها را به تنهایی و پس از پوسیده شدن و کمپوست مورد استفاده قرار داد.
الف) جنس هایی نظیر Chara, Lithothamnion, Lithophyllum در مزارعی که با فقدان کلسیم روبه رو هستند به کار می روند.
ب) فوکوس (جلبک های قهوه ای ) در مزارع ایرلند به عنوان یک کود مورد استفاده قرار می گیرد.
از میان جلبک ها نوع سبز مایل به آبی آن ها از اهمیت بیشتری برخوردارند. زیرا آنها قادر به تثبیت نیتروژن اتمسفر به بدنه خود می باشند.
کاربرد جلبک ها در تهیه داروها
جلبک ها به دلیل دارا بودن ترکیبات ویژه پلی ساکاریدی و نیز ترکیبات دارویی خاص ، دارای کاربرد های وسیعی خواه به صورت مصرف مستقیم دارویی و خواه به صورت مصرف ترکیبات آنها در طی فرایند های داروسازی مورد استفاده قرار می گیرد.
خواص دارویی که برای جلبک ها عنوان کرده اند بسیار می باشد از جمله
- مسهل در یبوست های دستگاه گوارش
- التیام دهنده زخم های دستگاه گوارش
- داروهای ضد انگلی دستگاه گوارش
- کاهش فشار خون، کاهش چربی خون
- کاهش وزن زیاد
- جلوگیری از بیماری های تصلب شرائین
از کاربرد های جدید و مدرن این گیاهان در بیماری توموری است که ترکیبات ضد سرطانی از این گیاهان استخراج شده و برای مقابله با بیماری های توموری از آن ها استفاده می شود.
حتی در برخی از منابع به قدرت مقابله این گیاهان در مقابل ویروس HIV نیز اشاره شده است. بسیاری از علف های دریایی محتوی درصد زیادی ید می باشد که در تهیه انواع بیماری های گواتر کاربرد دارد.
برخی از جلبک ها منبع آنتی بیوتیک ها محسوب می شوند و مانع از رشد دیگر باکتری ها می گردد، به عنوان مثال می توان از آنتی بیوتیک Chlorellin نام برد که در جلبک Chlorella یافت می شود ( (Tanaka K et al,1986).
مواد آنتی بیوتیکی که بر ضد باکتری های گرم مثبت و منفی مفید واقع می باشند به وسیله گونه Ascophyllum nodosum گزارش شده است.
همچنین گونه های Laminaria digitata , Rhodomela larix و برخی از گونه های Polysiphonia , Pelvetia اثرات مشابهی دارند.
از نوعی دیاتومه به نام Nitzschia palea یک آنتی بیوتیک موثر علیه باکتری ها تولید شده است. گفته می شود این آنتی بیوتیک نسبت به باکتری Escherichia coli بسیار موثر می باشد.
نقش جلبک ها در صنعت و تصفیه خانه ها
مشکلاتی که گیاهان آبزی و جلبک ها در تصفیه خانه ها به وجود می آورند نتیجه رشد بیش از حد چند گیاه در مواقع معینی از سال است.
تعدادی از انواع گیاهان آبزی (جلبک ها- گیاهان آبزی ریشه دار) ایجاد بو و مزه خاصی در آب می نمایند. هم چنین آنها می توانند در فرآیندهای تصفیه ایجاد اختلال نمایند.
الف) مشکلات ناشی از جلبک ها
همه ارگانیسم های ذره بینی و جلبک ها در تمام آب های سطحی یافت می شوند. جلبک های سبز-آبی ، سبز، دیاتومه و فلاژله های رنگی از نظر منابع آب قابل توجه هستند.
جلبک ها سه نوع مزه (شیرین، تلخ و ترش) در آب ایجاد می کنند. مشکلات ناشی از جلبک ها را می توان به شرح ذیل مورد بررسی قرار داد:
گرفتگی صافی ها
- ایجاد قشر لزج ژلاتینی
- تغییر طعم و رنگ
- خورندگی
- ایجاد سمیت
- تداخل با سایر فرآیندهای تصفیه
ب) کنترل جلبک ها
برخی از روش های کنترلی جهت کنترل جلبک های موجود در آب های سطحی عبارتند از:
- سولفات مس: کارایی جلبک ها در از بین بردن جلبک ها متفاوت است و به نوع جلبک و قدرت انحلال آن در آب بستگی دارد. بهترین راندمان جهت کنترل جلبک pH آن در حدود 8-9 باشد.
- پودر ذغال فعال: پودر را بر سطح آب می پاشند تا پوشش سیاه رنگ ایجاد شده، مانع نفوذ نور خورشید به داخل آب شود. پودر ذغال فعال را ممکن است به طور دستی یا با یک تغذیه کننده شیمیایی به آب اضافه کنند.
بدون نظر