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Bioquímica
Carotenoides a Partir de
Microalgas
27
de Mayo de 2003.
 Los
carotenoides, pigmentos biológicos con propiedades antioxidantes, están
siendo cada vez más demandados por la industria. Un grupo de
Investigación del Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis ha
desarrollado y contrastado en sus instalaciones un sencillo y eficaz
procedimiento para generar el carotenoide luteína mediante cultivos de
microalgas. Con una producción considerable y aparentemente rentable,
los investigadores se plantean aumentar la escala de producción.
La demanda de carotenoides naturales por sectores como la piscicultura o
la avicultura, que los utilizan como suplemento alimenticio, se está
incrementando exponencialmente. La luteína, uno de los más utilizados,
es además una sustancia de interés farmacológico, ya que existen
estudios clínicos indicativos de un papel protector frente a
aterosclerosis y enfermedades oculares degenerativas como la
degeneración macular o las cataratas.
El grupo de Biotecnología de Microalgas, del Instituto de Bioquímica
Vegetal y Fotosíntesis (centro mixto CSIC-Universidad de Sevilla),
dirigido por Miguel García Guerrero, trabaja en la producción de
diversas sustancias de interés a partir de cultivos de microalgas y
cianobacterias. Entre sus trabajos más recientes se encuentra el
desarrollo de un sistema de producción del alga verde Muriellopsis para
la obtención de luteína, que ofrece un rendimiento, de acuerdo con los
ensayos realizados hasta ahora, superior a los métodos convencionales,
como la síntesis química o la extracción del pigmento a partir de
pétalos de Tajetes erecta (caléndula, marigold).
Los sistemas de producción tienen la apariencia de simples estanques
conteniendo un líquido de color verdoso, cuyo aspecto se debe a la
microalga Muriellopsis sp., cuyas células tienen un tamaño que oscila
entre 5 y 30 micrómetros. Pero el sistema tiene algo más.
“Cada estanque dispone de un mecanismo consistente en una rueda con tres
paletas giratorias para agitar el líquido, de forma que circule la
suspensión (células más medio de cultivo), posibilitando que los
nutrientes y la luz solar lleguen a todas las células. De otra forma,
las microalgas se depositarían en el fondo y paredes, impidiéndose su
desarrollo”, explica José Moreno Fernández, miembro del grupo que
trabaja en el proyecto, como también lo hacen el investigador Joaquín
Rivas Florido y un joven doctorando, Antonio Martínez Blanco. Dado que
el crecimiento de las microalgas depende estrictamente de la luz y que,
entre otros nutrientes, necesita dióxido de carbono (CO2) para su
desarrollo, el sistema está dotado de un sensor que controla el
suministro de CO2 a la suspensión de células y lo detiene
automáticamente cuando llega la oscuridad.
El sistema de producción funciona, además, en régimen abierto y
semicontinuo. “Cada dos o tres días, cuando la biomasa ha aumentado
hasta alcanzar una concentración suficiente”, detalla Moreno, “se extrae
parte de la suspensión celular y se repone el volumen correspondiente de
agua con sales minerales (medio de cultivo), iniciándose nuevamente el
crecimiento activo a partir de la fracción de suspensión celular que ha
permanecido en el estanque”.
Con diferentes concentraciones de células (densidad celular), en
distintos periodos del año y a lo largo del ciclo solar diario, se
consiguen diferentes valores de productividad. Los investigadores han
analizado el efecto de cada uno de estos factores y su combinación,
hasta conseguir el modelo optimizado para cada estación.
A lo largo del ciclo solar, señala Moreno, “el contenido en luteína de
Muriellopsis se incrementa con la irradiancia durante las primeras horas
del día, registrándose el nivel máximo a mediodía, y decreciendo
lentamente por la tarde. Del mismo modo, la biomasa se incrementa
especialmente cuando el nivel de irradiancia alcanza los valores
máximos”. Estos resultados, puntualiza Moreno, confirman que “la luteína
podría jugar un papel en la protección de las células de la microalga
frente a los efectos nocivos causados por el exceso de luz”. De hecho,
se conoce que algunos carotenoides funcionan como pigmentos accesorios
en la fotosíntesis, estando también implicados en la protección de las
células frente a daños fotooxidativos.
Por su naturaleza biológica, la luteína de Muriellopsis representa una
alternativa considerablemente más atractiva para su consumo por humanos
o animales que la luteína artificial, obtenida por la vía de síntesis
química, que además tiene un alto precio de mercado (alrededor de 10.000
euros por kg). Por otro lado, la comparación con la vía biológica
alternativa, a partir de pétalos de Tajetes, resulta también favorable
para el sistema de microalgas, ya que la producción de luteína por
unidad de superficie es notablemente superior, permitiendo además un
control más exhaustivo del proceso de producción y de la calidad del
producto.
Por otra parte, el procedimiento desarrollado en Sevilla permitiría la
fabricación de luteína marcada con diferentes isótopos estables,
posibilitando la realización de estudios en humanos que permitan aclarar
la metabolización de este compuesto y las bases de sus efectos
fisiológicos. (R+D CSIC)
Información adicional en:
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