Cultiu de microalgues en l'alimentació humana
En els últims anys, hi hagut un especial interès en què els aliments no només tinguin un valor nutritiu sinó que a més a més aportin un efecte beneficiós per a la salut. En aquest sentit sorgeix el concepte de immunonutrició, que té com a base la resposta immune mitjançant l'administració de certs nutrients. Per aquest motiu, els aliments funcionals consumits com a part d'una dieta equilibrada ofereixen la possibilitat de millorar la salut i/o prevenir certes malalties. En aquest blog s’exposaran les microalgues tant els seus beneficis i desavantatges, com els mètodes de cultiu per poder-les obtenir.
En els últims anys, hi hagut un especial interès en què els aliments no només tinguin un valor nutritiu sinó que a més a més aportin un efecte beneficiós per a la salut. En aquest sentit sorgeix el concepte de immunonutrició, que té com a base la resposta immune mitjançant l'administració de certs nutrients. Per aquest motiu, els aliments funcionals consumits com a part d'una dieta equilibrada ofereixen la possibilitat de millorar la salut i/o prevenir certes malalties. En aquest blog s’exposaran les microalgues tant els seus beneficis i desavantatges, com els mètodes de cultiu per poder-les obtenir.
Figura 1: En aquesta imatge es pot observar l’aspecte de les microalgues quan han estat tractades i assecades per a poder ser consumides en la dieta. Aquesta imatge està extreta de https://www.vitaforce.com/wp-content/uploads/2014/03/Chlorella-Powder.jpg
Microalgues
Les microalgues són organismes unicel·lulars fotoautòtrofs. Actualment la definició de microalga inclou els organismes unicel·lulars eucariotes fotoautòtrofs, però tot i això es continua incloent alguns cianobacteris dins de les microalgues, com per exemple la Spirulina sp. La majoria són molt eficients per a la fixació del CO2, utilitzen amb eficàcia l’energia solar, per a produir biomassa.
Les algues es troben a tot tipus d’aigües: al mar, llacs, rius… però no tenen perquè trobar-se només a l’aigua, ja que també són presents en ambients terrestres. Per aquest fet hi ha una gran diversitat en quan a la taxonomia, trobem un ampli ventall de classes d’algues.
Figura 2: Una mostra d' Spirulina sp. la qual es pot observar l’aspecte filamentós que presenta. Cada filament està format per moltes cèl·lules independents entre si. Aquesta imatge ha estat extreta de
Cultiu
Respecte als cultius hi ha de dos tipus depenent si es realitzen o no a l’aire lliure.Hi ha els cultius oberts i els cultius tancats. Aquests últims van sorgir per a solucionar els problemes que presenten els cultius al aire lliure.
Cultius oberts, on la biomassa està exposada a les condicions ambientals; i tancats, anomenats fotobioreactors, amb poc o cap contacte amb el medi extern. També es diferencien si els cultius són a gran o a petita escala.
Per a dissenyar un sistema de cultiu de microalgues s’ha de tenir en compte diversos criteris: L’espècie que es vol cultivar; la forma de cultiu; requeriments nutricionals, lumínics i resistència al estrès; relació de la superfície il·luminada / volum del reactor que determina la velocitat de creixement ; orientació i inclinació; tipus de sistemes de barreja i dispersió de gasos; sistemes de neteja i de regulació de temperatura; transparència i durabilitat del material. (3)
Com es pot observar amb els criteris anteriors realitzar un sistema de cultiu és molt complex. És important determinar el tipus i valor del producte final desenvolupat a partir de la biomassa, de la disponibilitat de recursos hídrics i el sòl.
SISTEMES DE CULTIUS OBERTS:
Són els sistemes més comuns i els més senzills de realitzar. Engloben tant medis naturals, llacunes i estancs, com artificials amb varietats de dissenys. Per exemple, estanys circulars agitats mitjançant una pala rotatòria utilitzats al Japó, Taiwan i Indonèsia per a Chlorella. El més utilitzat es el High Rate Algal Ponds (HRAP) o Raceway. Aquets estarien dins dels cultius a gran escala (Figura 5.A). Les avantatges dels sistemes de cultius oberts es centren en el baix cost de producció, en la facilitat de construcció i operació i una alta durabilitat. Com a desavantatges tenim la baixa accessibilitat de les cèl·lules a la llum, l’evaporació, la necessitat de grans extensions de terrenys i la contaminació per part d’organismes heteròtrofs de ràpid creixement.
Figura 3: Esquema i fotografia del sistema de cultiu obert del tipus HRAP amb les seves corresponents fases de cultiu.
SISTEMES DE CULTIU TANCATS:
Les dificultats en els sistemes oberts a afavorit el desenvolupament dels sistemes tancats. Aquests sistemes permeten un important control dels paràmetres, disminuint els problemes presents en el sistemes oberts. Es poden realitzar cultius molt concentrats. Els dissenys de fotobioreactors son diversos: Reactors plans o en plaques (Figura 5.B), agitats mitjançant bombolles; reactors tubulars (Figura 5.C i 5.D), verticals o horitzontals amb agitació de bombolles o un altre sistema; i reactors anulars, una variant dels reactors tubulars amb una font lumínica interna. Normalment aquests pertanyen als cultius a escala petita.
Figura 4: Cilindres de fibra de vidre translúcid ( 200 -L ) s'utilitzen comunament per a la producció de microalgues fins a la collita i l'alimentació. Per a la producció d'algues a gran escala , que poden ser utilitzats per inocular a 2.000- 5.000 tancs de cultiu de massa -L -
Figura 5: Representació dels diferents tipus de cultius obert i tancat. A: sistema de cultiu HRAP, B: reactors en plaques, C i D: reactors tubulars. Imatge extreta de: http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-19572014000200001&script=sci_arttext
Propietats nutricionals
Les següents espècies o varietats són algun dels exemple de microalgues que són comunament utilitzades. Tot i això només són una petita de les possibles espècies que es comercialitzen o es poden comercialitzar, aquestes són algunes de les algues: Chlorella, Spirulina, Dunaliella, Nanchloris, Nitzschia, Chaetoceros, Skeletonema, etc (4)
Tot i això només esmentarem les tres primeres ja que són les que s’usen més: Chlorella, Spirulina i Dunaliella
FIgura 6: S’observa una gran diversitat de usos de les microalgues, no només usos alimentaris. Aquesta imatge ha estat extreta de:
Spirulina
Arthrospira platensis i Arthrospira Maxima conegudes com a Spirulina és una alga blava classificada com a cianobacteri, que forma filaments que s’enrotllen amb forma d’espiral,.
Aquesta alga té un alt contingut proteic (entre 60%-70% del seu pes sec), del qual un 90% és aprofitable. Tot i això la composició del contingut proteic, varia segons l’espècie i el lloc on viu. Per exemple s’ha vist que els organismes que viuen o es cultiven en el mar contenen més iode que no pas els d’aigua dolça. La Spirulina conté molts aminoàcids essencials,molts nutrients, com el cas de la vitamina B12, B2, carbohidrats i diferents sals minerals, com el ferro, el magnesi, fòsfor, entre altres.(1) Un altre benefici és la alta concentració de zeaxantina que és un pigment que tenim els humans als ulls, i que els protegeix de les cataràctes en persones envellides. Altres avantatges més clínics són la reducció del colesterol, la baixada de la toxicitat de metalls pesants i drogues.
És per aquest alt contingut nutricional que la Spirulina està molt estudiada i industrialitzada i és per això que es pot obtenir pel consum propi fàcilment.
Ara bé no tot són avantatges, si se’n prenen grans quantitats es recomana prendre força aigua ja que pot ser difícil de digerir i conceqüentment pot causar set i estrenyiment. A més en alguns casos pot provocar febre, mareig, dolor d’estomac i picor a la pell.
Sobre tot cal anar en compte a adquirir Spirulina de qualitat cultivada en cultius purs ja que té una gran capacitat d’absorbir tot el que hi hagi al medi sobretot metalls pesats.
“És per això que aquesta alga té una gran eficàcia per combatre la malnutrició infantil. Això es va demostrar amb diferents experiments. Un dels quals constava en introduir 5g de l’alga juntament amb els àpats habituals a 84 nens infectats per VIH i 86 nens no infectats per VIH durant 8 setmanes. El resultat va ser un creixement del pes a una mitjana entre 15 i 25 grams per dia. L’anèmia dels nens infectats per VIH un 63,6% i els nens no infectats amb VIH un 81,8%”.
Chlorella
Chlorella és l’alga verda unicel·lular, que viu en ambients d’aigua dolça i a tot tipus de climes. Pertanyen al tipus de organismes amb més percentatge de clorofil·la en quan al tamany del organisme. Igual que Spirulina té un alt contingut proteic, vàries sals minerals i alguna vitamina. Això, com ja s’ha vist, pel consum propi proporciona múltiples beneficis. Entre aquests s’ha demostrat amb diferents experiments: la seva capacitat per ajudar a reduir les toxines del cos, de combatre l’anèmia i baixar la pressió sanguínia tot i que el més important és l'increment d'anticossos.
Un altre benefici és la creació de dièsel que pot fer alguna espècie de Chlorella.
En el consum de Chlorella no tot són beneficis, si no que té certs inconvenients.Un d’aquests és que té una paret difícil de digerir, per això quan es cultiven, passen per un procés de tractament extra per modificar la paret de cel·lulosa, per poder aprofitar les seves propietats.
Els efectes secundaris que es donen sobre tot a la primera setmana són: diarrea, nàusees, gasos, canvi a color verd dels fems i rampes a l’estómac.
Conté iode la qual cosa pot causar una reacció al·lèrgica a les persones al·lèrgiques a aquest. A més conté i absorbeix molt el ferro, això pot ser bo per les dones que menstruen.
A més no es recomana l’ús de Chlorella durant el període d’embaràs i lactància ja que no es coneix del tot els seus efectes adversos.
Figura 7: Mostra de diferents Chlorella sp s’observa un intens color verd. Extret de
Dunaliella
Dunaliella és una alga unicel·lular de paret celul·lar prima. També té alt contingut proteic i sobretot i el més important de β-carotens. Segons l’espècie la concentració de carotens varia: com més alt sigui el contingut més coloració vermellosa tenen, en canvi si la concentració d’aquests pigments és menor, tendeixen a tenir una coloració verda.
L’ús de la dunaliella s’ha centrat en el seu aprofitament per a les seves funcions farmacològiques, alimentícies, agrícoles o com a colorants additius en els cosmètics.
S’ha reconegut per l’Administració de Drogues i Menjar dels Estats Units (2), que els carotens de la dunaliella es poden ultilitzar de forma segura, és a dir, que no són perjudicials
Figura 8: Conjunt de dunaliellas aparallant-se. Es veu el diferent contingut de β-carotens.Aquesta imatge ha estat extreta de: http://cfb.unh.edu/phycokey/Choices/Chlorophyceae/unicells/flagellated/DUNALIELLA/Dunaliella_Image_page.html#pic14
Conclusions
Les microalgues aporten propietats que són úniques o gairebé úniques. Això és així gràcies a les seves múltiples propietats fisico-químiques beneficioses pels humans, tan per a la salut com per altres usos.
Un altre punt a tenir en compte de les microalgues, es que aporten un alt benefici econòmic, ja que els seus cultius no necessiten grans manteniments.
S'ha de tenir en compte que no és un aliment, és a dir, no es pot tenir una dieta basada amb microalgues, ja que una dieta basada només d’aquestes tindria un gran dèficit de nutrients. Les microalgues són un suplement alimentari, és a dir, serveixen per a millorar la dieta del dia a dia, sense haver de variar els aliments. El seu ús és molt recomanat però sempre que no sigui en excés i s’ha de pendre sempre seguint les recomanacions escrites quan es compra el producte.
Bibliografia
(2) Administració de Drogues i Menjar dels Estats Unit. Recuperat 20 de abril del 2016 des de
Ainia actualidad(2014). Alimentación saludable. Recuperat el 21 de març de 2016 des de
(3)Alexis Hernández-Pérez y José I. Labbé (2014), Microalgas, cultivo y beneficios. Recuperat el 19 de març del 2016 des de
Dr. Joseph Mercola (1 de febrer del 2012) Utilice Este Súper-Alimento Para Ayudar a Remover el Mercurio de Sus Tejidos en Semanas. Recuperat el 19 de abril del 2016 des de
European Food Safety Authority.(2012). Recuperat 25 de març de 2016 des de
Fundació catalana per a la Recerca i la Innovació (2014). Les toxines de les microalgues marines. Recuperat 20 de març de 2016 des de
(4) García-González M., Manzano J.C., Moreno J. y Guerrero M.G (2000). Biotecnologia del cultivo de Dunaliella salina en el litoral andaluz: recuperat 20 de abril de 2016 a http://www.juntadeandalucia.es/export/drupaljda/Biotecnolog%C3%ADa%20del%20cultivo%20de%20Dunaliella%20salina%20en%20el%20Litoral%20Andaluz__BAJA.pdf
(1)LifescienceGlobal(2011). Vitamin A, Nutrition, and Health Values of Algae: Spirulina, Chlorella, and Dunaliella. Recuperat el 19 de març del 2016 des de
https://scholar.google.es/scholar?q=Vitamin+A,+Nutrition,+and+Health+Values+of+Algae:+Spirulina,Chlorella,+and+Dunaliella&hl=ca&as_sdt=0&as_vis=1&oi=scholart&sa=X&ved=0ahUKEwi_5O-P1pjMAhXCiRoKHTqUACwQgQMIGjAA
Mercedes Villa Carvajal (2013). Microalgas como ingredientes en alimentos y fuente de C.A.V.A.S. Recuperat 21 de març de 2016, des de
Universidad de almería (2014). Microalgas. Recuperat 22 de març del 2016 des de
Cal encara fer una revisió en profunditat del text, tot millorant el grau de formalitat i la seva estructura, especialment l'apartat de conclusions (hi ha algunes frases buides de contingut).
ResponEliminaAlgunes de les informacions essencialment tècniques (com ara tipus de mètodes de cultiu o dades específiques de cada espècie d'alga) haurien d'anar referenciades. En aquest cas caldria agafar les referències que es poden trobar en el text que heu fet servir per la consulta i revisar la font documental original. Caldria, per tant, incorporar aquestes noves citacions en l'apartat de referències bibliogràfiques.
Caldria afegir algunes imatges, si pot ésser d'alguns dels exemples donats dels diferents sistemes de cultiu per il·lustrar millor com són aquests tipus de cultius.
L'apartat de beneficis nutricionals juntament amb el corresponent als desavantatges es podrien resumir i tractar d'una manera integrada (parlant dels casos més destacats de les diferents espècies). Els exemples donants es tracten en massa detall.
Caldria afegir l'apartat corresponent a les referències bibliogràfiques utilitzades.
#Correccions i propostes concretes:
- L'entrada conté doble títol (deixeu-ne només un).
- La introducció no és un apartat on calgui explicar qui sou vosaltres, els autors del blog. En aquest apartat caldria contextualitzar el treball. Caldria fer un petit esment, per tant, que el cultiu (producció d'aquestes) és un àmbit de recerca d'interés.
- El peu de figura i la citació de la figura 1 i 2 no és del tot adequat. Cal explicar què es veu a l'imatge d'una manera més extensa. La font s'hauria de posar entre parèntesi.
- Canvieu Imatge 1, Imatge 2 per Figura 1, Figura 2.
- La figura 2 hauria d'aparèixer més avall, com a mínim després de fer la primera cita de la figura en el text, d'altra banda dóna la sensació que es posa una figura sense donar massa informació.
- A l'apartat de cultiu s'indica que el els sistemes de cultiu poden ser molt complexos. Però, la informació donada és escassa en aquest punt. Eliminar aquesta frase (almenys abans d'haver donat la informació). D'altra banda, es podria dir simplement que "Els sistemes de cultiu d'algues poden arribar a ser molt complexos" a tall d'introducció.
- L'apartat de cultiu caldria que tingués alguna frase/locució introductòria. Per altra banda, hi ha informacions que s'han omès en alguns casos. Per exemple "Les dificultats en els sistemes oberts ha afaborit els sistemes tancats". Caldria haver explicat abans quins poden ser els problemes que es poden donar en els sistemes oberts.
- Cal eliminar el comentari introduït a l'apartat d'annex.
Comentari avaluable: preguntar si han trobat a quina temperatura es tenen s’han de tenir per obtenir una major quantitat de materia orgànica, o si la temperatura influeix.
ResponEliminaSoc Fernando Loras Ortí
Resposta:
EliminaSí, la temperatura és un dels paràmetres que s'ha de tenir en compte pel cultiu de microalgues. Es pot generalitzar una temperatura òptima de creixement que oscil·la entre els 15 i 25ºC, però són termes generals, cada espècie de microalgues té la seva temperatura òptima i sempre hi haurà exepcions. La temperatura de Chlorella i Dunaliella, per exemple,està en 25ºC i 16ºC respectivament.
Comentari avaluable:
ResponEliminaCom s'han d'ingerir aquestes microalgues? És a dir, es comercialitzen en forma de píndola en farmàcies o bé les podem trobar agregades a algun producte de supermercat?
Actualment és fàcil trobar aquests productes?
Romana Mattioli Borrull
Resposta:
EliminaEs poden poden trobar a botigues normalment de productes naturals, ecològics. A les farmàcies no es poden trobar, ja que no és un medicament sinó un aliment.
S'ingereixen per via oral, i cada empresa en el seu envas està explixada la forma en que s'ha d'ingerir. Les pots trobar en forma de píndoles, pols que s'ha de diluir, hi han múltiples maneres de comercialitzar-les.
Comentari avaluable:
ResponEliminaUn dels desavantatges dels sistemes de cultius oberts és la baixa accessibilitat de les cèl·lules a la llum. La dificultat a accedir-hi es donaria en totes les cèl·lules o només les de la part inferior? Ja que si són oberts, s'entén que la llum hi arriba de forma directe, per tant en primer terme les cèl·lules es trobarien exposades. Moltes gràcies
Adrià Casanovas
Resposta:
EliminaÉs com ho suposes les cèl·lules de la part superior acaben fent ombra a les de la part inferior i per tant aquestes no tenen accés a la llum. Això es soluciona amb un sistema eficient per a barrejar les cèl·lules per tal de provocar un moviment fluid d'aquestes i evitar el problema de l'ombra. El sistema de cultiu amb pales rotatòries HRAP crea una exposició intermitent de totes les cèl·lules i és una bona solució a aquest problema.
COMENTARI AVALUABLE:
ResponEliminaPot haver-hi diferències en la qualitat de les propietats nutricionals entre els dos cultius? Controlant tots els paràmetres en el cultiu tancat, es podria cultivar algues amb més qualitats?
Paula Berenguer.
Resposta:
EliminaHi ha molts tipus de cultius dins dels oberts i dels tancats, cadascun d'aquest cultius té una eficiència diferent que esta relacionada amb la qualitat del producte. En un sistema de cultiu tancat adequat per a l’espècie que es vol cultivar la qualitat serà millor que en un cultiu obert on els factors no estan tant controlats, però aquesta diferencia de qualitat no es molt gran si el cultiu obert amb el qual es compara també presenta característiques idònies per a aquella espècie.
Comentari avaluable:
ResponEliminaEl fet de que els medis oberts estiguin exposats a les condicions ambientals només comporta efectes negatius (com els que heu esmentat referents a contaminacions, evaporació, etc.) o també positius? Gràcies
SÒNIA LARA RULL
Resposta:
ResponEliminaA l’apartat de sistemes de cultius oberts hi han les avantatges respecte als cultius tancats. Bàsicament les avantatges són aquestes, cito textualment: Les avantatges dels sistemes de cultius oberts es centren en el baix cost de producció, en la facilitat de construcció i operació i una alta durabilitat.
Pregunta avaluable
ResponEliminaHeu comentat una sèrie de millores en la salut que aporta el consum d'algunes de les algues (tractament de l'anèmia, reducció del colesterol, etc.). Hi hauria la manera d'utilitzar-les com a medicaments genèrics?
(És a dir, són éssers relativament barats de cultivar i en ser espècies vives no poden ser patentades. No seria una bona manera de tractar algunes malalties on els medicaments convencionals tenen un valor elevat? A més en ser una cosa cultivable es podrien produir en quasi qualsevol lloc solucionant un dels grans problemes dels medicaments que és el monopoli i les patents).
Moltes gràcies
Oscar Carbonell i Gomis
Aquestes algues només són un suplement alimentari que ajuden a reduir els efectes d’algunes malalties esmentades o bé prevenir-les. En tot cas no són cap medicament i no es poden usar en la medicina per tractar malalties, no perquè no interessi sinó perquè no tenen les propietats suficients com per utilitzar-les de medicament.
EliminaCOMENTARI AVALUABLE
ResponEliminaEl meu comentari no és pas una pregunta sinó una intervenció per a fer un incís sobre el tema.
Quan parleu de la spirulina comenteu que és beneficiosa perquè proporciona un aport de vitamina B12 però,la seva biodisponibilitat és un tema amb controversia. Existeixen estudis que afirmen que la spirulina conté una B12 inactiva i que inhibeix l'absorció de la B12 "real".
Natàlia Barceló Sánchez
Natalia, calia introduir les referències en que basaves el teu comentari.
EliminaEntenc la controversia, ja que el tema de la disponibilitat de vitamina B12 en mamífers és complicat. Això es deu que a la spirulina trobem dos tipus de carotens, uns que ens permeten la disponibilitat de B12 i uns que s'anomenen inactius que no la permeten. La majoria d'algues contenen grans concentracions dels carotens, que permeten la síntesi, però la spirulina té concentracions més baixes d'aquests i per això s'obté una menor quantitat de B12 que en altres algues. Tot i això, en cap cas els carotens inactius inhibeixen l'absorció de B12, simplement d'aquests carotens no la podem aprofitar.
ResponEliminaEn resum de la spirulina es pot obtenir B12, però serà en menors concentracions que en altres algues.