近十几年来,保健食品业研制了许多天然而非传统化学添加的产品,藻类产品便是其中之一。藻类种类繁多,且体型、构造、生殖尤其是化学成分各异,但大体上可分为微细藻类(单细胞)及大型藻类(海藻)两大部分。
微细藻类全球约有30000种,但目前仅小球藻、螺旋藻、杜氏藻、红球藻和紫球藻等几种被用于商业用途,每年的产量也仅数千吨。如杜氏藻用以生产β-胡萝卜素为主,紫球藻因富含硫酸盐的多糖类,多作为食物纤维,而红球藻作为新兴的微细藻类产品,主要是作为补充营养品,最为消费者熟悉的螺旋藻也多以综合营养品的身份出现,每年的产量在3000吨左右。微细藻类的商业规模生产及加工目前还处于初始阶段,未来应有很大的研发应用空间。不过现在的微藻商业生产重点不仅强调其高蛋白质含量,更强调藻体内其他特殊成分,如维生素、脂肪酸、色素等,如果是初入行者须先了解相应产品的开发方向。
海藻作为营养食品的主要来源,在我国中草药医典中早有记载。海藻中所含的微量硫氨基酸、不饱和脂肪酸、多种维生素、多种矿物质以及抗氧化物都能对人类的健康起相当作用。
有关专家指出,藻类体内的保健有效成分及其含量会因生长环境不同而受影响,如季节变化,因此,稳定的养殖环境配合实验室成分分析是藻类用于商业化生产的首要工作,另外,除考量有效成分外,如何使细胞快速生长并提高产量,也是研发藻类产品过程中的重要工作之一。
分类:教育/科学
解析:
原生生物界
由化石得知,原生生物在15亿年前即已存在,他是由原核生物演化来的。大部分的原生生物为单细胞,因此常被认为是最原始、最简单的一群真核生物,是五界中在形态、解剖、生态和生活史上变异最大的一界。此界的界限不很明确,有些原生生物的演化分支很显然的延伸入植物界、菌物界和动物界中。有些原生生物的细胞非常复杂,虽然只是单细胞的个体,但必需像植物体或动物体执行所有的新陈代谢。由此可知,真核生物的起源是生物演化史上的重要突破。
五界系统中,将单细胞的真核生物归在原生生物界 (KingdomProtista) 。生物学家在 1970年代和 1980年代又扩充了原生生物界的界限,而包含了原本在五界中属于植物界和菌物界的多细胞生物,此种分类转移是基于细胞构造和生活史的比较而得的。例如由证据指出,多细胞的海藻比较接近单细胞藻类,而比较不接近植物。此种膨胀的分类法中,使原生生物界包含了类似植物的藻类、类似菌类的原生菌类和类似动物的原生动物类。因为 「protist」 一字意谓著单细胞型式,有些学者认为既然已扩张此界的界限,而建议改名为 「Kingdom Protoctista」 。不管名称如何,意即将所有不适合归入植物、菌类或动物的真核生物皆放在此界中。
凡是有水的地方就有原生生物,他们都很微小,需用显微镜观察,是重要的浮游生物 (plankton),在湖泊或池塘边缘的静止水面含量特别丰富,也有些底栖在海洋或淡水域。这些能行光合作用的浮游原生生物成为其他原生生物的食物来源。在潮湿的土壤、叶片上或陆地上也有他们的踪迹,也有一些是共生的,也有一些是会引起致命疾病的寄生原生生物。
大部分的原生生物在其生活史中某一阶段具有鞭毛或纤毛,纤毛较鞭毛短且数目多,他们像船桨一样有韵律的移动细胞。原核生物的鞭毛是与细胞表面相接触 (如细菌),而真核生物的鞭毛和纤毛则为细胞质的延伸,由微细管成束组成,外覆细胞膜,他们具有基本构造 (9+2型的微细管排列) 。
几乎所有的原生生物都进行有氧呼吸。他们的营养方式也是真核生物中变异最大的,有些为自营 (autotrophs) ,有些为异营 (heterotrophs) ,还有些为混合营养 (mixotrophs) 的,可行光合作用和异营 (如眼虫) 。因此可用营养方式将原生生物分为三群 :
类似植物的藻类 (Photosynthetic (plant-like) protists : algae) 一含有叶绿体, 行光自营营养方式。
类似菌类的原生菌类 (absorptive(fungus-like)protists,无特别名称)一吞噬有机物或分泌酵素,分解并吸收有机分子的异营营养方式。
类似动物的原生动物类 (ingestive (animal like) protists : protozoa)一吞噬大食物而为异营的营养方式。
一、藻类
藻类包括好几个相当不同的生物群,他们共同特点是具有光合作用的能力,而且保有在水中生长的原始习性,藻类异于植物之处,在于(1)单细胞藻类(unicellular algae),其本身即可作为配子(gamete),(2)一些多细胞藻类(multicellular algae),其配子囊 (gametangium,产生配子的构造) 和孢子囊(sporangiun,产生孢子的构造) 为单细胞构造 ,(3)其余的多细胞藻类,其配子囊为多细胞构造,但每个细胞都具有生殖能力,各产生一个配子。藻类主要生长在淡水、咸水或半咸水的水域中,或泥土中,下雨过后的水洼、花盆外侧、墙上,或与菌类 (如地衣)、植物 (如满江红叶部空腔内的念珠藻)、动物共生。
目前已知的藻类种数约为23,000种,其分类主要依据 :
光合作用色素的种类,
贮藏物的性质,
细胞壁的成分,
鞭毛的数目和位置,
细胞内的细微构造。
依此可将藻类分为十门 。
藻类 (本段文包括原核生物界的蓝绿藻) 和人类有密切的关系,大气中50%的氧是由藻类行光合作用放出的。而且藻类也和高等植物一样,在生态系中扮演初级生产者 (primary producer) 的角色,尤其在水生生态系 (aquatic ecosystem) 中,藻类为其他初级消费者 (primary consumers) 如鱼、虾等的主要食物来源。有些藻类可以食用 (如蓝绿藻的发菜 (Nostoc),褐藻的昆布(Laminaria) 和群带菜,红藻的头发菜 (Bangia)、紫菜 (Porphora)、龙须菜(Gracilaria) 和菩提藻 (Grateloupia) ,有些大型海藻可以当饲料,有些褐藻可以当肥料。有些红藻的细胞壁含有石灰质,会堆积为暗礁;矽藻的遗体也会堆积成为矽藻土。此外红藻的细胞壁含有多糖类,可萃取而制成洋菜(agar) ; 褐藻的细胞壁含有藻素(algin),可制成凝胶 (gel) 或安定剂。尚有些红藻可用来配药,有些褐藻还可用来提炼工业用的石油。近年来更有许多藻类被经由人工大量培养而成为健康食品,如绿藻的绿胞藻 (Chlorella) 和连营藻 (Scenede *** us),蓝绿藻的螺旋藻 (Spirulina) 等。
藻类亦给人类带来困扰,当水域中某种营养盐过高时,容易造成某种藻类过度繁殖,而产生藻华 (bloom) 或红潮 (red tide)现象。在这种优养(eutrophication) 的状况下,当藻类死亡时,细菌分解藻类后,水中会缺氧而最后使鱼、虾死亡。
藻类的形状和大小,差异甚大 : 小者如单细胞的单胞藻 (Chlamydomonassp.),长度仅5-25m左右 ; 而大者如昆布 (Laminaria),长可达数尺。另有些为群体、管状、丝状或薄膜状。
藻类可以断裂 (fragmentation),或动孢子 (planospore) 或不可动孢子(aplanospore) 行无性生殖。当环境恶劣时,可以同形配子 (isogamy)、不同形配子 (anisogamy) 或精卵结合 (oogamy) 进行有性生殖。
藻类的生活史有三型:
合子生活史 (zygotic life cycle) 一生活史中的个体以配子体 (单套) 世代占优势,只在合子短暂的时期具有双套,并进行合子减数分裂(zygotic meiosis),原始的藻类多行此种生活史,如单胞藻。
配子生活史 (gametic life cycle) 一生活史中的个体以孢子体 (双套)世代占优势,只在配子短暂的时期具有单套,产生配子之前行减数分裂(gameti meiosis),此种生活史似动物,如矽藻。
孢子生活史 (sporic life cycle) 一生活史中孢子体和配子体交替出现,具明显的世代交替,产生孢子时进行减数分裂 (sporic meiosis),藻类和植物多行此种生活史 ; 其中有些藻类的孢子体和配子体同型(isomerphic alternation of generation), 如石莼, 有些则不同型(heteromorphic alternation Of generation) , 如昆布 。
二、原生菌类
原生菌类如黏菌 (slime molds) 和水霉 (water molds),他们的外表特征与菌物界的成员相似,且皆为异营,储藏肝糖,细胞壁含纤维素与几丁质 (chitin),因此有些分类学家仍将黏菌与水霉归在菌物界。但他们与菌物界的成员的关系并不密切,如他们有游走细胞 (swiwming cells),具鞭毛 ; 或行变形虫运动,而与菌类不同 ; 黏菌有吞噬作用,吞入固体食物,而菌类则分泌酵素,将食物分解而行吸收。此外,有些水霉会储藏一种碳水化合物一mycolaminarin,此物质很像褐藻中的储藏物质,但与菌类、植物、动物者不同。黏菌和水霉传统上被视为菌类,但经由以上特征,他们较适合归在原生生物界。
黏菌又分为原生质体黏菌 (pla *** odial slime molds) 和细胞性黏菌(cellular slime molds)。水霉又分为单鞭毛可动细胞 (uniflagellate motile cells)和双鞭毛可动细胞 (biflagellate motile cells) 。
三、原生动物
原生动物大都为可运动的掠食者或寄生者,可分为下列几类 :
具鞭毛的原生动物 (flagellated Protozoans) 一如引起非洲昏睡病的 锥体虫类(trypanosomes) 、 感染人类生殖道的滴虫类(trichomonads)。
似阿米巴的原生动物 (amoeboid Protozoans) 一藉伪足移动,如有壳 或无壳的变形虫 (amoebas)、有孔虫类 (foraminiferans)、太阳虫类 (heliozoans) 和放射虫类 (radiolarians)。
孢子虫类 (sporozoans) 一能滑行或不能运动,如疟原虫属 (Pla *** odium)会引起疟疾。
纤毛虫类 (ciliates) 一利用众多的纤毛来运动和觅食,如草履虫。
藻类学,是研究藻类的学科。藻类是以水生植物为主的一个大类群,其个体大小从微型到小树状。藻类在生态学中有重要意义,因此,本学科对人类具有直接利害关系。
某些藻,特别是浮游种类,组成食物链中极为重要的部分。在沿海地区,许多大型种类直接为人类食用。由于藻类是碘、琼脂、角叉菜胶、藻酸和钾碱等的来源,因此藻类学还有工业上的套用价值。一些藻类被用来制作绝缘材料、砖、去污粉和过滤材料。还有的种类在废水氧化池中用作消化剂。而有些藻类能使水体中的其他水生生物窒息死亡,从而影响渔业或娱乐业。
基本介绍中文名 :藻类学 外文名 :phycology 研究内容 :分类、形态、构造、生态、生理 属于 :生态学、植物学 研究对象 :各种藻类 用途 :作为食料、药材和饲料等 概念,发展历史,研究内容,研究意义,概念藻类学是研究藻类植物的分类、形态、构造、生理、生态及经济利用的科学,是植物学的一个分支学科。它与人类的生产、生活有着密切的关系,在种类繁多的藻类中,有许多种类早已被用来作为食料、药材和饲料等。发展历史植物学家把植物分成藻类、苔藓、蕨类和种子植物几个大门类。其中藻类植物是地球上最古老的植物,并且种类繁多,目前被发现的约有2.5万种。我们吃的海带和紫菜就是藻类。 19世纪,植物学家们按藻类外观颜色简单地把藻类分为绿藻纲、褐藻纲、红藻纲和以蓝藻为主的粘藻纲4个纲。直到1951年,史密斯等人编写了第一本世界上较权威的《藻类学手册》,将藻类划分为绿藻门、蓝藻门、裸藻门、甲藻门、金藻门、褐藻门和红藻门7个门。 在对藻类的研究中,藻类学家们纷纷把研究重点放在藻类的进化上。1900年,布莱克曼排出了第一个绿藻进化谱系图。在这个谱系中,他认为绿藻的原始类型是具有鞭毛的单细胞游动胞型,如衣藻。以后由它经胶体群体阶段,即空球藻这一类,发展为囊球体阶段,如团藻这类已经有细胞分化的藻类。 1950年至1961年,水生所的饶钦止、黎尚豪在继续进行淡水藻分类研究的基础上,逐步建立了藻类实验室和藻类学研究室,创建和发展了实验藻类学,开展藻类生理生态和藻类生物化学研究,并设立了藻种培育室。以固氮蓝藻和单细胞绿藻为主要对象,进行生理生态和大量培养研究,并用作为稻田肥源和饲料,同时还开展了淡水水体初级生产力的研究。七十年代,他们发展了藻类污染生态学。研究藻类对污染源的吸收、积累,并利用它清除污染物质;对蓝藻固氮机理和固氮遗传方面也展开了工作。目前中国科学院已有淡水藻类研究人员六、七十人,比建院初期增加了20多倍。 藻类分类学是探索生物演化规律,摸清自然资源和研究生态平衡必不可少的基础学科之一。作为中国藻类志的重要组成部分,《中国鞘藻目专志》已由饶钦止首次完成,该专著记录了21属、301种(内新种91),占世界已报导种类43%。由于对该目分类标准和分类系统提出了新见解,该书已成为国际上这一学科的重要文献。《中国双星藻科志》则由饶和他的学生们记录了该科9属、347种(内新种219),并对某些属进行了订正,它不仅是该科在中国的完善记录,在国际上也是重要资料。研究内容藻类学,属于植物学学科中的一门,是研究藻类植物的分类、形态、构造、生态、生理、生化、遗传及其他生物学和利用的植物学分支。多数藻类是生存在潮湿的环境里的真核生物,是能进行光合作用的自养有机体。它们与高等植物的分别在于,藻类缺乏真正的根、茎、叶的分化。许多种藻类以单细胞的形态生存,需用显微镜方能观察;也有许多藻类是多细胞生物或以群体形式聚集生活,这类的藻类可形成较大的体积,如海带、紫菜等。在水生生态系,藻类是重要的初级生产者。藻类学还包括对原核生物形的藻类的研究,主要内容以蓝藻也即蓝细菌为主。 在藻类学的研究中,以藻类分类学和生态学比较成熟。藻类分类学研究藻类植物的门、纲、目、科、属、种系统地位以了解它们的资源区系和进化系统。藻类形态学研究藻类植物的形态构造。藻类生态学研究藻类植物之间及其与周围环境间的相互关系。藻类学还包括实验藻类生态学(藻类生态生理学)、藻类生理生化和藻类遗传学。研究意义藻类是流动水体中最主要的水生植物之一,随着水体环境和时间的变化,藻类表现出明显的空间分布多样性和随季节的规律性变化。研究大型藻类的区系组成、群落结构、季节变化规律以及环境因素对其的影响具有重要的理论意义。 目前国内外对大型藻类的研究相对较少。与欧美以及亚洲的一些国家相比,我国对藻类的研究相对较薄弱,尤其对大型藻类的研究更少。对大型藻类植物的研究可以清楚地揭示藻类植物的种类组成和区系分布特点,为藻类资源的研究积累资料,丰富世界淡水藻类资源。 由于这些大型藻类基本上是固着生活的种类,几乎全部种类都生长于洁净而流动的泉水和溪流中,对某些地区生态系统的稳定起着重要作用。随着世界性环境污染的加剧,水体环境也不断恶化,有的藻类已处于珍稀濒危状态,种群小而少。 有的国家已经将有些种类列入其珍稀濒危保护植物红皮书中。如若不抓紧对其进行研究,一旦物种灭绝,将不仅是物种多样性的减少,其体内包含的全部基因亦不复存在,还会影响到泉溪生态系统的平衡,造成的损失是不可弥补的。因此研究大型藻类不仅会添补藻类学研究的一些空白,而且对于全世界藻类资源的调查具有重要的科学意义,对于生物多样性的保护和恢复也具有现实意义。
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