پاورپوینت جلبک


جلبک

مقدمه
امروزه بهره برداری از جلبک ها در ابعاد صنعتی، کشاورزی، دارویی و غذایی ابعاد بسیار گسترده ای یافته و تکنولوژی مدرن برای تولید و بهره برداری از جلبک ها در کشورهای صنعتی و پیشرفته جهان مورد استفاده قرار می گیرد. جلبک ها گیاهان متنوع و پراهمیتی هستند و به دلیل کاربردهای متنوعی که دارند توجهات زیادی را به سمت خود جلب کرده اند. با توجه به پتانسیل جلبک ها در تولید سوخت های زیستی و تجدید پذیر بنابراین به سبب وجود بحران انرژی در جهان و محدودیت سوخت های فسیلی، تولید سوخت زیستی از جلبک ها می تواند تحول عظیمی در صنایع بیوتکنولوژی ایجاد کند. این گیاهان ارزشمند در زمینه های پزشکی و داروسازی و صنایع غذایی نیز کاربردهای فراوانی دارند. با توجه به وجود منابع بزرگی از جلبک در کشور ایران می توان در زمینه های مختلف از این گیاه استفاده های بهینه و سودمندی کرد.

جلبک
جلبک ها گیاه نیستند،آنها نزدیک یا داخل آب زندگی می کنند و ریشه حقیقی ندارند. علم جلبک شناسی را فیکولوژی می نامند که از واژه یونانی فیکوز به معنی علف هرز دریایی آمده است. شناسایی جلبک ها به صورت علمی ظاهراً از اواسط قرن 18 شروع شده است.
واژه جلبک نیز از دو بخش درست شده است: جل + بک
بخش اول به معنی پوشش یا پارچه و بخش دوم به معنی قورباغه، پس معنی واژگانی جلبک، جامه یا پناهگاه قورباغه می تواند باشد.
جلبک ها ساده ترین موجودات واجد کلروفیل هستند.

سه تفاوت عمده بین جلبک ها و گیاهان عالی وجود دارد:
جلبک ها فاقد ریشه، ساقه و برگ هستند
در اطراف اندام ها یا ساختارهای زایشی جلبک ها یاخته های محافظ وجود ندارد
جنین در جلبک ها دیده نمی شود. جلبک ها در طبیعت در محیط های گوناگون یافت می شوند اما آب، محیطی است که بیشترین جلبک ها را در خود جای داده است

در سطح خاک های مرطوب نیز تعداد بسیار زیادی جلبک یافت می شود. بخش های هوایی درختان و همچنین سنگ ها و صخره ها محل های دیگری هستند که جلبک ها می توانند بر روی آن ها رشد کنند.
بعضی از جلبک ها می توانند در محیط های غیر معمولی، مثل دریاچه های نمک، چشمه های آب گرم و یخچال های طبیعی و حتی در درون بدن و بافت های موجودات زنده زیست کنند.

جلبک ها گروهی از موجودات هستند که همانند گیاهان از نور خورشید، آب و دی اکسید کربن، مواد مختلفی را می سازند و در اصطلاح علمی به آن ها فتوتروف می گویند. این موجودات برخلاف گیاهان ساختارهای بافتی و تمایز یافته پیشرفته نداشته و از انواع تک سلولی با اندازه چند میکرومتر تا انواع پرسلولی تا اندازه بیش از 50 متر متغیرند. جلبک ها فاقد بافت های حقیقی همچون ریشه، برگ و ساقه هستند و آنچه در علف های دریایی دیده می شود در حقیقت شبه برگ، شبه ریشه و شبه ساقه است که ازنظر ساختار بافتی اندام های حقیقی به حساب نمی آیند.

تخمین زده می شود که بیش از 300 هزار سویه جلبک در جهان وجود دارد اما از این تعداد سویه های کمی جداسازی و شناسایی شده است و میزان سویه های شناسایی شده به بیش از 10 هزار سویه نمی رسد. جلبک ها به دلیل ساختاری ساده و قابلیت استفاده از منابع مختلف جهت رشد و تکثیر اهمیت به سزایی یافته اند. این موجودات می توانند مواد مختلف شامل متابولیت های اولیه و متابولیت های ثانویه را به میزان زیاد تولید و در خود ذخیره نمایند. میزان ذخایر این مواد در جلبک ها به طور شگفت انگیزی زیاد است. برای مثال یک جلبک می تواند گاهی تا بیش از 90 درصد حجم سلولی خود را از روغن و چربی پر نماید این در حالی است که میزان روغن در دانه های روغنی بسیار کمتر از این مقدار است. برای روشن تر شدن این مقوله به جدول زیر توجه فرمایید:

در جدول فوق جلبک ها به ترتیب با دانه سویا، کلزا، نارگیل و جاتروپا (نوعی درخت بومی آمریکای جنوبی) مقایسه شده است. آنچه حائز اهمیت است اینکه علاوه بر درصد بالای روغن در جلبک ها میزان بازدهی روغن و میزان کشت این موجودات و محصولات استحصال شده از آن ها در هر هکتار بسیار بیشتر از نمونه های معمول روغنی است.

این ویژگی منحصربه فرد را به مزیت های دیگر این موجودات اضافه نمایید ازجمله این که:
– نیاز به منابع آب شیرین ندارند.
– نیاز به خاک حاصل خیر برای کشت ندارند.
– می توان به صورت افقی آن ها را کشت کرد و نیاز به زمین های مسطح وسیع ندارند.
– دوره کشت آن ها نهایتاً 14 روز است و نیاز به انتظار طولانی ندارند.
– برای محصول نیاز به میوه دهی نداشته و سریع محصول مورد نظر را عرضه می نمایند.

و از این دست ویژگی های مثبت را می توان برای این موجودات برشمرد. پس گزاف نیست که این موجودات را نسل جدید منابع مواد مختلف در صنایعی همچون صنایع غذایی، بهداشت و سلامت، شیلات، صنایع سوخت های تجدید پذیر و بسیاری از شاخه های دیگر بدانیم.

ریزجلبک ها
ریزجلبک ها موجودات تک سلولی میکروسکوپی هستند که می توانند از طریق فتوسنتز، انرژی خورشیدی را به انرژی شیمیایی تبدیل کنند. آن ها حاوی ترکیبات زیستی متعددی هستند که برای استفاده تجاری مورد توجه قرار گرفته است. اندازه ریز جلبک ها از حد چند میکرون فراتر نمی رود، در حالی که طول برخی از جلبک های ماکروسکوپی به بیش از 66 متر می رسد و از سوی دیگر، به دلیل تنوع تکاملی که طی میلیون ها سال حاصل شده است جلبک ها قادرند در زیستگاه های بسیار متنوع ازلحاظ دما (مناطق قطبی تا چشمه های آب گرم) و شدت نور تابشی رشد کنند.

ریزجلبک ها، نخستین گیاهان عالی تولید کننده اکسیژن ،فرآیندی که منجر به پیدایش اتمسفر می شود هستند. علاوه بر این جلبک ها مهم ترین مصرف کنندگان دی اکسید کربن و نیز نخستین سطح از زنجیره غذایی اکوسیستم های آبی را تشکیل می دهند. از ریزجلبک ها می توان برای تولید گسترده ای از متابولیت ها مانند پروتئین، چربی، کربوهیدرات، کارتنوئیدها و یا ویتامین ها برای سلامت، تغذیه و مواد افزودنی، مواد آرایشی و برای تولید انرژی استفاده کرد. از این نوع از جلبک ها همچنین به منظور افزایش ارزش غذایی مواد غذایی و خوراک دام با توجه به ترکیب شیمیایی آن ها استفاده می کنند. همچنین آن ها نقش بسیار مهمی در پرورش آبزیان دارند و می توان آن ها را در لوازم آرایشی و بهداشتی استفاده کرد.

ماکرو جلبک ها
جلبک های دریایی درشت مولکول ازجمله منابع زنده و تجدید پذیر دریاها و اقیانوس ها هستند. جلبک های دریایی برای انسان ها و حیوانات به عنوان غذا و منابع ارزشمندی از مواد طبیعی هستند. جلبک ها از دیرباز در کشورهای باستانی حواشی اقیانوس ها مانند ژاپن، چین، کره و دیگر کشورها به عنوان غذای اصلی موجود در رژیم غذایی استفاده شده است و امروزه انسان ها از محصولات حاصل از ماکروجلبک ها در زندگی روزمره خود به طرق مختلف استفاده می کنند. مثلاً انواع پلی ساکاریدهای استخراجی از جلبک ها در خمیر دندان، صابون، شامپو، مواد آرایشی، مواد غذایی و دارویی استفاده می شود. ماکروجلبک ها یا جلبک های دریایی به سه گروه جلبک های قهوه ای، قرمز و سبز طبقه بندی می شوند.

جلبک های قهوه ای
جلبک های قهوه ای یا فائوفیت ها بزرگ ترین گروه از جلبک ها ازنظر اندازه هستند. مثلاً طول کلپ های غول پیکر به بیش از 45 متر می رسد. رنگ این جلبک ها، قهوه ای و یا قهوه ای زرد است و در آب های معتدله و سرد یافت می شوند. جلبک های قهوه ای دارای قسمت ریشه مانندی هستند که آن ها را متصل به زمین نگه می دارد.

جلبک های قرمز
جلبک های قرمز یا رودوفیت ها معمولاً به دلیل وجود رنگ دانه فیکواریترین دارای رنگ قرمز زیبایی هستند. جلبک های قرمز نسبت به جلبک های قهوه ای به دلیل جذب نور آبی می توانند در اعماق بیشتری زندگی کنند. جلبک کورالین از جلبک های مهم قرمزی است که در تشکیل آبسنگ های مرجانی مشارکت می کنند.

جلبک های سبز
جلبک های سبز (کلروفیتا) دارای بیش از 7000 گونه است که در مقایسه با جلبک های قهوه ای و قرمز از تنوع بیشتری برخوردار است. جلبک های سبز دارای دو نوع کلروفیل هستند و مانند گیاهان خشکی انرژی نور را برای ساخت قند به دام می اندازند ولی برعکس گیاهان خشکی تنها در آب می توانند زندگی کنند.

اهمیت جلبک ها به عنوان غذای انسان
جلبک ها به علت سرشار بودن از مواد معدنی، ویتامین ها، هیدرات های کربن و پروتئین ها که در درون سلول ها و یا در دیواره سلول ها وجود دارند، مورد استفاده غذایی انسان ها قرار می گیرند. استفاده از جلبک ها برای تغذیه انسان سابقه ی طولانی دارد و به سال های قبل از میلاد می رسد. طی قحطی بزرگی که در اواسط قرن نوزدهم در انگلستان بر اثر آلودگی قارچی سیب زمینی رخ داد، یک نوع جلبک قرمز دریایی جایگزین مهمی برای محصولات سیب زمینی شد. امروزه نیز در بسیاری از کشورهای آسیایی و اروپایی، به ویژه در کشورهایی که دارای سواحل طولانی با دریاهای آزاد هستند، به شکل های مختلفی از جلبک ها به منظور تغذیه استفاده می شود.

ژاپن اولین کشوری که روش صنعتی کشت و پرورش جلبک را ابداع کرد. تنها در سال 1995 در ژاپن 220000 تن جلبک به صورت غذای انسان مصرف شده است. استفاده از جلبک های دریایی به عنوان غذای جایگزین حاوی کمی پروتئین، تمام اسیدآمینه ضروری، ویتامین ها، مواد معدنی، اسیدهای چرب غیراشباع با چند پیوند دوگانه هستند.

حدود 60 تا 70 درصد وزن خشک اسپیرولینا پروتئین است. امروزه از اسپیرولینا در کلوچه ها، نان ها، سالاد و سوپ استفاده می نمایند و در کشورهای اروپایی برای بهبود رژیم غذایی قرص های اسپیرولینا به صورت روزانه مصرف می شود. با توجه به رشد جمعیت و کمبود منابع کشاورزی در خشکی، این روش ها می تواند به استفاده بهینه از منابع کمک نماید. در بخش های مختلف جهان بیش از یک صد نوع جلبک که عمدتاً از جلبک های قهوه ای و قرمز هستند به عنوان غذا استفاده می شوند. تعداد اندکی از جلبک های سبز نیز که مواد معدنی، ویتامین، قند و پروتئین بالایی دارند، به این منظور مورد استفاده قرار می گیرند. برخی جلبک های غذایی مهم عبارت اند از:

– از جلبک های قهوه ای، جنس های لامیناریا، سارگاسوم و آلاریا معروف اند. در ژاپن غذاهای خاصی از لامیناریا و آلاریا تهیه می شود. در آمریکای جنوبی، نوعی جلبک قهوه ای را جمع آوری کرده و پس از خشک کردن و نمک زدن، به تدریج به مصرف تغذیه می رسانند. جلبک های قهوه ای در حدود 15 درصد پروتئین، 17 نوع اسیدآمینه، 56/1 درصد چربی و 57 درصد کربوهیدرات دارند. به علاوه، مقادیر مناسبی از مواد معدنی، کاروتن و برخی مواد دیگر را دارا می باشند.

– از جلبک های قرمز، جنس های پورفیرا و کندروس معروف اند. پورفیرا از مهم ترین جلبک های قرمز است که توسط انسان به عنوان غذا مورد استفاده قرار می گیرد. در کشورهای ژاپن، اسکاتلند، انگلستان و آمریکا، با این جلبک ها غذاهای محلی خاصی تهیه می کنند. در ژاپن سالانه مقادیر زیادی از این جلبک را به طور انبوه پرورش می دهند.

روش مرسوم در ژاپن این است که بخش هایی از ساحل را در ماه های اکتبر تا نوامبر به وسیله فرو کردن نی های بامبو، محصور می کنند و سپس با استفاده از تورهای نایلونی یا الیاف گیاهی، بستر کشت جلبک پورفیرا را فراهم می سازند. استفاده از پورفیرا در ژاپن قدمتی 300 ساله دارد و کشت انبوه آن سالانه درآمد هنگفتی را برای کشور ایجاد می نماید. در ژاپن به تنهایی حدود 30 هزار تن پورفیرا در سال مصرف می شود. جلبک پورفیرا غنی از ویتامین های D,C,B,A و E است و مقدار قابل توجهی پروتئین دارد.

هر 100 گرم پورفیرا به طور میانگین 4/11 گرم آب، 6/35 گرم پروتئین، 7/0 گرم چربی، 3/44 گرم کربوهیدرات و 8 گرم مواد معدنی دارد. جلبک قرمز کندروس به مقدار زیادی در آمریکا و اروپا به مصرف می رسد.
– از جلبک های سبز، جنس های اولوا و کلرلا معروف اند. از اولوا که به خاطر شباهت آن، به برگ کاهوی دریایی شهرت دارد، برای تهیه سالاد و سوپ استفاده می شود.

کلرلا از جلبک های تک یاخته ای آب های شیرین است و به راحتی به صورت انبوه کشت می شود. در کشور کوچک تایوان سالانه بیش از 1500 تن پودر جلبک کلرلا تولید می شود. این جلبک در حدود 30 درصد پروتئین، 15 درصد چربی، 30 درصد کربوهیدرات و 5 درصد مواد معدنی دارد و در شرایط مناسب تا 50 درصد وزن خشک این جلبک را پروتئین و 5/8 درصد آن را چربی ها تشکیل می دهند. پروتئین های کلرلا تمام اسیدهای آمینه ضروری را دارا هستند، ازاین رو در مسافرت های فضایی به عنوان غذا مورد استفاده قرار می گیرند. میکرو جلبک ها با همه امتیازات برجسته، ارزنده ترین ماده زیستی روی کره زمین محسوب می شوند. آن ها پایه و اساس زنجیره غذایی بوده و از قدرت تکثیر بالایی برخوردارند.

کاربرد جلبک ها در تهیه داروها
جلبک ها به دلیل دارا بودن ترکیبات ویژه پلی ساکاریدی و نیز ترکیبات دارویی خاص، دارای کاربردهای وسیعی هستند. خواص دارویی که برای جلبک ها عنوان کرده اند بسیار است ازجمله به عنوان مسهل در یبوست های دستگاه گوارش، به عنوان التیام دهنده زخم های دستگاه گوارش و به عنوان داروهای ضد انگلی دستگاه گوارش و هم چنین در کاهش فشارخون، کاهش چربی خون، کاهش وزن زیاد و نیز جلوگیری از بیماری های تصلب شرایین از جلبک ها استفاده می شود. حتی در برخی از منابع به قدرت مقابله این گیاهان در مقابل ویروس HIV نیز اشاره شده است. هم چنین مقابله با ویروس تب خال نیز با کاربرد جلبک ها امکان پذیر است.

به عنوان مثال جلبک سبز اسپیرولینا می تواند برای عفونت های قارچی پوستی مفید باشد. اسپیرولینا گونه ای از علف های دریایی است که به گروه جلبک های سبز آبی تعلق دارد. به دلیل پدیده مقاومت قارچی و همچنین عوارض جانبی اغلب داروهای ضد قارچی اگر بتوانیم دارویی گیاهی برای درمان بیماری های قارچی به دست آوریم، بسیار مفید و موثر است.

بر همین اساس پژوهش های متعددی بر روی خواص ضد میکروبی جلبک ها انجام گرفته است. یکی از مواردی که امروزه توجهات را به خود جلب کرده و اهمیت بسیار زیادی دارد، مبارزه با سرطان است. از کاربردهای جدید و مدرن این گیاهان در بیماری توموری است که ترکیبات ضد سرطانی از این گیاهان استخراج شده و برای مقابله با بیماری های توموری از آن ها استفاده می شود.

کاربرد جلبک ها در مکمل های غذایی
جلبک ها دارای پروتئین های کاملی با زنجیره آمینواسیدی هستند (برخلاف گیاهان) که در پردازش های متابولیکی جلبک ها مانند تولید انرژی و آنزیم به وجود می آید. جلبک ها دارای مقادیر قابل توجه ای از کربوهیدرات های ساده و پیچیده هستند که برای بدن انسان به عنوان منبعی غنی کاربرد دارند. به طور مشخص کمپلکس های کربوهیدرات های سولفاته باعث تقویت سیستم ایمنی بدن می شوند. وجود اسیدهای چربی همچون امگا 3 و امگا 6 در جلبک ها، آن ها را به منابع ارزشمند غذایی تبدیل کرده است که میزان تولید انرژی در مصرف کننده را بالا می برد، همچنین جلبک ها دارای مقادیر زیادی از انواع ویتامین ها، مواد معدنی، کارتنوئیدها و عناصر کمیاب هستند.

جلبک قهوه ای یک نوع گیاه دریایی است که می توان آن را به صورت خام مصرف کرد، اما این گیاه اغلب به صورت خشک، دانه های ریز، یا پودر شده وجود دارد. این گیاه به شکل مایع نیز موجود است که می توان آن را به آب آشامیدنی اضافه کرد. می توان از جلبک قهوه ای دانه ای یا پودر شده به عنوان چاشنی و طعم دهنده و نیز به جای نمک استفاده کرد.
جلبک قهوه ای منبعی سرشار از ویتامین ها، به خصوص ویتامین های B و نیز بسیاری از مواد معدنی مفید است. محققان اظهار کرده اند که این گیاه برای بافت مغزی، غشاهایی که مغز را احاطه کرده اند، پرده های مننژ، اعصاب حسی و نخاع و همچنین ناخن ها و رگ ها بسیار سودمند است. به دلیل وجود ید در جلبک قهوه ای، از آن برای درمان اختلال های غده تیروئید استفاده می کنند. این گیاه برای درمان بیماری های دیگری نظیر ریزش مو، چاقی و انواع زخم ها مفید است. جلبک قهوه ای در مقابل اثرات ناشی از اشعه، از بدن محافظت می نماید.

اسپیرولینا که در سراسر دنیا به عنوان بهترین جلبک خوراکی شناخته شده است، یک منبع غذایی فوری است و در آب و هوای گرم و آفتابی و در آب های قلیایی سراسر دنیا رشد می کند. این نوع از جلبک با پروتئینی به میزان ۲۰ برابر پروتئین سویا در زمینی با وسعت یکسان به عمل می آید، این مسئله حاکی از پیشرفت در تولید مواد غذایی است.

اسپیرولینا به تنهایی بیش از هر یک از غلات، گیاهان دارویی و سایر نباتات، حاوی مواد مغذی است و حاوی اسید گاما- لینولنیک (GLA)، اسید لینولئیک و آراشیدونیک، ویتامین B12 است که به خصوص گیاه خواران برای سلامتی گلبول های قرمز خود به آن نیازمندند. آهن، مقدار زیادی پروتئین (۶۰ تا ۷۰٪)، اسیدهای آمینه ضروری، اسیدهای نوکلئیک RNA و DNA، کلروفیل و فیکوسیانین– رنگ دانه آبی که فقط در جلبک های سبز- آبی یافت می شود، در تحقیقات آزمایشگاهی طول عمر موش های مبتلا به سرطان را افزایش داده است. اسپیرولینا ماده غذایی قابل هضم و طبیعی است که از دستگاه دفاعی بدن محافظت می نماید، میزان کلسترول را پایین می آورد و به جذب عناصر معدنی کمک می کند.

کاربرد جلبک ها به عنوان سوخت های زیستی
امروزه یافتن منابع انرژی تجدید پذیر برای جایگزینی با سوخت های فسیلی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. آلودگی محیط زیست، انتشار گازهای گلخانه ای، تغییرات آب و هوا و نوسانات قیمت نفت خام ازجمله معایب سوخت های فسیلی است. در این وضعیت بیشتر توجهات به سمت منابع انرژی تجدید پذیر می رود، چرا که برای حفظ و پایداری محیط زیست استفاده از سوخت های تجدید پذیر و زیست محیطی لازم است.

امروزه جلبک ها در حال تبدیل به منابع اصلی تولید سوخت های زیستی در جهان هستند. ماکروجلبک ها، گیاهان دریایی که به سرعت در حال رشد هستند و نیازی به زمین های قابل کشت، کود و آب شیرین ندارند. همچنین انواع مختلف اکوسیستم، مانند صخره های مرجانی، جنگل ها و سواحل صخره ای به طور موثر میزبان جلبک های دریایی هستند. این خصوصیات و ویژگی ها باعث شده است که آن ها منبع تغذیه ای بسیار مناسبی برای تولید بیواتانول باشند.

در این میان، سوخت های ریزجلبکی نیز دارای اهمیت هستند زیرا ریزجلبک ها دارای نرخ رشد بالا هستند، در زمین های غیر قابل کشت با میزان کم آب و در آب های شور کشت می شوند. همچنین در برابر گیاهان خشکی زی توانایی بالاتری در تثبیتت دی اکسید کربن دارند. شناخته شده ترین سوخت های جلبکی بیواتانول و بیودیزل می باشند که می تواند جایگزین دیزل نفتی شود. ریزجلبک ها شامل همه تک سلولی ها و میکروارگانیسم های چند سلولی ساده دربردارنده ریزجلبک های پروکاریوت مانند سیانوباکتری ها است.

به طورکلی در تولید سوخت های زیستی از ریزجلبک ها، دو راهبرد دنبال می شود: راهبرد اول، بیشینه کردن تولید لیپید به منظور تولید بیودیزل است. راهبرد دوم تولید بیشینه کربوهیدرات ها برای تولید بیواتانول. تولید لیپید توسط ریزجلبک ها با بهینه سازی شرایط رشد مانند کنترل سطح نیتروژن، شدت نور، دما، شوری، غلظت کربن دی اکسید و فرایند برداشت می تواند افزایش یابد. به طورکلی تجمع لیپید در ریزجلبک ها زمانی اتفاق می افتد که مواد مغذی در محیط کشت کم باشد. تحت این شرایط تکثیر سلولی اتفاق نمی افتد اما کربن توسط سلول ها جذب می شود و به تری آسیل گلیسرول تبدیل می شود که در بین سلول ها ذخیره می شود و غلظت سلولی را افزایش می یابد.

استفاده از ماکروجلبک ها به منظور تولید انرژی نسبت به میکروجلبک ها دارای مزایایی مانند سادگی در برداشت و هزینه پایین سیستم جداسازی جلبک از محیط کشت آبی است. معمولاً در سیستم هایی که از میکروجلبک ها برای تولید انرژی استفاده می شود حدود 11 تا 81 درصد هزینه های عملیات در بخش برداشت میکروجلبک ها مصرف می شوند.
ماکروجلبک ها به دلیل دارا بودن خواص بیوشیمیایی مطلوب گزینه مناسبی برای تولید انرژی تجدید پذیر محسوب می شوند. به منظور تولید انرژی از زیست توده به طور کلی دو نوع فرآیند وجود دارد:
دسته اول، فرآیندهای بیوشیمیایی است که شامل هضم بی هوازی و تخمیر است. برای مثال استفاده از جلبک برای تولید بیواتانول توسط تخمیر، به عنوان یک روش پایدار برای تولید سوخت زیستی مطرح است.

دسته دوم، فرآیندهای گرمایی-شیمیایی هستند که با بالا رفتن دما در انجام واکنش های شیمیایی ترکیبات سوختی تولید می شوند که این فرآیندها شامل: سوزاندن، پیرولیز و روش های هیدروترمال است. در بین فرایندهای گرمایی-شیمیایی فرآیند پیرولیز نسبت به دیگر روش ها دارای بازده ای بیشتری برای تولید نفت زیستی است. اگرچه کیفیت سوخت در فرآیند هیدروترمال بالاتر است. پیرولیز یک فرایند تخریب گرمایی ترکیبات آلی در غیاب اکسیژن است. به طورکلی در دمایی 700-350 درجه سانتی گراد در فشار اتمسفریک رخ می دهد.

اهمیت جلبک ها در اکوسیستم آبی
جلبک ها به عنوان یک منبع غذایی برای ماهیان، پستانداران و دیگر جانوران از اهمیت ویژه ای برخوردارند. وابستگی انسان به ماهی و سایر جانوران آبزی برای تکمیل خوراک خود واقعیتی است که بر کسی پوشیده نیست؛ بنابراین جلبک ها به طور غیر مستقیم ارزش بسیار ارزنده ای برای انسان ها دارند.
از ریزجلبک هایی مانند کلرولا و تتراسلمیس، ایزوکرایسیس و پاولوا برای پروش آبزیان استفاده می شود. بسیاری از شرکت های آبزی پرور از کلرولا و اسپیرولینا استفاده می کنند. بعضی از ریزجلبک ها به عنوان منبعی از رنگ دانه های طبیعی برای میگو و ماهی قزل آلا و ماهی های زینتی استفاده می شوند. از ریزجلبک ها به طور مستقیم و غیر مستقیم در محیط کشت لارو برای تغذیه لاروها نیز استفاده می شود.

در عمل آبزی پروری، میکروجلبک ها منابع تغذیه مهمی برای ماهی ها یا میگو هستند. مزایای استفاده از میکروجلبک ها بیشتر از خوراک های معمول و متداول است که ازجمله این مزایا فراوانی مواد مغذی و حفظ کیفیت آب با استفاده از میکروجلبک ها است. میکروجلبک ها سرشار از پروتئین، لیپید و کربوهیدرات ها هستند که مواد مغذی اساسی برای آبزیان به شمار می آیند.

به طورکلی اجزای موجود در میکروجلبک ها را برای استفاده در آبزی پروری به سه دسته طبقه بندی می کنند. دسته اول میکروجلبک های سرشار از پروتئین و کربوهیدرات هستند که به عنوان جایگزین برای خوراک های سنتی و کاهش هزینه آبزی پروری به کار می روند. دسته دوم آنتی اکسیدان های موجود در میکروجلبک ها است که می توانند برای تقویت ایمنی آبزیان و غلبه بر مشکلات مصرف آنتی بیوتیک ها استفاده شوند. دسته سوم وجود بعضی از مولفه ها و اجزاء در میکروجلبک ها است که در رشد ماهی ها نقش مهمی دارند. به عنوان مثال آستاگزانتین که رنگ پوست و گوشت برخی از ماهی ها را تعیین می کند و رنگ دانه اساسی در صنعت تولید ماهی قزل آلا است.

کاربرد جلبک ها برای تصفیه آب و فاضلاب
جلبک ها ظرفیت بالایی برای حذف محدوده وسیعی از آلاینده ها از انواع فاضلاب ها دارند. به همین دلیل استفاده از آن ها در کاهش میزان آلاینده ها از فاضلاب ها کاربرد زیادی دارد. فاضلاب های شهری حاوی مقادیر زیادی مواد آلی و معدنی است، ولی اکسیژن آن بسیار کم است.
یکی از روش های آسان که در ایستگاه های تصفیه آب برای تصفیه این نوع فاضلاب ها به کار می رود، ایجاد حوضچه های سیمانی کم عمق و با وسعت زیاد است. رشد جلبک ها در این حوضچه ها و فرایند فتوسنتز توسط آن ها باعث افزایش اکسیژن می شود. در اثر افزایش اکسیژن، تعداد میکروارگانیسم هوازی در آب زیاد شده و اکسیژن تولید شده به مصرف آن ها می رسد و میکروارگانیسم ها مسئولیت تجزیه نمودن بقایای مواد آلی را در فاضلاب ها به عهده دارند.

رشد جلبک ها به عنوان گیاه تصفیه کننده در کانال های فاضلاب ها نیز حائز اهمیت است. این جلبک ها برای انجام فعالیت های متابولیسم خود نیترات ها و فسفات ها را مصرف کرده و با انجام پروسه فتوسنتز، اکسیژن آزاد می کنند و اکسیژن آزاد شده به باکتری های هوازی کمک می کند تا در تجزیه مواد خام فاضلاب ها فعال باشند.
فاضلاب هایی که عمدتاً از ضایعات صنعتی و شهرنشینی ایجاد شده باشند دارای بسیاری از ترکیبات آلی و معدنی هستند که در آن ها حل شده و به حالت معلق در آمده است. تصفیه چنین فاضلاب هایی غالباً یک امر اکسیژناسیون تلقی می شود. اکسیژنه نمودن فاضلاب ها به خصوص در توده های کوچک نظیر استخرها ضرورت دارد تا بوی بد از آن ها برطرف گردد. لذا پدیده اکسیژنه نمودن به وسیله جلبک ها که به صورت طبیعی انجام می شود، بسیار متداول است و به این ترتیب جلبک ها نقش مهمی را در تصفیه فاضلاب ها به عهده دارند.

استفاده از جلبک ها در کشاورزی
به منظور موفقیت در تولید محصولات کشاورزی، انتخاب مواد گیاهی مناسب و تامین نیازهای آن ضروری است. درک صحیح از رشد گیاه، شناخت نیازهای گیاه و مدیریت در مصرف آن ها رمز موفقیت در تولید است. افزایش رشد جمعیت و نیاز به غذا باعث افزایش سطح زیر کشت و افزایش تولید در واحد سطح شده است. در این راستا بشر به دستاوردهای خوبی دست یافته است. یکی از این دستاوردها، جلبک ها هستند که در بخش های مختلف زندگی امروز بشر مثل صنایع غذایی، تغذیه دام، کشاورزی، داروسازی رنگ سازی، تولید مواد شیمیایی و سوخت نقش بسیار مهمی دارند.

استفاده از جلبک ها به عنوان کود
استفاده از جلبک ها به عنوان کود به قرن نوزده باز می گردد که برای اولین بار به وسیله ساحل نشینان مورد استفاده قرار گرفت. اهمیت جلبک های دریایی به علت دارا بودن عناصر مغذی از قبیل ازت، فسفر، پتاسیم و برخی از عناصر مورد نیاز گیاهان و همچنین به دلیل وجود میزان بالای فیبر در آن است که در بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی و بیولوژیکی خاک، از قبیل افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی و بهبود ظرفیت نگهداری آب، تعدیل pH و غیره نقش مهمی دارد.

جلبک ها به خاطر دارا بودن میزان بالای فیبر از یک طرف نقش مهمی در نرم کردن بافت خاک و حفظ رطوبت دارند و از طرف دیگر به علت دارا بودن مواد معدنی و عناصر کمیاب توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. مطالعات مختلف علمی ثابت کرده است که کارایی این محصولات به طور گسترده ای در علوم و صنعت باغبانی مورد استقبال قرار گرفته است، به طوری که بعد از استفاده از این فرآورده ها، افزایش محصول، افزایش جذب مواد غذایی خاک، افزایش مقاومت به آفات خاص، افزایش جوانه زنی بذر و مقاومت در مقابل یخ زدگی را در پی داشته است.

جلبک های دریایی به علت داشتن فسفر، پتاسیم و برخی از عناصر در بسیاری از مناطق ساحلی به عنوان کود بیولوژیکی مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از این جلبک ها را با مواد آلی دیگر مخلوط می کنند و برای حاصل خیزی خاک به کار می برند و تعدادی دیگر را مستقیماً به زمین کشاورزی اضافه می نمایند و اجازه می دهند به مرور زمان پوسیده و مواد آن ها جذب خاک شود. برخی از موارد استفاده از جلبک ها به عنوان کود در موارد زیر آورده شده است.

در مزارع آزمایشی نشان داده شده است که افزودن جلبک های سبز آبی تثبیت کننده ازت هوا به مزارع برنج تا ۳۰ درصد محصول برنج را افزایش می دهند. این جلبک های سبز آبی دارای یاخته های ویژه ای برای تثبیت ازت هستند که هتروسیست نام دارند. هتروسیست ها عمل تبدیل ازت مولکولی هوا به نیتروژن آمونیاکی را انجام می دهند. مزارع برنج به طور طبیعی محیط مناسبی برای رشد انواع جلبک های سبز آبی هستند. امروزه این جلبک ها را به صورت انبوه کشت می دهند و از آن کود تهیه می کنند که اصطلاحاً به این نوع کودها، کود زیستی می گویند.

مزیت کودهای زیستی نسبت به کودهای حیوانی یا شیمیایی این است که این کودها به دلیل داشتن فعالیت های حیاتی و زنده بودن، از بین نمی روند و دائم در حال تکثیر و افزایش هستند و عوارض جانبی کودهای شیمیایی یا حیوانی را نیز ندارند. از برخی از جلبک ها مثل کارا برای جبران کمبود کلسیم در مزارع استفاده می شود.
در انگلستان از جلبک ها به عنوان کود برای محصولاتی چون سیب زمینی، کلم و سبزی ها استفاده می شود. همچنین گزارش شده است که دادن کود جلبکی به مزارع سیب زمینی باعث می شود قدرت مقابله این گیاه در مقابل بیماری قارچی افزایش یافته و نسبت به بیماری های ویروسی چون پیچ خوردگی برگ مقاومت پیدا کنند. در مورد گوجه فرنگی دادن کود جلبکی سبب افزایش دوره میوه دهی گوجه فرنگی شده است و زمین را از وجود شته ها عاری می سازد.

یکی دیگر از مزیت های مصرف کودهای جلبکی کاهش بیماری های ناشی از کمبود عناصر معدنی است که با مصرف کودهای جلبکی این بیماری ها قابل رفع بوده و برای نمونه می توان به کمبود عناصر منگنز، بور و باریم اشاره کرد. از خواص مفید کاربرد جلبک ها علاوه بر دارا بودن ازت و عناصر معدنی بالا، دارا بودن هورمون های تنظیم کننده رشد در این گیاهان است که برای نمونه می توان به افزایش مقاومت نسبت به سرما و آفات اشاره کرد.

وجود ترکیبات هورمونی چون اکسین، جیبرلین، فنیل استیک اسید و سیتوکینین در جلبک های قهوه ای به اثبات رسیده است. هورمون سیتوکنین در جلبک ها سبب تاثیرگذاری در افزایش میزان تولید سیب زمینی می شود. محتوای پروتئین علف های موجود در مراتع نیز با مصرف کودهای جلبکی تا ۷/۰ درصد افزایش می یابد. در مورد مرکبات مانند لیمو، با دادن کود جلبکی زمان باقی ماندن میوه را بر روی درخت افزایش داده و سبب رسیدگی کامل میوه می شود. همچنین وزن خوشه های موز با کاربرد کودهای جلبکی حدود ۵/۱۴ تا ۷/۱۷ درصد افزایش پیدا کرد و در مورد محصولاتی چون سیب زمینی، ذرت، فلفل، گوجه فرنگی، آناناس و پرتقال نیز تاثیر قابل توجه ای در میزان محصول گذاشته است.

مزیت و ویژگی دیگر کودهای جلبکی این است که این کودها عاری از بذر علف های هرز و قارچ ها هستند و دارای پتاس زیادی هستند. در مورد گیاه سویا افزایش کود جلبکی باعث افزایش مقدار پروتئین محصول می شود. در مورد محصول گوجه فرنگی نیز آزمایش هایی توسط Crouch و Vanstaden در سال ۱۹۹۷ صورت گرفته است که مشخص شده میزان گل دهی و میزان محصول گوجه فرنگی افزایش یافته و زمان رسیدن میوه نیز کاهش یافته است. میزان محصول شلغم نیز در خاک های ماسه ای با افزودن کود جلبکی در سال های اول و دوم افزایش قابل توجه ای نشان می دهد. در مورد محصولات باغی چون سیب، خیار و گل های زینتی نیز سبب کاهش میزان کرم خوردگی می شود. افزایش مقاومت سرمایی و عمر پوسته میوه جاتی مانند گوجه فرنگی، کرفس، مرکبات و هلو نیز از دیگر ویژگی های و ارزش های کاربردی کودهای جلبکی است.

در مجموع افزایش کودهای جلبکی به خاک های ماسه ای و گچی به میزان زیاد، کیفیت و حاصل خیزی خاک را افزایش می دهند. در ایرلند از فوکوس (جلبک قهوه ای) به طور مستقیم به عنوان کود استفاده می شود. افزودن مستقیم برخی از جلبک ها به زمین کشاورزی به عنوان کود، نه تنها باعث افزایش محصول می شود، بلکه گیاه را از هجوم حشرات و بیماری ها نیز حفظ می کند.

کاربرد عصاره جلبک دریایی در گیاهان
محصولاتی که از عصاره جلبک دریایی به دست می آیند باعث افزایش تحمل گیاهان به استرس و تنش های ناشی از عوامل محیطی (خشکی، شوری و افزایش دما) و فیزیولوژیکی می شوند. اثرات ضد استرسی مواد ارگانیک که از جلبک های دریایی مشتق می شوند به فعالیت سیتوکنین مربوط می باشند. سیتوکنین با تشکیل زانتین، آدنین و پورین، رادیکال های آزاد را که منجر به استرس می شوند، به طور مستقیم مهار می کند.
یکی از واکنش های معمول در سلول های گیاهی که در نتیجه افزایش تجمع مولکول های آلی در سیتوپلاسم روی می دهد تنظیم فشار اسمزی است که به منظور موازنه تعدیل فشار اسمزی انجام می گیرد. گلایسین بتائین و مانیتول و برخی دیگر از قندها از موادی می باشند که باعث ایجاد تعادل اسمزی سلول های گیاهی می شوند. استفاده از عصاره جلبک دریایی به علت حضور گلایسین، بتائین در سلول باعث کاهش اثرات سوء تنش های محیطی می شود و همچنین باعث افزایش تحمل گیاهان نسبت به سرما می شود. به علاوه موجب بقای گیاهان در زمان یخ زدگی و رشد مجدد در تمام گیاهان می شود.

مانیتول و بتائین هر دو باعث حفظ تعادل اسمزی سلول های گیاهی می شوند. این مواد همچنین باعث حفظ ساختار ظاهری سلول می شوند. این امر باعث می شود تا از دست دادن آب سلول به کندی صورت گیرد و در نهایت گیاه در برابر تنش های ناشی از خشکی و کم آبی تحمل بیشتری داشته باشد. نتایج بررسی های آزمایشگاهی نشان میدهد که گلایسین بتائین سبب محافظت از غشای سلول های ریشه در مقابل اثرات مخرب ناشی از تنش گرما می شود.

پلی ساکاریدهای سولفاته و الیگوساکاریدهای با وزن مولکولی کم در جلبک های دریایی دارای انواع فعالیت های بیولوژیکی هستند. برخی از گزارشات در مورد افزایش خواص ضد قارچی و آنتی اکسیدانی با استفاده از جلبک دریایی را نشان می دهند که به دلیل حضور طیف گسترده ای ترکیبات فعال بیولوژیکی از قبیل استرول ها، فنول ها و اسیدهای چرب است. مطالعات در طول چند سال گذشته نشان می دهد که پلی ساکاریدهای سولفاته در جلبک های دریایی قابلیت آنتی اکسیدانی قابل ملاحظه دارند.

کاهش رشد ریشه در اثر کاهش دما باعث کم شدن ظرفیت جذب آب و مواد معدنی توسط ریشه و به دنبال آن ظهور اثرات ثانویه ناشی از کمبود مواد غذایی و اختلال در رشد گیاه می شود. در دمای پایین، انتقال مواد داخل گیاه، شکل و مقدار انتقال مواد دچار تغییر می شود و درنتیجه رشد ریشه و درنهایت میزان رشد گیاه کاهش می یابد. همچنین سرما باعث کاهش سنتز آدنوزین تری فسفات و بسیاری از ترکیبات دیگر از قبیل هورمون ها، اسیدهای آمینه و برخی از ویتامین ها در ریشه شده و سرعت انتقال این مواد به ساقه را کاهش می دهد. بتائین، مانیتول و غیره از تنش دمایی جلوگیری می کنند و اختلال در رشد ریشه و کاهش رشد گیاه را کاهش می دهند.

فتوسنتز یکی از فرآیندهای حساس به دما است. نخستین مکان دریافت تنش سرما مرحله فتوسیستم 2 است که باعث کاهش عملکرد فتوسیستم 2 و توقف فعالیت فتوسنتز بر اثر سرما می شود. تنش سرما همچنین سبب اختلال در تولید کلروفیل و بروز آسیب در واکنش های کلروپلاست ها می شود. با کاهش بیشتر دما، کل فرآیند کلروفیل سازی متوقف می شود و رنگ برگ ها به زردی می گراید که نشان دهنده ی کمبود کلروفیل است.

مطالعات مختلف نشان داده که استفاده از عصاره جلبک دریایی به دست آمده A.nodosum در گیاهان تحت تیمار باعث افزایش میزان کلروفیل برگ می شود که به دلیل وجود آمینوبوتیرات، گلایسین بتائین و بتائین در عصاره استخراج شده است. همچنین محلول پاشی عصاره جلبک دریایی موجب تحریک فتوسنتز شده و منجر به تولید بهتر قند و نشاسته ها می شود. در برخی از مطالعات مشاهده شده است که بهبود فتوسنتز توسط گلایسین بتائین در گیاهان تحت تنش سرما، به افزایش کارایی فتوسیستم 2 مربوط می شود. گلایسین بتائین همانند یک محافظ اسمزی در کلروپلاست های گیاه تحت تنش عمل می کند.

استفاده از جلبک های دریایی در دامداری ها
جلبک ها می توانند مکمل غذایی مفیدی برای دام، طیور و آبزیان به شمار روند. در آزمایش های به عمل آمده مشخص شده است که استفاده از جلبک ها به عنوان علوفه برای دام باعث افزایش ۱۰ درصدی شیر دام شده است و حتی کره و چربی شیر را افزایش داده است بدون اینکه طعم و مزه شیر را تغییر داده باشد. در جلبک های دریایی ویتامین ها و مواد معدنی فراوانی یافت می شود، به همین خاطر استفاده از جلبک های دریایی در صنعت مرغ داری، اثرات چشم گیری داشته است. در آزمایش های نشان داده شده است که مرغ هایی که با جلبک های دریایی تغذیه می شوند بیشتر تخم گذاری می کنند و تخم های حاصل شده، ید و کاروتن بیشتری را دارا هستند.

استفاده از آرد جلبک در غذای دام و آبزیان، اولین بار در سال ۱۹۶۰ در کشور نروژ بوده است که از جلبک های قهوه ای خشک و آسیاب شده تهیه شده بود. در برخی از کشورهای آسیایی مثل ژاپن، چین و برخی از کشورهای اروپایی مثل فرانسه، فنلاند، اسکاتلند و نیوزلند، از جلبک های دریایی به ویژه جلبک های قهوه ای برای خوراک حیوانات اهلی استفاده می کنند. در اسکاتلند، جلبک های قهوه ای سارگاسوم، فوکوس و لارمینا بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. در فنلاند از لامیناریا و آلاریا استفاده می شود. از ماکروسیس تیس نیز برای تغذیه دام های اهلی استفاده می شود، زیرا سرشار از ویتامین A و E است.

منابع
http://algaebank.ir/fa/module.news_Page._TypeId.1_Action.NewsBodyView_FromDate.2017-10-23_UntilDate.2017-11-22_Lang.fa_NewsId.3.html Zaleta D.A, Holland L.P, Munoz- ochoa M and Mccluskey A. Cytotoxic compounds from Laurencia pacifica. Organic and Medicinal Chemistry Letters. 2014; 4(1): 4–8 Gheibi, Shahsanam, et al. “Evaluation the antiproliferative effects of Laurencia caspica extract at the Caspian Sea coast on the erythroleukemia K562 cell line.” Journal of Marine Medicine1 (2019): 39-45
“BROWN ALGAE: Uses, Side Effects, Interactions and Warnings -WebMD”.www.webmd.com. Retrieved 2018-01-20.
«Biological activities and potential health benefits of fucoxanthin derived from marine brown algae». US National Library of Medicine
Sajilata, M.G. Singhal, R.S. and Kamat, M.Y. 2008. Fractionaion of lipids and purification of a Linolenicacid(GLA) from Spirulina platensis. Food chem. 168(8): 226-226.
Panahi, Hamed Kazemi Shariat, et al. “Shifting fuel feedstock from oil wells to sea: Iran outlook and potential for biofuel production from brown macroalgae (ochrophyta; phaeophyceae).” Renewable and Sustainable Energy Reviews 112 (2019): 626-642.
عبادی، خ و شادی، ا. 2018. قابلیت تولید سوخت های زیستی از ریز جلبک های دریایی. فصلنامه علوم و فناوری 85
Hossain, AS. Salleh, A. Boyce, AN. Chowdhury, P. Naqiuddin, M. “Biodiesel fuel production from algae as renewable energy”, American journal of biochemistry and biotechnology,Vol. 4, pp.250-254, 2008

ویکی پدیا
کیان مهر، ه. 1384، بیولوژی جلبک ها، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.
دانشنامه رشد
فرامرزی م. ع.، ح. فروتن فر، م. شکیبایی، 1389 . بیوتکنولوژی ریزجلبکها. انتشارات دانشگاه علوم پزشکی ایران، 276 صفحه
Ross, a.b., jones, j.m., kubacki, m.l. And bridgeman, t., 2008. Classification of macroalgae as fuel and its thermochemical behaviour. Bioresource technology, 99(14), pp.6494-6504
سایت سیویلیکا
امین زاده، ش. 1376. جدیدترین کاربردهای دارویی و سنتی جلبک های دریایی. اولین سمینار گیاهان دارویی
جنگی، م، قدرتی آزادی، ح و عیدی، س. 2018. بررسی اثرات جلبک سبز اسپیرولینا بر روی عفونت های قارچی پوستی. نخستین همایش ملی نانو بیوتکنولوژی
22- طباطبایی، س. ج. 1392. اصول تغذیه معدنی گیاهان. انتشارات دانشگاه تبریز. تبریز. ایران.
Duan, Delin, et al. “Preface: Bioactive substances of various seaweeds and their applications and utilization.” Journal of Oceanology and Limnology3 (2019): 779-782.
Mahapatra, D. M., et al. “Phosphorus Capture, Immobilization and Channeling Through Algae for a Sustainable Agriculture.” Soil Fertility Management for Sustainable Development. Springer, Singapore, 2019. 1-11.
Zodape ST. Seaweeds as a Fertilizer. Journal of scientific & industrial research; 60: 378-382, 2001.
Mohan VR, Venkataraman K. Effect of seaweed extract algifert on seed germination and seedling growth in black gram and green gram, Seaweed Res Utiliz; 16: 53-55, 1993.
Demirbas A, Demirbas F. Algae Energy. 2010, Springer. Turkey
Zhang, Yu, et al. “Preparation and characterization of agar, agarose, and agaropectin from the red alga Ahnfeltia plicata.” Journal of Oceanology and Limnology (2019): 1-10.
EFSA Panel on Additives and Products or Substances used in Animal Feed (FEEDAP), et al. “Efficacy of a preparation of algae interspaced bentonite as a feed additive for all animal species.” EFSA Journal2 (2019): e05604.
Spolaore P, Joannis-Cassan C, Duran E, Isambert A.2006. Commercial applications of microalgae. Journal of Bioscience and Bioengineering 101: 87-96.

با تشکر فراوان از توجه شما عزیزان