Las microalgas revelan su potencial, por adelantado 'nutrición y salud', también gracias a su capacidad para producir sustancias bioactivas como la astaxantina, un carotenoide con un extraordinario poder antioxidante. Sus usos previstos son múltiples, vamos alimentos funcionales y complementos alimenticios a cosméticos y medicamentos, hasta acuicultura y ganadería.
las microalgas haematococcus pluvialis es la especie de mayor interés económico para la producción de astaxantina natural, aunque también se pueden utilizar otras especies de microalgas (acompañadas de levaduras y bacterias) para la extracción de este preciado ingrediente (o aditivo, según los usos). (1) Una profundización.
1) Astaxantina natural y sintética
astaxantina es un carotenoide conocido por su color rojizo y sus extraordinarias propiedades antioxidantes, muy superiores a las de otras moléculas como las vitaminas C y E, la luteína y el β-caroteno. las microalgas haematococcus pluvialis (o H. lacustris) es la primera fuente natural de astaxantina, cuyos costes de producción no son competitivos con los de síntesis química de la misma molécula. Por lo tanto, la astaxantina sintética es muy popular en el sector de los piensos (fuera de las cadenas de suministro orgánicas), pero su uso en alimentos y complementos alimenticios no está autorizado en la UE.
Las diferencias sustanciales (ventajas y desventajas) entre la astaxantina natural y sintética se identifican a continuación:
- la astaxantina natural tiene una bioactividad y poder antioxidante marcadamente superior, mayor seguridad de consumo, menor impacto ambiental. Con las desventajas de mayores costos de producción, menores rendimientos y menor vida útil,
- su réplica de síntesis tiene características antitéticas. Y por tanto bajos costes de producción, alta disponibilidad, mayor estabilidad, pero también un grave impacto medioambiental por el uso de reactivos petroquímicos y vías de biosíntesis complejas y no renovables.
2) Astaxantina de microalgas, las protagonistas
El preciado carotenoide puede extraerse de algunas especies de peces (por ejemplo, aceite de krill, exoesqueletos de crustáceos) o, en las versiones veganos, por algunas microalgas y microorganismos. EFSA, al reconocer un haematococcus pluvialis lo estado di QPS (Presunción de Seguridad Cualificada), la señala como la primera fuente de astaxantina. En comparación con otras microalgas, como Cromocloris zofingiensis e Clorococo spp., Botryococcus braunii – sino también con respecto a los microorganismos de los que se puede obtener (ver par. 4).
3) Cromocloris zofingiensis, una microalga revolucionaria
Cromocloris zofingiensis (ya conocido como Clorella zofingiensis) es una microalga verde candidata a reemplazar haematococcus pluvialis (lacustres) solo para extraer astaxantina. De hecho, tiene una mayor capacidad de multiplicación y producción de biomasa, especialmente en condiciones de especial estrés ambiental.
La extracción y recuperación de carotenoides (es decir, Procesamiento en bajada) son a su vez más fáciles, gracias a una mayor eficiencia en la destrucción de la pared celular y la separación de metabolitos. Con el único límite de un menor rendimiento de producción de astaxantina por volumen celular y biomasa total.
Condiciones de estrés inducidas por altas irradiaciones de luz, estimulado por LEDs azules (no administrar en exceso, para evitar bloqueos metabólicos) y lámparas fluorescentes blancas han demostrado ser óptimos para estimular la bioacumulación de astaxantina en C. zofingiensis (máx. 39.8 mg/L). Con el fin de aumentar aún más la productividad, la densidad celular, la concentración de nitrógeno, así como el tipo y la intensidad de la radiación luminosa también deberán tenerse en cuenta en el futuro. (2)
4) Alternativas a las microalgas
microorganismos como levaduras y bacterias también se pueden utilizar para producir astaxantina natural. Entre estos:
- Phaffia rhodozyma/Xanthophyllomyces dendrorhous. Forma asexual y sexual de la misma levadura, fue la fuente de astaxantina más utilizada antes de la llegada de las microalgas. H. pluvialis. Su productividad es menor pero se están realizando varias pruebas. upcycling para producir biomasa mediante el uso de nutrientes de bajo costo, como los desechos de alimentos, (3)
- Paracoccus carotinifaciens. Esta bacteria no produce astaxantina pura, sino una mezcla de carotenoides de los que representa el componente principal. Mediante técnicas clásicas de selección mutagénica (por ejemplo, UV, tratamiento químico), se han seleccionado cepas más productivas, junto con parámetros de cultivo más adecuados.
4) Alimentos novedosos a base de astaxantina
El uso de astaxantina en alimentos en la UE actualmente está autorizado solo en complementos alimenticios, con una advertencia de no apta para el consumo de niños y jóvenes menores de 14 años (ver párr. 6). La primera autorización un Comida nueva se refiere a la oleorresina rica en astaxantina de H. pluvialis', y actualmente se está evaluando una propuesta para modificar sus condiciones de uso. También se ha presentado una solicitud NF adicional para oleorresina y harina de algas H. pluvialis. Otro Comida nueva con (ésteres de) astaxantina, ya autorizado, es el aceite de Calanus finmarchicus (pequeño crustáceo copépodo).
5) Acción antioxidante y otros beneficios para la salud
Los beneficios de astaxantina son múltiples, gracias a la bioactividad antioxidante exponencialmente superior en comparación con otras moléculas (Mularczyk et al., 2020). (4) Dado que es un compuesto liposoluble, su biodisponibilidad aumenta cuando se toma con aceites o grasas. Varios estudios clínicos han demostrado la capacidad de la astaxantina para reducir la inflamación y fortalecer el sistema inmunológico, además de las actividades antimicrobianas y antivirales. Otros beneficios reportados en la literatura (Ambati et al., 2014) con diferentes niveles de evidencia científica, preocupa:
- reducción de colesterol y triglicéridos en la sangre,
- prevención de enfermedades cardiovasculares,
- reducción del daño en el ADN y menor incidencia de tumores,
- recuperación de la fatiga mental,
- protección de la piel contra los rayos UV,
- mantenimiento de la función antioxidante después del estrés oxidativo de la actividad física. (5)
Otros estudios clínicos (Hayashi et al., 2021) han demostrado la capacidad de la astaxantina para prevenir la ansiedad, la úlcera gástrica y el daño en la retina, así como para mejorar la función cognitiva. Suponiendo que estos efectos se deriven no solo de la astaxantina sino también de otros AER (carotenoides ricos en astaxantina) como la adonirubina y la adonixantina. (6)
6) Niveles de exposición, IDA
EFSA (2020) reevaluaron la seguridad de la astaxantina en humanos, con base en la exposición de Comida nueva autorizado (máx. 8 mg/día de astaxantina) y del consumo de pescados y crustáceos que la contienen debido a su uso como aditivo en piensos. Los resultados, para las poblaciones objetivo, fueron los siguientes:
- adultos (70 kg de peso corporal): la exposición a 0,174 mg/día por kg de peso corporal es segura, un 13 % por debajo del nivel de la IDA (Ingesta diaria aceptable) fijado en los dictámenes sobre aditivos para piensos en 0,2 mg de astaxantina por kg de peso corporal,
- adolescentes entre 14 y 17 años (peso corporal 61,3 kg). La exposición es de 0,2 mg/día por kg de peso corporal, equivalente a la IDA,
- adolescentes entre 10 y 13 años (peso corporal 43,3 kg). La IDA se supera en 0,056 mg/día por kg de peso corporal (28% de la IDA total),
- niños menores de 10 años. La exposición varía entre 0,25 y 1 mg/día por kg de peso corporal (IDA excedida en 123-524%).
6) Astaxantina en acuicultura
Acuicultura es un sector donde la astaxantina es muy utilizada gracias a su capacidad para dar el típico color 'salmón' a especies de peces de cultivo, como la trucha asalmonada y los propios salmones, crustáceos, así como peces ornamentales. La suplementación nutricional con astaxantina ha revelado más beneficios para la salud actuación producción de animales de acuicultura. De hecho, es capaz de promover el crecimiento y el aumento de peso.
La administracion de astaxantina junto con la biomasa de algas también permite:
- proporcionar aminoácidos esenciales, ácidos grasos monoinsaturados y poliinsaturados, polisacáridos y vitaminas, que mejoran el efecto de los carotenoides,
- promover la funcionalidad del sistema inmunológico, gracias al poder antioxidante, y así reducir la necesidad del uso de antibióticos en acuicultura,
- reducir la peroxidación lipídica, aumentando la estabilidad del alimento y sus propiedades nutricionales (Lu et al., 2021. Ver notas 8,9).
7) Astaxantina en avicultura
la avicultura es otro sector de la ganadería donde se está detectando un gran potencial a la astaxantina tanto por su acción antioxidante como por los efectos positivos sobre el sistema inmunitario y la salud animal. Con miras a reducir y quizás incluso eliminar el uso de antibióticos y otros medicamentos veterinarios, como ya se probó en Italia con Algatan. (10)
Estudios recientes experimentos sobre el uso de astaxantina en la avicultura (Zhu et al., 2021; pertiwi et al., 2022) han demostrado de hecho la utilidad de su contribución tanto para promover el crecimiento de aves de carne (parrilla), y para la salud y el bienestar de las gallinas ponedoras, con un impacto favorable también en la calidad del huevo (11,12).
8) Usos en porcicultura
Antioxidantes no solo afectan la salud y condición de los cerdos, sino también la calidad de la carne. Yang et al. (2006) demostraron una reducción de diez veces en el contenido de grasa dorsal y un aumento en la masa muscular después de 14 días de alimentación con 3 mg/kg de astaxantina. (13)
La acumulación de astaxantina natural en el tejido muscular de los cerdos, tras su inclusión en la ración de pienso, tiene una acción antioxidante estimada cuatro veces superior a la de la vitamina E. Con efectos superiores a la acción de la misma molécula añadida a la carne, para mantener su calidad y conservación.
8) Conclusiones provisionales
El dominio de microalgas continúa expresando un potencial que aún no se expresa o, en cualquier caso, se subestima. Con miras a la producción de ingredientes nutracéuticos, medicamentos y cosméticos naturales, incluso a través de upcycling de CO2 y residuos de otras cadenas de suministro, como hemos visto (14,15).
Producción mundial de algas y microalgas -como se afirma en el informe del Parlamento Europeo (2023) que sigue a la 'Iniciativa de algas de la UE' (2022) – aumentó de 0,56 a 35,82 millones de toneladas entre 1950 y 2019 (16,17,18). Y Asia es la protagonista absoluta, con un 97%.
Investigación e innovación son esenciales para desarrollar y validar procesos efectivos y productos innovadores, para estimular el nacimiento de la bioeconomía azul. Como muestra el proyecto de investigación, por ejemplo ProFuturo, en el programa horizonteen Horizon4Proteínas (19).
Dario Dongo y Andrea Adelmo Della Penna
Nota
(1) Villaro et al. (2021). Astaxantina Derivada de Microalgas: Investigación y Tendencias de Consumo y Uso Industrial como Alimento. Alimentos 10: 2303, https://doi.org/10.3390/foods10102303
(2) Chen et al. (2017). Producción mejorada de astaxantina por Chromochloris zofingiensis en un sistema de cultivo basado en microplacas bajo alta irradiación de luz. Tecnología Bioambiental 245: 518-529, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.08.102
(3) Gervasio et al. (2019). Producción de astaxantina por Xanthophyllomyces dendrorhous creciendo en un sustrato de bajo costo. Agrofor. sist. 94: 1229-1234, https://doi.org/10.1007/s10457-018-00344-6
(4) Mularczyk M, Michalak I, Marycz K. (2020). Astaxantina y otros nutrientes de Haematococcus pluvialis-Aplicaciones multifuncionales. Mar Drogas. 2020 Sep 7;18(9):459. doi: 10.3390/md18090459
(5) RR Ambatí et al. (2014). Astaxantina: fuentes, extracción, estabilidad, actividades biológicas y sus aplicaciones comerciales: una revisión. Drogas mar. 12: 128-152, https://doi.org/10.3390/md12010128
(6) Hayashi et al. (2021). Producción Comercial de Astaxantina con Paracoccus carotinifaciens. En: Carotenoides: enfoques biosintéticos y biofuncionales. Avances en Medicina Experimental y Biología 1261: 11-20, https://doi.org/10.1007/978-981-15-7360-6_2
(7) EFSA (Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria) Acuerdo de confidencialidad Panel (2020). Seguridad de la astaxantina para su uso como nuevo alimento en complementos alimenticios. Diario de la EFSA 18 (2): 5993, https://doi.org/10.2903/j.efsa.2020.5993
(8) lunes et al. (2021). La astaxantina como metabolito de microalgas para la acuicultura: una revisión de los mecanismos de síntesis, las técnicas de producción y la aplicación práctica. Investigación de algas 54: 102178. https://doi.org/10.1016/j.algal.2020.102178
(9) Para su uso en la acuicultura, la astaxantina debe autorizarse como aditivo en piensos (categoría «aditivos sensoriales», grupo «colorantes»). Actualmente hay tres aditivos autorizados en el registro de la UE (astaxantina, astaxantina-dimetilsuccinato, biomasa de Phaffia rodozima rico en astaxantina), con las relativas especies permitidas. Y se está llevando a cabo una evaluación de seguridad Paracoccus carotinifaciens, también para ser utilizado como aditivo para piensos
(10) Darío Dongo, Andrea Adelmo Della Penna. La avicultura sin antibióticos, al estilo italiano. REGALO (Gran Comercio de Alimentos Italianos). 14.12.20
(11) YuanzhaoZhu et al. (2021). La suplementación con astaxantina enriquece el desempeño productivo, las respuestas fisiológicas e inmunológicas en gallinas ponedoras. biociencia animal. 2021 marzo; 34(3): 443–448. doi: 10.5713/ab.20.0550
(12) Herinda Pertivi et al. (2022). La astaxantina como antioxidante potencial para mejorar la salud y el rendimiento productivo de los pollos de engorde Vet. Int. Med.. 2022; 2022: 4919442. doi: 10.1155/2022/4919442
(13) Yang, YX; Kim, YJ; Jin, Z.; Lohakare, JD; Kim, CH; Oh, SH; Lee, SH; Choi, JY; Chae, BJ (2006). Efectos de la suplementación dietética de astaxantina sobre el rendimiento productivo, la calidad del huevo en ponedoras y la calidad de la carne en cerdos de finalización. AJAS 2006, 19, 1019–1025. doi: 10.5713/ajas.2006.1019
(14) Darío Dongo, Andrea Adelmo Della Penna. Algas y microalgas para uso alimentario en Europa, el ABC. REGALO (Gran Comercio de Alimentos Italianos). 14.11.22
(15) Darío Dongo, Giulia Pietrollini. Algas y microalgas. cultivo de carbono e upcycling de CO2. REGALO (Gran Comercio de Alimentos Italianos). 18.1.23
(16) Parlamento Europeo (2023). El futuro del sector de las algas en la UE. https://bit.ly/733-114 Investigación para el Comité PECH doi: 10.2861 / 922543
(17) Marta Strinati. La Comisión Europea propone 23 acciones para la industria de las algas. REGALO (Gran Comercio de Alimentos Italianos). 23.11.22
(18) Comunicación de la Comisión Europea «Hacia un sector de las algas de la UE fuerte y sostenible (COM/2022/592 final)'https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A52022DC0592&qid=1685431066833
(19) Darío Dongo. ProFuturo, microalgas para alimentar al planeta. El proyecto de investigación de la UE. REGALO (Gran Comercio de Alimentos Italianos). 18.6.19
Dario Dongo, abogado y periodista, PhD en derecho alimentario internacional, fundador de WIISE (FARE - GIFT - Food Times) y Égalité.
Graduado en Tecnologías y Biotecnologías de los Alimentos, titulado tecnólogo de los alimentos, sigue el área de investigación y desarrollo. Con especial atención a los proyectos de investigación europeos (en Horizonte 2020, PRIMA) donde participa la división FARE de WIISE Srl, una empresa benéfica.
