Juan Roberto Benavente Valdés
Julio César Montañez Sáenz
Facultad de Ciencias Químicas, UAdeC
roberto.benavente@uadec.edu.mx
julio.montanez@uadec.edu.mx
Productos para confitería de infinidad de colores, bebidas con tonalidades exóticas, harinas para repostería y polvos para aguas frescas que brindan color con solo el contacto con el agua, son algunos de los muchos productos alimenticios que la industria ha desarrollado para atraer la atención de los consumidores de sus productos. Sin embargo, la percepción negativa de los pigmentos sintéticos por parte de los consumidores modernos ha llevado a la búsqueda de fuentes naturales ya sean plantas, animales o microorganismos, siendo éstos últimos los de mayor interés. Dentro de los microorganismos, las microalgas representan una potencial, económica y ecológica opción para la producción de pigmentos con alto valor nutracéutico, pero ¿serán estos microorganismos la solución a la demanda creciente de la industria de los alimentos?, ¿Ofrecerán propiedades adicionales a la de impartición de color?, o simplemente, ¿consumiría usted un producto enriquecido con microalgas?
Los pigmentos están presentes en la mayoría de nuestras distintas etapas de la vida, desde que nacemos el uso de una ropa de cierto color define los gustos y características de un individuo, y la manera de manejar los productos y materiales cotidianos se ve reflejada en el color, el cual está dado por la presencia de los pigmentos. Estos compuestos, no solo son esenciales en productos de consumo, sino que además forman parte de nuestra vida, e incluso están presentes en nuestras células. Los pigmentos se presentan en casi todos los organismos vivos. En plantas el más abundante es la clorofila (que es la molécula responsable del color verde en estos organismos), además de los presentes en frutos como los carotenos (rojo, naranja o amarillo) y las antocianinas (rojo, azul y violeta). En animales se produce hemoglobina que es el compuesto que caracteriza el color rojo de la sangre y la melanina (de color negro y café) la cual es responsable de la coloración de la piel e iris del ojo en los humanos.
Muchas compañías de alimentos han decidido utilizar pigmentos naturales de origen animal o vegetal, sin embargo, estos aditivos tienen numerosos inconvenientes como la inestabilidad de sus propiedades colorativas, baja solubilidad en agua o la falta de disponibilidad durante todo el año (Jiang y col., 2005). Por ello, los pigmentos producidos por microorganismos (bacterias, hongos, levaduras y microalgas) han ganado la atención de las industrias de los alimentos debido a que estos pueden crecer rápidamente bajo condiciones controladas lo que conduce a una alta productividad y disponibilidad de los productos indistintamente la época del año. Además, estos pigmentos microbianos suelen ser más estables y solubles que las de origen vegetal o animal (Gunasekeran y Poorniammal, 2008).
En este rubro, las microalgas son una importante fuente natural para una gran variedad de compuestos valiosos, incluyendo una amplia diversidad de pigmentos como los carotenoides, para lo cual estos microorganismos fotosintéticos, que solo necesitan de agua, luz y una pequeña cantidad de nutrimentos para su crecimiento, representan un recurso biológico casi exclusivo (Del Campo y col., 2007). Los carotenoides amarillos, naranjas y rojos son ampliamente utilizados en la industria de alimentos, ya sea como aditivos o como complementos alimenticios. La demanda de los consumidores por productos naturales como saborizantes y colorantes a partir de fuentes biológicas, ha aumentado la aplicación de las microalgas en este campo. Por ello, la biotecnología de microalgas ha ganado relevancia y un progreso considerable en las últimas décadas, siendo la producción de carotenoides uno de sus ámbitos de mayor éxito. Estos tipos de pigmentos son sustancias coloridas sintetizadas, acumuladas o excretadas a partir de células, la cuales pueden ser empleadas para colorear los alimentos, evitando las desventajas toxicológicas de los pigmentos sintetizados químicamente. Esta nueva forma de producción de colores nos lleva a pensar en un mundo microscópico como la solución, en donde a partir de microorganismos se obtienen metabolitos con tonalidades específicas, sin efectos nocivos para la salud y con múltiples ventajas económicas a nivel industrial. Además de pigmentos, las microalgas son ricas en vitaminas, ácidos grasos, aminoácidos esenciales y polisacáridos, por lo que pueden actuar como ingredientes activos para alimentos que refuercen las carencias nutrimentales de una población deficitaria en defensas, como niños y ancianos, o en situaciones especiales de estrés o enfermedad.
Propiedades nutracéuticas y biológicas de los pigmentos microalgales
Las nuevas enfermedades que han surgido a causa del ritmo de vida actual y la búsqueda de alimentos con alta calidad ha llevado al desarrollo de nuevos productos que ofrecieran un beneficio extra a la salud y no sólo su función nutrimental, creando así los llamados nutracéuticos. Estos pueden definirse como sustancias que pueden ser consideradas un alimento o parte de él, las cuales logran proporcionar beneficios médicos y para la salud.
Las microalgas son una fuente rica en numerosas moléculas bioactivas y de interés en alimentación y salud humana. Éstas, debido a su vida fototrófica (producen su propio alimento a base de la luz), están expuestas a estrés por oxígeno y radicales libres presentes en su hábitat. Como resultado, las microalgas han desarrollado numerosos sistemas antioxidantes frente a estos radicales y especies reactivas de oxígeno, que promueven una acumulación de complejos antioxidantes altamente efectivos en la disipación de especies oxidantes. Entre las moléculas con capacidad antioxidante más significativa cabe citar el betacaroteno, la astaxantina, la zeaxantina y la vitamina E. Su capacidad antioxidante suscita creciente interés en la terapia de enfermedades relacionadas con la oxidación, como la degeneración macular, que es un trastorno ocular que destruye la visión lentamente, o diversos tipo de inflamaciones, así como en la prevención de ciertos desarrollos tumorales (de piel, de mama y de colon, entre otros) y enfermedades degenerativas lo que confiere a estas moléculas valor como aditivos alimentarios.
Los principales pigmentos encontrados en las microalgas son la clorofila y los carotenos. La clorofila es un pigmento de color verde soluble en agua responsable del proceso fotosintético en las microalgas. Esta, tiene propiedades desintoxicantes y antioxidantes lo que la convierte en una poderosa oxigenadora celular y en una fuente importante de vitaminas y minerales. Ayuda a la circulación de la sangre y a tener un metabolismo más equilibrado con una notable acción sobre hígado, riñones y colón. Otra de las acciones de la clorofila se da sobre la halitosis, combatiendo el mal aliento provocado por el tabaco, el alcohol y los alimentos, por ello su aplicación en gomas de mascar. También disminuye el olor de la transpiración. Según algunos estudios, posee propiedades anticancerígenas y antitumorales. Además, baja los niveles de colesterol y triglicéridos, así como reduce los efectos secundarios de algunos medicamentos (Ferruzia y Blakeslee, 2007). Por otro lado, los carotenos son compuestos liposolubles coloreados en tonalidades rojas, amarillas y naranjas, dentro de las microalgas, destacan el betacaroteno, con aplicaciones como agente colorante alimenticio, provitamina A y aditivo antioxidante (Bhagavathy y col., 2011; Bhagavathy y Sumathi, 2012); la astaxantina, con multitud de aplicaciones en productos nutracéuticos con propiedades benéficas para el sistema circulatorio y digestivo, controlando la presión arterial disminuyendo el riesgo de accidentes cerebrovasculares y previniendo úlceras gástricas (Kamath y col., 2008; Monroy-Ruiza y col., 2008; Sesakia y col., 2011); y la luteína, catalogada como una de las diez sustancias sanas recomendadas por la FDA (Food and Drug Administration, EUA) por sus beneficiosos efectos terapéuticos en la prevención y tratamiento de enfermedades degenerativas, en particular, la degeneración macular, cataratas y arterioesclerosis (Olea y col., 2012). Actualmente se utiliza este tipo de compuestos en la alimentación humana como nutracéuticos, y se han empleado en gallinas para mejorar la calidad del huevo obtenido, reduciendo el nivel de grasa y colesterol de la yema.
Alimentos enriquecidos con microalgas
Como ya se ha mencionado, las microalgas proporcionan productos con interesantes aplicaciones en el campo de la nutrición humana. Hoy ya tienen mercados de gran volumen la Spirulina, Chlorella, Dunaliella y Haematococcus, que se suministran en diferentes formatos ya sean como tabletas, cápsulas o fluidos líquidos. Dichos productos se comercializan mundialmente como suplementos alimenticios, dado su elevado valor nutritivo. Estos microorganismos son, asimismo, una sobresaliente fuente de aminoácidos esenciales (Meteonina, Treonina y Triptófano). Además de proporcionar una mayor digestibilidad, algunas de esas microalgas son también precursores originales de ácidos grasos poliinsaturados: EPA, DHA y ARA. Investigadores de la Universidad Federal de Rio Grande en Brasil han desarrollado un pan sin gluten a base de harina de arroz adicionado con biomasa de Spirulina platensis, obteniendo un aumento en el contenido proteico así como una coloración verde-azul en el pan horneado (Figueira y col., 2011), siendo aceptado por un panel de degustadores (Figura 2). De igual manera, investigadores del Instituto Piaget en Portugal han utilizado la biomasa de microalgas como aditivos en pastas, en donde las especies de Isochrysis galbana, Diacronema vlkianum y Chlorella vulgaris aumentaron el contenido de ácidos grasos benéficos como el omega 3, además de impartir un color y textura estables después de la cocción con alta aceptación por parte del consumidor (Fradique y col., 2010; Fradique y col., 2013).
Las microalgas también han sido utilizadas como suplementos en algunos tipos de lácteos, un grupo de investigadores de la Universidad de Pensilvania en Estados Unidos adicionaron una solución de aceites de origen microalgal a un yogurt de fresa donde observaron un incremento en el contenido de omega 3 sin mostrar un cambio significativo en el sabor del producto (Chee y col., 2005). Estas aplicaciones hacen de las microalgas un aditivo muy versátil, ya que no solo colorean los alimentos si no también los enriquecen nutrimentalmente.
Con las múltiples aplicaciones y beneficios de los microalgas, queda claro que estos microorganismos representan una innovadora fuente de pigmentos naturales que además de impartir color, mejoraran las características organolépticas (sabor, color y textura) de los alimentos que consumimos y a su vez aportan compuestos con actividad biológica destacada, mientras que para el campo empresarial constituye una manera más económica y con mejores rendimientos para la producción de compuestos coloridos. Conociendo lo anterior, la decisión está en sus manos, ¿Consumiría usted un alimento enriquecido con microalgas?.
Referencias
Bhagavathy, S. y Sumathi, P. “Evaluation of antigenotoxic effects of carotenoids from green algae Chlorococcum humicola using human lymphocytes”. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 2012. 109-117.
Bhagavathy, S., Sumathi, P. y Madhushree, M. “Antimutagenic assay of carotenoids from green algae Chlorococcum humicola using Salmonella typhimurium TA98, TA100 and TA102”. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 2011. 308-316.
Chee, P., Gallaher, J., Djordjevic, D., Faraji, H., McClements, J., Decker, E.A., Hollender, R., Petterson, D.G., Roberts, R.F. y Couplnad, J.N. “Chemical and sensory analysis of strawberry flavoured yogurt supplemented with an algae oil emulsion”. Journal of Dairy Research 72. 2005. 311-316.
Del Campo, A., García-González, M. y Guerro, M. G. “Outdoor cultivation of microalgae for carotenoide production: current state and perspectives”. Applied Microbiology and Biotechnology 74. 2007. 1163–1174
Ferruzzia, M.G. y Blakeslee, J. “Digestion, absorption, and cancer preventative activity of dietary chlorophyll derivatives”. Nutrition Research 27. 2007. 1– 12.
Figueira, F., Crizel, T., Silva, C. R. y Salas-Mellado, M. “Elaboration of gluten-free bread enriched with the microalgae Spirulina platensis”. Brazilian Journal of Food Sciences 14. 2011. 308-316.
Fradique, M., Batista, A. P., Nunes, M. C., Gouveia, L., Bandarrac, N. M. y Raymundo, A. “Incorporation of Chlorella vulgaris and Spirulina maxima biomass in pasta products. Part 1: Preparation and evaluation”. Journal of Science Foog and Agriculture 90. 2010. 1656–1664.
Gunasekaran, S. y Poorniammal, R. “Optimization of fermentation conditions for red pigment production from Penicillium sp. under submerged cultivation”. African Journal of Biotechnology 7. 2008. 1894-1898.
Jiang, Y., Li, H.B., Chen, F., Hyde, K.D. “Production potential of water-soluble Monascus red pigment by a newly isolated Penicillium sp.” Journal of Agriculture Technology 1. 2005. 113-126.
Kamath, B. S., Srikanta, B. M., Dharmesh, S. M., Sarada, R. y Ravishanka, G. A. “Ulcer preventive and antioxidative properties of astaxanthin from Haematococcus pluvialis”. European Journal of Pharmacology 590. 2008. 387–395.
Monroy-Ruiza, J., Sevilla, M.A., Carrómb, R. y Montero, M.J. “Astaxanthin-enriched-diet reduces blood pressure and improves cardiovascular parameters in spontaneously hypertensive rats”. Pharmacology Research 66. 2011. 44-50.
Oleaa, J. L., Aragóna, J. A., Zapatab, M. E., Tur, J. A. “Characteristics of patients with wet age-related macular degeneration and low intake of lutein and zeaxanthin”. Archivos de la Sociedad Española de Oftanmología 87. 2012. 112–118.
Sasakia, Y., Kobara, N., Higashino, S., Giddings, J. C. y Yamamoto, J. “Astaxanthin inhibits thrombosis in cerebral vessels of stroke-prone spontaneously hypertensive rats”. Nutrition Research 31. 2011. 784-789.
