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Las algas están dentro de los organismos más importantes y extraordinarios de la naturaleza. Contribuyen con el aire que respiramos, produciendo casi 50 % del oxígeno de la atmosfera apoyando directamente gran parte de la vida en los océanos. Como consecuencia, tiene un papel significativo en la productividad global.
En 2008, la producción global de plantas acuáticas correspondía a 15,8 millones de toneladas, representando 24,8 % de la acuicultura global para un total de 7,4 billones de dólares (FAO 2010).
Las macroalgas (algas marinas) dominan esa producción generando una fuente de materias primas a partir de la cual los componentes de la alga (como yodo, algina y carragenina) son extraídos, además de proporcionar productos para consumo humano y suplementos nutricionales.
El cultivo industrial de micro algas se ha centrado principalmente en la cultura de las especies de agua dulce Chorella y Arthorspira (anteriormente conocida como Spirulina), usada como suplemento en la dieta humana y en ingredientes para la ración animal. Otras especies de microalgas- tanto de agua dulce como salada- son utilizadas para la extracción de componentes de alto valor, como vitaminas (C y D2), ácidos grasos omega, pigmentos naturales y antioxidantes (B-caroteno, astaxantina), luteína).
A pesar de su importancia, las micro algas (con más de 40.000 especies de agua dulce y salada descritas en la literatura) están entre los organismos menos comprendidos y estudiados. No obstante, nuestro actual interés, en la comprensión y exploración de las características singulares de las algas viene creciendo rápidamente. El cultivo de especies de algas ricas en lípidos para aplicación en la producción de biocombustibles e inclusión en la nutrición animal ha sido el foco de la realización de muchos trabajos.
Las algas también son producidas a partir del tratamiento de residuos de muchos procesos industriales. Sin embargo, la presencia de contaminantes (como metales pesados presentes en los gases de las chimeneas en las fábricas) se requiere un pre-tratamiento adicional e impone muchos desafíos.
La producción comercial de microalgas, sea en forma de células integras o extraído, requiere la producción de biomasa de algas con buena relación costo-beneficio. Además de eso, debe presentar una calidad de lote consistente y ser producida con bioseguridad, libre de contaminantes
La mayoría de las producciones comerciales de microalgas ocurre autotróficamente, en tanques de recirculación abiertos o en lagunas. En condiciones de crecimiento autotrófico, las microalgas utilizan la energía de la luz para fijar el dióxido de carbono, su fuente de carbono en hidrocarbonatos, obteniendo así la liberación del oxígeno como residuo. Sistemas abiertos presentan una serie de desventajas, como la disfunción debido a la poca luz y la contaminación de otros microrganismos, zooplancton y otras especies de algas autóctonas. El suceso de esos sistemas de cultura para un pequeño número de especies se debe a la exploración de nichos ambientales, aliada a una buena comprensión de la fisiología de las especies cultivadas.
La intensificación bien sucedida de la producción autotrófica ha sido realizada con el desenvolvimiento de fotobiorreactores (FBR) cerrados o semicerrados, altamente especializados y controlados, capaces de aumentar la productividad en hasta 30 g por litro de biomasa de células secas (Javanmardian y Palsson, 1991) por medio del control con un criterio ambiental y de limitación del crecimiento. A pesar del avance y el aumento gradual de fotobirreactores de gran volumen no es económica la producción industrial de estos productos que finalmente son exigidos por la industria de nutrición animal a bajo costo y a un alto volumen.
Al eliminar la luz del proceso productivo, cualquier fermentador (como los utilizados en la producción industrial de medicinas, bebidas y aditivos alimenticios) pueden ser aprovechados en el cultivo de algas heterotróficas. Esos fermentadores pueden tener hasta 100.000 litros de capacidad y generar grandes volúmenes de culturas altamente productivas, haciéndolas menos caras que las obtenidas por la vía autotrófica.
En el crecimiento heterotrófico las microalgas asimilan sustancias orgánicas, generalmente glucosa, glicerina y ácido acético, para atender sus exigencias de carbono y energía. La respiración de las sustancias orgánicas ocurre en las mitocondrias y el oxígeno actúa como receptor de electrones, de forma semejante a como ocurre en la respiración de las células animales.
Tales sistemas son relativamente simples de manejar y el uso de fuentes de carbono de bajo costo permite producir biomasa de microalgas con rendimientos consistentes y reproducibles a densidades celulares de 50-100g de biomasa seca por litro (Radmer y Parker 1994), haciéndolas más parecidas a los 130 g/1 producidos en fermentadores comerciales de biomasa seca de levadura (Chen 1996).
La manipulación de las propiedades físico-químicas del medio cultural puede llevar varias especies de microalgas a producir más allá de lo normal y a acumular ácidos grasos específicos. Los niveles más elevados son obtenidos en sistemas de culturas heterotróficas. Xu et al. (2006) demostraron un contenido lípido de hasta 55 % en C. Protothecoides, o aproximadamente cuatro veces mayor que los niveles obtenidos en la cultura autotrófica. La limitación del nitrógeno biodisponible resulto en una síntesis mayor de lípidos y, por lo tanto, en un aumento en la acumulación de aceite en las células con su carencia y mayor acumulación de aceite de astaxantina en células de Haimatococcus pluvialis ( Boussiba,2000).
Barclay et al (1994) registraron un aumento de 2 a 3 veces mayor productividad de ácidos grasos omega 3 en condiciones heterotróficas en comparación a las condiciones autotróficas.
El aceite de pez derivado de la pesca es la fuente principal y más común de los ácidos grasos omega 3 eicosapentaenoico (EPA) y docosahexaenoico (DHA). Mientras tantopor cuestiones de sustentabilidad y aumento en la demanda, fuentes alternativas son necesarias para garantizar la producción y la calidad nutricional de los peces cultivados.
Microalgas con gran contenido de EPA y DHA vienen siendo comercializadas como fuentes alternativas remplazando el aceite de pez. No hay duda de que los aceites de alga han demostrado ser nutricionalmente equivalentes a los aceites de pez y utilizados con suceso en el enriquecimiento de las raciones utilizadas en larvicultura (Barclay et al, 2008) y de juvenis del salmón del Atlántico ( Miller et al, 2007).
Autor:
Por Tatiana Días, Departamento de Investigaciones de Alltech de Brasil.
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