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          (轉)藻類基礎知識——第六章:藻類物種選擇

          發布人:wseen 時間:2022-4-25 8:53:21

          藻類生產者選擇特定的藻類菌株在藻類生物量中生長有價值的化合物。藻類生物量主要包括用于生產生物燃料的脂類,用于食品、飼料和營養食品的蛋白質,以及可以制成一系列產品的淀粉和碳水化合物。

          脂質是一種長碳鏈分子,為植物儲存能量,并作為細胞膜的結構成分。脂類是使植物更有浮力的油脂,這樣植物就能沿著水柱向上移動,獲得太陽能。有些藻類的脂質產量自然非常高,例如干重的80%,但它們生長非常緩慢。其他物種生長非???,自然儲存約20%的脂質,但當受到營養限制時,儲存約40%的脂質。

          蛋白質是由氨基酸組成的大型有機化合物,排列成由肽鍵連接的線性鏈。植物的遺傳密碼決定了氨基酸的序列,但營養的限制可能會導致氨基酸產量的變化。大多數蛋白質是催化生化反應和植物代謝的酶。其他蛋白質在植物中維持細胞形狀并提供信號功能。

          藻類利用光合作用和太陽能從二氧化碳中產生葡萄糖。葡萄糖主要以淀粉顆粒的形式儲存在葉綠體和淀粉體等質體中。藻類可以制造水溶性葡萄糖、植物糖,但它消耗相當大的空間。藻類適應了以淀粉的形式制造葡萄糖的能力,淀粉是一種復雜的碳水化合物,不溶于水,不易儲存。淀粉是人類飲食中最重要的碳水化合物,藻類碳水化合物可以代替玉米、小麥、土豆或大米等糧食面粉。淀粉也可以發酵成各種各樣的酒精或生物燃料。

          基于水生物種計劃和其他藻類生產研究經驗的前進道路表明,用于生物燃料生產的健壯的藻類物種需要以下特性:
          1、產生高和恒定的脂質含量。
          2、藻類的持續生長需要克服藻類培養所普遍存在的穩定性問題。
          3、具有較高的光合效率。
          4、隨季節氣候差異和每日氣溫變化而生長。
          5、附著在容器側面或底部造成的污染極小。
          6、容易獲取和提取脂質與柔軟或靈活的細胞壁。

          藻類種植者可以從德克薩斯大學(University of Texas)、多倫多大學(University of Toronto)、加州大學伯克利分校(ucla Berkeley)、哥本哈根大學(University of Copenhagen)、蘇格蘭海洋研究所(Scottish Marine institute)、中國科學院(Chinese Academy of Sciences)、布拉格大學(University of Prague)和世界文化收藏聯合會(World Federation of culture collections)的養殖藏品中選擇和購買藻類品種。大部分藏品提供文化銷售、構圖和圖片。史密森國家自然歷史博物館的藻類畫廊包含了大量關于藻類的信息和藻類地點的鏈接。

          物種間的組成變化很大。一些藻類含有80%的脂質,而另一些則產生60%的蛋白質,還有一些是92%的碳水化合物。物種選擇不僅對所需的成分至關重要,而且對許多結構和生長變量也至關重要,這些變量在不同的物種和菌株之間存在很大差異。

          當藻類營養有限時,如氮、磷或硫,它們會減少必需的多不飽和脂肪酸的產量,并可能產生較低質量的蛋白質和較少的氨基酸。營養剝奪可能導致藻類增加脂質生產,但通常會減緩或停止繁殖和生長。生物工程師正在研究在不剝奪營養的情況下增加脂質的藻類。一些研究實驗室已經創造了轉基因藻類菌株,可以在不收獲的情況下分泌油脂,從而實現持續生產。避免收獲和采油,消除了巨大的時間和成本因素。

          藻類品種提供了幾乎無限的特征組合。通過對自然發生的有機體、生物工程和雜交的選擇篩選,特殊屬性正在增強。像dr。Milton Sommerfeld和Jerry Brand花了幾十年的時間在濕地、湖泊和沙漠中尋找具有理想特性的天然藻類。布魯斯·里特曼(Bruce Rittmann)博士一直致力于對藻類進行基因改造,以產生更多的油或其他高級化合物。許多藻類生產者通過交叉施肥的方式雜交藻類菌株,以最大限度地提高理想的生長特性、易于收獲和提取以及理想的化合物。

          每種藻類提供不同比例的脂質、淀粉和蛋白質,表1。有些藻類蛋白質含量高,有些藻類主要是淀粉或脂質。養殖方式的變化可能會極大地改變藻類的生物量組成。




          亞油酸,一種Omega-6不飽和脂肪酸,用于肥皂、乳化劑、快干油和各種美容輔助劑。保持水分的特性是寶貴的皮膚補救措施,用于光滑和保濕,作為消炎和減少痤瘡。
          花生四烯酸,一種也存在于花生油中的-6脂肪酸。該產品緩和炎癥,并在中樞神經系統的運作中起重要作用。

          二十碳五烯酸,一種omega-3脂肪酸,和來自藻類的魚油有同樣的好處。研究表明,EPA可以改善大腦活動,減少抑郁和適度的自殺行為。

          十二碳六烯酸是一種omega-3脂肪酸,通常存在于魚油中,是大腦和視網膜中含量最豐富的脂肪酸。DHA缺乏與認知能力下降和神經細胞死亡增加有關。嚴重抑郁癥患者的大腦皮層中DHA消耗殆盡。

          亞麻酸,一種在植物油中發現的-6脂肪酸,最初是從月見草中提取出來的。它作為一種膳食補充劑出售,用于治療炎癥和自身免疫疾病。對其抑制腫瘤生長和轉移的治療價值的研究正在進行。

          藻類成分普遍存在于食品配料中。一個使用普通奶制品的普通家庭可能會發現,他們食品購物車中70%的物品都含有藻類成分??ɡz構成了幾種紅褐藻類的細胞壁,是線性多糖的一個家族。角叉菜膠細胞壁材料是一種膠體,用作穩定劑或乳化劑,通常存在于乳制品和烘焙產品中。

          瓊脂。這種物質是一種多糖,幾乎可以固化任何液體。瓊脂是一種膠體劑,用于增稠、懸浮和穩定。然而,它最著名的是它在低溫下形成熱可逆凝膠的獨特能力。瓊脂從17世紀開始在中國使用,目前在日本、韓國、澳大利亞、新西蘭和摩洛哥生產。

          今天,瓊脂作為一種凝膠狀的介質,在科學和醫學研究中為全世界的科學家提供幫助。瓊脂廣泛用于制藥工業作為瀉藥或作為藥物產品的惰性載體,其中藥物緩釋是必需的。細菌學和真菌學用瓊脂作為生長介質中的硬化劑。

          瓊脂也用作乳劑的穩定劑和化妝品皮膚制劑、軟膏和洗液的組成部分。它用于照相膠片、鞋油、牙印模、剃須皂、洗手液和制革工業。在食品中,瓊脂被用作明膠的替代品,在面包和糕點中用作抗干劑,也用于膠凝和增稠。瓊脂用于加工奶酪、蛋黃醬、布丁、奶油、果凍和冷凍乳制品的制造。

          紫菜(Nori)在日語中是藻類的意思,在世界各地都很受歡迎,但在亞洲尤其受歡迎。在亞洲,紫菜有各種各樣的名字,如海帶(kombu)、裙帶菜(wakame)、海帶(hai dai)、海帶(laminaria)和limu。蘇格蘭廚師稱其為dulse,愛爾蘭人稱其產品為dillisk。天食是指那些由紫菜制成的食物,因為它含有必需的氨基酸,維生素和礦物質。在韓國,紫菜被稱為金或香料。它提供不含糖和脂肪的健康食品,而這些與西方飲食有關。

          由于其新鮮的味道和營養價值,自史前以來,內陸淡水藻類的野生種群就被收集和食用。念珠是最常見的一種,它由長長的串珠鏈組成,并形成凝膠狀的細絲聚集。單個的細絲是微觀的,但聚集出現各種大小的球狀物,看起來類似葡萄。

          螺旋藻的細絲并不形成橢圓形的球狀體,而是經常聚集成漂浮的團塊,這些團塊被風吹向岸邊。其他種類的藻類在快速移動的水中以自由漂浮的團絲或細絲的形式附著在巖石上。螺旋藻,粉狀,是大多數傳統食物中總蛋白質和可用蛋白質的主要來源。只有家禽和魚類的蛋白質含量超過45%。螺旋藻可以為肉類和乳制品搭配30%到45%的蛋白質。螺旋藻和念珠藻比其他任何蔬菜提供更多的蛋白質。Earthrise Nutritionals在南加州擁有100英畝的農場,每年生產500噸可食用螺旋藻。

          藻類物種的選擇將繼續是藻類生產者的一個關鍵問題,因為正確的物種選擇可以提高養殖、收獲、提取和所生產產品的價值。幸運的是,藻類物種的收集提供了大量的物種信息,并以低廉的價格可靠地獲得這些物種。

          摘自2008年《綠藻戰略:終結石油進口和制造可持續食品和燃料》。

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