به قلم : اعظم صالحیان ؛ کارشناسی ارشد تغذیه و رژیم‌درمانی، دانشگاه علوم و تحقیقات تهران
دکتر مهسا حاتمی : دکتری تخصصی تغذیه و رژیم درمانی ؛ دانشگاه علوم پزشکی تهران
تحریریه زندگی آنلاین : شاید پیش‌زمینه‌ای که از جلبک‌ها در ذهن داریم، تنها به خزه‌های چسبیده به کف رودخانه‌ها و دریا ختم شود که آنها را جلبک خطاب می‌کنیم، اما جلبک‌ها بسیار مفیدتر و کاربردی‌تر از آن چیزی است که تصورش را میکنید.
جلبک‌ها قدیمی‌ترین گونه‌هایی هستند که از آغاز جهان وجود داشته و خودشان را در تمام سال‌هایی که سپری شده با تغییرات وفق داده‌اند و هنوز هم در بخش‌های مختلفی از کره زمین زندگی می‌کنند. به‌طور کلی، هم جلبک آب‌شیرین وجود دارد که کشت آنها از طریق آب شیرین صورت می‌گیرد و هم جلبک آب شور که در دریاها و اقیانوس‌ها رشد پیدا می‌کنند و جمعیت آنها نسبت به جلبک‌های آب شیرین به مراتب بالاتر است.
از سوی دیگر، جلبک‌ها به دو دسته ریزجلبک‌ها (میکروجلبک‌ها) و درشت‌جلبک‌ها (ماکروجلبک‌ها) تقسیم می‌شوند که ریزجلبک‌ها بین 2 تا 15 میکرون و زیر میکروسکوپ قابل‌رؤیت هستند، درحالی که درشت‌جلبک‌ها (ماکروجلبک‌ها) ظاهری گیاه‌مانند دارند و با رنگ‌های متفاوتی چون قهوه‌ای و قرمز در سواحل دریاها و اقیانوس‌ها رشد می‌کنند و به‌عنوان گیاهان دریایی هم آنها را می‌شناسند و در واقع گیاهانی آبزی هستند که به صورت رشته‌های بلند و تا چند متر هم هستند. جلبک‌ها از لحاظ ساختار سلولی یوکاریوت بوده و از نظر تنوع در اندازه، دامنه گسترده‌ای از ابعاد پیکوپلانکتونی (2-2/0 میکرومتر) تا گونه‌هایی با اندازه‌های بیش از 10 متر (جنگل‌های کلپ) را در بر می‌گیرد.
بر اساس تخمین‌ها حدود 10 میلیون گونه جلبک تا به امروز شناسایی شده است که بیشتر آنها در گروه ریزجلبک با ابعاد میکروسکوپی قرار دارند. ریزجلبک‌ها میکروارگانیسم‌های تک‌سلولی یا چندسلولی فوتواتوتروف هستند که صرف نظر از تنوع در اندازه و ساختار سلولی، تنوع چشم‌گیری در نوع رنگدانه‌های فتوسنتزی از خود نشان می‌دهند که در واقع نوعی سازگاری با میزان نور در محیط محسوب می‌گردد. بر اساس نوع رنگدانه‌های موجود در جلبک‌ها آنها را به گروه‌های سبز، قرمز، قهوه‌ای و طلایی تقسیم می‌کنند که هر گروه نمایندگان متعددی در گروه ریزجلبک‌ها دارند.
برخی از ریزجلبک‌ها توانایی سنتز انواعی از ترکیبات فعال زیستی می‌باشند که متابولیت‌های ثانویه تولیدی توسط ارگانیسم‌ها با اهدافی چون سازگاری با شرایط محیطی، مقابله با استرس‌هایی همچون محدودیت منابع غذایی یا تغییر شرایط محیطی، ممانعت از خورده شدن توسط شکارچیان، جاذب‌های جنسی و ... را دارند. تحقیقات نشان می‌دهند که ریزجلبک‌ها قادر به تولید طیف گسترده‌ای از مواد فعال زیستی با خاصیت ضدمیکروبی، ضدویروسی، ضدقارچی، آنتی‌آلرژی، ضدانعقاد، ضدسرطان و آنتی‌اکسیدانی می‌باشند.
بیشتربخوانید:
نقش ورزش و تغذیه در میکروبیوتای سالم
کاربرد ریزجلبک‌ها در صنایع غذایی
امروزه صنایع غذایی با تمرکز بر ارتقای سلامت مصرف‌کنندگان، سعی در غنی‌سازی رژیم غذایی با افزودن ویتامین‌ها و مکمل‌های غذایی دارد. ارزش غذایی بالا و دسترسی نسبتاً آسان به برخی از ریزجلبک‌ها سبب گردیده تا توجهات ویژه‌ای را در صنعت دارو و غذا متوجه خود کند.
ریزجلبک‌ها غنی از درشت مغذی‌ها هستند، ترکیب درشت‌مغذی‌ها و ارزش غذایی آنها بر اساس جنس جلبک، گونه و شرایط رشد بسیار متغیر است، به طور کلی ماده خشک ریزجلبک‌ها دارای 39 تا 71 درصد پروتئین، 57 درصد کربوهیدرات (عمدتاً پلی‌ساکاریدها، سلولز و نشاسته) و 6 تا 86 درصد از لیپیدها به ویژه استرول‌ها و اسیدهای چرب با چندین پیوند دوگانه غیراشباع بلند زنجیر فیبر و آنزیم بوده و مقادیر قابل توجهی از ویتامین‌های گروه A، B و C و نیز املاح معدنی چون ید، سدیم، پتاسیم، آهن، منیزیم و کلسیم دارند.
از سوی دیگر برخی از گونه‌ها، بسیار کم کالری بوده و می‌توانند به عنوان مکمل‌های غذایی در رژیم‌های غذایی مختلف مورد استفاده قرار گیرند. در حال حاضر تقاضای مصرف‌کنندگان برای محصولات جدید و متنوع، نوآورانه و زیست توده ریزجلبکی و محصولات مشتق شده از آن در بازار مواد غذایی جایگاه رو به رشدی دارد. در واقع در دهه گذشته چندین شرکت برجسته در تولید و تجاری‌سازی مواد غذایی شروع به تولید غذاهای حاوی ریزجلبک یا سیانوباکتری کرده‌اند که این یک روند جهانی می‌باشد.
به عنوان مثال در اروپا می‌توان «تخم‌مرغ وگان» را پیدا کرد که یک جایگزین تخم‌مرغ است که از ریزجلبک‌های بومی تولید شده است که در اصل در هلند یافت می‌شود. در آسیا می‌توان کراکر پر شده با اسپرولینا (لی بیسکویت) را خریداری نمود و در آمریکا برخی از جدیدترین محصولات عرضه شده حاوی ریزجلبک عبارتند از سوپ سوپرفودزوپا که یک سوپ خیار ارگانیک و آووکادو حاوی اسپرولینا و چیا بوده و همین‌طور در کانادا می‌توان پروتئین بار غنی از پروتئین تجاری شده را یافت. علیرغم وجود گستره وسیعی از فرصت‌هایی که منابع و مزایای سلامتی شناخته شده از مصرف ریزجلبک‌ها را ارائه می‌دهد که در چندین مقاله مروری و کتاب بررسی شده است، بیشتر جلبک‌هایی که در حال حاضر برای مصارف غذایی تجاری شده‌اند، به عنوان مکمل‌های غذایی فروخته می‌شوند و فقط تعداد محدودی از مواد غذایی ریزجلبک یا ترکیبات مشتق شده از ریزجلبک‌ها اخیراً به بازار عرضه شده است.
اکثر آنها شامل فرمولاهای نوزادی حاوی DHA مشتق شده از ریزجلبک‌ها به جای محصولات شامل کل توده ریزجلبک می‌باشد. هنوز چندین چالش وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد که عبارتند از: ظرفیت تولید پایین، هزینه بالای تولید، رنگ شدید (به طور کلی سبز)، طعم و عطر ماهی و مسائل قانونی و مقرراتی، با این حال تولید صنعتی غذاهای حاوی ریزجلبک یک واقعیت است و چندین نوشیدنی، اسنک یا محصولات پخت‌وپز حاوی ریزجلبک در سراسر جهان تجاری می‌شوند.
هنگام توسعه یک محصول جدید حاوی ریزجلبک باید چندین جنبه در نظر گرفته شود. به عنوان نتایج یک پژوهش که کاربردهای غذایی بالقوه ریزجلبک‌ها را بررسی کرده و به این نتیجه رسیدند که میزان پذیرش محصولات حاوی ریزجلبک تا حد زیادی به رژیم غذایی سنتی جمعیت هدف بستگی دارد.
در واقع در بسیاری از کشورهای آسیایی استفاده از ریزجلبک‌ها به عنوان یک ماده غذایی نادر نیست، زیرا غذاهای سنتی حاوی جلبک‌ها در بسیاری از آماده‌سازی‌های غذایی هستند. در فرهنگ‌های غربی چندین استراتژی مانند پوشاندن رنگ شدید ریزجلبک‌ها با استفاده از شکلات مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین پیشنهاد کرده‌اند که عطر و طعم قوی ریزجلبک‌ها را می‌توان به عنوان مثال با ادویه‌های با طعم غالب پنهان کرد. با این حال طعم ریزجلبک‌ها می‌تواند فرصتی برای تولید غذاهای جدید باشد.
هنوز فرصت بزرگی برای استفاده از ریزجلبک‌ها به عنوان غذا وجود دارد، در واقع آستاگزانتین که یک کاروتنوئید تولید شده توسط ریزجلبک‌ها است، اخیراً به عنوان یک فیتوکمیکال خاص با پتانسیل قوی آنتی‌اکسیدانی در صنایع تولید مکمل‌های آنتی‌اکسیدانی پیشنهاد شده است و مطمئناً این عنصر کم استفاده در نهایت توسط صنایع غذایی مورد بهره‌برداری قرار خواهد گرفت، به علت اینکه ریزجلبک‌ها در تبدیل انرژی خورشیدی بسیار کارآمد هستند، از شرایط محیطی خارجی تأثیر زیادی نمی‌پذیرد و با تولید بالاتر در سطوح بزرگ‌تر نسبت به محصولات سنتی مشخص می‌شوند می‌توانند به عنوان یک منبع غذایی بالقوه و اقتصادی برای خوراک حیوانات استفاده شوند.
در میان ریزجلبک‌ها گونه‌های کلرولا ولگاریس و اسپیرولینا ماکسیما در حال حاضر به طور گسترده‌ای در جهان برای تولید مکمل‌های غذایی برای انسان‌ها و به عنوان مواد افزودنی مغذی به غذای دام‌ها استفاده می‌شوند و این جلبک‌ها به دلیل محتوای پروتئینی و ارزش غذایی بالایی که دارند و نیز به سبب اینکه پرورش آنها به طور مصنوعی بسیار ساده است شناخته‌شده‌ترین گونه‌ها محسوب می‌گردند. در حال حاضر در اروپا ریزجلبک‌هایی که به عنوان خوراک دام یا مواد تشکیل دهنده غذای حیوانات ثبت شده‌اند در مطالعه‌ای که در سال 2018 برای بررسی استفاده از ریزجلبک‌ها برای تغذیه نشخوارکنندگان شیری انجام شد نشان داد که بیشترین تغییرات مشاهده شده مربوط به پروفایل اسیدهای چرب با زنجیره بلند و اسیدهای چرب سری امگا 3 به ویژه EPA و DHA می‌باشد.
بیشتربخوانید:
غذاهای عملکردی را بهتر بشناسید
کاربرد ریزجلبک‌ها در حوزه سلامت و صنایع دارویی
ریزجلبک‌ها قادر به سنتز ترکیبات فعال زیستی متنوعی هستند که در بین این ترکیبات موادی با خواص درمانی منحصر به فرد دیده می‌شود. برای مثال ماده فعال ضد میکروبی موجود در عصاره به دست آمده از برخی ریز جلبک‌ها، تحقیقات متعددی خاصیت ضدسرطانی، تقویت سیستم ایمنی، سم زدایی، ضددیابت، ضدالتهاب، کاهش فشارخون و خواص گوارشی ریزجلبک‌های کلرولا و اسپیرولینا را اثبات نموده‌اند. همچنین استفاده از ریزجلبک‌ها به عنوان منابع تولید آنتی‌بیوتیک‌ها مزایای بسیاری دارد، از جمله این که آنها دارای تنوع بسیار زیادی هستند، قادر به رشد در مخازن زیستی در مقیاس انبوه و با استفاده از محیط‌های کشت ارزان قیمت بوده و قابلیت نگهداری به روش انجماد را نیز دارند. همچنین برخی از ریزجلبک‌ها دارای اثرات ضدویروسی، ضدقارچی، ضدانگلی، آنتی‌اکسیدانی و ضدسرطانی نیز می‌باشند.
کاربرد ریزجلبک‌ها در صنایع بهداشتی و آرایشی
ریزجلبک‌ها قادر به تولید ترکیبات فعال زیستی نظیر آنتی‌بیوتیک‌ها، آلژسیدها و سموم هستند که این مواد همگی کاربردهایی در صنایع بهداشتی و آرایشی دارند از جلبک‌ها به وفور در محصولات آرایشی به عنوان عوامل قوام‌دهنده یا حجم‌دهنده، ترکیبات آبرسان و آنتی‌اکسیدان‌ها استفاده می‌شود. از آنجایی که جلبک‌ها سرشار از ویتامین‌ها و مواد معدنی هستند، پوست را نرم و مرطوب کرده و در حالی که پوست را جوانسازی و سم‌زدایی می‌کنند، مواد معدنی لازم برای آن را نیز تأمین می‌نمایند. بسیاری از گونه‌های ریزجلبکی در تولید کرم‌های آرایشی و محصولات مراقبت از پوست (مثلاً کرم ضدچروک، نرم کننده‌ها، ضدخارش و التهاب، لایه بردارها و ترمیم کننده‌های پوست) استفاده می‌شود. همچنین از ریزجلبک‌ها در تولید محصولات مراقبت از مو و ضدآفتاب به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. گونه‌های جلبکی امروزه به صورت متداول در صنایع بهداشتی - آرایشی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کاربرد ریزجلبک‌ها در حوزه انرژی
امروزه با افزایش جمعیت و محدودیت سوخت‌های فسیلی، بشر نیاز به منابع سوختی جدید دارد. پرورش ریزجلبک‌ها به منظور تولید سوخت زیستی، خود سبب تولید اکسیژن می‌گردد، لذا امروزه استفاده از سوخت‌های زیستی به عنوان بهترین جایگزین برای انرژی‌های فسیلی مطرح است. بیودیزل یا سوخت زیستی که مخلوطی از استرآلکیل اسیدچرب است که این لیپید حاوی 98-90 درصد تری‌گلیسیرید، دی‌گلیسیرید و مونوگلیسیرید می‌باشد، در ریزجلبک‌های شناخته شده‌ای مانند کلرولا بین 20 تا 50 درصد روغن وجود دارد، البته میزان مواد غذایی و فاکتورهای محیطی روی ترکیب اسیدهای چرب تولید شده در این ریزجلبک‌ها مؤثر است. در فرآیند تولید بیودیزل از ریزجلبک‌ها، بعد از فرآیند مایع‌سازی، محتویات سلولی به فازهای آب، روغن، گاز و باقیمانده نهایی تقسیم شده و از روغن آنها طی فرآیند کراکینگ، بیودیزل استخراج می‌شود.
کاربرد ریزجلبک‌ها در حوزه محیط زیست
امروزه یکی از کلیدی‌ترین مسائل در حفظ محیط زیست، یافتن راه‌هایی برای حذف انواع مختلف آلاینده‌ها از محیط می‌باشند. ریزجلبک‌ها دارای پتانسیل بالایی برای تصفیه پساب‌ها هستند. از سوی دیگر، حذف عناصر مغذی موجود در پساب‌ها مانند نیترات و فسفات توسط ریزجلبک‌ها، می‌تواند به علت مزایایی چون تولید زیست توده ارزشمند، عدم تولید آلودگی، بازچرخ مواد مغذی، فناوری ساده، کارایی بالا و هزینه پایین بسیار مورد توجه قرار گیرد تاکنون عملکرد مطلوب جنس‌های کلرولا اسپیرولینا و برخی سیانوباکتری‌ها برای حذف فسفر و نیتروژن از محیط‌های آبی به اثبات رسیده است. این گونه‌ها برای رشد خود از فسفات و نیترات استفاده می‌کنند و سبب کاهش آن در محیط می‌گردند. همچنین تحقیقات نشان داده که استفاده از ریزجلبک‌های کلامیدوموناس در حذف آفت کش‌ها به صرفه و کارآمد می‌باشد.
با توجه به مشکلاتی که در آینده در زمینه تأمین غذا، تأمین انرژی برای آینده کشورها به‌وجود می‌آید، جلبک‌ها می‌توانند نقش قابل ملاحظه‌ای در جبران و اصلاح این روند ایفا کنند. شایان ذکر است که جلبک‌ها برای رشد به نور خورشید نیاز دارند و بخش زیادی از جلبک‌ها هم به صورت کشت استخری پرورش می‌یابند. از آنجایی که ایران جزء پنج کشور اول دنیا از نظر دریافت انرژی خورشیدی می‌باشد، وجود این بستر کشت مناسب برای تولید جلبک، پتانسیل خوبی برای کشور ما محسوب می‌شود. استرالیا، اسپانیا، آمریکا قبل از ایران در رده‌های نخست تر قرار دارند که زمینه مناسبی را برای رشد این گونه‌های گیاهی فراهم آورده‌اند.
از این رو به دلیل پتانسیل‌های ویژه‌ای که در کشت گونه‌های مختلف جلبک‌ها در ایران وجود دارد، و با توجه به کاربردهای بالقوه آنها در حوزه‌های مختلف مانند سلامت و درمان، غذا، انرژی و محیط‌زیست، نیاز است که در مورد جلبک‌ها به‌عنوان سوپرفودهای آینده توجه ویژه و جدی‌تری صورت گیرد.
منابع در دفتر مجله موجود است.
