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martes, 16 de junio de 2015

MICROALGAS

1.- INTRODUCCIÓN.
La espirulina tiene multitud de propiedades como veremos
en este artículo y es una de las cuales toman los astronautas
Los astronautas toman microalgas en sus misiones espaciales, lo cual ya nos están diciendo mucho de sus propiedades 

Las empresas de producción de microalgas tienen como actividad principal el tratamiento y comercialización de microalgas, especialmente para acuicultura y preparación de alimentos nutracéuticos.

  Existen datos de una microalga, quizás la más conocida, la Spirulina que previene el cáncer. Además esta microalga da bastante energía a nuestro organismo. Yo mismo lo he podido comprobar, estando un tiempo tomándome esta microalga en el proceso de  recuperación de la enfermedad que he tenido. La Spirulina tiene hasta un 80 por ciento en proteína, tiene casi todas las proteínas de grupo B, ácidos graso omega 3 y 6, por lo que es muy utilizado en las personas vegetarianas.

        El mercado es heterogéneo y amplísimo. Por una parte hacia la industria alimentaria (piensos
Los colorantes que llevan yogures y helados, están hechos
realmente de pigmentos de microalgas
para animales y comprimidos para alimentación humana), colorantes de helados, fabricación de caramelos, e incluso a la detección de tumores en medicina, prevención del cáncer, fabricación de cremas para la piel, fertilizantes, etc.

        Hay también carotenos que actúan como antioxidantes para prevenir el envejecimiento de las células humanas, produciendo ácidos grasos omega 3 y omega 6. Las microalgas son ricas también en ácidos grasos poliinsaturados que previenen el colesterol.

         
Hay microalgas incluso que previenen el cancer
Hay que recalcar que según la especie de microalga que estemos cultivando, producirá un tipo de ácido graso omega. Además se obtiene un ácido graso omega de mayor pureza y sin otros malos olores, que puede dar por ejemplo los ácidos grasos omega, que se obtienen para la leche, que normalmente provienen de aceites de pescado.

        Hay datos desde muchos siglos, que revelan que los aztecas consumían microalgas.

Paralelamente, este tipo de empresas, desarrollan investigaciones para la obtención de productos químicos, derivados de la biomasa que se obtiene de las microalgas.

              2.- ALGAS.

         Las algas son las más sencillas de las plantas
Macroalgas
no vasculares. Son plantas, principalmente acuáticas, que viven tanto en agua dulce como en agua salada. Poseen clorofila y son fotosintéticas al igual que las microalgas. 


     Algunas crecen también en terrenos húmedos, en la corteza de los árboles y en la madera. En Francia las consumen como cualquier otra verdura.

 
Microfotografía de una microalga
       Las microalgas en cambio son unicelulares, poseen un sistema fotosintético similar a las plantas superiores, necesitan un ciclo de luz-oscuridad (por lo que se van a la parte más superficial del mar) y tienen que vivir en agua de mar o en aguas muy saladas.
Las algas que normalmente conocemos de las playas, son las que se denominan macroalgas,  poseen clorofila y son fotosintéticas, mientras que los hongos y organismos similares, son saprofitos o parásitos.

Muchas de las numerosas especies de grandes algas marinas son de un alto valor nutritivo pero, salvo unas pocas excepciones menores, su uso como alimento humano esta restringido al Oriente. Encuentran un mayor uso como alimento para animales, como fertilizantes, como aditivos alimenticios y en varios procesos industriales.

Aunque las algas marinas se cosechan por todo el mundo, su cultivo esta casi enteramente confinado al Oriente,  y alcanza su grado máximo de sofisticación en Japón y China.

           3.- MICROALGAS.


     Por otro lado, las microalgas son mucho más pequeñas que las anteriores, y como
Las microalgas poseen ácidos grasos omega 3 y 6
 de mayor calidad,
que los derivados de pescado, aceites, etc
curiosidades podemos comentar que  se utilizan para colorantes del yogurt,  existen las microalgas procariotas que son las ‘Spirulinas’, que se utilizan para dar energía en diversos alimentos, y estas microalgas producen los ácidos grasos omega tres, presentes en muchos alimentos humanos, considerados altamente nutritivos.


         Las microalgas, tanto de agua salada como dulce, constituyen el primer eslabón de la cadena trófica acuática y como tal, son fuente nutritiva para aquellos organismos que ocupan el segundo nivel trófico, principalmente, los zooplánctones, estadios larvarios y adultos de moluscos y gasterópodos y, en algunos casos, de peces.

Pueden vivir de forma simple o en colonias
     Las microalgas se caracterizan por presentar una amplia diversidad de tamaños, pigmentación, mecanismos reproductivos, composición química, hábitats  y un bajo nivel de especialización celular. Son típicamente acuáticas y viven fijas a un sustrato o flotando libremente en el plancton. Las formas que adquieren son variadas y se organizan de forma unicelular o en colonias.

         La posición privilegiada de las algas en la cadena trófica acuática se debe a la capacidad de llevar a cabo el proceso de la fotosíntesis, el cual consiste en la bioconversión de la energía radiante de la luz en energía química, y que se almacena en los enlaces químicos de moléculas o estructuras orgánicas complejas.

        Estamos acostumbrados a que el color de las microalgas es siempre verde, pero esto no es
Existe un amplio abanico de coloración de las microalgas
así: van desde colores desde el rosa, marrón, pardo y además todos los tipos de verdes que nos podamos encontrar. Además hay cepas, que en determinadas condiciones ambientales cambian de color.

La reproducción de las microalgas es muy alta (en algunos casos en cuestión de horas) y esto lo podemos observar en piscinas que no se han clorado adecuadamente, balsas de riego, etc.






           4.- PRODUCCIÓN DE MICROALGAS.

         En Cuba la producción de microalgas se hace directamente en agua de mar, pero nosotros por el riesgo de contaminación de nuestras aguas, debemos de hacerlo en medios cerrados y en intensivo.

Dicho esto, las instalaciones que se dedican a la producción de microalgas cuentan con
Fotobiorreactor Batch (vertical)
fotobiorreactores de cultivo Batch y Open Ponds, con condiciones climáticas y de luz controladas tanto en la intensidad, como en la frecuencia.

El cultivo de cepas que se está llevando a cabo, es de variedades idóneas tanto para aportar carencias de los piensos para piscifactorías, como de pigmentación en algunas variedades de peces.
    La explotación a nivel industrial de microalgas y sus derivados es un negocio muy poco desarrollado en nuestro país. Existe un número realmente escaso de empresas dedicadas a la producción y prácticamente ninguna, se centra en la obtención de metabolitos de interés
Fotorbiorreactor Open Ponds (horizontal)
industrial-comercial.

        El proceso general se puede describir en tres etapas:

·       - Captación de la energía luminosa mediante los pigmentos fotosintéticos.
·       - Conversión de la energía radiante en energía química.
·     -   Asimilación de la molécula de CO2 para la formación del primer producto de la fotosíntesis.

        El crecimiento de una población de microalgas responde a la interacción mutua de factores biológicos, físicos y químicos.

El primer proceso consiste en la elaboración de agua de mar, ya que las microalgas que se cultivan son marinas.

         
Obtienen inicialmente las microalgas en Placas de Petri
Seguidamente se realiza el cultivo, primero en tubos de ensayo, y luego en matraces, y así en fases sucesivas, van aumentando la colonia de microalgas.

  Utilizan sal bruta para eliminar impurezas. Una vez que han aplicado la sal, hacen pasar la disolución por filtros para eliminar impurezas, y después la llevan a una lámpara ultravioleta que ya la desinfecta por completo.

  Las microalgas les llegan en placas de Petri y son cepas que compran o bien son cedidas por Universidades. Estas cepas primero se echan en tubos de ensayo, luego a matraces, todo ello para favorecer la proliferación de las microalgas, como hemos comentado.

         Posteriormente son vertidas a unos tubos verticales, o fotobioreactores verticales, que son más asépticos que los depósitos o fotobioreactores horizontales, con lo que se evitan posibles contaminaciones ambientales y además la incidencia de la luz sobre las microalgas es mayor
Burbujeo
que en los depósitos. Es decir, estos tubos se utilizan para unas cepas de microalgas más delicadas.

        Esta sección de la empresa debe disponer de una temperatura constante, máxima asepsia y un ciclo de luz y oscuridad.

      Posteriormente se realiza en cultivo en fotobiorreactores verticales que poseen aireación, y están expuestos a un ciclo de luz y oscuridad.

      En los depósitos, o fotobiorreactores horizontales el volumen de agua es mayor. Se hace un constante burbujeo en los dos casos para oxigenar la solución, y además se aportan nutrientes para las microalgas.

  Normalmente se obtiene por litro de agua dos gramos de microalgas.

  El burbujeo además, evita que las microalgas se vayan al fondo y por otro lado se aporta la
Se añade sal a la disolucción para que se asemeje los máximo
posible al agua de mar
fuente de carbono que necesitan para realizar la fotosíntesis.

El agua de mar es el medio más comúnmente  empleado para el cultivo de microalgas marinas, aunque generalmente no contiene niveles suficientes de nutrientes para favorecer la producción de elevadas densidades en cultivos masivos.

        En tal caso se recurre a prácticas de enriquecimiento o abonado del medio con disoluciones de macro y micronutrientes.

La luz se suministra por tubos fluorescentes. La intensidad de la luz juega una función importante, pero los requerimientos varían en gran parte con el volumen y la densidad del alga en
A los fitobiorreactores se le aplica luz, para que puedan
hacer la fotosíntesis las microalgas
el cultivo. La duración de la iluminación puede ser variada, es decir, se puede tener un fotoperiodo de cultivo variable.

  Todo este proceso, desde que les llegan las cepas hasta que son conservadas en cámaras frigoríficas, suele durar unos 10-12 días.

Los macronutrientes se usan directa o indirectamente para fabricar compuestos orgánicos que compondrán las células, mientras que los micronutrientes se necesitan en menores concentraciones como catalizadores o reguladores.

El pH óptimo del medio de cultivo para el crecimiento de microalgas depende de cada especie, pero suele estar comprendido entre 7 y 9. En el desarrollo de los cultivos microalgales se constata habitualmente una importante elevación de los valores de pH, que puede sobrepasar fácilmente valores de 9, lo que actúa en contra del adecuado crecimiento del cultivo.

Aplicación de la luz ultravioleta
La radiación ultravioleta es utilizada para esterilizar el agua del medio de cultivo para microalgas. Generalmente esta esterilización puede ser más eficiente cuando se utiliza en asociada con la filtración mecánica.

Estas empresas disponen de fotobiorreactores verticales air-lift en discontinuo, y fotobiorreactores sistema open pond en semicontinuo.

  Del primer tipo cuentan normalmente con 10.000 litros de cultivo distribuidos en 6-8 fotobiorreactores, y el control de la producción de microalgas es más exhaustivo que en el otro tipo.

      Del segundo tipo suelen contar con unos 100.000 litros en open ponds. Estos son unos tanques en abierto, que también están expuestos a un ciclo de luz y oscuridad, y también poseen un mecanismo de burbujas para aireación.
 
        Pero para realizar la extracción de las microalgas estas empresas  disponen de una
Extracción de las microalgas dela centrífuga
centrífuga, que separa el agua con todas las sales minerales, de la biomasa de microalgas.

          El proceso de extracción es simplemente con una espátula, y se vierte el contenido de las microalgas a una bolsa. Posteriormente se mete en una cámara frigorífica, que hace que la célula se conserve intacta.

  La bolsa va etiquetada con el tipo de cepa y el tiempo en el que se metió en la cámara.

  Es decir, el cosechado de las microalgas se hace mediante una centrífuga con objeto de no romper las paredes celulares de las microalgas, ya que su rotura podría dar lugar a pérdida de sustancias químicas presentes en el interior de las microalgas.

  La biomasa obtenida se recoge y se congela a unos –20ºC, y se clasifica convenientemente etiquetada en una serie de bolsas.

  Todo este proceso de producción se hace en un circuito cerrado; es decir, se vuelve a recoger el agua una vez extraída las microalgas se desinfecta, y se vuelve a utilizar, lo que supone un gran ahorro de agua a este tipo de empresas.
 
           5.- TIPOS DE MICROALGAS
      1.- Dunaliella sanila.
 
Es móvil, y se denomina salina porque vive en medios muy salinos (en las salinas de Cabo de Gata abunda mucho). Cuando tiene mucha radiación solar, fabrica mucho caroteno y se vuelve naranja. Hay veces que las salinas de Cabo de Gata se ven de aspecto naranja y es debido a esta microalga.

      2.- Porphirydium cruentum
 
  Es de color rosa y es inmóvil, lo que se aprecia en su forma redondeada completamente.


            3.- Phaedoctylum tricornutum

  Se denomina tricornutum por los tres cuernos que puede presentar, aunque se
Phaedoctylum triconutum
puede presentar también de forma alargada. Esta alga es de color marrón y es muy rica en ácidos grasos omega 3 y 6.

  4.- Traselmis suecica

  Es verde y muy grande (alrededor de 10 micras), y tiene una movilidad enorme.

  5.- Spirulina platensis

  Es quizás la microalga más conocida por los beneficios que hemos señalado en el comienzo del artículo. Se cultiva sobre todo en Asia para consumo alimenticio, en comprimidos. Produce un colorante de color azul, que se utiliza mucho en helados y caramelos.

 
Se presenta en forma de hifas o hilos como los hongos, y cada uno de estos hilos está compuesta por muchas células de Spirulina. Posee infinidad de propiedades, todas ellas sorprendentes. Simplemente vamos a citar cuatro:

      


               1.- Espirulina: Cualidades contra la radiación

      Tras el accidente nuclear que tuvo lugar en la ciudad ucraniana de Chernobyl en el año 1986, las clínicas médicas en
Bielorrusia fueron testigo presencial de un prodigio con el uso de esta cianobacteria. 

          El Instituto de Medicina de la Radiación situado en Minsk, la capital bielorrusa, trató 100 niños con espirulina para comprobar su efectiva utilidad en el combate contra los efectos de la catástrofe radiactiva en sus cuerpos. El nivel de radioactividad en la orina se redujo a la mitad en tan solo 20 días.

         En 1991 se repitió un nuevo estudio en la localidad de Beryozova, donde se les administró la misma cantidad a 49 niños, aunque por un período de tiempo mayor: 45 días.

         Tras un mes y medio administrándoles regularmente espirulina y de exhaustivos controles médicos, los profesionales de aquella institución verificaron algo novedoso:  El nivel de radioactividad en la orina se había reducido en un 83%, comprobando una mejora del sistema inmune así como un incremento de la cantidad de células T.


              2.- Espirulina contra la resaca
         ¿Quién diría que esta microalga actúa sobre el binomio borrachera-resaca?
Pues también.

          Este “malestar del día después” que atribuimos normalmente a la resaca no consiste en una simple deshidratación. Sobrevienen, además, más alteraciones orgánicas que nos afectan de forma paralela. Una de estas variaciones corporales es la reducción de la hormona antidiurética, ADH, que hace que aumente la presión arterial y la retención de líquidos mientras dura el proceso.

           Uno de los principales argumentos extendidos (y también bastante discutidos) es la propiedad de la espirulina para “quitar la resaca” por su elevado contenido en vitamina B12. Consideramos que mejora la resaca por lo observado en los países orientales, pero no exclusivamente por el contenido en vitamina B-12. De hecho, esta vitamina se utiliza para prevenir daños cerebrales en algunos hospitales donde acuden personas con una intoxicación etílica aguda, pero no para mitigar los efectos de una borrachera.

         ¿Qué hacen los ejecutivos japoneses? Los nipones, tras una noche de “farra oriental”, se toman diez cápsulas de espirulina con dos vasos de agua antes de acostarse. Pese a que no añade sobriedad al resacoso, si que ayuda bastante en su recuperación.





                     3.- Criptobiosis o el eterno alimento en casa.


         De entre las propiedades de la espirulina esta es quizás la más sorprendente. La espirulina es capaz de suspender los procesos metabólicos si las condiciones de su entorno medioambiental son extremas.


          Este fenómeno es conocido con el nombre de Criptobiosis o Diapausa. Bien sea en casos de extrema sequedad, reducción de oxígeno, frío extremo o elevada concentración de sodio, la microalga puede vivir indefinidamente hasta que su entorno retorne más habitable.

            Hoy día el consumo de alimentos probióticos está a la orden del día. Yogures con bífidus o lactobacilo, por ejemplo, se consideran como grandes beneficiarios por su capacidad de estimular nuestro sistema inmune. Un estudio sobre las propiedades de la espirulina demostró que tiene un efecto probiótico, aumentando la población de lactobacillus en el intestino.

                   4) Uso de la espirulina en el espacio exterior. 


          La espirulina incluye treinta y tres veces más hierro que las espinacas, contiene veintiuna veces más betacaroteno que las zanahorias, aporta ocho veces más calcio que la leche fresca e incluye diez veces más potasio que la mayoría de las verduras. Todo ello en un volumen muy inferior al que se encuentra en cualquier otro alimento conocido.


          Precisamente esa, la mayor concentración de proteínas, vitaminas y minerales de entre los alimentos hasta ahora conocidos, fue la razón por la que tanto científicos de la NASA (Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio)  como de la Agencia Espacial Europea (MELISSA) plantearan el suministro de esta microalga como alimento principal para los astronautas en las misiones espaciales de larga duración.

          De hecho, sí se encuentra muy extendida la declaración de la NASA  de que un gramo de espirulina contiene más nutrientes que un kilogramo de frutas y vegetales variados.

     El hecho de tener escasa (por no decir nula) competencia a las empresas que se dedican a la producción de microalgaas, otorga a estas empresas una ventaja en el mercado nacional, no obstante, se debe actuar con rapidez a la hora de dar a conocer la compañía y los productos que ofrece la misma a terceros.


        Cada vez son más los artículos y publicaciones en los que se reflejan las ventajas de producir moléculas de alto valor añadido a partir de microalgas por lo que no serán pocas las empresas emergentes que se interesen en explotarlas y quien sabe cómo hemos visto en este artículo sino será nuestro principal alimento……..en un futuro no muy lejano.
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