جلبک شناسی

 

اصطلاح Phycology در واقع علم شناخت جلبکها استجلبکها شامل گروه بزرگی از گیاهان هستند که از لحاظ شکل و اندازه ، گوناگونی وسیعی را نشان می‌دهند. در آبهای شیرین و شور ، روی خاک ، صخره ، برف و روی ساقه درختان دیده می‌شوند. اندام رویشی آنها در فرم تال یا ریسه است. برای اولین بار دانشمندی به نام لینه در سال 1754 ، این گیاهان را Algea نامید. در سال 1836 دانشمندی به نام اندیچر ، جلبکها ، قارچها و گلسنگها را در یک گروه گیاهی به نام تالوفیتها قرار داد. در سال 1886 دانشمندی به نام ایشلر تمام عالم گیاهی را در 4 شاخه بریوفیتها ، تالوفیتها ، پتریدیوفیتها و اسپرماتوفیتها قرار داد.

 

تفاوت جلبکها و قارچها

  • ·         جلبکها عموما در آب و خاک در سطح یا داخل گیاهان و جانوران بر روی برف ، سنگ و صخره‌ها دیده می‌شوند. در صورتی که قارچها در فرم ساپروفیت یا پارازیت می‌باشند .
  • ·         جلبکها به دلیل وجود کلروفیل در نور رشد می‌کنند. در صورتی که قارچها محیطهای تاریک را ترجیح می‌دهند .
  • ·         در ساختمان شیمیایی دیواره سلولی جلبکها ، سلولز وجود دارد. دیواره سلولی قارچها عمدتا از کیتین ، سلولز قارچی ، یا کیتین همراه کالوز و پنتوز تشکیل شده است .
  • ·         در جلبکها پیکره گیاه اگر در فرم پهنکی باشد، دارای ساختمان پارانشیمی است. در قارچها پیکره موجود دارای بافت کاذب یا پسودو پارانشیمی می‌باشد .
  • ·         پیگمانهای فتوسنتزی نظیر کلروفیلها ، کاروتنها و گزانتوفیلها در جلبکها وجود داشته و قارچها فاقد پیگمانتهای فتوسنتزی هستند .
  • ·         جلبکها از نظر روش تغذیه‌ای در فرم اتوتروفند، در صورتی که قارچها هتروتروفند .
  • ·         ماده ذخیره‌ای در جلبکها معمولا نشاسته است . در قارچها ماده ذخیره‌ای به صورت گلیکوژن می‌باشد .

رده‌بندی جلبکها

چون شناسایی کلیه جلبکها بسیار مشکل است، از این رو آنها را طبق صفحات و مشخصات موروثی و خواص مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی در گروههایی چند (در 10گروه) قرار می‌دهند .


ضوابط رده‌بندی جلبکها

  • ·         پیگمانها : مقادیر نسبی ، نوع ، ترکیب شیمیایی و انواع باز ترکیبی آنها
  • ·         فرم خارجی:  اندازه شکل ، وجود زواید و دیگر ساختمانها
  • ·         شکل کلروپلاست یا کروماتوفورفنجانی‌شکل ، ستاره‌ای ، مشبک ، گرد ، مارپیچی و ...
  • ·         مواد ذخیره‌ای : نوع و ترکیب شیمیایی مواد
  • ·         تاژه‌بندی : ساختمان ، نوع تاژه ، تعداد ، آناتومی و چگونگی اتصال به سلول
  • ·         دیواره‌ سلولی :ساختمان دیواره سلولی و ترکیب شیمیایی ‌آن
  • ·         هسته :حضور یا عدم حضور یک هسته مشخص
  • ·         بررسی کروموزومی : تعداد ، شکل و آرایش کروموزومها
  • ·         چرخه زندگی و تولید مثل : نوع چرخه ، روشهای تولید مثل ، شکل اجسام تولید مثلی ، حضور یا عدم حضور  تکثیر جنسی
  • ·         بررسی فیزیولوژیک جلبکها
  • ·         بررسی زیستگاهها و داده‌های اکولوژیکبه عنوان مثال ساکن آبهای شیرین ، دریایی و ...
  • ·         بر اساس این ضوابط جلبکها را در 10 شاخه سیانوفیتا ، کلروفیتا ، کریزوفیتا ، کریپتوفیتا ، پیروفیتا ، اوگلنوفیتا ، باسیلاریوفیتا (دیاتومه‌ها) ، رودوفیتا و فائوفیتا قرار می‌دهند .


پیگمانهای فتوسنتزی جلبکها

جلبکهای شاخه‌های مختلف تفاوتهای اساسی از نظر رنگ نشان می‌دهند. تفاوت رنگ بین جلبکها معیار خوبی برای طبقه ‌بندی اولیه آنهاست. ولی با توجه به اینکه رنگ نسبت به تغییرات محیطی حساس بوده و تغییر می‌کند طبقه ‌بندی دقیق‌‌تر باید بر اساس تجزیه پیگمانهای رنگی موجود در آنها انجام ‌گیرد. سر گروه اصلی از مواد رنگی در جلبکها وجود دارد. کلروفیلها ، کارتنوئیدها ، بیلو پروتئینها یا فیکو بیلینها .


مواد ذخیره‌ای در جلبکها

با توجه به اینکه مراحل اولیه تثبیت  در تمام موجودات فتوسنتزی تقریبا یکسان است. بنابراین محصولات اولیه عمل فتوسنتز در تمام جلبکها مشابه می‌باشد. ولی به علت تجمع مواد غیر محلول در طول مدت زمان طولانی ، نوع محصولات یعنی مواد سنتز شده از یک گروه به گروه دیگر فرق می‌کند و مشکل است به عنوان معیار طبقه‌بندی قرار بگیرد. از ترکیباتی که به عنوان مواد ذخیره‌ای مطرح می‌گردند، پلی‌ ساکاریدها از ارزش تاکسونومیکی بیشتری برخوردارند. ترکیبات قندی ، چربیها وپروتئینها در ردیف مواد ذخیره‌ای قرار می‌گیرند .از ترکیبات شیمیایی با‌ اهمیت در تاکسونومی جلبکها می‌توان به نشاسته ، گلیسیریدها ، گالاکتوزید و فلوئورویدوسید اشاره کرد. چربیها در تعدادی از جلبکها ذخیره می‌گردند.

نسبت چربی به دیگر مواد ذخیره‌ای بطور قابل ملاحظه‌ای تغییر می‌کند. به عنوان مثال کلروفیتا مقادیر بیشتری کربوهیدرات ذخیره می‌کند. در صورتی که در کریزوفیتا و باسیلاریوفیتا مقادیر ذخیره چربی بیشتر است. ولی مقدار چربی ذخیره‌ای با توجه به شرایط محیطی تغییر می‌کند. بنابر این نمی‌تواند به عنوان ضابطه‌ای در طبقه‌بندی   قرار گیرد .


تاژه‌ بندی

تاژکها در جلبکها دارای ساختمان میکروتوبولی بوده و اغلب از طرح 9+2 تبعیت می‌کنند. در جلبکها نیز تاژک دارای جسم قاعده‌ای یا کینه‌ توزوم می‌باشد که در استحکام ، حرکت و رشد تاژک نقش مؤثری دارد .


انواع تاژکهای متداول

  • ·         تاژک ساده :  تاژکی است که باریک و بلند بوده و قطر آن از ابتدا به انتها یکسان می‌باشد .
  • ·         تاژک آکرونماتیک یا شلاقی : باریک و بلند بوده و از قطر آن به طرف انتها کاسته می‌شود. این تاژک در کلروفیتا ، گزانوفیتا و پیروفیتا دیده می‌شود .
  • ·         تاژک پلرونماتیک : تاژکی است که دارای کرکهای جانبی می‌باشد و در پیروفیتا دیده می‌شود .
  • ·         تاژک پانتونماتیک : این نوع تاژکها دارای کرکهایی هستند که در دو جهت مخالف هم قرار می‌گیرند. در اوگلنوفیتا ، فائوفیتا ، کریپتوفیتا ، فائوفیتا و گزانتوفیتا دیده می‌شود .
  • ·         تاژک استیگونماتیک : این نوع تاژه دارای کرکهای یک جانبی می‌باشد .


 

ساختمان شیمیایی دیواره سلولی جلبکها

دیواره سلولی در جلبکها یک ساختمان دو لایه است. لایه درونی محکم و ساختمان میکروفیبریلی دارد. در صورتی که دیواره خارجی ژلاتینی و بی‌شکل است. تفاوت شیمیایی دیواره سلولی ، تعیین کننده وضعیت تاکسونومیکی در جلبکهاست. لایه داخلی و خارجی دیواره سلولی از نظر ترکیب شیمیایی از پلی ‌ساکاریدهایی نظیر سلولز وپکتینو موسیلاژ تشکیل می‌یابد. ممکن است مقادیری از چربی و مواد پروتئینی نیز در ساختار دیواره وجود داشته باشند. در برخی از جلبکها ممکن است دیواره آغشته به کیتین ، سیلیس ، آهن و کلسیم باشد .

مواد تشکیل‌دهنده لایه داخلی دیواره سلولی غیر قابل حل در آب است، در صورتی که لایه خارجی دیواره سلولی به آسانی در آب گرم حل می‌گردد. معمولی‌‌ترین ترکیب شیمیایی موجود در هر دیواره سلولی سلولز است. مطالعات توسطپراش اشعه ایکس دو نوع از سلولز را در جلبکها مشخص می‌سازد. سلولز نوع اول یا سلولز گیاهی عالی در کلادوفورا یافت می‌شود. سلولز نوع دوم در اولوا ، اولوم ایکس و احتمالا سایر جلبکها وجود دارد .پکتین در دیواره گزانتوفیتا وجود دارد. از دیگر ترکیبات شیمیایی گزارش شده در ساختمان شیمیایی جلبکها می‌توان به همی سلولز ، گلوکز ، گالاکتوز ، آرابینوز و ... اشاره کرد .


زیستگاه های جلبکها

تالوفیت‌ها یا ریسه‌داران به سه گروه تقسیم بندی می‌شوندقارچها یا تالوفیت‌های بدون کلروفیل ، جلبکها یا تالوفیت‌های دارای کلروفیل و گلسنگها (Lichens) که از اجتماع قارچها و جلبکها تشکیل شده‌اند. جلبکها چون دارای کلروفیل هستند، اتوتروف بوده و می‌توانند با جذب نور خورشید ، مواد غذایی مورد نیاز خود را بسازند. جلبکها ، دارای گونه‌های متعددی هستند که در گروههای ویژه ، رده بندی می‌شوند .

 

بزرگترین گروههای جلبکها شامل جلبکهای قهوه‌ای و جلبکهای قرمز است. جلبکها در زیستگاههای مختلف ، در آبهای شیرین ، شور ، در سطح یا داخل خاک ، در روی تنه درختان ، در چشمه‌های آب گرم و در روی برف و یخ دیده می‌شوند. جلبکها گیاهانی هستند که فاقد ریشه و ساقه و برگ بوده و اندام رویشی آنها در فرم تال یا ریشه است .
هیدروفیت‌ها ، ادافوفیت‌ها ، آئروفیت‌ها ، کرایوفیت‌ها ، آندوفیت‌ها ، سمبیوتیک‌ها ، آندوزئوفیت‌ها و پارازیت‌ها تقسیم بندی جلبکها بر اساس زیستگاه آنها می‌باشد .

 

هیدروفیت‌ ها یا جلبکهای آبزی

جلبکهایی هستند که به حالت غوطه‌ور یا شناور در آب دیده می‌شوند و به گروههای فرعی زیر تقسیم می‌شوند .

 

نبتوفیت‌ها

جلبکهایی هستند که در گل و لای کف آبها یا چسبیده به کف آب دیده می‌شوند. مانند شارا و نیتلا .

 

اپکتی‌فیتها

جلبکهایی هستند که به موازات سواحل دریاها و برکه‌ها دیده می‌شوند. مانند ادوگونیوم و کتوفورا .


ترموفیت‌ها

جلبکهایی هستند که در زیستگاه های آب گرم که درجه حرارت آنها 70 تا 80 درجه سانتیگراد است، دیده می‌شوند. 53 جنس و 153 گونه از سیانوفیت‌ها (جلبکهای سبز _ آبی) شناخته شده‌اند که در زیستگاه آب گرم زندگی می‌کنند .

پلانکتوفیت‌ها

جلبکهایی هستند که فرم زندگی پلانکتونی (موجودات ریز آبزی) دارند و دو گروه هستند :

  • ·         یوپلانکتوفیت‌ها : جلبکهایی هستند که در اصل دارای فرم زندگی پلانکتونی هستند که از این گروه می‌توان به دیاتومه‌ها اشاره کرد .
  • ·         تیکوپلانکتوفیت‌ها : جلبکهایی هستند که در اصل فرم زندگی پلانکتونی ندارند و به دلیل عوامل جوی از قبیل باد یا شدت جریان آب از زیستگاه اصلی خود کنده شده و در فرم پلانکتون دیده می‌شوند. مانند اسپیروژیر و زیگنما .

 

هالوفیت‌ها

در زیستگهای آب شور دیده می‌شوند .دونالیلا جلبکی است که در زیستگاههای آب شور ، جایی که بلورهای نمک تشکیل می‌شود، زندگی می‌کند . پرازیولا نیز در زیستگاه آب های شور دیده می‌شود .

 

اپی‌فیت‌ها

جلبکهایی هستند که بر سطح گیاهان دیگر یا جلبکها در آب زندگی می‌کنند، مانند ناوی کولا . 

اپی‌زئوفیت‌ها

جلبکهایی که بر سطح بدن موجودات جانوری مانند صدف نرم تنان ، لاک لاک پشتان و یا بر سطح ماهیها دیده می‌شوند. مانند پروتودرما و شارالیوم .

 

اپی‌پسامیک‌ها

چسبیده به شن و ماسه در زیستگاههای آبی دیده می‌شوند. مانند فراژی لاریا .

ادافوفیت‌ها

جلبکهای خاکزی هستند که به دو گروه فرعی تقسیم می‌شوند : 

  1. 1.      سافوفیت‌ها

جلبکهایی هستند که بر سطح خاک می‌رویند. مانند وشریا .

  1. 2.      کریپتوفیت‌ها

جلبکهایی که به عمق 1 متر یا بیشتر در درون خاک می‌رویند. مانند جلبکهایی از گروه سیانوفیت‌ها .

 

آئروفیت‌ها

جلبکهایی هستند که در زیستگاههای هوایی بر روی گیاهان ، سطح صخره‌های مرطوب ، چاهها یا بر روی تیرهای برق یا تلگراف می‌رویند. آئروفیت‌ها به چند گروه فرعی تقسیم می‌شوند : 

  • ·         اپی‌فیلوفیت‌ها

جلبکهایی هستند که بر سطح برگ درختان می‌رویند. مانند سفالوروس . 

  • ·         اپی‌فلئوفیت‌ها

جلبکهایی هستند که به همراه خزه‌ها و هپاتیک‌ها در سطح تنه درختان دیده می‌شوند. مانند سایتونما . 

  • ·         اپی‌زئوفیت‌ها

جلبکهایی که در مناطق مرطوب بر سطح بدن موجودات جانوری دیده می‌شوند. مانند درماتوفیتون . 

  • ·         لیتوفیت‌ها

جلبکهایی هستند که بر روی سنگها ، صخره‌ها ، در بدنه چاهها دیده می‌شوند. مانند وشریا . 

  • ·         کرایوفیت‌ها

جلبکهایی که بر روی برف و یخ می‌رویند. این جلبکها با درجه حرارت پایین سازش یافته‌اند. رویش جلبکها در روی برف باعث می‌شود که رنگ برفها به رنگ سبز یا قرمز دیده شود. برف سبز اروپا یا برف قرمز در برخی مناطق به دلیل رویش جلبکهای کرایوفیت است. مانند کلامیدوموناس و انواعی از دیاتومه‌ها .

 

  • ·         آندوفیت‌ها

جلبکهایی که در داخل گیاهانی مانند سیکاس زندگی می‌کنند. مانند نوستوک و آنابائنا .

 

  • ·         سمبیوتیک‌ها

جلبکهایی که به حالت همزیستی با قارچ دیده می‌شوند و تشکیل گلسنگها را می‌دهند. مانندمیکروسیس تیس .

 

  • ·         آندوزئوفیت‌ها

جلبکهای ویژه‌ای که در داخل بدن جانوران دیده می‌شوند. مانند زئوکلرلا .

 

  • ·         پارازیت‌ها

برخی از جلبکها حالت پارازیتی روی دیگر گیاهان دارند. نمونه جالب آن سفالوروس است که باعث بروز رنگ قرمز (Red Rust) در مزارع چای و قهوه می‌شود .


ویژگیهای جلبکهای سبز

جلبکهای سبز به رنگ سبز علفی هستند و مانند گیاهان عالی در کلروپلاست خود دارای رنگیزه‌هایی مانندکلروفیل b و a ، گزانتوفیل و کاروتن هستند. همچنین در داخل کلروپلاست اغلب آنها اجسام کروی شکل و از جنس پروتئین به نام پیرنوئید وجود دارد که محل ذخیره غذایی نشاسته است .


بعضی از جلبکهای سبز تک یاخته‌ای و برخی کلونی متحرک هستند و حرکت آنها توسط 2 یا 4 تاژک انجام می‌گیرد. شکل کلروپلاست در جلبکهای سبز سهم عمده‌ای در شناسایی جلبکهای مختلف آن دارد. کلروپلاست ممکن است فنجانی شکل ، زین اسبی ، مارپیچ ، ستاره‌ای ، مشبک و بشقابی باشد .

 

زیستگاه جلبکهای سبز

اغلب جلبکهای سبز آبزی هستند در آبهای شور و شیرین به صورت غوطه‌ور (فیتوپلانکتون) و یا متصل زیست می‌کنند. جلبکهای سبز ، در خاک نیز جمعیت زیادی را تشکیل می‌دهند. حتی تعدادی از جلبکهای سبز به عنوان انگل دیگر موجودات شناخته شده‌اند که مهمترین آنها سفالئوروس است که انگل گیاهانی از قبیل چای ، قهوه ومرکبات به شمار می‌رود .

 

انواع تال در جلبکهای سبز

ساختار و اندازه تال در جلبکهای سبز برخلاف جلبکهای سبز- آبی بسیار متنوع است. تال ممکن است از نوع ابتدایی و تک یاخته‌ای و به اندازه چند میکرون باشد. در بعضی از جلبکهای سبز طول تال حداکثر به یک متر می‌رسد. همچنین تال تک یاخته ممکن است مانند جلبک کلامیدوموناس متحرک و دارای تاژک و یا مثل جلبک کلرلا تک یاخته‌ای غیر متحرک و فاقد تاژک باشد. انواع دیگر تال در جلبکهای سبز عبارتند از: کلونی متحرک و غیر متحرک ، ریسه‌ای ساده ، ریسه‌ای منشعب و نیز سیفونی و پارانشیمی .


تولید مثل در جلبکهای سبز

برخلاف جلبکهای سبز- آبی که فقط تولید مثل رویش دارند، جلبکهای سبز دارای هر تولید مثل رویشی و جنسی هستند از انواع تولید مثل رویشی ، تقسیم دوتایی یاخته ، قطعه قطعه شدن و تشکیل اکنیت بسیار متداول است. همچنین انواع مختلف تولید مثل جنسی مثل ایزوگامی ، آنیزوگامی و اوئوگامی در جلبکهای سبز دیده می‌شود .

 

نمونه هایی از جلبکهای سبز :

 

 

کلامیدوناموس (Chlamydomonas)

 

جلبک تک یاخته و متحرکی است که در آبهای شیرین مثل آبگیر ، حوض ، استخر و دریاچه زندگی می‌کند. تال هنگام مشاهده با میکروسکوپ ، تخم مرغی شکل ، دارای دو تاژک در ناحیه سر ، یک کلروپلاست فنجانی شکل که حاوی پیرنوئید و لکه چشمی می‌باشد. کلامیدوموناس را می‌توان منشا جلبکهای سبز دانست. از اجتماع آنها کلونیهای مختلف بوجود می‌آیند. از تقسیمات یاخته کلامیدوناموس و جلبک ریسه‌ای ساده یا اولوتریکس حاصل می‌شود .

 

اولوتریکس

از جلبکهای سبز یا تال ریسه‌ای ساده است که معمولا در آبهای شیرین متصل به سنگها و اجسام جامد درون آب یافت می‌شود. یاخته‌های ریسه ، چهار گوش بوده و در یک ردیف قرار گرفته‌اند. یاخته راسی یا انتهایی گنبدی شکل است. یاخته پایه بی‌رنگ و فاقد کلروپلاست. کلروپلاست به شکل زین اسب است و در داخل کلروپلاست اجسام کروی شکل یا پیرنوئید قابل رویت‌اند .


تولید مثل بیشتر در اثر قطعه قطعه شدن ریشه توسط جریان آب و یا عوامل خارجی صورت می‌گیرد. انواع هاگها ، از جمله زوئوسپور و آپلانوسپور بوجود می‌آید. منشا اولوتریکس را جلبک تک یاخته‌ای کلامیدوناموس می‌دانند تولید مثل جنسی درپایان فصل رشد و هنگام نامساعد شدن شرایط محیطی صورت می‌گیرد. تولید مثل جنسی به صورت ایزوگامی و چرخه زندگی در جلبک اولوتریکس از نوع هاپلانتیک است .

 

 اولوا   (Ulva)

 

جلبکی دریایی است که بر روی سنگها و صخره‌های ساحل می‌روید و به کاهوی دریایی نیز معروف است. جلبک اولوا به دو صورت گامتوفیت و اسپوروفیت وجود دارد. هر دو تال از نظر شکل ظاهری و اندازه بسیار به هم شبیه‌اند و تنها تفاوت آنها در تعداد کروموزومها است. این دو گیاه (گامتوفیت و اسپوروفیت) در طول زندگی خود بطور متناوب تکرار می‌شوند. به همین علت چرخه زندگی اولوا را تناوب نسلهای مشابه می‌گویند . 



 
کلادوفورا
(Cladophora)

از جلبکهای واجد تال ریسه‌ای منشعب است که در آبهای جاری به فراوانی دیده می‌شود. سلولهای تشکیل دهنده ریسه دراز و استوانه‌ای شکل و دارای کلروپلاست مشبک همراه با تعداد زیادی پیرنوئید هستند. هر یاخته دارای تعدادی هسته است تولید مثل از طریق قطعه قطعه شدن ریسه و تولید اکینت و توسط زوئوسپوراست. تولید مثل جنسی ایزوگامی است و چرخه زندگی از نوع ایزومورفیک همراه با تناوب نسلهای مشابه است .

 

ادوگونیوم (Oedogonium)

از جلبکهای آب شیرین است و به علت دارا بودن اندامهای جنسی آنتریدیوم (آنتریدی) و اوئوگونیوم (اوئوگون) از دیگر جلبکهای ریسه‌ای کاملا متمایز است .

اسپیروژیر

از انواع جلبکهای سبز ریسه‌ای است که در طبیعت به فراوانی وجود دارد و شناسایی آن به علت داشتن کلروپلاست مارپیچی به آسانی صورت می‌گیرد و نوع تولید مثل جنسی آن از نوع الحاقی یا همیوغی است از ویژگیهای مهم این جلبک نداشتن یاخته‌های متحرک ، اعم از زئوسپور و گامت است . 

 

 

ویژگیهای جلبکهای قهوه‌ای

رنگیزه‌های موجود در کلروپلاست آنها شامل کلروفیل a و c و کاروتن و رنگیزه قهوه‌ای رنگی است به نام فوکوگزانتین که مقدار آن از مقدار کلروفیل بیشتر بوده و در نتیجه باعث ایجاد رنگ قهوه‌ای در تال می‌شود. مواد غذایی ذخیره در یاخته شامل مانیتول و لامینارین است و در ترکیبات دیواره یاخته‌ای جلبکهای قهوه‌ای ، غیر از سلولز مواد دیگری از جمله اسید آلژینیک وجود دارد که از نظر اقتصادی دارای اهمیت زیادی است. تال در جلبکهای قهوه‌ای تماما پریاخته‌ای است. در این جلبکها ، تال تک یاخته‌ای و همچنین به صورت کلونی دیده نمی‌شود. و یاخته‌های متحرک آنها قلوه‌ای شکل بوده و دارای دو تاژک در قسمت جانبی هستند .

 

پراکندگی جلبکهای قهوه‌ای

به جز چند نمونه که از آنها در آبهای شیرین یافت می‌شوند بقیه آنها تماما در آبهای شور دریاها و اقیانوسهای مناطق سرد زیست می‌کنند. بعضی از آنها نیز در آبهای گرم دیده می‌شوند. عده ای از جلبکهای قهوه‌ای در آبهای کم عمق و در فاصله جزر و مد دریا بر روی سنگها زیست می‌کنند .

 

ساختار تال در جلبکهای قهوه‌ای

تال جلبکهای قهوه‌ای ، بسیار پیشرفته و در واقع تکامل یافته‌ترین نوع تال در بین جلبکهاست. در این جلبکها ، تال تک یاخته‌ای و یا به صورت کلونی وجود ندارد. جلبکهای قهوه‌ای پست دارای ریسه منشعب‌اند. تال پارانشیمی در جلبکهای قهوه‌ای تکامل یافته‌تر دیده می‌شود. تال معمولا از 3 بخش پهنک ، پایه و قسمت نگاهدارنده تشکیل شده است .

در جلبکهای قهوه‌ای دارای تال پارانشیمی ، تال از چند لایه یاخته تشکیل شده است. هر لایه متشکل از یاخته‌ها و یا مجموعه چند لایه‌ای یاخته‌هاست که یک بافت را می‌سازند و نقش ویژه‌ای را به عهده دارند. لایه بیرونی در رشد و فتوسنتز ، لایه میانی در ذخیره مواد غذایی و لایه درونی در جذب و انتقال مواد دخالت می‌کنند .

 

 

تولید مثل در جلبکهای قهوه‌ای

در جلبکهای قهوه‌ای ، هر سه نوع تولید مثل رویشی و جنسی دیده می‌شود. روش معمولی تولید مثل رویشی ،        قطعه قطعه شدن تال است. تولید مثل غیر جنسی در ساختاری به نام اسپورانژیوم (هاگدان) و با تولید هاگهایی به نام زئوسپور انجام می‌شود. زئوسپورها قلوه‌ای شکل‌اند و در قسمت جانبی خود دارای 2 تاژک ، یکی از نوع تنسل و دیگری از نوع شلاقی هستند. تولید مثل جنسی به روش ایزوگامی و ائوگامی در جلبکهای قهوه‌ای بسیار رواج دارد .

 

چرخه زندگی

سه نوع چرخه زندگی در جلبکهای قهوه‌ای دیده می‌شود. در جلبکهای قهوه‌ای پست ، چرخه از نوع ایزومورفیک است. دو گیاه هاپلوئید و دیپلوئید یا گامتوفیت و اسپوروفیت کاملا مشابه یکدیگرند و تناوب نسلهای مشابه دیده می‌شود مانند جلبک اکتوکارپوس. در مرحله بعدی جلبکهایی قرار دارند که چرخه زندگی آنها از نوع هترومورفیک است جلبک لامیناریا. در این حالت گیاه گامتوفیت تحلیل رفته کوچک و میکروسکوپی است. در نوع سوم تال گامتوفیت کاملا از بین می‌رود و فقط گیاه اسپوروفیت باقی می‌ماند که این چرخه را چرخه دیپلانتیک می‌گویند مثل جلبک فوکوس .

 

جلبک اکتوکارپوس

از انواع جلبکهای قهوه‌ای ابتدایی است که تال آنها از نوع ریسه‌ای منشعب است. گونه‌های اکتوکارپوس دارای چرخه ایزومورفیک و تناوب نسلها مشابه هستند. نوع تولید مثل ایزوگامی است .

 

 

 

لامیناریا

این جلبک و دیگر جلبکهای قهوه‌ای که تال بزرگ و تنومند دارند کلپ نامیده می‌شوند. گیاه اصلی یا اسپوروفیت نزدیک 2 یا 3 متر طول دارد در حالی که گیاه گامتوفیت بسیار کوچک و میکروسکوپی است. گیاه اسپوروفیت از 3 بخش تشکیل شده است یک بخش مسطح به نام پهنک ، بخش میانی که استوانه‌ای شکل است به نام پایه و بخش انتهایی یا صفحه اتصال که همانند ریشه گیاه را به محیط متصل می‌کند .

 

جلبک لامیناریا داراتی تناوب نسلها و یا تکرار گیاه اسپوروفیت و گامتوفیت است. یکبار گیاه اسپوروفیت با تال بزرگ و بار دیگر گیاه گامتوفیت با تال میکروسکوپی و کوچک ظاهر می‌شود. دو گیاه گامتوفیت و اسپوروفیت از نظر شکل ظاهری ، ساختار و اندازه کاملا با یکدیگر متفاوت‌اند. چرخه زندگی آن به صورت هترومورفیک است. تال اسپوروفیت از نظر ساختار درونی نیز تکامل یافته و از بافتهای مختلف تشکیل شده چنانچه برش از بخش پایه شامل بخشهای زیر است :


  •  
    ·        
    بخش بیرونی یا مریستمی که تقسیم شده و باعث رشد طولی و عرضی تال می‌شود
  • ·         بخش پوست
  • ·         بخش میانی که محور اصلی و مرکزی گیاه را تشکیل می‌دهد و به منزله آوندهای آبکشی در گیاهان آوندی است

ارزش اقتصادی لامیناریا

لامیناریا و دیگر کلپها از نظر اقتصادی از جمله جلبکهای مهم به شمار می‌آیند. دست کم ده نمونه از گونه‌های لامیناریا به عنوان غذا در کشورهایی نظیر ژاپن ، چین و روسیه مصرف می‌شوند. مصرف این جلبکها به علت دارا بودن ید ، مانع ابتلای انسان به بیماری گواتر می‌شود. غیر از مصارف خوراکی ، از این جلبکها برای استخراج اسید آلژینیک استفاده می‌شود همچنین از آنها به عنوان کود در کشاورزی و به عنوان مکمل غذایی و دام و طیور استفاده می‌شود .


فوکوس

گونه‌های فوکوس در تمام دریاها و اقیانوسهای جهان ، بویژه در نیمکره شمالی یافت می‌شود. گیاه توسط بخش نگاهدارنده یا صفحه اتصال به سنگها و صخره‌های ساحلی متصل می‌شود. طول تال در حدود 20 تا 30 سانتیمتر دیده می‌شود و رنگ آن قهوه‌ای تیره است. غیر از بخش نگهدارنده ، بخش میانی و پهنک نیز دیده می‌شود. در بخش پهنک ساختاری همانند رگبرگ دارد که در دو طرف آن کیسه‌های هوایی وجود دارد. تال واجد انشعابات دوتایی است که در انتهای آنها بخش متورمی با منافذ بسیار زیاد و کوچک دیده می‌شود .


این منافذ به ساختار کوزه مانندی به نام کونسپتاکل منتهی می‌شود. اندام ماده یا اوئوگونیوم در داخل کونسپتاکل به شکل بیضی دیده می‌شودآنتریدیومدر مقایسه با اوئوگونیوم بسیار کوچکتر است. تولید مثل از نوع اوئوگامی است. قرار گرفتن یاخته تخم در محل مناسب ، رویش آن را به دنبال دارد ولی این عمل ، بر عکس دیگر جلبکها ، مستقیما صورت نمی‌گیرد بلکه تقسیمات عرضی و طولی یاخته حاکی از ایجاد یک جنین به صورت ابتدایی است. چرخه زندگی فوکوس از نوع دیپلانتیک است و گیاه تنها به صورت اسپوروفیت و دیپلوئید دیده می‌شود و گیاه گامتوفیت در آن وجود ندارد . 

 

جلبکها ساده‌ترین موجودات واجد کلروفیل هستند. سه تفاوت عمده بین جلبکها و گیاهان عالی وجود دارد. اولا جلبکها فاقد ریشه ، ساقه و برگهستند، ثانیا در اطراف اندامها یا ساختارهای زایشی جلبکها یاخته‌های محافظ وجود ندارد، ثالثا جنین در جلبکها دیده نمی‌شود. در طبیعت جلبکها در محیطهای گوناگون یافت می‌شوند. آب محیطی است که بیشترین جلبکها را در خود جای داده است .

در سطح خاکهای مرطوب نیز تعداد بسیار زیادی جلبک یافت می‌شود. بخشهای هوایی درختان و همچنین سنگها و صخره‌ها محلهای دیگری هستند که جلبکها می‌توانند بر روی آنها رشد کنند. بعضی از جلبکها می‌توانند در محیطهای غیر معمولی ، مثل دریاچه‌های نمک ، چشمه‌های آب گرم و یخچالهای طبیعی و حتی در درون بدن و بافتهای موجودات زنده زیست کنند .

 

مشخصات تال در جلبکها

اندازه تال در جلبکها از چند میکرون تا چندین متر می‌رسد. همچنین تال به اشکال مختلف از قبیل تک یاخته‌ای (متحرک و غیر متحرک) ، کلونی ، ریسه‌ای ، پارانشیمی و سیفونی دیده می‌شود. ساختار یاخته‌ای جلبکها نیز به دو صورت پروکاریوتی و یوکاریوتی است. ساختار پروکاریوتی مربوط به جلبکهای سبز - آبی و ساختار یوکاریوتی مربوط به بقیه جلبکهاست .

 

دیواره یاخته‌ای

دیواره یاخته‌ای در جلبکها بسیار حائز اهمیت است. علت آن وجود مواد مختلفی است که بعضی از آنها کاربرد صنعتی ، دارویی و پزشکی دارند. یاخته‌های زایشی از قبیل گامتها و زئوسپورها فاقد دیواره یاخته‌ای هستند. دیواره یاخته‌ای در جلبکها معمولا از 2 لایه تشکیل شده است لایه بیرونی لایه‌ای است ژلاتینی از مواد پکتینی ساخته شده و در آب گرم حل می‌شود. لزج بودن جلبکها بدلیل وجود این لایه بیرونی است. لایه درونی از جنس سلولز است که در آب گرم نامحلول است. هر دو این مواد نوعی پلی ساکارید هستند در اکثر موارد ترکیبات دیگر از قبیل پروتئین ، کربنات کلسیم ، آهن ، سیلیس ، کتین و غیره در ساختار دیواره یاخته‌ای جلبکها دیده می‌شود .


 

کلروپلاست یا کروماتوفور

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

یکی از مهمترین اجزای یاخته‌ای در جلبکها کلروپلاست یا کروماتوفور است در داخل کلروپلاست اغلبجلبکهای سبز ، اجسام کروی شکل حاوی نشاسته وجود دارد که آن را پیرنوئید می‌گویند. پیرنوئید در جلبکهای سبز وجود دارد که ممکن است در داخل یا خارج کلروپلاست قرار گیرد. به علاوه کلروپلاست جلبکهای سبز متحرک حاوی لکه نارنجی رنگی به نام استیگما (لکه چشمی) است که جهت یاخته را به سمت نور متمایل می‌سازد. در بعضی از جلبکها ممکن است لکه چشمی خارج از کلروپلاست باشد. در داخل کلروپلاست ، رنگیزه‌هایی از انواع کلروفیل ، کاروتنوئید و         بیلی پروتئینها وجود دارند که باعث می‌شوند تا کلروپلاست و در نتیجه یاخته جلبکها به انواع رنگهای مختلف دیده شود.

 

تاژک

اغلب جلبکها یا خود متحرک‌اند و یا یاخته‌های زایشی آنها متحرک است. در بین جلبکها فقط دو گروه یعنی  جلبکهای سبز - آبی و جلبکهای قرمز از این قاعده مستثنی هستند. فرمهای متحرک و یاخته‌های زایشی متحرک در آنها دیده نمی‌شود. وسیله حرکت یاخته‌ای متحرک ، تاژک نام دارد که از نظر شکل ظاهری بر دو نوع است : یکی تاژک شلاقی که سطح آن صاف و دیگری تاژک پر مانند که سطحی ناصاف و همانند پر دارد. همچنین تعداد تاژک و محل قرار گرفتن در جلبکهای گوناگون متفاوت است .

  

تولید مثل در جلبکها

تولید مثل در جلبکها به دو روش غیر جنسی و جنسی صورت می‌گیرد . تولید مثل غیر جنسی یا رویشی توسط یاخته‌های رویشی معمولی انجام می‌شود بدون آنکه در دیواره یاخته اصلی تغییری حاصل گردد قطعه قطعه شدن کلونی ، ریشه یا بطور کلی تال ، تقسیم یاخته‌ای به صورت دوتایی و تغییر شکل یاخته‌های رویشی و تبدیل آنها به یاخته‌های مقاوم و زایشی از انواع تولید مثل رویشی بشمار می‌آیند. تولید مثل غیر جنسی ، روش معمولی و طبیعی جلبکهاست که در این حالت هاگهای متحرک به نام زئوسپور و یا غیر متحرک بنام آپلانسپور در کیسه‌هایی به نام هاگدان بوجود می‌آیند .

تولید مثل جنسی نتیجه آمیزش دو یاخته‌ جنسی نر و ماده به نام گامت است. هنگام آمیزش گامتها ، مراحلی به نام یاخته تخم ایجاد می‌گردد. گامتها ممکن است از نظر شکل و اندازه با هم برابر باشند که در این صورت آنها را ایزوگامت گویند گاهی یکی از گامتها بزرگتر از دیگری است و آنیزوگامت می‌نامند. صرف نظر از اندازه گامتها ، اگر یکی از گامتها کوچکتر و متحرک و گامت دیگر بزرگتر و غیر متحرک باشد در این صورت آنها را هتروگامت گویند. در جلبکهای تکامل یافته ، یاخته‌های زایشی در ساختارهای ویژه‌ای بوجود می‌آیند ساختاری که یاخته‌های نر را بوجود می‌آورد بنام آنتریدیوم و ساختاری که یاخته‌های ماده را تولید می‌کند اوئوگونیوم نامیده می‌شود .

 

چرخه زندگی جلبکها

چرخه زندگی جلبکها از دو قسمت تشکیل شده ، مرحله هاپلوئیدی یا گامتوفیتی که طی آن یاخته‌های نر و ماده بوجود می‌آیند و پس از ترکیب آنها با یکدیگر یاخته دیپلوئید تخم حاصل می‌شود. مرحله بعدی با ایجاد یاخته تخم آغاز می‌گردد که آن را مرحله اسپروفیتی گویند. حال اگر رویش تخم با تقسیم به روش میوز انجام گیرد مجددا مرحله گامتوفیتی یا هاپلوئیدی بوجود می‌آید در این حالت مرحله اسپورفیتی بسیار کوتاه است. در صورتی که رویش تخم با تقسیم به روش میوز همراه نباشد گیاه دیگری به نام اسپروفیت تولید می‌شود که تعداد کروموزوم آن دو برابر گیاه اول است و در نتیجه مرحله اسپروفیتی طولانی می‌گردد .

 

 

انواع چرخه زندگی

بر حسب آنکه مرحله گامتوفیتی و یا اسپروفیتی طولانی باشد و یا گیاه گامتوفیت با گیاه اسپروفیت مشابه با یکدیگر باشند و یا نباشند، چرخه زندگی در جلبکها را به چهار گروه هاپلانتیک ، دیپلانتیک ، ایزومورفیک و هترومورفیک تقسیم می‌کنند .

 

رده بندی جلبکها

به منظور رده بندی جلبکها ، ویژگیهایی از قبیل ساختار تال ، دیواره یاخته ، تعداد تاژک ، نوع تاژک و محل قرار گرفتن آنها و ... در نظر می‌گیرند .

 

سیانوفیتا (Cyanophyta) یا جلبکهای سبز آبی

 

پست‌ترین جلبکها به شمار می‌روند. ساختار یاخته‌ای از نوع پروکاریوتی و بسیار شبیه به باکتریهاست.  تال میکروسکوپی داشته و به اشکال تک یاخته‌ای ، کلونی ، ریسه‌ای بدون هتروسیت و ریسه‌ای دارای هتروسیت تقسیم می‌شوند. یاخته‌های هتروسیت ممکن است در ابتدای ریسه و یا در بین یاخته‌ها رویشی بوجود آیند. رنگ این یاخته‌ها سبز زیتونی و دارای دیواره‌ای دو لایه‌اند. این یاخته‌ها حاوی آنزیم ویژه‌ای هستند که می‌توانند نیتروژن موجود در هوا را به صورت نیتروژن آمونیاکی در خود تثبیت کنند. تولید مثل جنسی در جلبکهای سبز- آبی وجود ندارد و      تولید مثل به صورت تقسیم دوتایی ، قطعه قطعه شدن و تشکیل هورموگونیوم و اکینیت انجام می‌شود .


جلبکهای سبز  (Green Algae)

به رنگ سبز علفی هستند تال آنها بسیار متنوع است و به اشکال تک یاخته‌ای متحرک ، تک یاخته‌ای غیر متحرک ، کلونی متحرک ، کلونی غیر متحرک ، ریسه‌ای ساده و منشعب ، پارانشیمی و سیفونی دیده می‌شوند. انواع تولید مثل رویشی غیر جنسی و جنسی در آنها متداول است . کلامیدوموناس جلبک سبزی است متحرک و دارای 2 تاژک از نوع شلاقی در ناحیه سر. کلامیدوموناس (Chlamydomonas) را می‌توان منشا جلبکهای سبز بشمار آورد. از تقسیمات یاخته کلامیدوموناس جلبک ریشه‌ای ساده یا اولوتریکس حاصل می‌شود .


کلادوفورا نیز از جلبکهای واجد تال ریسه‌ای منشعب است . جلبک ادوگونیوم به علت دارا بودن اندامهای جنسی آنتریدیوم و ائوگونیوم از دیگر جلبکهای ریسه‌ای کاملا متمایز است. از دیگر جلبکهای سبز اسپیروژیر است. که شناسایی آن به علت داشتن کلروپلاست مارپیچی به آسانی صورت می‌گیرد. لیکن دیگر از ویژگیهای جلبکهای سبز وجود کلروپلاست به اشکال مختلف در آنها است .


اوگلنوفیتا (Euglenophyta)

 

 

اوگلنها موجوداتی تک یاخته‌ای و متحرک‌اند. به علت نداشتن دیواره یاخته‌ای شکل ثابت ندارند. و بعضی موارد بسیار شبیه بهپروتوزوآ عمل کرده و سبزینه خود را از دست داده و از مواد آلی استفاده می‌کنند .

 

کاروفیتا (Charophyta)

 

خصوصیات ویژه‌ای دارند که آنها را از بقیه جلبکی ، متمایز می‌سازد. علت آن شکل ظاهری و اندامهای تولید مثلی آنهاست. اولا اندامهای تولید مثلی ساختار پیچیده داشته و ثانیا توسط یاخته‌های نازا احاطه شده‌اند. همچنین چگونگی رویش تخم در آنها متفاوت است .

کریسوفیتا (Chrysophyta)

 

رنگ این جلبکها اغلب سبز مایل به زرد ، زرد ، طلایی ، زرد مایل به قهوه‌ای است. رنگ آنها به علت وجود رنگیزه‌های کاروتن و گزانتوفیل به تعداد زیاد در کلروپلاست آنهاست. دیاتومها یا رده باسیلاریوفیته جمعیت بزرگی از جلبکها را تشکیل می‌دهند. دیاتومها دارای دیواره دو قسمتی و یا دو کفه‌ای سیلیسی هستند دیاتومها به اشکال منظم و مهندسی جزء زیباترین پلانکتونهای گیاهی بشمار می‌آیند .

 

جلبکهای قهوه‌ای (Brown Algae)

 

تال پر یاخته و ماکروسکوپی است این جلبکها تنها گروهی هستند که تال تک یاخته‌ای و کلونی در آنها وجود ندارد. حتی اشکال ریسه‌ای نیز به تعداد کم در آنها دیده می‌شود. ساختار درونی تال در جلبکهای قهوه‌ای بسیار تکامل یافته و از لایه‌های مختلف تشکیل شده. تولید مثل جنسی نیز در این جلبکها روند تکاملی را طی می‌کند جلبکهای قهوه‌ای چرخه زندگی از نوع ایزومورفیک و تولید مثل به صورت ایزوگامی است.در جلبکهای متوسط چرخه زندگی به صورت هترومورفیک و تولید مثل به روش ائوگامی صورت می‌گیرد. در جلبکهای قهوه‌ای تکامل یافته ، چرخه زندگی به صورت دیپلانتیک دیده می‌شود که در آن تنها گیاه اسپروفیت وجود دارد و گیاه گامتوفیت کاملا از بین رفته است .


جلبکهای قرمز (Red Algae)

 

به علت داشتن رنگیزه‌های فیکوسیانین (سبز مایل به آبی) فیکواریترین (قرمز) به رنگهای بنفش ، سبز زیتونی ، ارغوانی و صورتی و غیره دیده می‌شوند و به خاطر داشتن این رنگیزه‌ها قادرند از اعماق آب زیست کنند. تال کوچک و ظریف دارند. فرآیند تولید مثل در جلبکهای قرمز پیچیده‌تر از جلبکهای قهوه‌ای است. از بعضی جلبکهای قرمز به عنوان منبع غذایی سرشار از پروتئین استفاده می‌کنند .

 

دینوفیتا (Dinophyta)

 

گروهی از پلانکتونهای گیاهی موجود در آبهای شورند که اکثرا تک یاخته‌ای و متحرک‌اند. وسیله حرکت آنها دو تاژک است که یکی از آنها در شیاری واقع است که مانند کمربندی در پیرامون یاخته وجود دارد و دیگری از شیار خارج می‌شود. با آنکه وجود این موجودات در زنجیره غذایی آبزیان بسیار مفید است ولی رشد و تجمع بیش از حد آنها باعث وارد ساختن سمومی در آب می‌شود .

 

تکثیر رویشی یا غیر جنسی (Vegetative Reproduction)

تکثیر رویشی به طرق مختلف در جلبکها انجام می‌گیرد که شامل تقسیم سلولی ، فراگمنتیشن ، تشکیل هارموگونیا ، تشکیل پروتونماها ، تشکیل ستاره‌های آمیلوم ، تشکیل توپرها ، تشکیل بول بیلها است. در اشکال تک سلولی تکثیر رویشی با تقسیم سلولی اتفاق می‌افتد. در انواع رشته‌ای یک رشته به قطعات کوچک شکسته شده و قطعات کوچکتر با تقسیم رشد می‌کنند. این تقسیم را فراگمنتیشن گویند. در جلبکهای شاخه سیانوفیتا ، تریکوم به قطعات متحرکی با طولهای متفاوت شکسته می‌شود که این قطعات را هارموگونی گویند .


هارموگونی‌ها دارای پتانسیل لازم برای تبدیل به تریکوم هستند. تشکیل هارموگونی‌ها به دلیل تشکیل صفحات جداگر یا نکریدی‌ها اتفاق می‌افتد. در شارا تولید مثل رویشی با تشکیل پروتونماها ، ستاره‌های آمیلوم ، توپرها و بول بیلها همراه است. ستاره‌های آمیلوم حاوی مواد ذخیره‌ای بیشتر بوده در گره‌های پایینی محور تشکیل می‌گردند. توپرها ساختمانهای گردی می‌باشند که در بخش مدفون گیاه (بخش ریزوئیدال) تشکیل می‌شوند. بول‌بیلها ممکن است گرد یا بی‌شکل باشند. در گره‌های ساقه و یا ریشهتشکیل می‌گردند .


انواع تولید مثل غیر جنسی :

زئوسپور

سلولهای تاژکدار متحرک یا به صورت گروهی هستند که در سلولها در شرایط مساعد تشکیل می‌گردند. با توجه به تعداد تاژک انواع آنها فرق می‌کند. تعداد تاژکها ممکن است 4--2 و یا چندین عدد باشد. محل اتصال تاژک نیز حایز اهمیت است. در کلامیدوموناس با دو تاژک ، در اولوتریکس 4 تاژک ، در اودوگونیوم چند تاژک وجود دارد .

 

آپلانسپور

اسپورهای بدون زائده حرکتی که در شرایط مساعد تشکیل شده و از نظر پتانسیل فعالند .

 

هیپنواسپور

آپلانسیورهایی با جداره ضخیم می‌باشند که در شرایط بد و نامساعد تشکیل می‌گردند.

 

 

آکینیت ها

در جلبکهای شاخه سیانوفیتها دیده می‌شوند. سلولهای رویشی تغیر شکل ‌یافته‌ای با اندازه بزرگتر و دیواره ضخیمتر می‌باشند. دارای مواد رنگی و ذخیره‌ای بیشتری نیز هستند. آکینیتها ممکن است مستقیما جوانه زده و تبدیل به جلبک جدیدی شوند و یا ممکن است در فرم آپلانسیور در‌آیند .

 

 

پالملا

در شرایط کم آبی پروتوپلاسم‌های دختر که نتیجه تقسیم غیر جنسی هستند، از سلول اصلی خارج شده و دیواره آنها ژلاتینی شده و نهایتا یک کلونی ماکروسکوپی متشکل از چندین سلول را که به نام پالملا نامیده می‌شوند، تشکیل می‌دهند. با پیدایش آب در محیط سلولها درفرم زئوسپور یا آپلانسپور خارج دفع می‌گردند .

 

 

اتواسپورها

اگر یک آپلانسپور شکل مشخصی نظیر سلول مادر را داشته ولی از نظر اندازه کوچکتر باشد، اتواسپور نامیده می‌شود.

 

اگزواسپورها

اسپورهای خارجی هستند که در اعضای جلبکهای شاخه سیانوفیت تشکیل می‌گردند و به جلبک جدیدی می‌توانند تبدیل گردند .

 

آندواسپورها

اسپورهای درون سلولی با دیواره نازک هستند که غالبا در درون سلولها تشکیل می‌شوند. این نوع اسپورها در جلبکهای شاخه سیانوفیت دیده می‌شوند .

 

دوترکولونیس

در جلبکهایی نظیر ولوکس ، درون کلونی مادر کلونی‌های کوچکتری تشکیل می‌گردند که به نام کلونی‌های دختر نامیده می‌شوند. منشا این کلونی‌ها سلولهایی به نام گونیدی می‌باشند که حجم آنها 10 برابر سلولهای رویشی عادی بوده در وضعیت خلفی کولونی قرار دارند. هر کولونی دختر پس از آزادشدن با افزایش اندازه سلولی تبدیل به کلونی جدیدی می‌گردد .

 

سیست ها

در جلبکهایی که دارای تال ‌سیفونال یا سنوسیتی هستند، یک ریسه به قطعات متعدد تقسیم می‌گردد که به هر کدام از آنها یک سیست گفته می‌شود. به هنگام تشکیل سیستها دیواره سلولی ضخیم‌تر می‌گردد. سیستها نیز در شرایط نامساعد تشکیل می‌گردد .


تولیدمثل جنسی :

تولید مثل جنسی در جلبکهای مختلف به طرق مختلف انجام می‌گیرد که شامل ایزوگامی ، آپلانوگامی ، اتوگامی و هتروگامی است. هتروگامی شامل دو روش آنیزوگامی و ائوگامی می‌باشد. تولیدمثل جنسی در جلبکهای شاخه سیانوفیتا تاکنون گزارش نشده است .

 

ایزوگامی

اتحاد و ترکیب سلولهای جنسی متحرک و متشابه را ایزوگامی گویند. گامتها ممکن است از دو رشته متفاوت یا دو سلول مختلف یک رشته حاصل شوند .

 

آپلانوگامی

اتحاد دو گامت آمیبی شکل با آپلانوگامتها را گویند. گامتهای آمیبی شکل از نظر مورفولوژی متمایز نبوده ولی از نظر فیزیولوژیک از هم متفاوتند .

 

 

اتوگامی

در اغلب دیاتومه‌ها پرتوپلاستهای دختر یا هسته‌های تقسیم شده یک سلول بدون آزاد شدن با هم ترکیب می‌شوند که اتوگامی نامیده می‌شود .


هتروگامی: اتحاد امتهای نامشابه یا دیمورفیک را گویند که به دو گروه فرعی زیر تقسیم می شوند :

  • ·         آنیزوگامی : دو متحرک که با هم ترکیب می‌گردند، از نظر اندازه و فیزیولوژیکی آنیزوگام هستند. سلول کوچکترگامت نر و سلول بزرگتر گامت ماده است. گامت نر در مقایسه با گامت ماده فعال‌تر می‌باشد .
  • ·         ائوگامی : گامت نر تاژکدار بوده در حالیکه گامت ماده بزرگتر و بدون تاژک می‌باشد. در رودوفیتا تکثیر جنسی به طریق ائوگامی انجام می‌گیرد. ولی گامت نر بدون تاژک بوده به نام اسپرماتیت نامیده می‌شود .

 

1-    چشم انداز تاریخی

جلبک  از مدتها قبل به عنوان گروهی از ارگانیسم های غیرهمگن شناخته شده که دارای بازه ای از پروکاریوت های سبز-آبی تا خطوط eukaryotic  می شود.طریقه رشد آنها از فوتوتروفی بواسطه فوتوهتروتروف  یا هتروتروف تغییر می کند. هر یک از روشهای های رشد به نوبه خود می تواند لازم و یا وابسته به عوامل گوناگون باشد .تنوع ژنتیکی میکرو جلبک هنوز بیشتر در تنوع زیست محیطی و توزیع گسترده  آنها آشکار است.گونه های مختلف می توانند در داخل آب از آب تازه گرفته تا محیط های hypersaline ؛ از سطح آب گرفته تا محدوده ی مناطق وابسته به نور که عمق به 300 -200 متر می رسد و حتی به صورت شناور یا متصل به چیز دیگر می توانند رشد کنند .

این تنوع گسترده ی جلبک منجر به تولید محصولات متنوع زیادی می شود.میکرو جلبک  محدوده  وسیعی از مشخصات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی را دارا می باشد که بسیاری از آنها نادر بوده و در سایر گروههای طبقه بندی وجود ندارند. برای مثال، برخلاف گیاهان بلندتر و جانوران و اغلب میکروارگانیسم های پروکاریوتیک ، برخی  جلبک  منجر به ترکیب شدن و تولید حلقه های اشباع نشده  اسیدهای  چرب ؛ مانند eicosapentaenoic acid(EPA) و docosahexaenoic acid(DHA)  .

برخی گونه های میکرو جلبک می توانند به طور موثر در سنتز درون یا برون سلولی پلی ساکاریدها شرکت کنند، که در این حالت شامل شکرهای مونومر غیرعادی می باشد.برای مثال،برخی از جلبک  ها سنتز خارج سلولی پلی ساکارید که شامل مقادیر قابل توجهی از دی-گالاکتوز هستند می باشند در حالی که بقیه از L-گالاکتوز یا ترکیبی از هر دو ایزومر استفاده می کنند .

میکرو جلبک مانند  Spirulina همچنین دارای سابقه تاریخی در تغذیه بشر می باشد.Spirulina  توسط مردم محلی منطقه Subsaharan  که در شمال دریاچه  چاد و کشور بلژیک قرار دارد مورد مصرف قرار می گرفت .

بوریای خشک شده Spirulina  به شکل بیسکوئیت یا ورقه در بازار های پایتخت Djhe ، Fort Lamy فروخته        می شد.( که امروزه به نام N’Djamena  شناخته شده است).Djhe  برای درست کردن سس برای وعده غذایی ارزان که توسط مردم Kanembou خورده می شد، مورد استفاده قرار می گرفت.شکل مارپیچی مویک و وجد فراوان گاز واکوئل منجر به شکل گیری ورقه های شناور Spirulina می شود که باد آنها را به ساحل هدایت کرده و خورشید باعث خشک شدن آن می شود.

عامل بالقوه Spirilina به عنوان غذایی برای بشر به مکزیک باستان نیز به همین ترتیب برمی گردد.سوابق تاریخی نشان می دهد در زمان جنگ اسپانیا و مکزیک بیسکوئیتی مشابه djhe در بازارهای مکزیکی فروخته                        می شد. بیسکویت های آماده شده همانند آنایی که در djhe  تولید میشد، توسط خشک شدن میکرو جلبک که به وفور در آبهای آلکالاینی دریاچه Texcoco که در کنار شهر مکزیکوسیتی واقع است، یافت می شود تهیه می شد؛جایی که اولین کارخانه  با حجم بالای تولید برای تولید Spirulina در آنجا در حال تولید است.

از دهه  1950 میکرو جلبک به عنوان منبع دارای پتانسیل برای پروتئین،سوخت مایع و مواد شیمیایی مفید مورد توجه قرار گرفت.

علی رغم اینکه کار با میکرو جلبک به طور قابل توجهی روی تولید پروتئین برای انسان و حیوانات به عنوان ماده غذایی مورد توجه قرار گرفته است، واقعیت های اقتصادی بیشتر تاکید بر بخش مواد شیمیایی مفید دارد. در حال حاضر واحدهای صنعتی شناخته شده  بسیاری در کشورهای گوناگون در حال تولید میکرو جلبک هستند که فعالیت آنها شامل  پروسه های مختلف میکروجلبک می شود، همچون chlorella (تایوان،استرالیا)،Spirulina (آمریکا،چین،هند و مکزیک)، Dunaliella (آمریکا،هند،استرالیا) و Haematococcus (آمریکا،هند).

ماکروجلبک دریایی(جلبک های دریایی) بر اساس رنگ به گروههای گسترده ای همچون قهوه ای، قرمز و سبز تقسیم می شوند.این گروه های به ترتیب تحت عنوان Phaeophyceae، Rhodophyceae  و Chlorophyceae اطلاق  می شوند و دارای تاریخچه طولانی از کشت و مورد استفاده قرار گرفتن می باشند.آنها به طور مستقیم به عنوان ماده غذایی مورد استفاده قرار می گیرند یا برای تولید محصولاتی همچون افزودنی های غذایی،مصارف دارویی و            مواد شیمیایی صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

طی بیش از 50 سال گذشته، محصولات اصلی ماکرو جلبک، phycocoloids و به طور عمده agar و carrageenans بوده است .این phycocoloid ها در پیشرفت و توسعه  میکروبیولوژی و بیوتکنولوژی مدرن نقش بسزایی داشته است. از زمان های ما قبل تاریخ جمعیت بشری ساحل نشین بایستی مواد غذایی و جلبک های دریایی گوناگونی  را جمع آوری کرده و می خوردند.چیزی که تحت عنوان مصارف گذشته و حال حاضر جلبک به عنوان جلبک دریایی توسط Levring et al. و Chapman  گرد آوری شده ، شناخته شده است . برای مثال کاهوی سبز دریایی(Ulva lactuca) در بریتانیا مورد مصرف قرار می گرفت و در جایی دیگر برای درمان شوره  بستن مشهور بوده است.جلبک قرمز Chondrrus crispus  (خزه  ایرلندی) هنوز هم به صورت تجاری به عنوان غذا در ایرلند موجود بوده و توسط مردم سواحل آمریکای لاتین مورد استفاده قرار می گیرد، جایی که پیدا کردن جلبک قرمز همانند Gracilaria به عنوان cushuro در منوی غذایی به هیچ عنوان غیر عادی نیست.اگرچه ، فقط در ژاپن مصرف جلبک های دریایی توسط انسان به صورت یک رسم در آمده است.جمع آوری جلبک های دریایی از سال 274 میلادی در ادبیات و نوشته ها ذکر شده است . تقریبا 20 نوع از سبزی های دریایی در لیست فروش ژاپنی ها جزو موارد معمول به شمار می آید.         آنها 10-5 % نیازهای غذایی ژاپنی ها را فراهم میکنند.جلبک های دریایی از قرن 4 در ژاپن و از قرن 6 در چین مورد استفاده قرار گرفته است.امروزه این دو کشور در کنار جمهوری کره به عنوان  بزرگترین مصرف کنندگان جلبک های دریایی به عنوان غذا به شمار می آیند.در گذشته،تامین نیازها با برداشت دانه های دریایی مورد نیاز از طبیعت     (طبیعت وحشی) موجود تامین می شد.اگرچه افزایش روزافزون تقاضا طی 50 سال اخیر و پیدا کردن درک بهتر از چرخه  زندگی این جلبک های دریایی منجر به توسعه صنایع کشت این جلبک های دریایی شده که این صنایع امروزه به تنهایی 90% از نیاز بازار را تامین می کنند.چین بزرگترین تولیدکننده  جلبک دریایی خوراکی است به طوری که حدود 5 میلیون تن تولید میکند، به دنبال چین، جمهوری کره با تولید 800000 تن خیس،ژاپن حدود 600000 تن خیس تولید می کنند.جلبک های دریایی خوراکی اصلی، شامل Laminaria،Undaria  و Hizikia در طبقه بندی      جلبک های دریایی قهوه ای،Porphyra و Palmaria در گروه جلبک های دریایی قرمز؛ و Monostroma وEnteromorpha در گروه جلبک های دریایی سبز می شوند.این جلبک های دریایی با افزایش نیاز روزافزون در کشور هایی همچون چین، فیلیپین، اندونزی، ژاپن، آمریکا، فرانسه و شیلی مورد بهره برداری قرتر می گیرند.

 

2-    ارزش غذایی میکرو و ماکرو جلبک  

میکرو و ماکرو جلبک غنی از پروتئین،پلی ساکاریدها،کروبوهیدرات ها،لیپیدها،آمینو اسیدها،عناصر جزئی و ویتامین هاست .جدول 1 ترکیب شیمیایی Spirulina،Chlorella و Scenedesmus را نشان می دهد.

 

جدول 1 :  ترکیب شیمیایی جلبک ها

Scenedesmus

Chlorella

Spirulina(بر مبنای درصد وزنی خشک)

جزء

55-50

50-40

60-50

پروتئین

14-8

12-8

3-2

لیپید

15-10

16-12

20-15

کربوهیدرات

12-10

8-6

8-5

فیبر

8-6

10-8

12-10

دوده(کربن)

6-4

8-6

7-5

نوکلئیک اسید

7-5

8-5

8-5

رطوبت

 

2-1- پروتئین ها

مطالعات مختلف روی ترکیب شیمیایی توده و بیومس S.plantesis و S.maxima وجود غیر عادی بالای پروتئین را در آنها گزارش می دهد به طوریکه 65-62% از وزن خشک آنها را پروتئین تشکیل میدهد؛Chlorella  حاوی 58% پروتئین می باشد.چنین سطح بالایی از پروتئین در Spirulina حتی در مبحث دنیای میکروبی نیز غیر عادی است،که بدین ترتیب از نوع خاصی باکتری به نام Cellulomonas که دارای  پروتئین بالای 80% در حالت خشک وزنی است پیشی می گیرد. اگرچه، محتوای بالای پروتئین در این باکتری به خاطر دارا بودن فراوان اسید نوکلئیک می باشد که این از لحاظ پزشکی پارامتری غیرمطلوب بشمار می آید.اسیدهای نوکلئیک اضافی منجر به تجمع اوریک اسید به خاطر دگرگونی پورین ایجاد می شود که به نوبه  خود می تواند باعث بوجود آمدن شرایط پاتولوژیکی مانند نقرس شود.در Spirulina  غلظت اسید نوکلئیک در حالت خشک وزنی همواره کمتر از 5% است که از مزایای آن به شمار می آید.

تحقیقات بعمل آمده توسط سازمان سلامت جهانی و دانشمندان کشورهای ایالت متحده آمریکا، فرانسه،               آلمان غربی، مکزیک، ویتنام و ژاپن ثابت کرده که Spirulina دارای چنان مخلوطی از مواد مغذی است که هیچ منبع گیاهی دیگری به تنهایی قادر به فراهم ساختن آن نیست. محتوی پروتئین Spirulina  بالاتر از هر خوراک دیگری است. استفاده کلی از پروتئین (NPU) ی Spirulina  قابل مقایسه با سایر منابع گیاهی است که نشانگر ترکیب درصد خوب آمینو اسید ، قابل هضم بودن و ارزش بیولوژیکی می باشد. پروفایل آمینواسیدی پروتئین Spirulina قابل توجه است.در واقع،با استثناء در نظر گرفتن سیستئین و لیزین که مقادیر کمی از آنها نسبت به پروتئین های استاندارد وجود دارند، سایر آمینو اسیدهای ضروری به غلظت کافی وجود دارند. پتانسیل استفاده از Spirulina    به عنوان منبعی برای پروتئین خوراکی بشر به طور گسترده مورد شناسایی قرار گرفته است . آمینو اسیدهای ضروری که تولید                   می شود(جدول 2) مربوط به ارزش خوراک های طراح خوراک می باشد. میزان مصرف توصیه شده Spirulina بر اساس استاندارد مصرف روزانه توصیه شده (RDA) مورد نیاز در جدول 3 نشان داده شده است. میزان پروتئین      جلبک های دریایی متفاوت است.در جلبک های قهوه ای به حالت خشک پروتئین 11-5 % از دانه ها را تشکیل          می دهد.جلبک قرمز میزان پروتئین بالاتری را داراست به طوریکه حدود 40-30% دانه خشک را پروتئین تشکیل        می دهد و در نهایت جلبک سبز حداکثر دارای 20% پروتئین می باشد.

  • ·         مواد معدنی

آرایش مواد معدنی موجود در Spirulina نیز به نوبه خود جذاب و قابل توجه است.میزان آهن موجود در Spirulina  12 مرتبه بیشتر از هر خوراک دیگری است،Spirulina  همچنین غنی از منیزیم،پتاسیم (جدول4) و سایر عناصر به صورت جزئی می باشد .دارا بودن مقادیر بالای آهن و کلسیم در Spirulina  برای دوباره جوان سازی خون و کارایی سالم استخوانها و دندانها بسیار خوب است.

جلبک دریایی دارای میزان زیادی از عناصر معدنی است، به طوری که 36% از وزن خشک دانه ها تشکیل می دهد.  مواد ماکرو مغذی معدنی شامل سدیم، کلسیم، منیزیم، پتاسیم، کلر، گوگرد و فسفر می شود و میکرو مواد مغذی شامل ید، روی، مس، سلنیوم، مولیبتن، فلوئور، منگنز، بارم، نیکل و کبالت می باشد.از بین میکرو مغذی ها، جلبک های دریایی دارای مقادیر نسبتا زیادی از ید می باشند. میزان ید در جلبک قهوه ای در حدود ppm 8000-1500 در گونه های خشک آن و ppm 1000-500 در جلبک های صخره ای می باشد، در مورد جلبک های قرمز و سبز میزان ید در حدود ppm 300-100 در جلبک های دریایی  خشک شده می باشد.میزان مصرف روزانه ی توصیه شده برای ید mg/day (میلی گرم در روز) 150 می باشد.یک گرم از جلبک قهوه ای دارای 8-5 میلی گرم ید و هر یک گرم جلبک قرمز nori صورتی دارای 3-1 میلی گرم ید می باشد.در کنار ید، جلبک دریایی یکی از غنی ترین منابع کلسیم است بطوریکه ورقه های خشک آن دارای 7-4 % کلسیم می باشند

 

جدول 2: پروفایل آمینو اسید در Spirulina

کل%

به ازای هر 10 گرم

آمینو اسید لازم

5.6

mg350

Isoleucine

8.7

mg 540

Leucine

4.7

mg290

Lysine

2.3

140mg

Methionine

4.5

280mg

Phenylalanine

5.2

320mg

Threonine

1.5

90mg

Tryptophan

6.5

400mg

Valine

آمینو اسید های غیر ضروری

7.6

470mg

Alanine

6.9

430mg

Arginine

9.8

610mg

Aspartic acid

1.0

60mg

Cystine

14.6

910mg

Glutamic acid

5.2

320mg

Glycine

1.6

100mg

Histidine

4.3

270mg

Proline

5.2

320mg

Serine

4.8

300mg

Tyrosine

100%

6200mg

Total amino acids

 

جدول 3: آمینو اسیدهای بزرگ ضروری(EAA)  مورد نیاز که توسط Spirulina  فراهم می شود.

RDA%

Spirulina gm/10gm

میزان مصرف روزانه ی توصیه شده(گرم در روز)

آمینواسیدهای ضروری

42

0.35

0.84

Isoleucine

48

0.54

1.12

Leucine

35

0.29

0.84

Lysine

29

0.20

0.70

Methionine

52

0.58

1.12

Phenylalanine

43

0.32

0.56

Threonine

41

0.40

0.98

Valine

 

جدول 4: مواد معدنی موجود در Spirulina

%RDA

RDA

به ازای 10 گرم

ماده ی معدنی

10

1000mg

100mg

کلسیم

83

18mg

15mg

آهن

2

15mg

0.3mg

روی

9

1000mg

90mg

فسفر

10

400mg

40mg

منیزیم

6

2mg

0.12mg

مس

1

2-5g

60mg

سدیم

3

6g

160mg

پتاسیم

17

3mg

0.5mg

منگنز

2

0.1mg

0.002mg

سلنیوم

 

  • ·         ویتامین ها

جلبک های دریایی همانند سبزی های خشک دارای همه انواع ویتامینن ها بوده منبعی از ویتامین برای انسان بشمار می آیند.در بین ویتامین های گروه B، جلبک های دریایی حاوی ویتامین B12  می باشند که بطور خاص برای درمان اثرات سالخوردگی،سندروم کوفتگی و خستگی مزمن و کم خونی توصیه می شود.Chlorella حاوی ویتامین های C,E,B و A می باشد.Spirulina غنی ترین منبع ویتامین B12 بوده و خوردن روزانه 1 گرم از آن برای تامین نیاز روزانه ویتامین B12 کافی می باشد . سوای از ویتامین B12،Spirulina دارای مخلوطی فوق العاده از ویتامین های دیگر است،که شامل ویتامین های A,B1,B2,B6,E  و H (بیوتین) می باشد(جدول5).که شامل 21% از مصرف روزانه  مورد نیاز(RDA)  تیامین و ریبوفلاوین می باشد .Spirulina دارای β-کاروتن می باشد (پرو ویتامین A ) که 0.1% از وزن خشک را تشکیل می دهد که 20 مرتبه بیشتر از چیزی است که هویج آن را داراست. مقادیر فولیک اسید و ویتامین B12  موجود در آن ، آنرا به عنوان خوراکی درمانی برای کم خونی  تبدیل کرده است.

جلبک منبع خوبی برای ویتامین C  است .مقادیر ویتامین C  در ورقه های خشک جلبک های قهوه ای و سبز حدود 3000-500 میلی گرم در کیلوگرم است، در حالی این مقدار در جلبک قرمز حدود 800-100 میلی گرم در کیلوگرم می باشد. ویتامین C در تغذیه ی انسان مورد توجه قرار گرفته چرا که سیستم دفاعی بدن را تقویت کرده، جذب آهن توسط روده را فعال می کند و شکل گیری بافت های اتصالی را کنترل می کند، در به تله انداختن رادیکال های آزاد نقش ایفا کرده و باعث تولید مجدد ویتامین E  می شود .

جلبک های دریایی قهوه ای مقادیر بیشتری ویتامین E  نسبت به جلبک های دریایی قرمز و سبز دارا هستند. ویتامین E  نیز در تغذیه  انسان نقش اساسی دارد ، چرا که به خاطرفعالیت آنتی اکسیدانتی آن از اکسید شدن لیپو پروتئین های با دانسیته  کم جلوگیری می کند. همچنین نقش مهمی را در زنجیره آراشیدونیک اسید ایفا می کند و از شکل گیری prostaglandins و thrombaxan جلوگیری می کند. جلبک قهوه ای همچنین دارای توکوفرول آلفا، بتا و گاما         می باشد؛جلبک های قرمز و سبز تنها دارای توکوفرول آلفا می باشند. توکوفرول گاما و آلفا نشان داده شده که تولید نیتریک اکسید را افزایش داده و نیتریک اکسید باعث فعالیت synthase می شود و همچنین در جلوگیری از بیماریهای قلبی و عروقی کمک می کند.

  • ·         لیپیدها

میکرو جلبک دارای مقادیر قابل توجهی از لیپیدهاست که دارای ترکیبی مشابه روغن های گیاهی است(جدول 6) .تحت شرایط معینی،گزارش شده که میکروجلبک در حالت خشک دارای 85% لیپید می باشد .میزان لیپید در محدوده نرمال و عمومی حدود 20 و 40 درصد از وزن خشک می باشد.حداقل یک میکروجلبک ،Botryococcus braunii، مقادیر زیادی هیدروکربن های C15 و C33 تولید می کند .

جدول 5: ویتامین های مختلف موجود در Spirulina

%RDA

RDA

به ازای 10 گرم

ویتامین ها

461

5000IU

23000IU

ویتامین A  (β-carotene)

21

1.5mg

0.31mg

ویتامینB1 (Thiamine)

21

1.7mg

0.35mg

ویتامین B2 (Riboflavin)

7

20.0mg

1.46mg

ویتامین B3 (Niacin)

4

2.0mg

80.00µg

ویتامین B6 (Pyridoxine)

533

6.0µg

32.00µg

ویتامین B12 (Cyanocobamine)

3

30.0IU

1.00IU

ویتامین E (α-tocoferol)

0.04

400.0IU

1.00µg

Folacin

1

10.0mg

10.00µg

Panthothenic acid

-

-

0.50µg

Biotin

-

-

6.40mg

Insitol

 

 

 

 

جدول 6: لیپیدهای میکروجلبک ها

Ref.

لیپید

میکروجلبک

 

 

لیپیدهای میکروجلبک عموما استرهای گلیسرول و اسیدهای چرب  با زنجیره ای از C14 تا C22 هستند ، که می توانند اشباع یا غیراشباع باشند.برخی جلبک های سبز آبی،بخصوص گونه های رشته ای گرایش به داشتن مقادیر زیادی اسیدهای چرب غیر اشباع دارند(60-25% از کل) .

لیپیدهای گونه های جلبکی غنی از اسید های چرب لازم می باشند، مانند اسیدهای C18 ،linoleic (18:2ω3) و            ϒ-linoleic(18:3ω3)و مشتقات C20 ،eicosapentaenoic  acid(20:5ω3)  و arachidonic acid (20:4ω6). این اسیدهای چرب برای رژیم غذایی انسان و سایر مجودات لازم و ضروری بوده و به عنوان افزودنی مهم برای خوراک در بخش آبزی پروری مورد توجه قرار گرفته اند.

 

جلبک یوکاریوتیک نسبت به اسیدهای چرب اشباع و monosaturated دارای برتری است .تری گلیسیریدها        رایج ترین لیپیدهای ذخیره شونده می باشند که می توانند حتی تا 80% از کسر کل لیپید را تشکیل دهند .در کنار       تری گلیسیریدها، از لیپیدهای اصلی جلبکی می توان به sulphoquinovosyl دی گلیسیرید(SL)  ، مونو گالاکتوزیل دی گلیسیرید (MGDG) ،دی گالاکتوزیل دی گلیسیرید (DGDG) لسیتین، فسفاتیدیل گلیسرول و فسفاتیدیل اینوسیتول اشاره کرد .

 

تک سلولی های قرمز Prophyridium cruentum  و P.aeruginosa دارای مقادیر زیادی آراشیدونیک اسید هستند(20:4)، به همین ترتیب دارای اسیدهای پالمتیک و اولئیک(18:1) و لینولئیک اسید (جدول6).chrysophyte  ها حاوی مقادیر نسبتا زیادی از اسیدهای 22:6 و 22:4 هستند و dinophyte ها دارای مقادیر قابل توجهی اسید های غیراشباع 18:4 و 22:6 ، و همینطور اسید های اشباع 16:0 و 20:0 می باشن .لیپید اصلی در Chlorophyceae  و Cyanophyceae که غیرقابل تبدیل به صابون می باشد،n-heptadecane  ، می باشد(که همراه استرول ها در جلبک سبز رایج است) .

Spirulina  برتری دیگری در ترکیب لیپیدی خود داراست و آن این که فاقد کلسترول بوده و غنی از اسیدهای چرب غیراشباع ضروری میباشد ، که برای درمان و جلوگیری از تصلب شریان، چاقی مفرط و فشار خون مناسب                 می باشد. علاوه بر این، این جلبک در غنی از ϒ-linolnic acid (جدول7) بوده و در بیوسنتز پروستاگلاندین پیشرو    می باشد و به همین خاطر دارای کاربردهای پزشکی بیشتری می باشد . بطورخلاصه ،ترکیب مواد سازنده  Spirulina  باعث می شود که منبع پروتئینی کم کالری،کم چرب و فاقد کلسترول باشد.

با این وجود جلبک های دریایی حاوی چربی کمی می باشند، حدود 5-1 % از وزن خشک، و دارای نسبت های بالاتری از اسیدهای چرب ضروری نسبت به گیاهان سبز(گیاهانی که در خشکی می رویند) می باشند.جلبک سبز دارای مقادیر زیادی اسیدهای اولئیک و α-linoleic بوده و جلبکهای قرمز و قهوه ای غنی از EPA و arachidonic acid               می باشد .

 

3-    جلبک به عنوان منبعی از Nutraceuticals

تنوع و گوناگونی بسیار زیادی از میکروجلبک ها در ترکیب شیمیایی آنها بازتاب دارد، بنابراین میکرو جلبک ها به عنوان منبعی بالقوه از حدود غیر محدود از مواد شیمیایی بشمار می آیند(جدول 8).مواد شیمیایی اصلی که اخیرا تجاری شده و یا تصور برای استخراج تجاری آن وجود دارد عبارتند از:کاروتنوئیدها، فیکوبیلین ها، اسیدهای چرب، پلی ساکاریدها، ویتامین ها، استرول ها و مولکول های بیولوژیکی فعال مورد استفاده برای سلامتی انسان و حیوان. انتخاب جلبک معین و محصولات آنها نیازمند ارزیابی مناسب بودن یا نبودن جلبک برای فرهنگ غذایی جامعه،ارزش محصول، غلظت و محتوای جلبک ، ظرفیت بازار برای ارائه  محصولات و منابع موجود و در نهایت منابع جایگزین در آینده می باشد.

 

3- 1-  کاروتینوئیدها

کاروتینوئیدها ،  β-caroteone  و astaxanthin بخاطر ارائه دادن ارزش و قیمت بالا در بازار (β-caroteone  کیلوگرم/دلار 600 و Astaxanthin کیلوگرم/دلار 3000) محصولات جلبکی جذاب و مورد توجه بشمار می آیند و این مواد با غلظت بالا در برخی سلول های جلبکی حضور دارند. کاروتینوئید آنتی اکسیدانی قوی به حساب می آید.مطالعات اخیر رابطه بین رژیمی غنی از کاروتینوئید و بدنبال آن کاهش ریسک ابتلا به برخی بیماری ها را نشان می دهد.برای مثال،رژیم غذایی غنی از    β-caroteone و لیکوپن باعث فروکش کردن بیماری های قلبی و عروقی و سرطان ها می شود، و یا رژیم غذایی غنی از lutein  و zeaxanthin باعث کاهش بیماری های opthamalogical  می شود.جلبک های دریایی قهوه ای بطور خاص غنی از کاروتینوئید ها مخصوصا fucoxanthin، β-caroteone و violaxathin  هستند. کاروتینوئید های اصلی جلبک قرمز β-caroteone و  α-caroteone و مشتقات  دی هیدروکسیل آنها یعنی lutein  و zeaxanthin هستند.ترکیب کاروتینوئید جلبک سبز مشابه گیاهان بالاتر است بطوریکه   کاروتینوئید های اصلی آن عبارتند از ؛ β-caroteone ،lutein ، violaxathin ،antheraxanthin ، zeaxanthin و neoxanthin .ویژگی های  آنتی اکسیدانتی کاروتینوئید های جلبک و نقشی که در جلوگیری از بسیاری از پاتولوژی های مرتبط با فشار اکسیداتیو ایفا می کند توسط Okuzumi et al. و Yan et al. بطور کامل توضیح داده شده است.

جدول 7: اسیدهای چرب ضروری موجود در ترکیب Spirulina

%کل

میلیگرم در هر 10 گرم

اسیدهای چرب

0.2

1mg

C14:0 Myristic

45.0

244mg

C16:0 Palmitic

5.6

33mg

C16:1Palmitoleic

0.3

3mg

C17:0Heptadecanoic

1.4

8mg

C18:0Stearic

2.2

12mg

C18:1Oleic

17.9

97mg

C18:2Linoleic

24.9

135mg

C18:3ϒ-linoleic

2.5

14mg

C20:0 دیگر


جدول 8: محصولات میکرو جلبک

منبع

محصول

Dunaliella salina

کاروتینوئید

Haematococcus pluvialis

β-caroteone

برخی chlorophytes and mutants of Dunaliella

Astaxanthin

Canthaxanthin

Lutein

سایر رنگ دانه ها

Spirulina and other blue-green جلبک

Phycocyanin

Porphyra,Porphyridium and other red جلبک

Phycoerythrin

اسیدهای چرب

Diatoms, Porphyridium,prymenesiophytes,cryptomonads

Eicosapentaenoic acid(EPA)

Prymenesiophytes, cryptomonads

Docosahexaenoic acid(DHA)

پلی ساکاریدها

Porphyridium,many blue-green جلبک

بسیاری از پلی ساکاریدها

سترول ها

گونه های زیاد

بسیاری از سترول ها

ویتامین ها

جلبک قهوه ای

Tocopherol

جلبک های گوناگون

ویتامین B12

Dunaliella salina

β-caroteone(pro-vitamin A)


3-2- اسیدهای چرب

سوای از کاروتینوئید ها اسیدهای چرب غیر اشباع با زنجیره ی طولانی آراشیدونیک  اسید (AA;20:4n-6) ،

 Eicosapentaenoic اسید (EPA;20:5n-3) و docosahexaenoic اسید (DHA;22:6n-3) نیز مورد توجه هستند.برای مثال ؛ Porphyridium cruentum تک سلولی قرمز می تواند دارای 30% اسید چرب از نوع AA باشد که دارای غلظت بالایی از EPA باشد. ؛در diatom Phaeodactylum بیش از 35% کل اسید های چرب می تواند EPA  باشد . از طرف دیگر DHA در prymnesiophyte ها همچون Isochrysis ، pavlova و در cryptomonad Chroomonas salina به وفور یافت می شود .

نه تنها در ترکیب گونه های مختلف گوناگونی زیادی در گونه های مختلف وجود دارد،اسید های چرب نیز در نوع خود دارای تنوع زیادی هستند.علاوه بر این،محتوی و ترکیب اسید چرب می تواند بواسطه ی تغییر شرایط  و دستکاری تغییر یابد . پیشرفت ژنتیک در تولید محصولات دلخواه نیز این امکان را برای کارهای آتی در این زمینه فراهم می آورد.

سد اصلی در برابر تجاری سازی اسید های چرب جلبکی این واقعیت است که هیچ یک از گونه ها به تنهایی و بطور مشخص تولید کننده  ارجح تر نسبت به دیگری نمی باشد،با وجود اینکه Phaeodactylum tricornutum ، Porphyridium cruentum  و Nannochloropsis salina ارگانیسم های کاندیدا برای این کار می باشند.       تولید اسید های چرب خالص یا لیپید های جلبکی برای بکارگیری در مصارف دارویی نیازمند توانایی استخراج لیپیدها و خالص سازی اسیدهای چرب به صورت موثر است.

این اسیدهای چرب ، بخصوص اسید های چرب امگا 3 EPA و DHA در جلوگیری از بیماری های قلبی عروقی، رماتیسم کاربرد داشته و ظاهرا در تغذیه ی نوزاد نیز ضروری به حساب می آیند . همچنین در معالجه ی بیماری های تصلب شریان،سرطان، رئوماتید، پسوریازیس، بیماریهای چشمی، فشار خون بیماری های مربوط به سنین بالا همچون آلزایمر دارای اهمیت می باشد .تخمین ها برای بازار تقاضای اسید های چرب در بازار آمریکا حدود 790 میلیون دلار می باشد ، علی رغم اینکه روغن ماهی منبع اصلی برای تامین EPA و DHA  می باشد، تهیه و تامین روغن ماهی مناسب و مرغوب محدود بوده و کیفیت آن متغیر است.میکرو جلبک می تواند منبع مطمئن تری باشد.

این اسیدهای چرب ضروری در تغذیه  گونه هایی که در آب پرورش پیدا می کنند دارای اهمیت هستند و نیاز به      تغذیه ای این چنین برای جلبک ها روز به روز رو به افزایش است. بیشتر تخم ریزی های جلبک ؛ مرحله  رشد خود را در همان مکان طی می کنند، زیرا وجود غذای زنده دارای ارجحیت می باشد.کشت با مقیاس به این کوچکی عموما    غیر قابل اعتماد بوده و کاشت های این چنینی اغلب از ادامه باز می مانند.این امر عمدتا بخاطر روش ها و سیستم های اولیه ای است که بکار گرفته می شود و نیز نبود تجربه در امر تخم ریزی.اگر محصول میکروجلبکی رشد یافته ای دارای ترکیب مشخص و قابل اتکا با قیمت معقولی بتواند تولید شود،این امر می تواند بر برخی از مشکلات فائق آید.محصولی این چنینی از heterotrophically grown tetraselmis زمانی وجود داشت و به عنوان خوراک بکار می رفت .مشکل اصلی با این محصول مسئله  قیمت آن بود و این واقعیت که ترکیب این جلبک برای تغذیه  گونه هایی که در آب پرورش پیدا می کنند بهینه نبود.

 

phycobilins

Phycocyanin  و phycoerythrin به آسانی می توانند از جلبک قرمز یا سبز-آبی جدا شوند.phycobilin های با خلوص بالا در برچسب های immunofluorescent بکار می روند.گرچه ارزش این phycobilin  های دارای خلوص بالا زیاد است (17-3 دلار به ازای هر میلی گرم) ، اندازه  بازار کلی مصرف کوچک بوده و احتمال خیلی ضعیفی برای رشد قابل توجه برای آن وجود دارد.کاربرد دیگر برای phycobilin  ها استفاده از آن به عنوان رنگ غذای طبیعی      می باشد.این رنگ هنگام استخراج پروتئین بدست آمده و در بازار تحت عنوان Lina Blue (نام برند تجاری)،شناخته شده است و در محصولات غذایی همچون بستنی و ماست به عنوان رنگ خوراکی به کار می رود؛Phycocyanin  به همین منظور در ژاپن مورد استفاده قرار می گیرد.در سال های اخیر ویژگی های hepatoprotective،ضد التهابی و anti arthritic از phycocyanin گزارش شده است.phycocyanin همچنین به عنوان رنگ طبیعی توسط       صنایع آرایشی بکار می رود.بازار بالقوه  بزرگی برای phycobilin ها وجود دارد؛گرچه این امر نیازمند بازاریابی گسترده بوده و محصولات بایستی بواسطه ی تنظیم قدرت در کشورهای مختلف ثبت شوند.متاسفانه؛این امر زمان بر بوده و هزینه ی زیادی در بر خواهد داشت.

 3-4- ترکیبات بیواکتیو

یکی از زمینه های مورد توجه طی سالیان اخیر،تولید میکروجلبک بواسطه  مواد فعال از لحاظ بیولوژیکی که دارای کاربرد در سلامتی انسان و حیوان می باشد ؛ بوده است.با وجود اینکه آزمایش در زمینه  میکروجلبک ها به فعالیت ترکیبات antineoplastic ، آنتی باکتریال ،ضد قارچی ،آنتی ویروسی محدود و جدا شده و این محدودیت  بطور کلی شامل جلبک سبزآبی  و ماکرو جلبک می شود(جدول 9).همچنین ماد فعال دارای مصرف دارویی نیز شناخته شده اند؛که اگر نهایتا برای مصارف دارویی مناسب شناخته شوند به احتمال زیاد بسیاری از آنها توسط سنتز تولید خواهند شد.گرچه پیچیدگی برخی از این ملکول ها تولید توسط کشت جلبکی را محتمل تر می سازد.

 

4-    پروسه های تولید صنعتی

4- 1- chlorella

Chlorella یکی از ارگانیسم های ابتدایی تک سلولی آب های شیرین میکروجلبک سبز است که در تحقیقات کاربردی از آن استفاده می شود.پتانسیل آن برای استفاده از آن به عنوان سلول تنهای پروتئینی توسط تایوانی ها درک شد.نخستین واحد پایلوت chlorella در سال 1951 برای موسسه Carnegie  توسط Arthur D. Little  در Cambridge Mass.  ساخته و راه اندازی شد. در دهه 60، واحد با مقیاس بالا برای تولید جلبک در تایوان شروع بکار کرد .سری دیگر از آزمایشگاه ها و مطالعات واحدهای پایلوت بطور دنباله دار در ژاپن و زیر نظر دکتر Himoshi  Tamiya ، پس از گذراندن دوره  مطالعاتی در دانشگاه استنفورد ادامه داشت.گروه پرکار و قوی وی در موسسه مشهور Tokugava در توکیو روی تحقیقدر مورد  chlorella متمرکز شده بود، همانطور که تحقیقی مشابه در اسرائیل بعمل آورده بود.نتایج اولین توسعه  عظیم در تحقیقات انجام یافته در زمینه  میکروجلبک توسط Burlew  ویرایش شده و منتشر شد؛که شامل مقاله ای جالب در مورد استفاده از سوسپانسیون جلبکی طبیعی که بطور عمده از chlorella تشکیل یافته و در تغذیه و  ظاهرا در درمان بیماران مبتلا به جذام موفق بوده، میشد .

 

4-1-1- ارزش غذایی

Chlorella  یک منبه و مرکز نیروی محرکه  غذایی تصور می شود که از نظر دارا بودن کلروفیل غنی تر از Spirulina و سایر جلبک های سبز آبی است، شامل حدودا 60% پروتئین بوده و تمامی آمینو اسیدهای  ضروری را داراست؛ که حاوی β-carotene ،ب کمپلکس، ویتامین C،E،K و مواد معدنی کربوهیدرات ها، اسیدهای چرب و اسید های lipoic   می باشد.تولید کننده ی اصلی chlorella در تایوان فعالیت میکند و 15-10% از کل تولید در گلخانه های ژاپن صورت می گیرد.محصولات اصلی حاصل از chlorella ی موجود در بازار غذای سالم به شکل پودر خشک بیو مس، قرص های فشرده شده و عصاره ی chlorella با نام های تجاری مختلف می باشد.هزینه ی تولید عصاره ی chlorella 10-15 دلار به ازای هر کیلوگرم بیومس خشک می باشد .طی 20 سال اخیر پیشرفت غیرمنتظره و قابل توجهی در استفاده از تکنولوژی وجود نداشته که احتمالا بخاطر علوم متنوع استفاده از Spirulina  بوده است .

 

4-1-2-مزایا

Chlorella بخاطر  داشتن توانایی و استعداد برای تحریک رشد باکتریهای مفید در روده و رفع مواد شیمیایی و فلزات سنگین از بدن مشهور است.گزارش شده که محصولات اینترفرون را تحریک کرده و فعالیت سلول های B و T را افزایش داده و بدین ترتیب سیستم طبیعی بدن را ارتقا می دهد. همچنین نشان داده شده که باعث شتاب دادن به التیام زخم ها، بهبود هضم مواد غذایی، محافظت در برابر تابش خورشید، جلوگیری از بیماریهای فاسدکننده،   کمک کننده در درمان عفونت های قارچی مانند C.albicans ،تسکین دادن دردهای مفصلی میشود و بخاطر محتوی مواد مغذی در بسیاری از برنامه های کاهش وزن باعث موفقیت رژیم غذایی شده است.

 

4-2- Spirulina

Spirulina یک چندسلولی است که به رنگ آبی مایل به سبز جلبکی و به صورت رشته­ای می­باشد و به دلیل تراکم بالای مواد مغذی به عنوان یک غذای سالم منحصربه فرد در دنیا مطرح است. محیط مغذی که برای کشت مورد استفاده قرار می­گیرد بسیار ساده بوده و قلیایی می­باشد (PH 9.5-11)   رشد در محیط با درصد قلیایی بالا که در آن ریزجانداران دیگر دوام نمی­یابند مزیت بزرگی برای رشد انبوه اسپیرولینا در فضای باز می­باشد. مراکز تولید اسپیرولینا در تمام دنیا مخصوصا هند توزیع شده­اند.

 

 

 

 

4-2-1- ارزش غذایی

در کنار محتوای پروتئینی بالا (65-55درصد) هم­چنین اسپیرولینا منبع خوبی برای کاروتین بتا (زمینه ایجاد ویتامین آ)، ویتامین­های B، رنگدانه­های فیکوبیلین، کلروفیل، مواد معدنی و اسید-linolenic   به عنوان غذای کامل می­باشد.

4-2-2- اثرات مفید

مشاهده شده­است اسپیرولینا اثرات کاهش کلسترول دارد. دانشکده دندانپزشکی دانشگاه هاروارد نشان داده­است که با استفاده از عصاره اسپیرولینا تعداد سلول­های سرطانی مربوط به دهان کاهش می­یابد. در ژاپن گزارش­ها نشان داده است که اسپیرولینا سموم کلیوی را درجیوه و 3 ماده دارویی در موش­های آزمایشگاهی کاهش می­دهد. اسپیرولینا ممکن است خواص مثبتی نیز علیه دیابت داشته و به کاهش فشار خون کمک کند . تحقیقات در ژاپن نشان  داده­ است که اسپیرولینا باکتری­های مولد اسید لاکتیک در موش­ها در یک گروه تحت کنترل را تا سه­برابر افزایش می­دهد . در فرانسه، ترکیبات دارویی که حاوی اسپیرولینا هستند ترمیم زخم را تسریع می­کنند . یک مطالعه در مکزیک همچنین اثرات مفید استفاده از اسپیرولینا در رژیم غذایی کودکان و بزرگسالان دچار سوءتغذیه را نشان می­دهد. در توگو بهبودی سریع برای کودکان دچار سوءتغذیه در یک کلینیک روستایی گزارش شده­است. در هند مطالعه­ای در مقیاس وسیع در کودکان پیش­دبستانی نشان داد که کاروتین در اسپیرولینا به بهبود کودکان از علائم کمبود ویتامین A کمک می­کند . در رومانی مطالعات انجام­شده توسط فیکا و همکاران نشان دادند هنگامی که قرص­های اسپیرولینا برای بیماران دچار کمبود مواد مغذی تجویز می­شود آنها افزایش وزن پیدا کرده و سلامت آنها بهبود می­یابد. در چین اسپیرولینا به عنوان یک ماده حاوی مواد مغذی برای کودکان در جوانه جوی پخته تجویز شد. هنگامی که اسپیرولینا به کودکان داده شد 27 کودک از 30 نفر بین دو تا شش سال در مدت زمان کوتاه از بد اشتهایی، اسهال و یبوست  رهایی یافتند. در سال 1989 موسسه جهانی سرطان اعلام کرد مواد شیمیایی که از جلبک آبی مایل به سبز یافت شدند مقاومت خارق­العاده­ای ضد ویروس AIDS  نشان می­دهند . بخش سولفولیپید از گلیکولیپیدها در اسپیرولینا از چسبیدن ویروس­ها  یا نفوذ آنها داخل سلول جلوگیری می­کند که منجر به ممانعت از عفونت ویروسی می­شود.

 

4-3- Dunaliella

بتا کاروتن  که در جلبکsalina Dunaliella موجود است اولین محصول تجاری حاوی مقادیر بالای جلبک می­باشد و اکنون تولیدکنندگان اصلی در استرالیا(Western Biotechnology Ltd; Betatene Ltd) ، آمریکا   (Microbio Resources Inc; Cynotech)،  هند (Parry Agro)و اسرائیل (Naturebeta) وجود دارد. تولیدکنندگان استرالیایی از حوضچه­هایی وسیع و کم­عمق بدون تجهیزات مخلوط­کردن استفاده می­کنند در حالی که در آمریکا ، هند و اسرائیل تولیدکنندگان از حوضچه­های حاوی جوی­های ترکیبی دارای چرخ­های متحرک برای رشد جلبک­ها استفاده می­کنند. کاروتین بتا به طور اساسی به عنوان عصاره روغن به صورت معلق در روغن گیاهی و یا پودر جلبک خشک به فروش می­رسد.

فرآیند-Carotene Dunalliela  چند مزیت دارد که به ترتیب زیر است :

  1. 1.        Dunalliela Salina چندسلولی با بیشترین سازگاری در محیط­های حاوی نمک می­باشد که با میزان شوری 22درصد در نسبت وزن به حجم NaCl  برای رشد می­باشد و توانایی مقابله با تجمع NaCl را در دماهای بالا دارد که بدین معنی است که کشت گسترده در فضای باز این جلبک مقدور می­باشد.
  2. 2.       سلول­ها حاوی 14درصد وزن خشک کاروتین بتا می­باشند.
  3. 3.      این کاروتنی بتا هزینه فروش بالا و بازار بزرگ و روبه­رشدی دارد.

در این بازار محصولات Dunalliela به صورت خشک یا عصاره در دسترس هستند. Dunalliela توسط دستگاه­های مختلف متمرکز ­کننده یا گریز از مرکز همراه با خشک کردن توسط افشانه درو می­شوند. محصول نهایی در این شکل اصولا برای بازار غذایی سالم و استفاده مستقیم مشتری هدفمندی می­شود. قیمت این محصول براساس درصد کاروتین بتا می­باشد و می­تواند تا 2000دلار در هر کیلوگرم افزایش یابد. شکل عصاره­ای این محصول از توده خیس Dunalliela که توسط عملیات درشت کردن ذرات مایع حاصل می­شود بدست می­آید. کاروتین بتا داخل روغن گیاهی تزریق می­شود و محصول بدست­آمده می­تواند به عنوان رژیم غذایی و یک افزودنی ویتامینی برای مصرف انسان، غذای ماهی و مرغ وخروس و یا در صنایع آرایشی به عنوان افزودنی­ برای محصولات ضدآفتاب مورد استفاده قرار گیرد. هزینه این محصول به طور مقایسه­ای کمتر بوده و بستگی به تمرکز کاروتین بتا دارد.

معایب و تهدیدات در فرآیند این جلبک به ترتیب زیر است:

  1. 1.      زیست­ توده­های موجود در حوضچه­های رشد به ندرت از 1/1 gr تجاوز می­کند و سلول­­های جلبک دانسیته­ای مشابه با محیط رشد خود دارند که این امر فرآیند دروکردن را پیچیده و پرهزینه می­کند.
  2. 2.      اکثر بازارهای جهانی توسط تولید مصنوعی بتاکاروتین  تامین می­شوند و ظرفیت تولید محصولات مصنوعی به آسانی قابل افزایش می­باشد.

مزیت اصلی Dunalliela نسبت به محصولات مصنوعی،  طبیعی­بودن محصولات خزه­ای می­باشد. نظراتی نیز وجود دارد که ترکیبات طبیعی خزه­ای در زنجیره­های بتاکاروتنی  فعالیت زیستی بهتری نسبت به محصولات مصنوعی و خالص آن دارند . علاوه بر آن شواهد روزافزون برای عمل جلوگیری کاروتین بتا در مقابل سرطان­های خاص مخصوصا سرطان­های مخاطی باید منجر به افزایش در تقاضای بتا کاروتین شوند.

تولیدکننده جلبک حاوی بتاکاروتین  هنوز نیاز به پیشرفت در فرایند کشت جلبک دارد تا قابلیت تولید بتاکاروتین  را با افزایش نرخ تولید و قابلیت اطمینان و هم­چنین بهبود محتوای سلول­های آن افزایش دهد. این عمل نیاز به پیشرفت در طراحی نقشه­های تولید ،درک بهتر از فیزیولوژی Dunalliela ، و گونه بهتر جلبک دارد که توسط انتخاب گونه یا جهش  و یا مهندسی ژنتیک دارد.

4-4-Haematococcus

تولید کتوکاروتنوئید آنتی اکسیدان[1] با استفاده ازpluvialis   Haematococcusبسیار جذاب می­باشد اما فواید کمتری نسبت به فرآیند Dunaliella _carotene دارد. ابتدا H.pluvialis یک جلبک آبی می­باشد بنابراین کشت در فضای باز بسیار فرایند دشواری می­باشد و دلیل انها احتمالی آلودگی توسط انواع دیگر جلبک­ها می­باشد. کشتHaematococcus pluvialis  نیاز به سیستم­های کشت در محیط بسته مانند بیوراکتورهای تصویری حلقوی خواهد داشت. با اینکه چند واحد قیاسی راهنما مورد آزمایش قرار گرفتند این سیستم­ها نیاز به تصفیه بیشتر دارند. اما بیوراکتورهای تصویری در محیط کاملا بسته با نور مصنوعی و ترکیب بیوراکتورهای تصویری بسته و محیط کشت باز در حوضچه­ها برای کشت Haematococcus مورد استفاده قرار می­گیرند. ثانیا بر خلاف تغییرات                 Dunaliella, H. pluvialis از یک سلول متحرک و تاژک­دار به یک سلول غیرمتحرک و با دیواره ضخیم حین چرخه رشد، astaxanthin  در alpanspore موجود است که این بدین معنی است که خصوصیات فیزیکی (چگالی، نرخ    ته نشین­شدن و شکنندگی سلول) ونیازهای غذایی سلول حین فرایند کشت تغییر می­کند و جانشین شرایط بهینه برای رشد و تجمع کاروتنوئید طی چرخه رشد می­شود . مورد سوم اینکه محتوای آنتی اکسیدان در alpanspore حدود        1 الی 2 درصد در حالت خشک می­باشد و دیواره ضخیم آنها نیاز به شکست فیزیکی دارد قبل از اینکه آنتی اکسیدان بتواند خارج شود و یا در اختیار اندام حیاتی مصرف­کننده جلبک قرار گیرد .

از طرفی دیگر مقدار بالای آنتی اکسیدان و رشد سریع بازار اصلی آن، صنعت آبزی­پروری ، به این معنی است که بازارهای بالقوه بسیار امیدوارکننده است. محصول رقیب اصلی آنتی اکسیدان مصنوعی می­باشد و دوباره باید گفت که فرآیند خزه­ای مزیت تولید محصول طبیعی را دارد. تنهای جایگزین­های طبیعی غذای crustacean می­باشد که منابع محدودی دارد و مقدار آنتی اکسیدان آن پایین می­باشد ، و مخمر Phaffia rhodozyma،

که مقدار آنتی اکسیدان بسیار کمتری نسبت به جلبک دارد.

توسعه فرآیند جلبک آنتی اکسیدان به صورت تجاری نیاز به پیشرفت سیستم کشت در محیط بسته و انتخاب             (از طبیعت یا به صورت جهشی) گونه­هایی از Haematococcus با درصد بالاتر آنتی اکسیدان و توانایی سازگاری بیشتر در دمای بالا نسبت به گونه­های وحشی دارد.

4-4-1- آنتی اکسیدان به عنوان یک ماده مغذی

بیشتر محصولات مربوط به جلبک­های آبی مانند اسپیرولینا و Aphanizomenon flosaquae به عنوان مواد مغذی مورد استفاده قرار می­گیرند. فواید دارویی مواد مغذی بستگی به کیفیت بالای تولید و کنترل موثر محیط تولید دارد. آنتی اکسیدان که یک آنتی­اکسیدان نیرومند و بیواکتیو می­باشد تاثیر مثبتی در مدل­های حیوانی و انسانی در مقابل بیماری­های آلزایمر و پارکینسون و فساد لکه­ای که باعث کوری در آمریک می­باشد می­گذارد.

آنتی اکسیدان هم­چنین تاثیر LDL را بهبود می­بخشد، ضدسرطان است و آسیب سلولی که به دلیل کمبود اکسیژن ایجاد شده­است را ترمیم می­کند و در نتیجه یک ماده مغذی نیرومند می­باشد.

4-4-2- آنتی اکسیدان  یا آنتی­اکسیدان

آنتی اکسیدان نشان­ داده­است که یک بهبود­دهنده نیرومند در فعالیت یک خط اکسیژن در مطالعات آزمایشگاهی میباشد. قدرت آنتی­اکسیدانتی آنتی اکسیدان 10 برابر کاروتین بتا 500 و برابرtocopherol  می­باشد. گفته                     می شودآنتی اکسیدان  یک ویتامین A از نوع قوی نیز می­باشد . خواص آنتی­اکسیدان به صورت تعدادی از غشاهای بیولوژیکی مطرح شده­است . آنتی اکسیدان  تاثیر مقاومتی در مقابل سرطان آفلاتوکسیم B1 دارد . Kobayashi  و  Sakamoto فعالیت آنتی­اکسیدانتی  آنتی اکسیدان تحت شرایط هیدروفوبیک و هیدروفولیک را نشان دادند در حالی که Kobayashi فعالیت رادیکال­های آنیون اکسید را با استفاده از یک سیستم آزمایشی تمام سلولی گزارش داد. آنتی اکسیدان  هم­چنین به عنوان یک سازگارکننده برای چربی­های پروکسید که توسط اشکال فعال اکسیژن بوجود آمده­اند، فعال می­باشد فعالیت نیرومند آنتی­اکسیدانتی آنتی اکسیدان  توانایی بالقوه آن به عنوان عامل ضداشعه فرابنفش نشان می­دهد . تجهیزات حاوی آنتی اکسیدان برای جلوگیری از آسیت قشر پوست در اثر نور توسط Suzuki و همکاران بوجود آمد .

4-4-3-  آنتی اکسیدان  برای سلامتی

پستاداران فاقد توانایی ترکیب آنتی اکسیدان  یا تبدیل آنتی اکسیدان  رژیمی به ویتامین آ می­باشند. برخلاف بتاکاروتنی ، آنتی اکسیدان هیج فعالیت ویتامینی در این حیوانات ندارد . آنتی اکسیدان  هم در محیط آزمایشگاهی و هم در یک مطالعه روی موضوعات انسانی برای جلوگیری از اکسیدشدن پروتئین با چگالی پایین موثر نشان داده شده­است  که بیان­گر این است که می­تواند برای جلوگیری از تصلب شرایین، شریان آکلیلی و گسترش کم­خونی مغز مورد استفاده قرار گیرد. تعدادی از محصولات سلامت آنتی اکسیدان  تحت مطالعه هستند . مطالعات روی موش­ها هیچگونه علامتی از سمی­ بودن آنتی اکسیدان حتی در رژیم غذایی حاوی 400ppm  آنتی اکسیدان  نشان نداده­است . اجرای رژیم غذایی آنتی اکسیدان جلوگیری از ایجاد سرطان در مثانه موش­ها، حفره دهانی موش و روده بزرگ آن را ثابت کرده است به علاوه گزارش شده­است که آنزیم­های گوارشی خارجی در کبد موش را تحریک می­کند . آنتی اکسیدان در تولید پادتن توسط سلول­های طحال موش در محیط آزمایشگاهی با سلول­های قرمز خون تحریک شده­اند و سلول­های خونی انسان در محیط طبیعی موثر می­باشد. به علاوه این ماده هیچ جهشی در مطالعات آزمایشگاهی تا دز 14.4میلی­گرم در روز برای دو هفته نشان نداده­است. Yamashita تاثیر ضد اشتعالی آنتی اکسیدان  هنگامی که همراه با آسپرین ترکیب می­شود را گزارش داده­است. آماده­سازی شفاهی توسط Alejung  و Wadstroem برای درمان بیماری هلیکوباکتر مربوط به اثر روده­ای پستانداران تهیه شده­است. مدارک مستدلی وجود دارد که آنتی اکسیدان سیستم ایمنی خلطی و غیرخلطی را تعدیل می­کند و عامل بافت مرده تومر آلفا را در موش­ها بهبود می­بخشد و اثر آن بیشتر از کانتاآکسانتین و بتاکاروتین می­باشد و بیشترین اثر تحریک سیتوکینین را دارد . آنتی اکسیدان نقش مهمی در بهبود تولید گلوبین­های ایمنی A،M و G و هم­چنین روی تولید پادتن سلول T-helper دارد حتی هنگامی که مقادیر کمتری از پادژن­ها حضور دارند . در نتیجه در مرحله اول نفوذ یک بیماری، دزهای یک آنتی­­ژن مخصوص ممکن است برای استخراج یک واکنش ایمنی موثر مناسب نباشد. آنتی اکسیدان ممکن است در جلوگیری از فساد لکه­ای که باعث ایجاد کوری برگشت­ناپذیر می­شود مفید باشد.

4-4-4- آنتی اکسیدان برای تغذیه ماهی قزل­آلا

منابع غالب کاروتینوئید برای ماهی قزل­آلا آنتی اکسیدان مصنوعی می­باشد که از زمان تصویب FDA مدت 20 سال است برای رنگ­دانه­ها  مورد استفاده قرار می­گیرد. منابع طبیعی آنتی اکسیدان برای قزل­آلای تجاری مورد استفاده قرار گرفته­است که شامل اضافات خرچنگ فرآورده مانند میگو، خرچنگ و خرچنگ آبهای شیرین می­باشد. اما اضافات خرچنگ شامل مقادیر بالایی از رطوبت، ash و chitin می­باشد که استفاده از غذاهای دریایی را محدود می­کند. یک منبع طبیعی دیگر Phaffia rhodozyma می­باشد که نیاز به مقدار زیادی غذا برای رنگ­ریزی مناسب دارد که منجر به مقادیر بالای ash می­شود. کارآیی رژیم آنتی اکسیدان با استفاده از میکروجلبک­ها برای رنگ­ریزی گوشت ماهی آتلانتیک و قزل­آلای رنگین­کمانی توسط Torrison و همکارانش و Storebakkan نشان داده شده­است. برای ماهی قزل­آلا آنتی اکسیدان به عنوان یک ویتامین که برای نجات و به وجودآمدن گونه جوان مناسب می­باشد بوجود آمده است . Choubert و Heinrich نشان دادند که تغذیه ماهی رنگین­کمان با درصد جلبک تا 6 درصد در رژیم غذایی هیچ تاثیر خاصی روی رشد یا مرگ ندارد. آنتی اکسیدان برای بهبود پاسخ ایمنی ماهی و میگو برای بیشترین درصد زنده­ماندن و رشد استفاده شده­است. میکروجلبک طبیعی آنتی اکسیدان کارآیی زیستی بسیار خوبی در شکل مصنوعی نشان داده­است. اثبات کامل این قضیه در ژاپن برای استفاده به عنوان رنگدانه در غذاها انجام شد.  ادامه کار تایید برای ایالات متحده، انجمن اروپایی و کانادا در حال پیشرفت است. مقدار 25 تا 100 ppm از کاروتین در تغذیه نهایی در نظر گرفته شده­است تا رنگ­ریزی مناسب را در انواع مختلف قزل­آلا در اختیار قرار دهد .

در طیورها آنتی اکسیدان کاهش مرگ­ومیر در جوجه­ها  تا 50 درصد و کاهش بیماری ویبریون در تخم­ها  نشان داده است که باعث بعبود ارزش غذایی تخم­ها مخصوصا برای مصرف­کنندگان اروپایی می­شود. اما بازار غذای احشام برای آنتی اکسیدان که در حال حاضر بسیار پایین می­باشد ممکن است به اندازه­ای قابل مقایسه با بازار رنگ­های مصنوعی رشد کند که حدود 185 میلیون دلار تخمین زده می­شود. بزرگترین بازار آنتی اکسیدان شامل 24 درصد تولید      پرورش دهندگان ماهی می­باشد و در حال حاضر در 35 میلیون دلار در هر سال است و انتظار می­رود تا 49 میلیون دلار تا سال 2010 برسد.

مطالعات محدودی در مورد محتوای آنتی اکسیدان انجام شده­است. در یک مطالعه که توسط Miki  و همکاران انجام شده­بود . آنتی اکسیدان برای حفاظت از لیپوپروتئین با دانسیته پایین در مقابل اکسیدشدن انجام گرفت که 3.6 تا 14.4میلی­گرم در روز برای یک نوشیدنی شامل آنتی اکسیدان در یک دوره دو هفته­ای انجام شد. اکسیداسیون LDL با سرعت پایین همراه با افزایش دز آنتی اکسیدان مشاهده شد و هیچ علامت منفی گزارش نشد.

استرلین و همکاران گزارش دادند هنگامی که 100 میلی­گرم از آنتی اکسیدان مصنوعی در روغن زیتون که حاوی      مواد مغذی می­باشد به داوطلبان مرد داده شد، در 6 ساعت اول بیشترین تمرکز پلاسما تا حد 1024 میلی­گرم در لیتر مشاهده شد. تمرکز نسبی آنتی اکسیدان کل در HDL در مقایسه با دیگر درصدهای لیپوپروتئین در 72 ساعت مطالعه کاهش یافت.

بر اساس مطالعات انجام­شده با 40 داوطلب سالم، Lignell تاثیر آنتی اکسیدان روی کارکرد ماهیچه در پستانداران را گزارش داد. داوطلبان هر روز صبح یک کپسول 4 میلی­گرمی همراه با غذا از آنتی اکسیدان دریافت کردند. هیچ تفاوت مهمی میان گروه درمان و مصرف­کننده دارو در زمینه­های مختلف فیزیکی مشاهده نشد.

تاثیر آنتی اکسیدان رژیمی روی سلامت انسان­ها همانطور که توسط Aquasearch روی 33 داوطلب که هرروز     3.85 میلی­گرم (دز پایین) و 19.25میلی­گرم (دز بالا) برای یک دوره 29 روزه انجام شد نشان داد هیچ تاثیر منفی به دلیل مصرف آنتی اکسیدان که توسط تحلیل پارامترهای دارویی و کلینیکی انجام شد وجود ندارد.

Tso و Lam عقیده داشتند که آنتی اکسیدان می­تواند برای جلوگیری و درمان آسیب عصبی همراه با زوال لکه­ای به دلیل سن بالا مفید می­باشد و هم­چنین ممکن است در درمان آسیب ریپرفیوژن[2] ، آلزایمر، پارکینسون، بیماری نخاعی و انواع دیگر آسیب­های سیستم عصبی مرکزی موثر می­باشد. آنتی اکسیدان به آسانی از مانع خون-مغز عبور کرده و در چشم تولید کریستال نمی­کند.

4-5-porphyra

Porphyra  که به طور معمول به عنوان نری[3] یا حوضچه ارغوانی معروف است، بزرگترین منبع غذا از غذاهای دریایی قرمز در دنیا هستند. نری یک  ماده عمده در رژیم غذایی اکثر کشورهای آسیایی مانند ژاپن، چین و جمهوری کره      می باشند.

4-5-1- ارزش غذایی

Porphyra  حاوی مقادیر مهمی از پروتئین­ها، ویتامین­ها و مواد معدنی می­باشد. وجود ویتامین C  در Porphyra  بیشتر از پرتقال خام می­باشد. مقدار ویتامین A در این ماده قابل مقایسه با اسفناج می­باشد. آمینواسیدهای آزاد و پروتئین­دار در نری مشابه با سبزی می­باشد. Porphyra  شامل مقدار زیادی آرجینین[4] می­باشد که در پروتئین حیوانی موجود است. مشخصه مزاجی نری به دلیل مقادیر زیاد آمینواسید، آلاناین[5]، گلوتامیک اسید[6] و گلیسین[7] بوجود آمده است. این ماده هم­چنین شامل مقدار زیاد تارین[8]  می­باشد که برای فعالیت کبد در مقابله با بیماری سنگ کلیه و برای کنترل کلسترول خون حیاتی می­باشد. نری هم­چنین شامل مقادیر زیادی از عناصر مانند روی می­باشد که برای عملکرد آنزیم­های مشخص نیاز می­باشد .

 

4-5-2- روش­های کشت

کشت Porphyra به 300 سال پیش برمی­گردد هنگامی که توسط منابع طبیعی و با دست چیده می­شد. کشت حقیقی حین سال 1960 شروع شد هنگامی که چرخه زندگی و روش­های کشت در oohusa و mumford و muira  کشف شد.

 

4-5-3- استفاده­های غذایی

Porphyra  خشک شده و تبدیل به ورق­های سیاه و ارغوانی نازک می­شود. نری اصولا به عنوان وعده مجلل مورد استفاده قرار می­گیرد و به طور معمول در سوشی ژاپنی و به شکل پیچیده­شده حول یک  مشت کوچک از برنج آب­پز می­باشد که بالای آن توسط لایه­هایی از ماهی مزین شده است. نری می­تواند آغشته به سس سوی شده و می­تواند به عنوان ماده خام برای شراب و مربا مورد استفاده قرار گیرد. در چین اغلب در سوپ و برای غذاهای فصلی سرخ­شده مورد استفاده قرار می­گیرد. در جمهوری کره استفاده مشابه با ژاپن دارد به غیر از اینکه اسنک مشهور همراه با جو موسوم به هوشینوری که نری در آن داخل ماهیتابه همراه با روغن به سرعت سرخ می­شود .

4-6- Enteromorpha

Enteromorpha  به طور معمول به عنوانaonri  یا حوضچه سبز مشهور است. تاریخچه زندگی آن شامل جایگزینی از نسل­هاست که هردو نسل­ دارای چهره یکسان از نظر الیاف حلقوی و بلند می­باشند.

4-6-1- ارزش غذایی

Enteromorpha  شامل 20 درصد پروتئین، درصد چربی و سدیم پایین و درصد بالای آهن و کلسیم می­باشد. محتوای گروه ویتامین B عموما بیشتر از اکثر سبزیجات می­باشد اما با وجود اینکه درصد ویتامین A بالا می­باشد فقط نصف مقدار موجود در اسفناج می­باشد.

 

4-6-2- روش­های کشت

Enteromorpha  در ژاپن و در جمهوری کره کشت می­شود و هم­چنین در دیگر مکان­های دنیا شامل اروپا و آمریکای شمالی یافت می­شود. برای کشت، تورها توسط هاگ­ها بوسیله غوطه­ور شدن در جاهایی که Enteromorpha  رشد می­کند کاشته می­شود که عموما به سنگ­ها متصل می­شوند. عملیات درو می­تواند در حین رشد 2 الی 3 بار چه به صورت دست و یا توسط تور و یا ماشین می­تواند انجام شود . مقادیر Enteromorpha  که در ژاپن و جمهوری کره درو می­شوند به ترتیب 1400 یا 1038 تن در سال می­باشد.

 

4-6-3-  استفاده غذایی

Enteromorpha   به آرامی سرخ می­شود تا طعم آن بهبود یافته و به صورت پودر شود. پودر آن می­تواند به عنوان ادویه در سوپ و غذاها استفاده شود. جلبک می­تواند به قطعات کوچکی خرد شود و به عنوان وسایل آرایشی مورد استفاده قرار گیرد. اطلاعات بیشتر در زمینه چرخه زندگی و روش­های کشت همراه با توصیفات و مثال­های مفید بیشتر در ohno موجود است.

 

4-7- Eucheuma

 Eucheuma یک جلبک قرمز است که به خانواده areschougiaceae تعلق دارد و عمدتا به عنوان منبع carrageenan استفاده می شود. فیلیپین بزرگترین تولید و صادر کننده ماده خام Eucheuma می باشد. این یعنی بیش از 70% تولید carrageenan . در هند کشت تجربی Eucheuma با موفقیت توسط Central Salt and Marine Chemicals Research Institute در Bhavnagar انجام شده است . روش های کشت Eucheuma و استفاده های carrageenan در قسمت بعدی توضیح داده خواهد شد.

 

5-     فرازش محصولات غذایی صنعتی پایه جلبکی

جلبک دریایی از سال 1685 برای هیدروکلوئید ها به صورت اقتصادی مورد استفاده قرار می گیرد، از زمانی که ژاپنی ها برای اولین بار خواص ژلاتینی آگار را توسط آب گرم از جلبک دریایی قرمز اشتخراج کردند. جلبک های دریایی قرمز و قهوه ای متنوعی برای تولید سه هیدروکلوئید به نام های  agar، alginate و carrageenan مورد استفاده قرار می گیرد (جدول 19-1). هیدروکلوئید ماده ای است با مولکول های بزرگ که با حل شدن در اب یک محلول غلیظ ایجاد می کند. استفاده های صنعتی عصاره جلبک های دریایی بعد از جنگ جهانی دوم به سرعت گسترش یافت که متعاقبا به دلیل دسترسی به مواد اولیه محدود می شد. تحقیق درباره دوره های زندگی جلبک دریایی، به توسعه صنعت پرورش آن انجامید که در حال حاضر قسمت عظیمی از ماده خام برای بعضی هیدروکلوئید ها را تامین می کند. امروزه تقریبا یک میلیون تن جلبک دریایی مرطوب برای تولید این سه هیدروکلوئید  برداشت و عصاره گیری می شود. تولید کلی هیدروکلوئید حدود 55000 تن معادل 585 میلیون دلار می باشد .

 

5-1- آگار

Gelidium و Glacilaria جلبکهای دریایی عمده برای عصاره گیری آگار می باشند.

5-1-1- روشهای کشت

Gelidium یک گیاه کوچک با رشد آهسته می باشد. کشت آن در حوضچه ها و مخازن امکانپذیر می باشد ولی اقتصادی نمی باشد. یک استثناء در این زمینه شرکتی است کانادایی در ونکوور به نام Marine Bioproducts International Corp. که مدعی است Gelidium با کیفیت بالا تولید می کند که آگار و محصولات با درجه مطلوب را فراهم می آورد.

 

 

جدول 19-1 منابع جلبکهای دریایی برای هیدروکلوئیدها

Seaweeds

Hydrocolloids

Gelidium

Agar

Gracilaria

Ascophyllum

Alginate

Durvillaea

Ecklonia

Lessonia

Laminaria

Macrocystis

Kappaphycus alvarezii

Carrageenan

Eucheuma denticulatum

Chondrus crispus

Betaphycus gelatinum

 

کشت Gracilaria گسترده است و روش های زیادی مورد استفاده قرار می گیرد. آن می تواند به صورت گیاهی در آبهای آزاد در ته خلیج های کوچک، دهانه رودخانه ها یا تپه های دریایی صاف، روی طناب یا شبکه، داخل حوضچه یا مخزن رشد کند . روش های برداشت Gelidium و Glacilaria در جدول 19-1 آمده است.

 

5-1-2- عصاره گیری آگار

آگار به خاطر توانایی اش در به شکل ژل در آمدن و خواص منحصر به فرد این ژل ها مورد استفاده قرار می گیرد. آگار در آب در حال جوش حل می شود و وقتی که سرد شد بر اساس جلبک دریایی منبع، ژلی بین 32 و 43 درجه سانتیگراد تشکیل می دهد  . فرایند عصاره گیری آگار از جلبک های دریایی در شکل 19-1 نشان داده شده است.

 

5-1-3- کاربرد های غذایی

  • ·         حدود 90% آگار تولید شده برای مصارف غذایی استفاده می شود. اداره ی غذا و داروی آمریکا آگار را به عنوان GRAS دسته بندی کرده است (Generally recognized as safe).
  • ·         آگار می تواند به عنوان تثبیت کننده و غلیظ کننده در شکر و تخم مرغ روی شیرینی در صنعت کیک پزی استفاده شود.
  • ·         بعضی آگارها، مخصوصا آنهایی که از Glacilaria عصاره گیری می شوند در شیرینی هایی با شکر زیاد استفاده می شوند.
  • ·         آگار یک جز معمول مواد ژلاتینی در کشورهای آسیایی است و در گوشت و ماهی های ژل شده مورد استفاده قرار می گیرد زیرا دمای ذوب و مقاومت ژله ای بالایی دارد.
  • ·         آگار  برای تثبیت کردن شربت و یخ در مخلوط با صمغ های دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.
  • ·         آگار در بهبود بافت محصولات لبنی مانند پنیر خامه ای و ماست مورد استفاده قرار می گیرد.

اطلاعات بیشتر درباره استفاده آگار در غذا در Armisen و Armisen & Galatas موجود می باشد.

جدول 19-1 روش های برداشت برای Agarophytes

روشهای برداشت

Agarophytes

درصد زیادی از برداشت توسط جمع آوری جلبکها به وسیله کشیدن شبکه ها می باشد.

Gelidium

Gracilariaهای کاملا رشد کرده در مقابل جریان آب مقاومت می کنند و عاقبت قطع می شوند. این تکه های شکسته به صورت توده در می آیند و توسط شبکه ها یا بعد از آنکه به ساحل آمدند جمع آوری می شوند.

Gracilaria

 

شکل 19-1 نمودار تولید آگار

 

5-2- آلژینات (Alginate)

جلبک های دریایی عمده مورد استفاده برای تولید آلژینات در جدول 19.10 اشاره شده است.

5-2-1- روش های کشت

هیچ کدام از جلبک های دریایی تولید کننده های آلژینات کشت نمی شود زیرا هزینه برداشت و انتقال آنها در مقابل تولید کردن آلژینات گران است. روش های برداشت مورد استفاده برای آلژینات ها در جدول 19-12 آمده است.

5-2-2-  عصاره گیری آلژینات

آلژینات در دیواره ی سلول های جلبک های قهوه ای حضور دارد و قسمتی از مسئولیت انعطاف جلبک ها را بر عهده دارد. روش های استفاده شده برای عصاره گیری آلژینات از جلبک ها در شکل 19-2 نشان داده شده است . کاربرد اصلی آلژینات در غلیظ کردن محلول های آبی  و تشکیل زل می باشد.

5-2-3- کاربرد های غذایی

  • ·         آلژینات برای تثبیت کردن بستنی استفاده می شود، به علاوه از آلژینات برای کاهش تشکیل بلورهای یخ در طول یخ زدگی استفاده می شود.
  • ·         Propylene Glycol Alginate در غلظت های کم کف آب جو پایدار ایجاد می کند.
  • ·         اگرچه مقدار زیادی از عامل های شیمیایی هستند که برای پاک کردن رنگ ها و تمیز کردن نوشیدنی استفاده می شوند اضافه کردن  سدیم آلژینات در موارد وخیم تر موثر است.
  • ·         مخلوط های Alginate-Calcium برای ساختن ژل های خوراکی مورد استفاده قرار می گیرد زیرا آب         نمی شوند و مزه متفاوتی در مقایسه با ژل های خوراکی دیگر ایجاد می کنند.
  • ·         ژل های آلژینات در ساخت و تشکیل دوباره محصولات غذایی مانند گوشت مورد استفاده قرار می گیرد.
  • ·         لایه ها و روکش های کلسیم آلژینات برای محافظت ماهی های یخ زده مورد استفاده قرار می گیرد که آنها را از هوا محافظت کنند.

5-2-4-  استفاده های دیگر

  • ·         کلسیم آلژینات برای غیر متحرک کردن آنزیم ها و سلول ها مورد استفاده قرار می گیرد.
  • ·         فیبر های پایدار با کیفیت خوب از مخلوط نمک سدیم و کلسیم آلژینات تولید می شود.
  • ·         آلژینیک اسید در بعضی از غذاهای رژیمی مثل بیسکویت مورد استفاده قرار می گیرد.
  • ·         آلژینات خام در ماهی قزل آلا و ماهی های دیگر به عنوان چسب مورد استفاده قرار می گیرد.

جدول 19-2 روشهای برداشت برای آلژینوفیت های وحشی

روشهای برداشت

Alginophytes

برای برداشت مکانیکی از ظرف ته صاف استفاده می شود که دارای تیغه هایی است که جلبک های دریایی را می برد. سپس اینها به وسیله شبکه ها جمع آوری می شوند.

Ascophyllum

فقط از مواد storm-cast جمع آوری می شود.

Durvillaea

از جلبک های دریایی beach-cast جمع آوری می شود.

Ecklonia

برداشت این محصول توسط دستگاه مکانیکی scoubidou انجام می گیرد که بر روی قایق نصب می شود

Laminaria

 

 

شکل 19-2 نمودار تولید سدیم آلژینا

 

5-3- Carrageenan

جلبک های دریایی اصلی تولید کننده Carrageenan، Kappaphycus alvarezzi، Eucheuma denticulatum و Betaphycus gelatinum می باشند. به ترتیب حدود 120000 تن در سال و 30000 تن در سال K.alvarezzi و E.denyiculatum عمدتا در فیلیپین، اندونزی و تانزانیا برداشت می شوند.

5-3-1- روش های کشت

Kappapkycus و Eucheuma با روش های مشابهی کشت می شوند. معروفترین روش ها روش fixed-off bottom line و روش کلک شناور (the floating raft) می باشد .

روش fixed-off bottom line ساده ترین روش است. یک محیط مناسب انتخاب شده و دو تیرک چوبی به فاصله  5 -10 متر به ته دریا رانده می شوند. یک نایلون تک رشته ای یا یک طناب پلی پروپیلن 20-30 سانتی متر بالاتر از کف دریا بین چوب ها کشیده می شود. تکه های جلبک دریایی (50-100 گرم) به طناب گره می خورند. اگر محیط مناسب باشد و به صورت مرتب رسیدگی شود جلبک های دریایی در طی 6-8 هفته به ده برابر سایز اصلی خود         می رسند و آماده برداشت می شوند. 

روش دوم کشت روش کلک شناور می باشد. این روش برای محیط های محافظت شده که جریان آب در آن ضعیف است یا مکان هایی که برای روش اول بسیار عمیق هستند مناسب می باشد. از یک سازه شناور برای معلق نگه داشتن جلبک دریایی در 50 سانتی متری زیر سطح دریا استفاده می شود. یک قاب ساخته شده از چوب خیزران یا چوب درخت انبه با طناب پلی پروپیلن سه میلی متری که به صورت موازی در یک جهت بین چوبها کشیده شده است استفاده می شود. Ceedling ها به طناب ها گره زده می شوند و قایق به کف دریا با لنگر بسته می شود و به صورت منظم باید رسیدگی شود. زمان برداشت، کل قایق از محیط حذف شده و فقط به عنوان یک چهارچوب استفاده          می شود. روش های برداشت برای Carrageenophyte های دیگر در جدول 19-3 آمده است.

اطلاعات بیشتر در مورد کشت Kappapkycus و Eucheuma با مثال های مفید در Foscarini و Prakash موجود می باشد.

 Carrageenanهای متعددی با ساختار و خواص شیمیایی متفاوت وجود دارد.  Carrageenanهای تجاری Iota، Kappa و Lambda نامیده می شود (جدول 19-4). استفاده های آنها با توجه به قابلیت شان در تشکیل محلول غلیظ یا ژل فرق می کند.

5-3-2-  عصاره گیری Carrageenan

روش عصاره گیری Carrageenan در شکل 19-3 نشان داده شده است.

5-3-3- کاربرد غذایی

  • ·         Kappa Carrageenan به مقدار 01/0-04/0 % به پنیر خانگی و بستنی اضافه می شود تا از آب انداختن جلوگیری کند.
  • ·         مقدار2/0-3/0 % از Lambda Carrageenan یا مخلوطی از Carrageenanها به دلیل جلوگیری از جدا شدن چربی باعث بهتر شدن مایع سفید کننده قهوه می انجامد.
  • ·         مخلوط کردن Carrageenanهای مختلف با صمغ درخت اقاقیا، آرد کنجد و نشاسته ژل های نرم و سخت متنوعی را که می تواند جایگزین مناسبی برای ژلاتین باشد فراهم می کند.
  • ·         مخلوط Kappa و Iota Carrageenan در ژله های میوه ای کم یا بدون کالری استفاده می شود.
  • ·         ترکیب Carrageenan و صمغ Xanthan می تواند در پوشش های سالاد کم یا بدون روغن برای محافظت کردن از سبزیجات استفاده شود.
  • ·         اضافه کردن فسفات و Carrageenan به محصولات کم چربی مانع از دست دادن تردی، آب و عطر و بوی محصولات می شود.
  • ·         آرد جلبک دریایی (Kappa Carrageenan) و صمغ درخت اقاقیا با تکه های گوشت در کنسرو غذای حیوانات خانگی استفاده می شود.
  • ·         جدا از این کاربرد ها ژل Carrageenan یک محیط مناسب برای غیر متحرک کردن آنزیم ها و کل سلول ها ایجاد می کند.

اطلاعات بیشتر درباره ی کاربرد Carrageenan در Stanley (195)، Therkelsen (196) و Nussinovitch موجود می باشد.

 

جدول 19-3 روشهای برداشت برای Carrageenophyteهای دیگر

روشهای برداشت

Carrageenophytes

با شنکشهای دستی در قایقهای کوچک جمع آوری می شود.

Chondrus cripus

بین ماههای مه تا سپتامبر زمانی که دریا در حالت جزر است با دست برداشت می شود.

Betaphycus gelatinum

در زمان جزر جلبکها با دست از روی سنگها جمع آوری می شوند.

Gigartina canaliculata

از قلاب برای جدا کردن جلبکها از روی سنگ استفاده می شود.

Sarcothalia crispata

 

جدول 19-4 خواص Carrageenanهای مختلف

خواص

Carrageenan

ü      با نمکهای کلسیم ژل الاستیک تشکیل می دهد.

ü      ژل شفاف بدون آبدهی.

ü      ژلها به صورت پایدار آب/منجمد می شوند.

Iota

ü      با نمکهای پتاسیم ژل سخت و سفت تشکیل می دهد.

ü      با نمکهای کلسیم ژل شکننده تشکیل می دهد.

ü      ژل ناشفاف با افزودن مقداری شکر شفاف می شود.

Kappa

ü      ژلی تشکیل نمیشود بلکه محلولی با گرانروی بالا تشکیل می شود.

Lambda

 

 

شکل 19-3 نمودار تولید Carrageenan بازیافت شده


 

6-     خلاصه و چشم انداز به آینده

انواع جلبک ها از زمان های بسیار قدیم به عنوان یک منبع جایگزین مناسب غذا استفاده می شده اند. بسیاری از تمدن ها این را پذیرفتند و دستورات غذایی را توسعه دادند که به انسان کمک می کرد نیاز های خود به مواد غذایی را برای تندرستی تامین کند. جلبک ها اغلب با توجه به خواصیت شان در شرایط قحطی به عنوان یک غذا استفاده       می شد. مصرف پایدار از نسلی به نسل دیگر سلامت بعضی مواد غذایی جلبکی را تصدیق کرد. نیاز به اطمینان از سالم بودن غذا، هم از آب تمیز و هم از آب دریا، ما را به ارزیابی منابع جلبکی از نقطه نظر میکرو و ماکرو سوق می دهد.      بی نظیر بودن جلبک ها به عنوان منابع پروتئینی، ویتامین ها، مواد معدنی و اسیدهای چرب مورد نیاز برای بدن همراه با پیشرفت علم تغذیه، به تولید انواع جلبک ها برای تامین مواد غذایی مورد نیاز انسان انجامیده است. زنجیره غذایی در اکوسیستم شامل مصرف جلبک ها با توجه به جانور مصرف کننده و نیاز غذایی اش می باشد که تولید کننده های اولیه هستند. این روند برای بسط دادن تعدادی از فرمول های غذایی برای ماهی ها، خرچنگ ها و طیور که صنعت پرورش در حال حاضر عوامل تقویت شده را در بخش گوشت و ماهی فراهم می کند. از دهه 1970 تسخیص داده شد که پرورش جلبکهای میکرو و ماکرو در مقیاس بزرگ می تواند به سیستم های تولید کنترل شده با کیفیت و سلامت بیشتر که مواد غذایی را به وفور برای انسان تولید می کند بیانجامد. این به گسترش حوضچه های تولید بزرگ مقیاس برای میکرو جلبکهای Chlorella، Spirulina، Dunaliella و Haematococus و همچنین به تولید سالیانه بیش از 20000 تن زیست توده که به عنوان مکمل غذایی استفاده می شود می انجامد. در حالیکه Chlorella عمدتا در غذاهای بهداشتی مورد استفاده قرار می گیرد، Spirulina هم در غذاهای بهداشتی و هم به عنوان منبعی از ویتامین ها و مواد معدنی در فرمول های دارویی استفاده می شود. همچنین بهبود کیفیت سلامت جلبک ها برای توسعه فرمولاسیون های مفید برای کاربردهای هدفمند انجام می گیرد. همچنین میکرو جلبک هایی مثل Dunaliella و Haematococus که منبع غنی Carotenoidها مخصوصا β-Caroten و Astaxanthin می باشند کشت می شوند. بدون شک این نوع جلبک ها غنی ترین منابع این Carotenoidهای مهم رژیمی می باشند که برای فیزیولوژی انسان و جلوگیری از بیماری ضروری می باشند. انواع ماکرو جلبک ها مثل Porphyra، Enteromorpha و Eucheuma مستقیما به عنوان غذا استفاده می شوند و همچنین پتانسیل کاربردی آنها کاملا شناخته شده نیست. کشت آنها به ناطق خاصی از جهان، عمدتا کشورهای آسیای شرقی محدود شده است. با این وجود ماکرو جلبک ها برای صمغ ها و عوامل غلیظ کننده و صنعت تولید غذا استفاده می شوند.

پتانسیل جدیدتر انواع جلبک ها در حوزه ی غذاهای بهداشتی، غذاهای پایه ای و غذاهای اصلی می باشد. لازم است که تلاش برای مشخص کردن مزایای بهداشتی مواد تشکیل دهنده ی جلبک ها ادامه یابد و معیارهای استاندارد برای محصولات مشتق شده از آنها توسعه یابد. ممکن است تحقیق درباره غذاهای پایه ای برای نیازهای خاصی مثل فرمولاسیون داروهای پیری یا امراض کودکان که شامل غذاهای تخصصی برای کودکان و زنان می شود از نقطه نظر سلامت غذایی مخصوصا در توسعه جهانی که نیاز مبرم به مواد غذایی وجود دارد انجام گیرد. برای کسالت های مختلف و جلوگیری از بیماری هایی مثل سرطان، گرفتگی رگ ها، فشار خون و اختلال سیستم ایمنی غذاهایی توسط مکمل های جلبکی تولید می شود. ضروری است که از کیفیت و کمیت جلبک و محصولات جلبکی معین اطمینان حاصل کرد. با این وجود نیاز است که تحقیق از زاویه ی بیوشیمیایی، مغذی بودن، دارویی و پزشکی ادامه یابد. همچنین گسترش سیستم های تولید بزرگ مقیاس با مشارکت مهندسین برای تولید زیست توده ها و فرازش پایین دستی ضروری است. با وجود پتانسیل جلبک ها، توجه کافی به منظور استفاده و بهره برداری برای مقاصد خوراکی نشده است. مطمئنا در سال های آینده شاهد پیشرفت های عظیم هم در کشت وهم در استفاده از جلبک ها خواهیم بود مخصوصا در حوزه غذاهای درمانی.


 

موضوعات مرتبط:

برچسب‌ها:


تاريخ : جمعه ٦ امرداد ۱۳٩۱ | ٤:٤۳ ‎ب.ظ | نویسنده : رضا قادری | نظرات ()
.: Weblog Themes By SlideTheme :.