CHAPTER II THEORETICAL FRAMEWORK
2.4 Previous Studies
ALIMENTARIA.
Rivas-Caceres1, R.1*; Cortes-Rodriguez1, R.1; Nevarez-Galvez1, N.1; Quiñonez-Martinez1,
M.1
1Universidad Autónoma de Ciudad Juárez 1. Juárez, Chihuahua. México.
*Autor responsable: [email protected]; Calle: Ave. Plutarco Elías Calles Núm. 1210, Col. Foviste Chamizal, Chihuahua, Ciudad Juárez, Chihuahua. México. CP 32310; Tel. +52(656)-688-1886.
Resumen
El valor nutricional de la Dunaliella depende de su composición bioquímica y de la capacidad
de digestión de los compuestos producidos por esta especie. Las proteínas representan el mayor constituyente orgánico, seguido de carbohidratos y fibra cruda 52.70%, 18.54%, y 9.53%, respectivamente expresado en porcentaje de peso seco. Por lo que puede garantizar la seguridad alimentaria regional en el futuro. Todo esto representa una opción factible debido a las características biológicas que posee estas microalgas nativas de Chihuahua, como lo es el
potencial de duplicarse en un periodo de 3.5 hrs., mediante un crecimiento exponencial en
relación con el peso seco de biomasa, por lo que pueden resolver nuestra crisis alimentaria produciendo alimento barato con alto contenido de proteínas, carbohidratos y lípidos a partir de la biomasa de estas microalgas.
Servicios Ambientales; Dunaliella Sp; Proteina bruta.
Introducción
Las microalgas son organismos fotosintéticos que no poseen tallo, hojas ni raíz. Su reproducción puede ser sexual o asexual, o bien formando células que serían análogos de los
óvulos o espermatozoides, pero sin formar semilla (Menéndez Valderrey et. al., 2005). A
diferencia de otros organismos, las microalgas tienen el poder de convertir la energía solar en biomasa con una composición bioquímica valiosa en el aspecto nutricional, desde la década de los 40’s se ha incrementado la importancia de las microalgas en la agricultura y ya para los 60’s
fue un éxito la producción de Chlorella como producto alimenticio saludable en los países de
Japón y Taiwán (De la Noue,1988). Desde el punto de vista nutricional las microalgas son importantes ya que proporcionan (o proveen) macronutrientes y micronutrientes, de los cuales podemos destacar la importancia de los lípidos, ácidos grasos, carbohidratos, proteínas, vitaminas y minerales; debido a su contenido nutricional las microalgas son una buena fuente alimenticia en las industrias acuícolas y avícolas (Ben-Amotz,1993). Las microalgas son actualmente utilizadas por el ser humano en biocombustibles, principalmente, y sustancias
bioactivas, entre ellas están la especie Dunaliella, Spirulina, Chlorella y Cryptecodinium cohnii,
estas especies han presentado propiedades importantes debido a su alto contenido de β-
caroteno, ácidos grasos omega-3 y antioxidantes (Molyneaux y Lee, 1998).Gracias a que son organismos foto autótrofos, tienen un gran potencial como ingredientes alimenticios puesto que
cantidades de metales y dióxido de carbono (Luiten et al, 2003). La producción mundial de plantas acuáticas en el 2002 fue de 11.6 millones de toneladas, generando 6.2 billones de dólares con la mayor producción proveniente de algas marinas Japonesas, (FAO, 2004). La
biotecnología de microalgas ha ido aumentando incluyendo principalmente a Dunaliella y
Spirulina, el cultivo de microalgas tiene varias ventajas ya que toleran condiciones extremas (Grobbelaar, 2004).
Dunaliella sp., pertenece a la clase Clorophyceae, es una célula verde-amarillo, posee 2 flagelos móviles, de forma ovoide con el extremo anterior agudo y el posterior redondo. Miden entre 9 y 11 micras de largo y 6 micras de diámetro. Es un alga eurihalina que crece a temperaturas de 16 a 28°C, aunque se adapta a salinidades altas e iluminación constante. Dunaliella tolera pH ́s de entre 5.5-10, su reproducción es asexual (división longitudinal) y
sexual isogámicaen la que dos células, o gametos, procedentes de individuos distintos se unen
para dar lugar a una célula (Band, 1999). Esta especie se considera como un alimento
adecuado para moluscos, algunos peces de agua dulce y crustáceos, es la especie más
utilizada en la producción industrial de β-caroteno. Dunaliella salina se ha reportado como la
mayor fuente natural de β-caroteno (López et al., 2009). Conocida por su mecanismo único de
osmoregulación mediante la vía de la producción de compuestos denominados osmolitos internos, que actúan como solutos orgánicos, de acuerdo a esto la retención de estos compuestos en el interior de la célula puede ser parte de una respuesta osmorregulatoria frente a cambios externos que generen altos efectos de estrés al interior de las células (Vidal, 2000).
Materiales y Métodos
Preparación del medio de cultivo:
Para la preparación de los medios de cultivo Basal Bold modificado con metales traza y vitaminas del medio f/2, se realizaron los cálculos precisos pesando los reactivos necesarios y efectuando una solución stock de 200ml. Para ello, se utilizaron las siguientes cantidades de
los macronutrientes en esta solución: Nitrato de Sodio (NaNO3) 5 g, Cloruro de calcio (CaCl2
)0.5 g, Fosfato mono ácido de potasio (K2HPO4)1.5 g, Fosfato di ácido de potasio (KH2PO4 )3.5
g, cloruro de sodio (NaCl) 0.5 g. cada uno de estos reactivos se colocaron en un matraz
Erlenmeyer de Doscientos mililitros para realizar las soluciones Stock. Los metales traza
utilizaron las siguientes cantidades para la solución stock: Sulfato de zinc (ZnSO4) 0.44 g,
Sulfato de cobre (CuSO4 ) 0.196 g, Nitrato cobaltoso Co(NO3)2 0.098 g, Molibdato de sodio
Na2MoO4 0.126 g, Cloruro férrico (FeCl3) 0.63 g De esta manera se utilizaron las siguientes
cantidades de vitaminas para efectuar la solución stock: Tiamina 0.1mg, Biotina 100 mg (Arredondo y Voltolina, 2007). De cada una de las soluciones stock se tomaron 10 ml para la preparación del medio de cultivo para las algas en cuestión y 1 ml de la solución stock de
vitaminas.
Aislamiento de Dunaliella sp.:
Se preparó el medio Basal bold modificado utilizando los reactivos de las vitaminas y trazas del medio f/2. Se preparo agua marina comercial (en polvo) de la cual se agregaron 15 g en un litro de agua destilada y fue el agua utilizada para realizar el medio Basal bold modificado ya que la
especie Dunaliella sp requiere de un medio salino.Posteriormente se tomaron alícuotas de 10
ml de la solución stock de macronutrientes y 1ml de cada solución stock de vitaminas y metales traza, aforando a un litro, disuelta en agua marina con 1ml de la especie de microalga que se encontraba previa en estado acuoso respectivamente (Arredondo y Voltolina, 2007).
Concentración y conteo celular:
El crecimiento de cultivo microalgal es indicado como el incremento de biomasa ya sea por el número de células (cel/ml) o en peso seco(total u orgánico) , cantidad de proteína, pigmentos,
volumen de células calculado para un tiempo o fase de crecimiento especifica (Arredondo et al.,
2007). Este incremento celular puede ser estimado por recuento celular a través del microscopio o contadores de partículas; de estos métodos el recuento celular es el más utilizado, sencillo y poco costoso, para el recuento celular se utiliza con mayor frecuencia en cultivos de microalgas el hematocitometro de 0.1 mm de profundidad con reglilla de Neubauer,donde se contaron las células de cinco recuadros, que se multiplicaron por el factor de dilución, para obtener la concentración final.
Análisis próxima:
Primero se realizó el análisis de humedad ya que la muestra en fresco debe asegurarse que sea representativa. A continuación se llevó la muestra pesada a la estufa de secado a 105 º C y así se evaporó el agua, se quedó allí por 5 hrs. Después del tiempo transcurrido se pasó a un desecador por una hora y se pesó nuevamente en la balanza analítica y se calculó el porcentaje de humedad (FAO, 2003).
Determinación de proteína:
Para ello, se pesó 1g de muestra y se colocó en el matraz Kjeldahl, se agregaron 10g de sulfato de potasio, 0.7g de óxido de mercurio y 20 ml de ácido sulfúrico concentrado. Se colocó el matraz en el digestor en un ángulo inclinado y se calentó a ebullición hasta que la solución se observó clara, se continuó calentando por media hora más. Se dejó enfriar; durante el enfriamiento se adicionó poco a poco alrededor de 90 ml de agua destilada y des ionizada. Ya frío se agregaron 25 ml de solución de sulfato de sodio y se mezclo
Determinación de fibra cruda:
Para la determinación de fibra cruda se pesaron 3 gramos de la muestra desengrasada y seca. Se colocó en el matraz y se adicionaron 200ml de la solución de ácido sulfúrico en ebullición. Se colocó el condensador y llevó a ebullición en un minuto; se dejó hervir por 30 min, manteniendo constante el volumen con agua destilada y moviendo periódicamente el matraz para remover las partículas adheridas a las paredes.
Determinación de cenizas:
Para la determinación de ceniza previamente se calcinó un crisol de porcelana y se pesó, este procedimiento de realizo tres veces con el fin de mantener el peso constante, se colocaron 3g de muestra seca. Se colocó el crisol en una mufla y se calcino a 550°C por 12 horas, se deje enfriar y se transfiere a un desecador. Se pesó nuevamente el crisol conteniendo la ceniza.
Resultados y Discusión
El medio de cultivo para Dunaliella sp., donde se obtuvo una mejor respuesta en la tasa de
crecimiento fue el Bold-salino con 4.76 cel/ml/día, seguido del medio basal bold con 3.89 cel/ml/día y finalmente el medio f/2 con una tasa de crecimiento de 0.65 cel/ml/día (Tabla 1).
Tabla 1 Medio de cultivo para Dunaliella sp. Donde se determinó la tasa de crecimiento (cel/
ml/día). Cepa Medio de cultivo Tasa de crecimiento (cel/ ml/día) Dunaliella sp. F/2 0.65 Dunaliella sp. Bold 3.895 Dunaliella sp. Bold-Salino 4.76
Tabla 2 Resultado porcentual del análisis proximal en la especie de la microalga Dunaliella sp.
COMPONENTES
%
Humedad
7.2
Nitrógeno total
9.02
Proteína bruta
52.7
Carbohidratos
18.54
Fibra cruda
9.53
Lípidos
1.44
Cenizas
9.76
También los resultados porcentuales de la bioquímica de las especies Dunaiella sp., mediante el método micro Kjeldahl dando el mayor porcentaje a la proteína bruta alcanzando 52.7% lo que nos indica claramente mayor valor proteínico, en comparación con los otros componentes.
De tal manera, estas microalgas ofrecen muchas posibilidades. Por ejemplo, la biomasa, rica en proteínas e hidratos de carbono, podría utilizarse como composta, fertilizante o en productos alimenticios. Por fermentación podría obtenerse bioetanol a partir de los hidratos de carbono. El párrafo anterior está fuera de contexto, modificar la redacción y organizar la información.La
figura 1 muestra una gráfica referentes al porcentaje de la bioquímica de la especie Dunaliella
sp., haciéndose notoria la mayor cantidad en relación a porcentaje de proteína en esta especie,
confirmando que esta microalga es la más valorada en la alimentación de las aves de granja y por lo tanto valiosa para nuestra nutrición ya que consumimos más del 25% de proteína proveniente de las aves de granja.
Figura1. Porcentaje de los componentes de la prueba bioquímica del análisis proximal de la
microalga Dunaliella.
Conclusiones
Las microalga Dunallela Sp. es la mejor opción de organismos unicelulares fotosintéticos, que
poseen un alto porcentaje de Proteínas, carbohidratos y fibra cruda. Bajo ciertas condiciones de cultivo, esta especie podrían exceder la cantidad de nutrientes útiles para la elaboración de alimento del futuro en comparación con la alimentación que tradicionalmente se conoce y ¿se han perdido grandes cantidades de agua para consumo humano y millones de tierras fértiles?
fuente de carbono usada para crecer a Dunallela Sp., es extraída de la atmósfera y no de fuentes de carbono fósil. Además de que es un bioenergético 100% vegetal y 100%
biodegradable, Lo que permitiría reducir las concentraciones de CO2 a gran escala,
propiciando además el desarrollo de nuevas alternativas de alimentación en las Naciones más pobres.
Bibliografía
Arredondo Vega Bertha Olivia, Voltolina Domenico, 2007,Universidad Autonoma de Baja California, Centro de Investigaciones Biologicas del Noroeste, S.C., La paz, Baja California Sur, Mexico.
Band, S., J. C.1999. Efecto de la composición bioquímica de las microalgas sobre el valor nutritivo de dos cepas de
Artemia.Tesis de Maestria. Instituto Politecnico Nacional. Centro Interdisciplinario de Ciencias Marinas. La Paz, B.C.S. 1999.69P.
Ben-Amotz, A. 1993. Production of beta-carotene and vitamins by the halotolerant alga Dunaliella. In ‘‘Marine Biotechnology, Volume 1: Pharmaceutical and Bioactive Natural Products’’ (D.H.Attaway and O.R. Zaborsky, eds), pp. 411–417. Plenum Press, New York.
De la Noue J.,De Pauw N,1988. “THE POTENTIAL OF MICROALGAL BIOTECHNOLOGY: A REVIEW OF PRODUCTION AND USES OF MICROALGAE”, Groupe de Recherche en Recyclage Biologique,University Laval,Quebec , Canada G1K 7P4 Laboratory for Mariculture, State University of Ghent,Ghent, Belgium.
FAO. 2004. Global aquaculture outlook in the next decades: an analysis of national aquaculture production forecasts to 2030. FAO Fisheries Circular No. C1001. Roma (en prensa).
Grobbelaar, J.U. 2004. Algal biotechnology: Real opportunities for Africa. S. Afr. J. Bot. 70, 140–144.
Lopez E.J.A., Garcia L.N., Jimenez G. L.R., Huerta A.N., 2009, Crecimiento de la diatomea Thalassiosira pseudonana
en cultivos estáticos con iluminación continua y fotoperiodo a diferentes salinidades, BIOtecnia, VOL. XI, NO. 1.
Luiten, E.E., Akkerman, I., Koulman, A., Kamermans, P., Reith, H., Barbosa, M.J., Sipkema, D., and WijVels, R.H. 2003. Realizing the promises of marine biotechnology. Biomol. Eng. 20, 429–439.
Menéndez Valderrey J.L. y Fernández R.R. et al.,. 2005. http://www.asturnatura.com/algas/algas.html. (Consulta el 26 de agosto del 2011).
Molyneaux, M. y Lee, C.M. 1998. The U.S. market for marine nutraceutical products. Food Technol. 52, 56–57.
Vidal F. J.A.,2000, Determinación de la producción de compuestos orgánicos volátiles halocarbonados en cultivos de
Dunaliella salina (Teodoresco) (Chlorophyta), Tesis presentada a la Facultad de Ciencias de la Universidad Católica de la Santísima Concepción para optar al grado académico de Licenciado en Ciencias, mención en Biología Marina, y al título profesional de Biólogo Marino.