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¿Pueden ser las microalgas un alimento para humanos?

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Juan Pablo Garcia-Encinas1, Carmen Lizette Del Toro-Sánchez1, Saúl Ruíz-Cruz1, Josué Elías Juárez-Onofre2 y Enrique Márquez-Ríos1*

1Departamento de Investigación y Posgrado en Alimentos, Universidad de Sonora, Boulevard Luis Encinas y Rosales, 83000, Hermosillo, Sonora, México.
2Departamento de Física, Universidad de Sonora, Boulevard Luis Encinas y Rosales, 83000, Hermosillo, Sonora, México.

*Autor correspondiente: Dr. Enrique Márquez-Ríos
Correo: enrique.marquez@unison.mx

Tema: Las microalgas pudieran ser una solución sostenible ante el desafío global de satisfacer la creciente demanda de alimentos. Estos organismos destacan por su composición nutricional excepcional, ofreciendo proteínas de alta calidad, ácidos grasos esenciales, así como vitaminas y minerales, de gran importancia para la salud humana. Además, son fuentes ricas en compuestos bioactivos que aportan beneficios adicionales. 


  1. Introducción

La creciente población mundial ha aumentado la demanda de alimentos y suplementos nutricionales, representando esto uno de los mayores desafíos que enfrenta la humanidad en la actualidad. En este contexto, día a día se buscan alternativas para satisfacer las necesidades alimenticias de la sociedad. Para ello, se han propuesto diferentes fuentes alimenticias, entre ellas, las microalgas emergen como una alternativa prometedora. Éstas, son organismos microscópicos que poseen una composición nutricional excepcional (Fig. 1), en su mayoría fotosintéticas, es decir, aquellas especies que generan energía o biomasa a partir de la luz, aunque existen microalgas heterótrofas (aquellas que generan energía o biomasa a través de la nutrición de compuestos orgánicos), las cuales se pueden desarrollar sin necesidad de luz.

Las microalgas se destacan por su alto contenido de proteínas de alta calidad, que incluyen muchos de los aminoácidos esenciales (aquellos que los humanos no sintetizamos) e incluso algunas los incluyen todos. Además, algunas son ricas en ácidos grasos saludables (como por ejemplo, omega-3 y omega-6), que desempeñan un papel fundamental en la salud cardiovascular, el desarrollo cerebral y la función inmune (Galarza et al., 2019). Además, son también una excelente fuente de vitaminas y minerales, como por ejemplo, vitamina A, C, hierro y zinc. Asimismo, contienen una amplia variedad de compuestos bioactivos (compuestos que tienen un efecto benéfico para la salud), como carotenoides, fitoesteroles y antioxidantes. 

Aunado a lo anterior, el cultivo de microalgas es un proceso sostenible y eficiente que puede ser realizado en tanques o piscinas, utilizando agua de mar, agua dulce e incluso aguas residuales. Estos cultivos pueden ser controlados de manera precisa para maximizar la producción de biomoléculas valiosas. La tecnología actual permite el cultivo de microalgas en condiciones controladas, lo que garantiza una producción constante y de alta calidad alrededor de todo el mundo. 

Figura 1. Microalgas y sus productos (tomado de Olguín et al., 2022).



  1. ¿Qué aportan las microalgas como alimento?

2.1 Proteínas

Se destacan varios géneros de microalgas como una fuente valiosa de proteínas, que pueden competir favorablemente en cantidad y calidad con productos tradicionales como la soya o el pescado. Algunas microalgas tienen la capacidad de sintetizar los 20 aminoácidos, lo que las convierte en una buena fuente de aminoácidos esenciales. La elaboración de productos alimenticios suplementados con microalgas se impulsó inicialmente por el alto contenido de proteínas encontrados en los géneros Chlorella, Scenedesmus y Arthrospira. La capacidad de las microalgas de generar una mayor cantidad de proteínas en un espacio y tiempo más reducidos, en comparación con los métodos de producción tradicionales (cultivo de soya, cría de ganado, aves y peces), las posiciona como una solución prometedora para abordar los desafíos de la seguridad alimentaria global. Esta ventaja en la eficiencia de producción de proteínas hace que las microalgas sean un recurso valioso y sostenible para complementar y diversificar las fuentes de proteínas disponibles para la población (Koyande et al., 2019).


2.2 Lípidos

El contenido de lípidos en las microalgas puede variar  dependiendo de la especie y las condiciones de cultivo. Sin embargo, algunas de las especies más comúnmente utilizadas para alimentos o suplementos tienen los siguientes intervalos: Chlorella, 10-30 %; Spirulina, 5-10 % y Dunaliella, 6-25 % de su peso seco. Estos porcentajes fluctúan en función de distintos factores, como grupo taxonómico, fase de crecimiento y de otros fisicoquímicos, como luz, temperatura, disponibilidad de nutrientes y otros parámetros del medio de cultivo. Las microalgas son valoradas no solo por su contenido lipídico, sino también por su perfil de ácidos grasos esenciales (nuestro cuerpo no puede producirlos, debemos ingerirlos a partir de los alimentos), los cuales puede incluir ácidos grasos omega-3, como el ácido linolénico (LA), ácido alfa-linolénico (ALA), ácido eicosapentaenoico (EPA), ácido araquidónico (ARA) y el ácido docosahexaenoico (DHA). Estos, son de gran importancia para la salud, debido a que ayudan al desarrollo del cerebro, fortalecen las neuronas, mantienen el corazón sano, tienen efecto antiinflamatorio y reducen la presión sanguínea (Becker, 2007; Khan et al., 2005; Huerlimann et al., 2010; Barclay-Zeller 1996; Borowitzka, 2018).


2.3 Carbohidratos

Las microalgas pueden contener hasta 62 % de carbohidratos en condiciones óptimas de cultivo, como es el caso de Chlorella (Maldonado, 2011). Mientras que en microalgas como Spirulina spp podemos encontrar valores típicos que van desde 8 hasta 14 % del peso seco de la biomasa, en otros ejemplares, como Dunaliella podemos encontrar 32 % (Gouda et al., 2022). Se pueden encontrar diferentes tipos de carbohidratos, como fibras dietéticas solubles, como las pectinas, gomas, mucílagos, betaglucanos; fibras insolubles, como celulosa, lignina, hemicelulosa; monosacáridos, disacáridos y otros polisacáridos. Algunos pueden actuar como probióticos o prebióticos, con efecto estimulante sobre el sistema inmune, lo cual nos hace pensar que algunas especies pueden funcionar como un buen suplemento alimenticio (Montenegro-Herrera et al., 2021).


2.4 Otros componentes

Se reconoce a las microalgas como una factoría versátil para producir una amplia variedad de biomoléculas debido a su habilidad para convertir carbono inorgánico (CO2), luz solar y agua en compuestos orgánicos. Las microalgas pueden sintetizar metabolitos bioactivos, a los cuales se les atribuyen diversas propiedades terapéuticas y benéficas para la salud humana, como capacidad antioxidante, antiinflamatoria, anticancerígena y antimicrobiana (Fig. 2). En este sentido, los extractos de A. platensis poseen actividad anticancerígena, pueden actuar como neuroprotector, mejoran el sistema inmune y reducen el colesterol en sangre (Wong et al., 2022).



Figura 2. Principales compuestos bioactivos de las microalgas (tomado de  Wong et al., 2022).


3. Condiciones de cultivo

La limitación de nutrientes, como nitrógeno y fósforo, puede aumentar el contenido de lípidos totales y alterar el perfil de ácidos grasos, disminuyendo por lo general la producción de ácidos grasos poliinsaturados y aumentando la de ácidos grasos saturados y monoinsaturados (Azrina Yaakob et al., 2021). Además, la exposición a diferentes intensidades de luz y fotoperiodo (tiempo de exposición a la luz en un día) pueden afectar la biosíntesis de estos ácidos grasos (Renaud et al., 2002). Por otro lado, las bajas temperaturas pueden incrementar el contenido de ácidos grasos poliinsaturados en algunas especies, lo que permite mantener la fluidez de la membrana (ciertas moléculas pueden moverse a través de la membrana celular, dando a ésta su naturaleza flexible llamada fluidez) (Renaud et al., 2002). Asimismo, cambios en la salinidad del medio de cultivo pueden influir en la composición de ácidos grasos, ya que algunas microalgas responden al estrés salino aumentando la producción de ácidos grasos saturados, principalmente (Pal-Nath et., 2011). De igual forma, la exposición a condiciones que inducen estrés oxidativo, como la presencia de ciertos metales pesados o radiación ultravioleta, pueden estimular la producción de biomoléculas que actúan como antioxidantes (Li et al., 2010), tales como ácido ascórbico, tocoferoles, compuestos fenólicos y carotenoides, principalmente (Coulombier et al., 2021).


4. Conclusión

Las microalgas son una fuente nutritiva prometedora, las cuales pueden aportar macro y micronutrientes de gran importancia para la salud humana. Aunado a esto su producción es altamente sostenible, ya que pueden ser cultivadas en ambientes artificiales, utilizando agua de mar o aguas residuales tratadas, lo que reduce el uso de recursos en comparación con la agricultura tradicional. Su producción en zonas rurales tendría un impacto positivo al generar oportunidades económicas, aprovechar los recursos hídricos y climáticos de manera sostenible, producir alimentos nutritivos localmente y contribuir a la seguridad alimentaria y la soberanía nutricional.


5. Referencias

Azrina Yaakob, M., Radin Mohamed, R.M.S., Al-Gheethi, A., Aswathnarayana Gokare, R., y Rao Ambati, R. 2021. Influence of nitrogen and phosphorus on microalgal growth, biomass, lipid, and fatty acid production: An overview. Cells, 10, 393. https://doi.org/10.3390/cells10020393

Barclay, W. R., y Zeller, S. G. (1996). Nutritional enhancement of n-3 and n-6 fatty acids in rotifers and Artemia nauplii by feeding Schizochytrium sp. Journal of the World Aquaculture Society, 27(3), 314-322.

Becker, W. (2007). Microalgae for human and animal nutrition. In Handbook of Microalgal Culture: Applied Phycology and Biotechnology (pp. 312-351). Blackwell Publishing.

Borowitzka, M. A. (2018). Biology of microalgae. In Microalgae in Health and Disease Prevention (pp. 23-72). Academic Press.

Coulombier, N., Jauffrais, T., y Lebouvier, N. 2021. Antioxidant Compounds from Microalgae: A Review. Marine Drugs, 19, 549. https://doi.org/10.3390/md19100549

Galarza, V. O. (2019). Carbohidratos y proteínas en microalgas: potenciales alimentos funcionales. Brazilian Journal of Food Technology, 22, e2019043. https://doi.org/10.1590/1981-6723.04319

Gouda, K. G. M., Kaliaperumal, V., Elango, R., Ramalingam, K., Rajendran, K., y Pugazhendhi, A. (2022). Microalgae as a sustainable source of high-value compounds: Current status and future perspectives. Bioresource Technology, 344, 126238. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.126238

Huerlimann, R., y de Nys, R. (2010). Biochemical composition of the microalgae Nannochloropsis oculata is altered by salinity and nitrogen availability. Aquaculture Research, 41(9), 1334-1343.

Khan, Z., Bhadouria, P., y Bisen, P. S. (2005). Nutritional and therapeutic potential of Spirulina. Current Pharmaceutical Biotechnology, 6(5), 373-379.

Koyande, A. K., Chew, K. W., Rambabu, K., Tao, Y., Chu, D. T., y Show, P. L. (2019). Microalgae: A potential alternative to health supplementation for humans. Food Science and Human Wellness, 8(1), 16-24.

Li, Y., Horsman, M., Wang, B., Wu, N., y Lan, C. Q. (2010). Effects of nitrogen sources on cell growth and lipid accumulation of green alga Neochloris oleoabundans. Applied Microbiology and Biotechnology, 81(4), 629-636.

Montenegro-Herrera, C., Manzoni Maroneze, M., Vera-López Portillo, F., y Martínez, A. (2021). Poliglucanos de reserva en microalgas: química, biosíntesis y manipulación de condiciones de cultivo. Bio Tecnología, 25(5): 52-65.

Maldonado, C. (2011). Producción de biomasa de microalgas: Evaluación de la composición química y potencial biotecnológico. [Tesis de maestría, Centro de Investigación en Materiales Avanzados, S.C.]. Repositorio institucional.

Olguín, E. J., Sánchez-Galván, G., Arias-Olguín, I. I., Melo, F. J., González-Portela, R. E., Cruz, L., De Philippis, R., y Adessi, A. (2022). Microalgae-based biorefineries: challenges and future trends to produce carbohydrate enriched biomass, high-added value products and bioactive compounds. Biology, 11, 1146. https://doi.org/10.3390/biology11081146 

Pal-Nath, Dipasmita & Khozin-Goldberg, Inna & Cohen, Zvi & Boussiba, Sammy. (2011). The effect of light, salinity, and nitrogen availability on lipid production by Nannochloropsis sp. Applied microbiology and biotechnology. 90(4), 1429-41, 1429-41. 10.1007/s00253-011-3170-1.

Renaud, S. M., Thinh, L. V., Lambrinidis, G., y Parry, D. L. (2002). Effect of temperature on growth, biochemical composition and fatty acid composition of tropical Australian microalgae grown in batch cultures. Aquaculture, 211(1-4), 195-214.

Wong, J. F., Hong, H. J., Foo, S. C., Yap, M. K. K., y Tan, J. W. (2022). A review on current and future advancements for commercialized microalgae species. Food Science and Human Wellness, 11(5), 1156-1170.

El Dr. Enrique Márquez Ríos realizó sus estudios de Doctorado y Posdoctorado en el Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo. Actualmente es Profesor de la Universidad de Sonora, miembro del SNI nivel 3 y miembro de la Academia Mexicana de Ciencias.

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