Краткая история 

На протяжении веков морские водоросли вызывали ботанический, промышленный и фармацевтический интерес. Из-за высокого содержания питательных веществ морские водоросли использовались в качестве пищи по всей Азии.

Традиционная китайская медицина использовала экстракты горячей воды из нескольких видов морских водорослей при лечении рака. Кроме того, японская и китайская культуры использовали морские водоросли для лечения зоба и других проблем с железами еще в 300 году до нашей эры.

Римляне использовали морские водоросли для лечения ран, ожогов и сыпи. Кельты заметили, что морские водоросли сжимаются по мере высыхания, а затем расширяются от влаги. В Шотландии в 18 веке врачи использовали сушеные стебли морских водорослей для успешного дренирования абсцессов брюшной стенки. Они также вводили морские водоросли в шейку матки в попытке вылечить дисменорею. Во многих докладах описывается использование морских водорослей для стимулирования аборта.

Водоросли это?

Водоросли-это общая номенклатура, используемая для ряда видов водорослей и морских растений, которые размножаются в различных водоемах, таких как реки и океаны. Они растут в широком диапазоне размеров от крошечных до гигантских. Большинство морских водорослей среднего размера и доступны в нескольких цветах таких как:

• красный
• коричневый
• зеленый. 

Их можно повсеместно обнаружить на морских побережьях или береговых линиях.

Микроскопические водоросли, подобные фитопланктону, растут, повиснув в воде. Более крупные, такие как гигантские водоросли, которые являются одним из самых больших растений в мире, растут огромными темпами и стоят, как подводное дерево, своими корнями у подножия моря. В отличие от сорняка, который растет обильно и может быть вредным для местности, в которой он обитает, он играет чрезвычайно важную роль в морской жизни.

Значение водорослей

Водоросли-это класс фотосинтетических организмов, обитающих как в морской, так и в пресноводной среде обитания. Поскольку эти организмы имеют короткое время удвоения, они считаются одними из самых быстрорастущих существ. У них есть различные пути для фиксации атмосферного углекислого газа и эффективного использования питательных веществ для преобразования его в биомассу. В течение нескольких лет акцент был смещен в сторону этих организмов из-за их способности производить пищу и топливо.

Экологическое значение водорослей

Одной из наиболее важных ролей, которую водоросли играют в окружающей среде, является производство кислорода в качестве побочного продукта в процессе фотосинтеза. Одним из сходств между наземными растениями и несколькими видами водорослей является наличие хлорофилла, который позволяет им образовывать органические молекулы пищи, используя энергию солнца и углекислый газ. Этот процесс необходим для выживания водорослей, поскольку молекулы пищи обеспечивают их энергией. После завершения процесса выделяется кислород.

Из-за большого количества водорослей в мире, они отвечают за производство более 30% кислорода, на который полагаются наземные животные для своего выживания. По некоторым оценкам, количество кислорода, вырабатываемого водорослями, приближается к 50% от того, в чем нуждаются наземные животные. Если водоросли отмирают из-за истощения минералов в воде, разложение и последующее снижение выработки кислорода могут привести к гибели рыбы.

Водоросли также используют кислород для дыхания. Несмотря на значительный вклад в содержание кислорода, доступного в мире, водоросли при определенных условиях могут вызывать снижение уровня кислорода в прудах и озерах.

В качестве источника пищи

Водоросли занимают положение производителя в пищевой цепочке, что означает, что с них начинаются многочисленные пищевые цепочки. Они чрезвычайно важны, потому что являются источником пищи для большого числа водных животных, начиная от головастиков и заканчивая такими видами рыб, как сом и сиамский пожиратель водорослей. Жизнь в океане сильно зависит от водорослей, поскольку организмы, питающиеся водорослями, поедаются более крупными видами, что обеспечивает продолжение жизни в море.

Люди в различных сообществах, особенно в азиатских обществах, также потребляют водоросли. Люди, которые едят водоросли, хвалят их за высокую питательную ценность. Большинство людей, которые едят водоросли, предпочитают употреблять хлореллу, так как доказано, что в ней содержится исключительно большое количество хлорофилла в дополнение к другим важным для организма питательным веществам. Согласно исследованиям, питание растениями с высокой концентрацией хлорофилла вводит это химическое вещество в кровоток. Попав в кровь, он может позволить людям естественным образом вырабатывать АТФ, богатую энергией молекулу, находясь на солнечном свете.

 Исследование также показало, что черви с оптимальным количеством хлорофилла в их организме имели более длительный срок жизни, чем другие черви, что может указывать на то, что люди, которые принимают достаточное количество хлорофилла, могут иметь более продолжительную жизнь.

Пищевая ценность морских водорослей

Морские водоросли содержат огромное разнообразие полезных для здоровья компонентов по сравнению с большинством других продуктов растительного и животного происхождения, доступных на суше. Он имеет богатый источник основных минералов, таких как:

• магний
• кальций
• медь
• калий
• селен
• цинк
• йод
• железо 

Это сокровищница антиоксидантов, фитонутриентов и богатого содержания клетчатки, которая необходима организму. Он также содержит омега-3 жирные кислоты и все жизненно важные аминокислоты, необходимые организму.

Таблица 1 Пищевая ценность 100 г. водорослей

Калорийность	24.8 кКал
Белки	1.5 гр
Углеводы	5 гр
Пищевые волокна	0.5 гр
Органические кислоты	0.1 гр
Вода	90 гр
Моно- и дисахариды	4 гр
Крахмал	0.5 гр
Зола	1 гр

Как показатель загрязнения

Водоросли также важны, поскольку они могут указывать на то, загрязнен ли водоем. По данным компетентных экспертов, некоторые факторы делают водоросли хорошо подходящими для того, чтобы показать, загрязнен ли водоем. Одним из факторов является потребность в питательных веществах; поскольку ученые уже изучили питательные вещества, необходимые водорослям для выживания, они могут делать выводы о состоянии воды на основе здоровья водорослей.

 Другим фактором является то, что они быстро размножаются, и потомство можно проанализировать, чтобы проверить, похоже ли оно на их предшественника или загрязнение изменило его генетический состав. Водоросли также имеют короткий жизненный цикл, что сокращает время, которое обычно требуется ученым для изучения вида на предмет загрязнения.

Водоросли также могут указывать, какие виды загрязняющих веществ влияют на водный объект, поскольку различные загрязнители по-разному влияют на его рост. Сельскохозяйственные химикаты, особенно удобрения, содержат большую концентрацию химических веществ, таких как фосфор и азот, которые способствуют быстрому росту водорослей. Другие загрязнители содержат высокий уровень тяжелых металлов, которые при поглощении водорослями в достаточных количествах могут подавлять их рост.

В качестве обеспечения среды обитания

Крупные виды водорослей способствуют росту и распространению водной флоры и фауны, поскольку они обеспечивают среду обитания для нескольких видов. Леса ламинарии являются примерами крупных видов водорослей, которые обеспечивают среду обитания для многочисленных организмов. В одном лесу водорослей часто можно встретить более одного вида водорослей. Животные, которые могут находиться в водорослевых лесах, включают голожаберных, улиток, креветок-скелетов и морских ежей и многие другие.

Как показатель изменения климата

Согласно исследованиям, опубликованным о морской жизни Ирландии, водоросли могут использоваться в качестве индикатора изменения климата. Большое количество водорослей в окружающей среде поглощает огромное количество углекислого газа, уменьшая накопление газа в атмосфере. Исследование показывает, что, сравнивая исторические данные о росте водорослей с недавними данными о их распространении, можно сделать выводы об изменении климата за последние годы.

Классификация водорослей

Разные ученые подробно изучили водоросли и, наконец, составили правильный классификационный список, основанный на особых характеристиках. Они обычно делятся на шесть классов, основанных на клеточных свойствах, принадлежащих к двум разным царствам (Plantae и Protista).

Системы молекулярной классификации поместили некоторые классические водоросли:

• Растения (Зеленые водоросли)
• Как отдельная линия (Красные водоросли)
• Со Страменопилами (Золотисто-Коричневые и Желто-Зеленые Водоросли, Бурые Водоросли и Диатомовые водоросли)
• С альвеолами (динофлагеллятами)
• И другие с некоторыми простейшими (эвгленоидами)

Классификация альвеол и страменопилов появилась недавно на основе сравнений рРНК и ультраструктурных исследований.

Альвеолаты: имеют митохондрии с трубчатыми кристаллами и подповерхностными альвеолами или мешочками. Примеры альвеол включают динофлагелляты, простейшие реснитчатые и простейшие апикомплексаны.

Страменопилы: содержат митохондрии с трубчатыми кристаллами и полыми волосками, которые дают начало небольшому количеству тонких волосков. Фотосинтетические формы страменопилов часто содержат хлорофиллы а и с, простейшие палиниды, оомицеты, диатомовые водоросли, бурые водоросли или феофиты и т. д.

Типы водорослей

Зеленые водоросли – Хлорофита

Это гетерогенная группа фотоавтотрофных прототистов (тип), состоящая из зеленых водорослей, живущих в пресной, соленой воде, почве и других организмах. Зеленые водоросли имеют самые разнообразные формы, размеры и места обитания. Он очень разнообразен по морфологии, начиная от микроскопических одноклеточных организмов и заканчивая макроскопическими многоклеточными водорослями. Он также демонстрирует различные формы тела, от одноклеточных до колониальных, нитевидных, мембранозных, листовидных и трубчатых типов.

Подклассы хлорофилла

Кроме того, он имеет девять подклассов в соответствии с системой Хука, Манна и Янса, которые выглядят следующим образом:

• Chlorodendrophyceae (46 видов)
• Хлорофиллы (3046 видов)
• Ulvophyceae (1610 видов)
• Требуксиофицеи (672 вида)

Пигменты: Преобладающий пигмент, хлорофилл а и в, в хлорофите содержится со специфическими каротиноидами. Согласно молекулярной классификации, они связаны с царством растений и имеют митохондрии с пластинчатыми кристаллами.

Размножение: Зеленые водоросли размножаются как половым, так и бесполым путем. Здесь хламидомонады размножаются бесполым путем через зооспоры путем деления клеток и включают образование жгутиковых и не жгутиковых спор.

Функция сократительной вакуоли: Две вакуоли, присутствующие в основании жгутиков, функционируют как осморегуляторные органеллы, которые непрерывно удаляют воду.

Пример: Chlamydomonas, представитель одноклеточной зеленой водоросли, имеет два жгутика одинаковой длины на переднем конце, благодаря которым они быстро перемещаются в воде. Каждая клетка содержит ядро, большой хлоропласт, заметный пиреноид и рыльце (глазное пятно). Стигматизация помогает в фототаксических реакциях.

Эвгленоиды – Euglenophyta

Euglenophyta встречается в пресных, солоноватых и морских водах, а также на влажных почвах; они часто образуют водяные цветы в прудах и резервуарах для воды для скота. Они насчитывают 40 родов и 1000 видов. У Euglenophyta в хлоропластах есть хлорофилл а и в, как и у хлорофилла.

Продуцент и гетеротрофность: Euglenophyta является основным продуцентом и гетеротрофом как бактерий, так и других эукариот.

Жгутиковые: Некоторые евлениды образуют симбиотические отношения с метазоанами. У них от 3 до 4 жгутиков на клетку. В схемах молекулярной классификации эугленоиды связаны с амебофлагеллатами (жгутиковыми простейшими) и кинетопластидами, потому что все члены имеют последовательности рРНК и митохондрии с дисковидными кристаллами на определенном этапе их жизненного цикла.

Сократительная вакуоль: Рыльце расположено вблизи переднего резервуара. Сократительные вакуоли внутри клетки регулируют осмотическое давление внутри организма, непрерывно собирая воду из клетки и опорожняя ее в резервуар.

Основной Продукт Хранения: Парамилон (полисахарид, состоящий из β-1,3 связанных молекул глюкозы) является уникальным для эвгленоидов и осаждается в виде гранул в цитоплазме. Кроме того, этот класс водорослей имеет различные формы, такие как яйцевидные, веретенообразные или уплощенные одиночные клетки (одноклеточные) различной поперечной формы в зависимости от рода или вида.

Пример: Euglena является представителем рода Euglenophyta. Типичная клетка Эуглена удлинена и ограничена плазматической мембраной; она содержит структуру оболочки, состоящую из сочлененных белковых полосок, лежащих бок о бок. Эта оболочка позволяет поворачивать и сгибать ячейку.

Диатомовые водоросли – Хризофита

Хризофита является распространенным компонентом планктона в олиготрофных озерах, поэтому встречается в пресной воде, хотя несколько видов встречаются в солоноватых или морских водах. Они могут быть основным источником пищи для зоопланктона.

Тип вида: Большинство хризофит одноклеточные или колониальные, но есть также некоторые многоклеточные виды.

Природа существования: Они не являются истинными автотрофами, потому что некоторые виды становятся факультативно гетеротрофными при отсутствии достаточного освещения или наличии обильной растворенной пищи.

Фотосинтетические пигменты: обычно это хлорофиллы а и с1/с2 и каротиноид фукоксантин. Клетки имеют золотисто-коричневый цвет, когда доминирующим пигментом является фукоксантин.

Продукт хранения: полисахаридом для хранения в хризофитах является хризоламинарин (продукт хранения полисахаридов, состоящий в основном из β-1,3 связанных остатков глюкозы, растворенных в специальных вакуолях).

Роды и виды: У Хризофиты 200 родов и 1000 видов.

Размножение: Диатомовые водоросли или зелено-бурые водоросли обычно размножаются бесполым путем, но иногда они также являются половыми.

Дальнейшее подразделение: Они дополнительно подразделяются на три основных класса:

• Золотисто-коричневые водоросли
• Желто-зеленые водоросли
• Диатомовые водоросли

Бурые водоросли – Phaeophyta

Феофита происходит от греческого слова “фео”, что означает коричневый. Бурые водоросли-самая сложная форма многоклеточных водорослей, в основном присутствующих в море. Фаеофита не включает одноклеточных видов; простейшие бурые водоросли состоят из мелких открыто разветвленных нитей; более крупные, более развитые имеют сложное расположение.

Специальные пигменты: Феофита содержит коричневый пигмент фукоксантин, который придает им коричневый цвет. Другими вспомогательными пигментами являются хлорофиллы а и с, каротин и виолаксантин.

Продукт хранения: Ламинарин является продуктом хранения Phaeophyta.

Типичный размер водорослей: Размер феофиты колеблется от микроскопической длины до нескольких метров.

Фаеофита состоит из девяти порядков 240 родов и более 1500 видов. 

Итак, порядок фаеофиты следующий:

• Эктокарпалес, например, Эктокарпус.
• Tilopteridales, например, Ptilopteris.
• Катлериалы, например, Катлрия.
• Спорочные, например, Спорочные.
• Десмарестиалес, например, Десмарестия.
• Ламинарии, например, Ламинарии.
• Сфацелариалес, например, Сфацелария.
• Диктиоталы, например, Диктиота.
• Фукалес, например, Саргассум.

Красные водоросли – Родофита

Родофита происходит от греческого слова “родон”, означающего розу, в основном включает морские водоросли. В основном виды Rhodophyta нитевидные и многоклеточные, но немногие красные являются одноклеточными. Они состоят примерно из 831 рода и более 5250 видов.

Продукт хранения: Они хранят углеводы в виде флоридского крахмала (состоящего из β-1,4 и β-1,6 связанных остатков глюкозы).

Фотосинтетические пигменты: Rhodophyta содержит красный пигмент фикоэритрин вместе с синим пигментом фикоцианином. Эти пигменты помогают при этом выживать на глубинах 100 м и более.

Клеточная стенка: Клеточные стенки включают жесткую внутреннюю часть, состоящую из микрофибрилл и слизистого матрикса.

Внутренняя матрица: Она содержит сульфатированные полимеры галактозы (источник галактана), называемые агаром, фунори, порфирином и каррагинаном. Эти четыре полимера придают красным водорослям их гибкую, скользкую текстуру. Порфирид является особым источником сульфатированных полимеров галактозы.

Функция: Агар широко используется в лаборатории в качестве компонента питательной среды для культивирования бактерий и т.д.

Динофлагеллаты – Пиррофиты

Большинство динофлагеллятов являются морскими, но некоторые обитают в пресной воде. Кроме того, в них содержатся хлорофиллы а и с, каротиноиды и ксантофиллы. В результате эти виды обычно имеют желтовато-зеленую или коричневую окраску. Кроме того, митохондрии клеток имеют трубчатые кристаллы

Промышленное применение водорослей

Водоросли используются в течение длительного периода времени из-за их высокой скорости производства биомассы в различных экстремальных условиях обитания по сравнению с зерновыми культурами. 

Виды топлива на основе водорослей:

Биотопливо

Термин «биотопливо» относится к любому типу твердого, жидкого или газообразного топлива, которое может быть получено из возобновляемого сырья. Ключевыми моментами для любого процесса преобразования являются форма и количество биомассы, вид энергии и экономическая отдача от продукта.

Био-масло

Био-масла производятся с помощью процесса, называемого термохимической конверсией, который в отсутствие кислорода превращает биомассу в масло вместе с углем и газом при очень высокой температуре. Био-масла очень похожи на нефтяные масла, благодаря чему их можно использовать в качестве заменителя.

Биодизельное топливо

В последние годы изучение биодизельного топлива получило широкое признание, и оно в основном производится из масличных культур, таких как соевое масло, пальмовое масло и рапсовое масло. Себестоимость производства биодизельного топлива в основном зависит от вида используемого сырья, поскольку это критический фактор, составляющий 50-85 % от общей цены на топливо.

Биоводород

Разнообразие источников биотоплива стало насущной энергетической проблемой. В нынешние годы большое внимание уделяется производству биоводорода. Но все же производство биоводорода в больших масштабах невозможно из-за дорогостоящего процесса и низкой концентрации биомассы.

В некоторых исследованиях сообщалось, что воздействие на некоторые виды водорослей различного экологического стресса, такого как отсутствие света в водорослях, может вызвать значительное количество водородного газа.

Производство биометана

В наши дни во всем мире все большее значение приобретает производство биогаза из биомассы. Анаэробный реактор содержит синергетические популяции микроорганизмов, которые преобразуют органические соединения водорослей (липиды, белки, углеводы) в метан и углекислый газ. Метан широко используется как в качестве топлива, так и в качестве химического сырья.

Биоэтанол

Производство биоэтанола из водорослей приобрело необычайное значение благодаря его высокой продуктивности биомассы, разнообразию, изменчивому химическому составу, высоким скоростям фотосинтеза этих организмов. Водоросли являются оптимальным источником для производства биоэтанола из-за большого количества углеводов/полисахаридов и тонких целлюлозных стенок.

 Обычно для производства биоэтанола из водорослей используются два процесса: ферментация и газификация.

Производство биобутанола

В Азии, Европе и Южной Америке выращивание водорослей в основном осуществляется для производства биоэтанола и биогаза, в то время как в США водоросли привлекают все большее внимание для производства биобутанола. 

Начиная со 100 лет бутанол используется в качестве топлива при транспортировке и был рекомендован в качестве потенциального кандидата на биотопливо не только для импровизации, но и для замены этанола в качестве нефтяной добавки из-за его низкого давления паров и высокой плотности энергии.

Неэнергетические варианты на основе водорослей

Применение водорослей практически бесконечно для множества продуктов, из-за их большого разнообразия и изменений химического состава, на которые влияют различные системы выращивания.

 До сих пор область продуктов на основе водорослей очень узка из-за неиспользования этого природного ресурса. Для этого существует множество факторов: экономический предел, одобрение новых продуктов регулирующими органами, неосведомленность о продуктах, отсутствие знаний по выращиванию водорослей и отсутствие инвестиций для создания крупномасштабных объектов. Из основной массы коммерческих продуктов, доступных из водорослей, большинство продуктов в качестве продуктов питания, альгинаты являются производными морских водорослей и в меньшей степени получены из природных популяций, чем культивируемые.

Таблица 2. Полезные вещества, присутствующие в водорослях.

Природные вещества, присутствующие в водорослях	Различные соединения, полученные из водорослей
Пигменты	Астаксантин, лютеин, зеаксантин, кантаксантин, хлорофилл, фикоцианин, фикоэритрин, фукоксантин
Каротиноиды	β-каротин
Полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК)	DHA, EPA, ARA, GAL
Витамины	Биотин, рибофлавин, никотиновая кислота, пантотенат, фолиевая кислота
Антиоксиданты	Каталазы, полифенолы, супероксиддисмутаза, токоферолы
Другое	Антимикробные соединения, токсичные продукты, аминокислоты, белки

Фармацевтические препараты из водорослей

Водоросли являются богатыми источниками специфических биологически активных соединений, включая первичные и вторичные метаболиты, которые могут быть использованы в качестве потенциального кандидата, представляющего интерес для фармацевтического сектора. Ожидается, что присутствие различных биоактивных соединений в водорослях обусловлено обитанием этих организмов в естественных водных сообществах, где возникает сдерживающая конкуренция между производителями и потребителями в одной и той же нише.

Таблица 3. Биотехнологическое применение биологически активных соединений из водорослей.

Особенности водорослей	Различные соединения	Использование
Спирулина платенсис	Фикоцианины	Нутрицевтики, косметика
Хлорелла обыкновенная	Аскорбиновая кислота	Здоровое питание, пищевая добавка, пищевой суррогат
Гематококк плювиалис	Каротиноиды, астаксантин	Нутрицевтики, фармацевтические препараты, добавки
Одонтелла аурита	Жирные кислоты	Фармацевтические препараты, косметика, детское питание
Porphyridium cruentum	Полисахариды	Фармацевтические препараты, косметика
Дуналиелла салина	Каротиноиды	Нутрицевтики, пищевая добавка, корма

Противовирусная активность микромицетных соединений

Существует настоятельная необходимость в исследовании противовирусных соединений, которые могут быть получены из микроводорослей. Например, из 600 культур цианобактерий различные экстракты были проверены на ингибирование клеточных инфекций, таких как ВИЧ-1 и ВПГ-2, но показали только 10% успеха.

Противоопухолевая активность микроводорослевых соединений

Одним из соединений, которые предназначены для выделения из микроводорослей, являются различные биологически активные соединения, обладающие противоопухолевой активностью. Около 1000 экстрактов были отобраны у цианобактерий на предмет противоопухолевой активности, выделенных из окружающей среды. Эта активность была показана благодаря наличию ингибиторов дифференцировки лейкозных клеток человека, и показатель успеха 7% был зарегистрирован.

Косметика из водорослей 

Виды микроводорослей, такие как Артроспира и Хлорелла, являются хорошо зарекомендовавшими себя игроками на рынке ухода за кожей, и некоторые компании, такие как LVMH, Париж, Франция и Daniel Jouvance, Карнак, Франция, внедрили свои собственные системы выращивания микроводорослей. 

Экстракты микроводорослей входят в состав различных косметических средств, таких как:

• антивозрастной крем
• омолаживающие средства по уходу
• солнцезащитные средства
• средства по уходу за волосами

Таблица 4. Источники УФ-экранирующих соединений из различных водорослей.

УФ-экранирующий состав	Водоросли
Спорополленин	Characiumterrestre, Целаструммикропорум, Эналлаксцеластро,  Scenedesmus sp., Scotiellopsisrubescens, Dunaliellasalina, Хлорелла фаска
Скитонемин	Chlorogloeopsissp., Calothrixsp., Scytonemasp., коммуна Носток , Пунктоформа Носток
Микоспорины	Ankistrodesmus spiralis, Chlorella minutissima, Хлорелла сорокиниана, Дуналиеллатертиолекта,  Изохризисsp., Коретронкриофилум, Стелларимамикротриас,  Александрийскаякатенелла

Пигменты из водорослей

В микроводорослях содержится большое количество пигментов, связанных с появлением света. Ожидайте, что хлорофилл будет основным фотосинтетическим соединением, важными из которых являются фикобилипротеины и каротиноиды.

β-каротин

Каротиноиды обычно используются в качестве натуральных пищевых красителей, добавок к кормам для крупного рогатого скота и в различных косметических средствах. С точки зрения питательной ценности различные каротиноиды, такие как β-каротин, действуют как провитамин А. Многие физические свойства природного β-каротина делают его лучшим кандидатом, чем синтетические соединения. β-каротин является специфически жирорастворимым. 

Астаксантин

Другим каротиноидом, отличным от микроводорослей, является астаксантин, который находит промышленное применение. Этот пигмент представляет собой кето-каротиноид, в основном полученный из водорослей Haematococcuspluvialis и образующийся в неблагоприятных условиях, когда тонкие клеточные стенки жгутиковых водорослей изменяются на красные толстостенные стадии покоя из-за 4-5% сухого веса. Этот пигмент обычно используется в качестве пищевого красителя, кормовой добавки для птицеводства и в качестве кормовой добавки для рыб, таких как лосось, форель и креветки. 

Рынок аквакультуры этого пигмента составляет 200 миллионов долларов США в год, а средняя цена составляет 2500 долларов США/кг.

В настоящее время астаксантин в форме инкапсулированного нутрицевтика продается для использования человеком.

Фикобилипротеины

Растворимые в воде вспомогательные фотосинтетические пигменты, содержащиеся в различных типах водорослей, таких как цианобактерии, криптофиты родофитов, глаукофиты и широко известные как фимобилипротеины. 

Они делятся на три основные категории:

1. фикоцианин

2. аллофикоцианин

3. фикоэритрин

Отличающиеся только своими спектральными свойствами.

Количество различных элементов, таких как фитокобилипротеины в водорослях; изменяется в зависимости от параметров окружающей среды, таких как интенсивность света и спектральное качество света. 

Например, Спирулина платенсис при выращивании при различной интенсивности света количество фикоцианина варьируется от 11 до 12,7% по сухому весу. Спирулина и порфиридий-это две общие микроводоросли, которые коммерчески используются для производства фимобилипротеинов. 

Эти пигменты имеют основной потенциал в продуктах питания в качестве натуральных красителей, косметических средств и диагностических инструментов в биомедицинских исследованиях в качестве флуоресцентных маркеров.

Например, пигментный фикоцианин рекламируется под брендом Lina blue с помощью чернил и химикатов Dainippon для использования во фруктовом мороженом, конфетах, холодных напитках, молочных продуктах и жевательной резинке. 

Цена фикобилипротеинов варьируется от 3 до 1500 долларов США за мг для некоторых сшитых пигментов.

Ценные молекулы

Из 30 000 известных видов микроводорослей лишь немногие используются для производства высокоценных соединений, таких как пигменты или белки. В настоящее время микроводоросли представляют собой скрытый источник различных новых биоактивных соединений. Из-за их большого биоразнообразия исследования, связанные с исследованием различных новых биоактивных соединений, можно рассматривать как бесконечную область. Важными источниками различных биологически активных липидных соединений являются морские микроводоросли с процентным содержанием полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), эффективных против многих заболеваний.

Таблица 5. Различные ценные соединения, полученные из микроводорослей.

Группа продуктов	Область применения	Примеры производства
Фикобилипротеины	Пигменты, косметика, витамины	Фикоцианин (Спирулина платенсис) β-каротин (Дуналиелласалина) астаксантин (Гематококкплювиалис)
Полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК)	Нутрицевтики, пищевые добавки	ЭПК-(Chlorella minutissima) ДГК-(Schizochytriumsp.)
Витамины	Питание	Биотин -(Euglena gracilis) α-токоферол -(Euglena gracilisа ) Витамин C- (Protothecamoriformis)

Соединения, полученные из водорослей, для использования человеком

Использование водорослей в качестве пищи датируется 2500 годом назад в китайской литературе. Многие микроводоросли (морские водоросли) потребляются в различных частях Азии непосредственно в качестве пищи и съедобны в небольшом количестве коренными жителями таких стран, как Африка, Южная Америка и Мексика, благодаря их витаминам и питательной ценности. 

Их также можно добавлять в различные продукты, такие как:

• паста
• закуски
• десны
• напитки
• лапша
• печенье 

Сине-зеленая водоросль по имени Спирулина платенсис привлекает внимание всего мира в качестве пищевой добавки из-за ее высокой пищевой ценности в качестве пищи для человека.

Она была продемонстрирована как богатый источник белков, полиненасыщенных жирных кислот, пигментов, витаминов и фенолов. В наши дни хлорелла также широко продается в продовольственных магазинах и в качестве корма для рыб, как Спирулина. 

В настоящее время на рынке микроводорослей доминируют хлорелла и спирулина, благодаря их высокой белковой ценности, питательной ценности и легкости выращивания. Их биомасса продается в виде таблеток, капсул и жидкостей для использования в качестве пищевой добавки.

Биомасса микроводорослей состоит из трех основных частей:

• белков
• углеводов
• липидов

Таблица 5. Коммерциализация важных микроводорослей для питания.

Водоросли	Различные продукты из водорослей
Спирулина(Артросфира)	порошки, таблетки, напитки, чипсы, макаронные изделия
Хлорелла	таблетки, порошки, нектар, лапша,
Дуналиелла салина	порошки b-каротина

Удобрение из водорослей

Как макро -, так и микроводоросли содержат множество соединений, способствующих прорастанию, росту листьев или стеблей, цветению, а также могут быть использованы в качестве биологических средств защиты от болезней растений.

После извлечения нефти и углеводов из макро-и микроводорослей в отработанной биомассе, остается еще много питательных веществ. Одним из потенциальных применений этой оставшейся биомассы является использование в качестве биоудобрения, что повысит экономический потенциал водорослей для повторного использования при выращивании после извлечения питательных веществ. Оставшаяся биомасса будет использоваться в качестве удобрения. Большинство цианобактерий способны фиксировать атмосферный азот и могут использоваться в качестве эффективных биоудобрений. Они играют важную роль в сохранении и повышении плодородия почвы для увеличения роста и урожайности риса в качестве естественного биоудобрения.

Волокна для бумаги из водорослей

Различные полисахариды, содержащие серу, обеспечивают структурную стабильность большинству видов водорослей. В качестве потенциального сырья целлюлозосодержащие водоросли могут использоваться для производства бумаги, но существует несколько примеров водорослей в качестве источника недревесного волокна. Смесь водорослей была взята с очистных сооружений городских сточных вод. Верверис и др. использовали его в качестве 10% целлюлозной смеси, что привело к заметному повышению механической прочности бумаги при снижении стоимости материала на 45% за счет снижения яркости, что привело к снижению общей стоимости на 0,9-4,5%. Но эта концепция ограничена рамками исследований.

В качестве обработанных пищевых ингредиентов

Такие продукты, как агар, альгинаты и каррагинаны, относятся к числу наиболее ценных продуктов, которые могут быть получены из водорослей благодаря их желирующим и загущающим свойствам. 

В последние годы наблюдается значительный рост в области исследований и разработок в области водорослей в таких областях, как слияние протопластов, культуры клеток макрогрибковых клеток, производство трансгенных водорослей.

Агар

Агар, полученный из микроводорослей, находит множество применений в пищевых продуктах, таких как замороженные продукты, десерты, конфеты, фруктовые соки, а также в промышленных целях, таких как проклейка бумаги, текстильная печать и молекулярная биология, в качестве агарозы и в различных биомедицинских областях для производства капсул, таблеток, антикоагулянтов.

Каррагенаны

Каррагинан, полученный из водорослей, является водорастворимыми полисахаридами и чаще всего используется, чем агар, для применения в качестве эмульгаторов и стабилизаторов в различных пищевых продуктах. κ — и κ-каррагинаны обычно используются в различных продуктах, таких как желе, джемы, десерты, мясные продукты, благодаря их загустевающему действию. Также были исследованы различные фармацевтические применения каррагенов, такие как противовирусные, противоопухолевые, антикоагулянтные средства.

Альгинат

Альгинат, соединение, полученное из бурой водоросли, используется в текстильной промышленности для проклейки хлопчатобумажной пряжи и имеет большое значение благодаря своим гелеобразующим свойствам. Альгинат обладает хелатирующим свойством и способностью образовывать высоковязкий раствор, что делает его потенциальным кандидатом для пищевой и фармацевтической промышленности.

Корма для аквакультуры

В настоящее время различные корма для водорослей используются для выращивания различных рыб, таких как личинки, молодь рыб и рыбы.

Наиболее часто используемыми водорослями для аквакультурного корма являются:

• Хлорелла 
• Тетрасельмис
• Павлова
• Феодактилий
• Наннохлоропсис 
• Скелетонема
• Талассосира

 С помощью Хлореллы и Спирулины или их смеси многие компании производят аквакультурный корм. Микроводоросли Hypneacervicornisи Cryptonemiacrenulata, богатые белком, были протестированы в качестве креветочного рациона.

За последние несколько десятилетий сотни микроводорослей были исследованы в качестве пищи, но все же менее двадцати приобрели значение в контексте аквакультуры.

Минусы продуктов из водорослей

Несмотря на все преимущества использования водорослей в качестве топлива, пищи или корма и других продуктов, есть некоторые недостатки продуктов из водорослей, которые перечислены здесь:

1. Биотопливо из водорослей слишком дорого. Нынешние затраты на производство топлива из водорослей, выращиваемых в прудах с открытыми дорожками, слишком высоки, чтобы сделать этот процесс экономически целесообразным. Над этим нужно проделать большую работу.

2. Топливо из водорослей при горении выделяет углекислый газ. По сути, использование водорослей для фильтрации угля, а затем его сжигание приведет к выделению захваченного углекислого газа. Согласно журналу Low-tech, “Водорослевое топливо можно считать даже худшей идеей, чем “чистый” уголь.

3. Некоторые исследования показали, что сине-зеленые водоросли и спирулина скорее вредны, чем полезны для здоровья человека, поскольку они содержат много токсинов, таких как нейротоксины, гепатотоксины, а также BMAA(бета-N-метиламино-L-аланин). Загрязненные сине-зеленые водоросли могут вызвать повреждение печени, боль в животе, тошноту, рвоту, слабость, жажду, учащенное сердцебиение, шок и смерть.

4. Некоторые люди, принимающие солнечную хлореллу, могут страдать от желудочно-кишечных проблем, включая газы, боли в животе, тошноту, диарею и/или запор. Дополнительные побочные эффекты могут включать усталость, раздражительность и повышенную чувствительность к воздействию солнца.

5. Поскольку высококачественные микроводоросли не имеют многих побочных эффектов, но содержат йод, у людей с аллергией или чувствительностью к йоду могут развиться различные типы проблем, а также их могут избежать люди с гиперпаратиреозом.

6. Астаксантин может снизить кровяное давление, а у женщин он может снизить уровень кальция, что является серьезной проблемой для здоровья.

7. Хлорелла или спирулина, собранные из загрязненного источника, содержат токсичные тяжелые металлы. По некоторым данным, спирулина также может содержать микросистины или потенциально смертельные бактерии, которые могут повлиять на функцию печени и центральной нервной системы.

Промежуточный вывод по водорослям

В области водорослей необходимо активизировать различные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы для преодоления различных технологических барьеров, поскольку водоросли обладают потенциалом для получения новых химических веществ и биоактивных соединений.

 За исключением этого, применение водорослей в биотехнологическом секторе безгранично. Существует большая потребность в использовании богатого разнообразия водорослей для различных бесполезных применений. С точки зрения их применимости на рынке, водоросли являются перспективными источниками биотоплива, высокоценных молекул, нутрицевтиков и различных биоактивных метаболитов для разработки новых лекарств. При их эксплуатации необходимо полное использование биомассы водорослей и проведение исследований для различных потенциальных применений.