شناسایی دریاها موجب شده است که فرآورده‌های بسیاری برای انسان حاصل شود، یکی از این فرآورده‌ها جلبک ها هستند که به زندگی روزانه بشر فواید بسیاری می‌رسانند. بررسی تکنولوژی و جنبه‌های اقتصادی تولید جلبکها نشان می‌دهد که از آن‌ها در جنبه‌های مختلف تولید مواد می‌توان استفاده کرد. حال کاربرد جلبکها در زندگی بشر امروزی چیست؟
اهمیت و کاربرد جلبکها در غذای انسان
جلبکها به علت سرشار بودن از مواد معدنی، ویتامین‌ها، هیدرات‌های کربن و پروتئین‌ها که در درون سلول‌ها و یا در دیواره سلول‌ها وجود دارند، مورد استفاده غذایی انسان‌ها قرار می‌گیرند. استفاده از جلبکها برای تغذیه انسان سابقه‌ی طولانی دارد و به سال‌های قبل از میلاد می‌رسد. طی قحطی بزرگی که در اواسط قرن نوزدهم در انگلستان بر اثر آلودگی قارچی سیب‌زمینی رخ داد، یک نوع جلبک قرمز دریایی جایگزین مهمی برای محصولات سیب‌زمینی شد. امروزه نیز در بسیاری از کشورهای آسیایی و اروپایی، به‌ویژه در کشورهایی که دارای سواحل طولانی با دریاهای آزاد هستند، به شکل‌های مختلفی از جلبکها به‌منظور تغذیه استفاده می‌شود.
ژاپن اولین کشوری که روش صنعتی کشت و پرورش جلبک را ابداع کرد. تنها در سال 1995 در ژاپن 220000 تن جلبک به‌صورت غذای انسان مصرف شده است. استفاده از جلبک‌های دریایی به‌عنوان غذای جایگزین حاوی کمی پروتئین، تمام اسیدآمینه ضروری، ویتامین‌ها، مواد معدنی، اسیدهای چرب غیراشباع با چند پیوند دوگانه هستند.
حدود 60 تا 70 درصد وزن خشک اسپیرولینا پروتئین است. امروزه از اسپیرولینا در کلوچه‌ها، نان‌ها، سالاد و سوپ استفاده می‌نمایند و در کشورهای اروپایی برای بهبود رژیم غذایی قرص‌های اسپیرولینا به‌صورت روزانه مصرف می‌شود. با توجه به رشد جمعیت و کمبود منابع کشاورزی در خشکی، این روش‌ها می‌تواند به استفادۀ بهینه از منابع کمک نماید. در بخش‌های مختلف جهان بیش از یک‌صد نوع جلبک که عمدتاً از جلبک‌های قهوه‌ای و قرمز هستند به‌عنوان غذا استفاده می‌شوند. تعداد اندکی از جلبک‌های سبز نیز که مواد معدنی، ویتامین، قند و پروتئین بالایی دارند، به این منظور مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی جلبک‌های غذایی مهم عبارت‌اند از:
– از جلبک‌های قهوه‌ای، جنس‌های لامیناریا، سارگاسوم و آلاریا معروف‌اند. در ژاپن غذاهای خاصی از لامیناریا و آلاریا تهیه می‌شود. در آمریکای جنوبی، نوعی جلبک قهوه‌ای را جمع‌آوری کرده و پس از خشک کردن و نمک زدن، به‌تدریج به مصرف تغذیه می‌رسانند. جلبک‌های قهوه‌ای در حدود 15 درصد پروتئین، 17 نوع اسیدآمینه، 56/1 درصد چربی و 57 درصد کربوهیدرات دارند. به‌علاوه، مقادیر مناسبی از مواد معدنی، کاروتن و برخی مواد دیگر را دارا می‌باشند.
– از جلبک‌های قرمز، جنس‌های پورفیرا و کندروس معروف‌اند. پورفیرا از مهم‌ترین جلبک‌های قرمز است که توسط انسان به‌عنوان غذا مورد استفاده قرار می‌گیرد. در کشورهای ژاپن، اسکاتلند، انگلستان و آمریکا، با این جلبکها غذاهای محلی خاصی تهیه می‌کنند. در ژاپن سالانه مقادیر زیادی از این جلبک را به‌طور انبوه پرورش می‌دهند.
روش مرسوم در ژاپن این است که بخش‌هایی از ساحل را در ماه‌های اکتبر تا نوامبر به‌وسیلۀ فرو کردن نی‌های بامبو، محصور می‌کنند و سپس با استفاده از تورهای نایلونی یا الیاف گیاهی، بستر کشت جلبک پورفیرا را فراهم می‌سازند. استفاده از پورفیرا در ژاپن قدمتی 300 ساله دارد و کشت انبوه آن سالانه درآمد هنگفتی را برای کشور ایجاد می‌نماید. در ژاپن به‌تنهایی حدود 30 هزار تن پورفیرا در سال مصرف می‌شود. جلبک پورفیرا غنی از ویتامین‌های D,C,B,A و E است و مقدار قابل توجهی پروتئین دارد.
هر 100 گرم پورفیرا به‌طور 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 می‌رسد.
– از جلبک‌های سبز، جنس‌های اولوا و کلرلا معروف‌اند. از اولوا که به خاطر شباهت آن، به برگ کاهوی دریایی شهرت دارد، برای تهیه سالاد و سوپ استفاده می‌شود.
کلرلا از جلبک‌های تک یاخته‌ای آب‌های شیرین است و به‌راحتی به‌صورت انبوه کشت می‌شود. در کشور کوچک تایوان سالانه بیش از 1500 تن پودر جلبک کلرلا تولید می‌شود. 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 چربی‌ها تشکیل می‌دهند. پروتئین‌های کلرلا تمام اسیدهای آمینه ضروری را دارا هستند، ازاین‌رو در مسافرت‌های فضایی به‌عنوان غذا مورد استفاده قرار می‌گیرند. میکرو جلبکها با همه امتیازات برجسته، ارزنده‌ترین ماده زیستی روی کره زمین محسوب می‌شوند. آن‌ها پایه و اساس زنجیره غذایی بوده و از قدرت تکثیر بالایی برخوردارند.
کاربرد جلبکها در تهیه داروها
جلبکها به دلیل دارا بودن ترکیبات ویژه پلی ساکاریدی و نیز ترکیبات دارویی خاص، دارای کاربردهای وسیعی هستند. خواص دارویی که برای جلبکها عنوان کرده‌اند بسیار است ازجمله به‌عنوان مسهل در یبوست‌های دستگاه گوارش، به‌عنوان التیام دهنده زخم‌های دستگاه گوارش و به‌عنوان داروهای ضد انگلی دستگاه گوارش و همچنین در کاهش فشارخون، کاهش چربی خون، کاهش وزن زیاد و نیز جلوگیری از بیماری‌های تصلب شرایین از جلبکها استفاده می‌شود. حتی در برخی از منابع به قدرت مقابله این گیاهان در مقابل ویروس HIV نیز اشاره شده است. همچنین مقابله با ویروس تب‌خال نیز با کاربرد جلبکها امکان‌پذیر است.
به‌عنوان مثال کاربرد جلبکها سبز اسپیرولینا می‌تواند برای عفونت‌های قارچی پوستی مفید باشد. اسپیرولینا گونه‌ای از علف‌های دریایی است که به گروه جلبک‌های سبز آبی تعلق دارد. به دلیل پدیده مقاومت قارچی و همچنین عوارض جانبی اغلب داروهای ضد قارچی اگر بتوانیم دارویی گیاهی برای درمان بیماری‌های قارچی به دست آوریم، بسیار مفید و مؤثر است.
بر همین اساس پژوهش‌های متعددی بر روی خواص ضد میکروبی جلبکها 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 بیماری‌های توموری از آن‌ها استفاده می‌شود.
برای مثال سرطان پستان یکی از شایع‌ترین سرطان‌های بدخیم زنان در کل دنیا بوده و شیوع ابتلا به آن در اکثر کشورهای جهان ازجمله ایران رو به افزایش است. ازاین‌رو پژوهش‌های بسیاری بر اثرات ضد سرطانی ارگانیسم‌های دریایی به‌خصوص جلبکها انجام گرفته و نتایجی حاصل شده است. در پژوهشی مشاهده شد که ترکیبات موجود در عصاره هیدروالکلی جلبک قرمز Laurencia pacifica قادر به مهار تکثیر سلول‌های سرطانی معده، پستان، کولون، تخمدان، ریه، پانکراس، پروستات و پوست است؛ پس می‌توان نتیجه گرفت که ترکیبات متنوعی در این جلبک وجود دارد که سبب مهار طیف وسیعی از سرطان‌ها می‌شوند.
مطالعاتی به‌منظور بررسی اثر ضد توموری عصاره جلبک قهوه‌ای Sargassum glaucescens بر رشد و تکثیر برخی رده‌های سلولی سرطانی انجام شد که نشان داد عصاره این جلبک دارای اثرات ضد سرطانی قابل‌توجهی بود. همچنین در مطالعه اثر ضد سرطانی عصاره اتانولی جلبک سبز Dunaliella salina بر روی میزان مرگ و میر رده سلولی سرطان پوست مشخص شد که عصاره اتانولی این جلبک بر روی یک رده سلولی اثر کشندگی داشته و این اثر با افزایش غلظت عصاره افزایش می‌یابد.
کاربرد جلبکها در مکمل‌های غذایی
جلبکها دارای پروتئین‌های کاملی با زنجیره آمینواسیدی هستند (برخلاف گیاهان) که در پردازش‌های متابولیکی جلبکها مانند تولید انرژی و آنزیم به وجود می‌آید. جلبکها دارای مقادیر قابل توجه‌ای از کربوهیدرات‌های ساده و پیچیده هستند که برای بدن انسان به‌عنوان منبعی غنی کاربرد دارند. به‌طور مشخص کمپلکس‌های کربوهیدرات‌های سولفاته باعث تقویت سیستم ایمنی بدن می‌شوند. وجود اسیدهای چربی همچون امگا 3 و امگا 6 در جلبکها، آن‌ها را به منابع ارزشمند غذایی تبدیل کرده است که میزان تولید انرژی در مصرف‌کننده را بالا می‌برد، همچنین جلبکها دارای مقادیر زیادی از انواع ویتامین‌ها، مواد معدنی، کارتنوئیدها و عناصر کمیاب هستند.
جلبک قهوه‌ای یک نوع گیاه دریایی است که می‌توان آن را به‌صورت خام مصرف کرد، اما این گیاه اغلب به‌صورت خشک، دانه‌های ریز، یا پودر شده وجود دارد. این گیاه به شکل مایع نیز موجود است که می‌توان آن را به آب آشامیدنی اضافه کرد. می‌توان از جلبک قهوه‌ای دانه‌ای یا پودر شده به‌عنوان چاشنی و طعم‌دهنده و نیز به‌جای نمک استفاده کرد.
جلبک قهوه‌ای منبعی سرشار از ویتامین‌ها، به‌خصوص ویتامین‌های B و نیز بسیاری از مواد معدنی مفید است. محققان اظهار کرده‌اند که این گیاه برای بافت مغزی، غشاهایی که مغز را احاطه کرده‌اند، پرده‌های مننژ، اعصاب حسی و نخاع و همچنین ناخن‌ها و رگ‌ها بسیار سودمند است. به دلیل وجود ید در جلبک قهوه‌ای، از آن برای درمان اختلال‌های غده تیروئید استفاده می‌کنند. این گیاه برای درمان بیماری‌های دیگری نظیر ریزش مو، چاقی و انواع زخم‌ها مفید است. جلبک قهوه‌ای در مقابل اثرات ناشی از اشعه، از بدن محافظت می‌نماید.
اسپیرولینا که در سراسر دنیا به‌عنوان بهترین جلبک خوراکی شناخته‌شده است، یک منبع غذایی فوری است و در آب و هوای گرم و آفتابی و در آب‌های قلیایی سراسر دنیا رشد می‌کند. این نوع از جلبک با پروتئینی به میزان ۲۰ برابر پروتئین سویا در زمینی با وسعت یکسان به عمل می‌آید، 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 به‌خصوص گیاه‌خواران برای سلامتی گلبول‌های قرمز خود به آن نیازمندند. آهن، مقدار زیادی پروتئین (۶۰ تا ۷۰٪)، اسیدهای آمینه ضروری، اسیدهای نوکلئیک RNA و DNA، کلروفیل و فیکوسیانین– رنگ‌دانه آبی که فقط در جلبک‌های سبز- آبی یافت می‌شود، در تحقیقات آزمایشگاهی طول عمر موش‌های مبتلا به سرطان را افزایش داده است. اسپیرولینا ماده غذایی قابل هضم و طبیعی است که از دستگاه دفاعی بدن محافظت می‌نماید، میزان کلسترول را پایین می‌آورد و به جذب عناصر معدنی کمک می‌کند.
کاربرد جلبکها در سوخت‌های زیستی
امروزه یافتن منابع انرژی تجدید پذیر برای جایگزینی با سوخت‌های فسیلی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. آلودگی محیط زیست، انتشار گازهای گلخانه‌ای، تغییرات آب و هوا و نوسانات قیمت نفت خام ازجمله معایب سوخت‌های فسیلی است. در این وضعیت بیشتر توجهات به سمت منابع انرژی تجدید پذیر می‌رود، چرا که برای حفظ و پایداری محیط زیست استفاده از سوخت‌های تجدید پذیر و زیست محیطی لازم است.
امروزه جلبکها در حال تبدیل به منابع اصلی تولید سوخت‌های زیستی در جهان هستند. ماکروجلبک‌ها، گیاهان دریایی که به‌سرعت در حال رشد هستند و نیازی به زمین‌های قابل کشت، کود و آب شیرین ندارند. همچنین انواع مختلف اکوسیستم، مانند صخره‌های مرجانی، جنگل‌ها و سواحل صخره‌ای به‌طور مؤثر میزبان جلبک‌های دریایی هستند. این خصوصیات و ویژگی‌ها باعث شده است که آن‌ها منبع تغذیه‌ای بسیار مناسبی برای تولید بیواتانول باشند.
در این میان، سوخت‌های ریزجلبکی نیز دارای اهمیت هستند زیرا ریزجلبک‌ها دارای نرخ رشد بالا هستند، در زمین‌های غیر قابل کشت با میزان کم آب و در آب‌های شور کشت می‌شوند. همچنین در برابر گیاهان خشکی زی توانایی بالاتری در تثبیتت دی‌اکسید کربن دارند. شناخته شده‌ترین سوخت‌های جلبکی بیواتانول و بیودیزل می‌باشند که می‌تواند جایگزین دیزل نفتی شود. ریزجلبک‌ها شامل همه تک سلولی‌ها و میکروارگانیسم‌های چند سلولی ساده دربردارنده ریزجلبک‌های پروکاریوت مانند سیانوباکتری‌ها است.
به‌طورکلی در تولید سوخت‌های زیستی از ریزجلبک‌ها، دو راهبرد دنبال می‌شود: راهبرد اول، بیشینه کردن تولید لیپید به‌منظور تولید بیودیزل است. راهبرد دوم تولید بیشینه کربوهیدرات‌ها برای تولید بیواتانول. تولید لیپید توسط ریزجلبک‌ها با بهینه‌سازی شرایط رشد مانند کنترل سطح نیتروژن، شدت نور، دما، شوری، غلظت کربن دی‌اکسید و فرایند برداشت می‌تواند افزایش یابد. به‌طورکلی تجمع لیپید در ریزجلبک‌ها زمانی اتفاق می‌افتد که مواد مغذی در محیط کشت کم باشد. تحت این شرایط تکثیر سلولی اتفاق نمی‌افتد اما کربن توسط سلول‌ها جذب می‌شود و به تری آسیل گلیسرول تبدیل می‌شود که در بین سلول‌ها ذخیره می‌شود و غلظت سلولی را افزایش می‌یابد.
استفاده از ماکروجلبک‌ها به‌منظور تولید انرژی نسبت به میکروجلبک‌ها دارای مزایایی مانند سادگی در برداشت و هزینه پایین سیستم جداسازی جلبک از محیط کشت آبی است. معمولاً در سیستم‌هایی که از میکروجلبک‌ها برای تولید انرژی استفاده می‌شود حدود 11 تا 81 درصد هزینه‌های عملیات در بخش برداشت میکروجلبک‌ها مصرف می‌شوند.
ماکروجلبک‌ها به دلیل دارا بودن خواص بیوشیمیایی مطلوب گزینه مناسبی برای تولید انرژی تجدید پذیر محسوب می‌شوند. به‌منظور تولید انرژی از زیست توده به‌طور کلی دو نوع فرآیند وجود دارد: دسته اول، فرآیندهای بیوشیمیایی است که شامل هضم بی‌هوازی و تخمیر است. برای مثال استفاده از جلبک برای تولید بیواتانول توسط تخمیر، به‌عنوان یک روش پایدار برای تولید سوخت زیستی مطرح است.
دسته دوم، فرآیندهای گرمایی-شیمیایی هستند که با بالا رفتن دما در انجام واکنش‌های شیمیایی ترکیبات سوختی تولید می‌شوند که این فرآیندها شامل: سوزاندن، پیرولیز و روش‌های هیدروترمال است. در بین فرایندهای گرمایی-شیمیایی فرآیند پیرولیز نسبت به دیگر روش‌ها 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. به‌طورکلی در دمایی 700-350 درجه سانتی‌گراد در فشار اتمسفریک رخ می‌دهد.
