Obtención de Compuestos Bioactivos a partir de Microalgas y sus aplicaciones

Informe N° 05 de Vigilancia Tecnológica e Inteligencia Estratégica Obtención de compuestos bioactivos a partir de microalgas y sus aplicaciones

Copyright © 2017 CITEagroindustrial Ica Panamericana Sur Km. 293.3. - Salas Guadalupe, Ica, Perú

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PRESENTACIÓN AUTORIDADES Director Ejecutivo CITEagroindustrial - Ica. Eco. Manuel MORÓN GUILLEN Jefe Unidad Técnica CITEagroindustrial – Ica. Mg. Juan Carlos ZAMORA FUENTES

EQUIPO TÉCNICO DEL CITEAGROINDUSTRIAL ICA Guadalupe SILVA CAMPUSMANA Carolina GRIMALDO SALAZAR Antoine GENESTE

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ÍNDICE INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 6 MARCO TEÓRICO ................................................................................................................ 7 ¿QUÉ SON LAS MICROALGAS? .......................................................................................................................... 7 CLASIFICACIÓN DE LAS MICROALGAS .............................................................................................................. 7 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN ..............................................................................................................................8

NOVEDADES ..................................................................................................................... 10 REVISTAS .......................................................................................................................................................... 10 PUBLICACIONES CIENTÍFICAS Y ARTÍCULOS .................................................................................................. 11 Potencial antimicrobiano de macro y microalgas contra microorganismos patógenos y de deterioro en los alimentos....................................................................................................................................................... 11 Determinación de azúcares neutros en Chlorella: Uso de una hidrólisis de ácido sulfúrico diluido en un paso con un tamaño de muestra reducido seguido de un análisis HPAEC ............................................................... 11 Un proceso de cultivo en una etapa para la biomasa rica en lípidos y carbohidratos de Scenedesmus obtusiusculus basada en fuentes de agua artificiales y naturales ................................................................... 11 Evaluación comparativa de la sacarificación química y enzimática de la biomasa de microalgas desaceitada cultivada mixotróficamente para reducir la producción de azúcar.................................................................. 12 Microalgas, cultivo y beneficios ..................................................................................................................... 12 Nuevos alimentos funcionales a partir de microalgas..................................................................................... 12 Aplicaciones biotecnológicas de las microalgas ............................................................................................. 13 Microalgas: Aspectos ecológicos y biotecnológicos ....................................................................................... 13 PATENTES ........................................................................................................................................................ 13 Composición alimenticia de harina de microalgas rica en lípidos ................................................................... 13 Proceso de fermentación para la producción de lípidos ................................................................................. 14 Procedimiento para la extracción de proteínas solubles a partir de biomasa de microalgas ........................... 14 Productos alimenticios de alta proteína elaborados con microalgas de alta proteína ..................................... 14 Gránulos de harina de microalgas y proceso para la preparación de los mismos ............................................ 15 Composiciones alimenticias de biomasa de microalgas ................................................................................. 15 Métodos de inducción de la saciedad ............................................................................................................. 15 Alimentos procesados, alimentos y biocombustibles y métodos de elaboración y uso ................................... 16 Nuevas composiciones alimenticias de microalgas ........................................................................................ 16 Mezcla oleosa de ingredientes bioactivos naturales para preparar un producto alimenticio enriquecido ....... 16 NOTICIAS .......................................................................................................................................................... 17 Científicos chilenos logran producir biodiesel a partir de microalgas .............................................................. 17 5 sorprendentes aplicaciones del cultivo de micro algas................................................................................. 17 Cómo crear superalimentos a partir de microalgas ........................................................................................ 17 UNIDAD DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA E INTELIGENCIA COMPETITIVA

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Microalgas: ¿Son para comer? ¡Los secretos de este superalimento! ............................................................. 18 La apuesta por las microalgas alimentarias, ¿hacia dónde se orienta la UE?................................................... 18 Las microalgas: otro superalimento desconocido .......................................................................................... 18 Nuevo proceso para producir biomasa de microalgas como alimento en acuicultura ..................................... 18 PROYECTOS ..................................................................................................................................................... 19 Proyecto Algae for Healthy World (A4HW) .................................................................................................... 19 Proyecto Algalimento .................................................................................................................................... 19 Proyecto All-gas ............................................................................................................................................ 19 Proyecto NeoAlgae ....................................................................................................................................... 19

ANÁLISIS CUANTITATIVO ................................................................................................. 20 PRODUCCIÓN TECNOLÓGICA - PATENTES .....................................................................................................20 PRODUCCIÓN CIENTÍFICA - PUBLICACIONES ................................................................................................. 22

CONCLUSIONES................................................................................................................ 26

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INTRODUCCIÓN El presente informe es el resultado de las acciones de vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva (VTeIC), llevadas a cabo por un equipo de profesionales del CITEagroindustrial Ica. El objetivo de esta revisión es dar a conocer novedades sobre patentes, publicaciones científicas, proyectos de investigación, desarrollo e innovación, noticias, estudios científicos y tendencias de mercado de los últimos 10 años en relación a los compuestos biaoactivos a partir de las microalgas y las aplicaciones de las mismas.

Vivimos en una era en que los avances tecnológicos se dan cada vez más rápido, esto nos obliga a estar en constante alerta sobre los cambios, mejoras y nuevas tecnologías que se van implementando, para poder actuar o adaptarnos a estos de la mejor manera; identificando esta necesidad es que el CITEagroindustrial Ica mediante la Unidad de Vigilancia Tecnológica e Inteligencia Competitiva ha elaborado el presente informe cuyo objetivo es brindar conocimiento al lector sobre lo relevante de los últimos desarrollos y la información actual de las microalgas, enfocándonos en la obtención de compuestos bioactivos y sus aplicaciones, se ha realizado una compilación de diversos desarrollos científicos y tecnológicos los cuales nos muestran las diversas alternativas y usos que se pueden dar a los componentes que se pueden extraer de las microalgas, para aplicarla en el enriquecimiento de distintos alimentos.

Para empezar el presente informe, es importante saber el interés a nivel mundial sobre este tema, por ello mediante el uso del buscador en tendencias (Google Trends) se realizó la búsqueda del término “microalgae”, en la Figura 1 podemos observar el interés a lo largo de los últimos 5 años, lo cual nos puede hacer notar que con pequeños picos de subida y bajada se mantiene en un intervalo constante a lo largo de los últimos años.

Figura 1: Interés a lo largo del tiempo sobre el término “microalgae” Fuente: Elaboración propia utilizando GoogleTrends

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MARCO TEÓRICO ¿QUÉ SON LAS MICROALGAS? Las microalgas se presentan como una fuente potencial de compuestos bioactivos para ser utilizado en la industria alimentaria generando alimentos funcionales. El desarrollo y búsqueda de alimentos funcionales, como método para mejorar y mantener la salud representa un campo de la investigación muy explorado en años recientes. Lípidos, proteínas, polisacáridos, compuestos fenólicos, carotenoides, entre otros bioproductos proveniente de microalgas pueden ser utilizados como fuente de ingredientes para la elaboración de productos funcionales.1 Las microalgas, a través de la fotosíntesis, nos proporcionan el oxígeno que necesitamos para respirar. Son también el primer eslabón de la cadena trófica en el medio acuático. Les debemos por tanto la vida, pero además nos la van a mejorar. En efecto, debido a su composición rica en proteínas, carbohidratos y lípidos, son fuente de muchos productos beneficiosos para el hombre en diversos sectores, desde la nutrición humana y la animal hasta la agricultura, la acuicultura y la cosmética, entre otros. Asimismo, la comunidad científica internacional coincide en que, en un futuro no muy lejano, las microalgas generarán de manera competitiva energía limpia y biocombustibles de segunda generación, contribuyendo con ello al desarrollo sostenible en términos medioambientales y económicos, por las siguientes razones:2     

A través de la fotosíntesis, son capaces de biofijar hasta 2Kg de CO₂ por Kg de biomasa producida Son un recurso inagotable, con muy elevada productividad Puede obtenerse una cosecha diaria de gran volumen (el 30% del total del cultivo) No necesitan terrenos agrícolas, por lo que no compiten con la alimentación humana Crecen en todo tipo de aguas, ya sean dulces, salobres o residuales

Figura 2. Microalgas - Fuente: AlgaEnergy

CLASIFICACIÓN DE LAS MICROALGAS Las tres clases más importantes de microalgas en términos de abundancia son las diatomeas (Bacillariophyceae), las algas verdes (Chlorophyceae) y las algas doradas (Chrysophyceae). Todas estas microalgas son eucariotas distinguidas por la presencia de un núcleo y orgánulos separados para la fotosíntesis (cloroplastos) y la respiración (mitocondrias). En este informe, las cianobacterias (Cyanophyceae o algas verde-azuladas) también se denominan microalgas, la especie Spirulina (Arthrospira platensis y A. maxima). Las cianobacterias son parte de las eubacterias y son procariotas carentes de un núcleo con membrana. Hay miles de diferentes especies de microalgas y

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Luis Guillermo R, Cristiano Ragagnin, Leila Q., Eduardo Lopes, “Microalgas: potencial para la producción de compuestos bioactivos nanoencapsulados”, 2015, p.1 2 AlgaEnergy, Extraído de: http://www.algaenergy.es/conocenos/que-son-las-microalgas UNIDAD DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA E INTELIGENCIA COMPETITIVA

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cianobacterias. Las diatomeas son la forma de vida dominante en el fitoplancton y probablemente representan el grupo más grande de productores de biomasa en la Tierra. Se estima que existen más de 100.000 especies. Las paredes celulares de las diatomeas contienen sílice polimerizada, y ellas acumulan aceites y crisolaminarina (un polisacárido de almacenamiento).3 Existen de 80.000 a 100.000 especies diferentes de algas con características muy diversas; de las cuales pocas han sido investigadas. El tamaño de las algas varía desde micrometros de microalgas unicelulares hasta macroalgas de algas de decenas de metros. Los organismos considerados en este informe son microalgas que crecen en ambientes acuáticos.4 A continuación mostramos un cuadro de las microalgas relevantes para las aplicaciones de alimentos / piensos:5 Organismo Cyanobacteria Chlorophyta

Rhodophyta Heterokon- tophyta

Haptophyta Dinophyta

Especie Spirulina / Arthrospira sp.

Synechococcus sp.

Tetraselmis sp Chlamydomonas reinhardtii Haematococcus pluvialis Dunaliella sp.

Chlorococcum sp.

Scenedesmus Desmodesmus sp Chlorella sp Parietochloris incisa Porphyridium cruentum Navicula sp.

Nitzschia dissipata Phaeodactylum tricornutum Thalassiosira pseudonana Odontella aurita Skeletonema sp.

Monodus subterraneus Nannochloropsis sp.

Isochrysis sp.

Pavlova sp3 Crypthecodinium cohnii

Tabla 1. Clasificación de Especies de Microalgas por Organismos.

Fuente: Elaboración propia basado en “Microalgae-based products for the food and feed sector: an outlook for Europe”

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN  Sistemas abiertos Los sistemas abiertos más comunes para la producción de microalgas son estanques. Estos estanques generalmente no tienen más de 30 cm de profundidad. La circulación del agua con nutrientes y microalgas se realiza mediante un brazo mecánico que se mueve en un movimiento circular en estanques circulares (estanques de pivote central), o más comúnmente mediante una rueda de paletas en los llamados

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Christien Enzing, Matthias Ploeg, Maria Barbosa, Lolke Sijtsma, “Microalgae-based products for the food and feed sector: an outlook for Europe”,2014, p.9 4 Ídem, p.7 5 Ídem, p.50 UNIDAD DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA E INTELIGENCIA COMPETITIVA

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estanques de conductos. CO2 o gases de escape o gases que contengan CO2 pueden pulverizarse en el cultivo. 6

 Sistemas cerrados Existe una gran variedad de sistemas cerrados utilizados para la producción de algas. Estos sistemas cerrados evitan el contacto entre las algas encerradas y el medio ambiente. Para el muestreo y la recolección, se pueden tomar precauciones para limitar el contacto con el medio ambiente. Los sistemas tubulares de diferentes tamaños (colocados verticalmente u horizontalmente), mangas o bolsas de polietileno y paneles planos son los más utilizados, pero también hay nuevos diseños como biodomas e incluso bolsas flotantes en aguas oceánicas. Sin embargo, los accidentes o manipulación descuidada pueden romper la contención de estos sistemas. Los sistemas cerrados se denominan típicamente fotobiorreactores (PBR). Pueden colocarse al aire libre pero en algunos casos se colocan dentro de invernaderos para permitir condiciones más controladas a expensas de mayores costos de producción.7

Figura 3. Sistemas de producción de algas en el Centro de Investigación AlgaePARC, Wageningen UR NL A. Sistema de estanque abierto. B. Sistema tubular horizontal. C. Sistema de panel plano (ProviAPT). D. Sistema tubular vertical. Fuente: Wageningen UR

 Sistemas de producción interior Para la producción de algas a pequeña escala, principalmente para fines de investigación, se utiliza una amplia gama de sistemas. Las algas se pueden cultivar en Erlenmeyers simples, en fermentadores (fotobiorreactores) y en los llamados reactores de panel plano, entre otras cosas.8 En la siguiente figura se muestran algunos ejemplos:

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Ídem, p.10 Christien Enzing, Matthias Ploeg, Maria Barbosa, Lolke Sijtsma, “Microalgae-based products for the food and feed sector: an outlook for Europe”,2014, p.12 8 Ídem, p.16 7

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Figura 4. Tres ejemplos de contenedores para la producción de algas: Erlenmeyers, fermentadores y reactores de panel plano.

Fuente: Wageningen UR

Los sistemas de producción mencionados no son los únicos utilizados, pero son los más relevantes de mencionar para tener una idea de cómo es que estos organismos pueden producirse a pequeña y gran escala, en la actualidad existen muchas Instituciones que vienen trabajando en la producción tanto para investigación y comercialización de estas microalgas, más adelante podremos encontrar una descripción de estas principales instituciones, a continuación mostramos una lista de novedades tanto en Revistas, Publicaciones, Patentes, Proyectos y Noticias que nos permitirán ampliar el tema de las Microalgas para la obtención de compuestos bioactivos y sus aplicaciones.

NOVEDADES REVISTAS Algal Research Publicación Mensual

Algal Research es una revista científica internacional que abarca todas las áreas de las tecnologías emergentes en biología de algas, producción de biomasa, cultivo, cosecha, extracción, bioproductos y econometría. Se publica investigación original y revisiones sobre biología de algas, cultivo de algas (sistemas fototróficos en estanques abiertos, sistemas heterotróficos), productos y economía de algas, sistemas de extracción y cosecha de algas, nuevas tecnologías de conversión para la biomasa de algas y el modelado tecnoeconómico de los sistemas de biocombustibles de algas.

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PUBLICACIONES CIENTÍFICAS Y ARTÍCULOS Potencial antimicrobiano de macro y microalgas contra microorganismos patógenos y de deterioro en los alimentos Publicado el 02/05/2017

España. El potencial antimicrobiano de las algas depende en gran medida de: las algas marrones son las más eficaces contra las bacterias transmitidas por los alimentos; el disolvente utilizado en la extracción de compuestos bioactivos, siendo los extractos etanólicos y metanólicos altamente eficaces contra bacterias Gram-positivas y Gram-negativas; Y la concentración del extracto. El presente trabajo revisa el principal potencial antimicrobiano de las especies de algas y sus compuestos bioactivos en matrices de referencia y de alimento real.

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Determinación de azúcares neutros en Chlorella: Uso de una hidrólisis de ácido sulfúrico diluido en un paso con un tamaño de muestra reducido seguido de un análisis HPAEC Publicado el 30/03/2017

Universidad de Rio de Janeiro, Brasil. La determinación precisa de la composición química de las microalgas es esencial cuando se evalúa su potencial como materia prima para la producción de biocombustibles y bioquímicos. La metodología usual para la determinación del contenido total de carbohidratos de microalgas combina una hidrólisis ácida en dos etapas de la biomasa de microalgas con un análisis de los monosacáridos liberados usando ácido fenol-sulfúrico, pero este último procedimiento es peligroso.

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Un proceso de cultivo en una etapa para la biomasa rica en lípidos y carbohidratos de Scenedesmus obtusiusculus basada en fuentes de agua artificiales y naturales Publicado el 29/06/2016

Universidad de Greifswald, Universidad Técnica de Múnich, Alemania. Se desarrolló un proceso de cultivo en una etapa de la microalga Scenedesmus obtusiusculus con medio basado en fuentes naturales de agua para aumentar los lípidos y los carbohidratos. Para el cultivo se utilizó un medio basado en agua de mar artificial, agua del Mar Báltico y agua de río con concentraciones de nutrientes optimizadas en comparación con el estándar BG-11 para nitrato (75%), fosfato y hierro (-90%). Aunque el agotamiento del nitrato sobre el cultivo dio como resultado la limitación de nitrato, el crecimiento de las microalgas no se redujo.

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Evaluación comparativa de la sacarificación química y enzimática de la biomasa de microalgas desaceitada cultivada mixotróficamente para reducir la producción de azúcar Publicado el 02/01/2016

CSIR-Central Salt and Marine Chemicals Research Institute, India. Para la comercialización de biocombustibles basados en microalgas, la utilización de biomasa rica en carbohidratos desaceitada es importante. En el presente estudio, la hidrólisis quimio-enzimática de Scenedesmus sp. Se evalúa la biomasa deshidratada de CCNM 1077. Entre la hidrólisis química, el uso de HCl 0,5 M durante 45 min a 121ºC dio como resultado el mayor rendimiento de sacarificación del 37,87% p / p de biomasa desaceitada.

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Microalgas, cultivo y beneficios Publicado en 08/2014

ProCycla, Chile. Las microalgas poseen una capacidad ficorremediadora que consiste en la eliminación o biotransformación de contaminantes de un medio líquido o gaseoso. Estos compuestos contaminantes son captados por la biomasa algal y pueden ser recuperados mediante su cosecha. Esta capacidad resulta en un sistema de cultivo con 2 propósitos: eliminación de contaminantes y producción de biomasa con fines comerciales. Ambos objetivos dependen del sistema de cultivo, las especies cultivadas y los factores ambientales. La utilización de medios contaminados en el cultivo impacta directamente en los costos de producción. La elección del tipo de sistema de cultivo es importante, y debe realizarse en base a factores biológicos, técnicos, ambientales y económicos, definidos previamente.

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Nuevos alimentos funcionales a partir de microalgas Publicado en 2010

AINIA, España. En los últimos años, existe un especial interés en que los alimentos no sólo tengan un valor nutritivo sino que además aporten un efecto beneficioso para la salud. En este sentido surge el concepto de inmunonutrición que tiene como base modular la respuesta inmune mediante la administración de ciertos nutrientes. Por este motivo, los alimentos funcionales consumidos como parte de una dieta equilibrada ofrecen la posibilidad de mejorar la salud y/o prevenir ciertas enfermedades.

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Aplicaciones biotecnológicas de las microalgas Publicado en 2008

Las algas y las microalgas son organismos abundantes de los cuales el ser humano ha obtenido provecho desde la antigüedad, y cuya aplicación en toda clase de actividades industriales, tecnológicas, alimentarias, ecológicas, médicas y hasta cosméticas es una realidad en nuestros días. Los primeros usos que estos organismos tuvieron fueron el constituir fuentes de alimento para pueblos antiguos. De hecho, microorganismos del género Nostoc en China y de Spirulina en México y Chad constituyeron y aun constituyen en algunos casos una fuente proteica sumamente importante en la nutrición de sus poblaciones humanas.

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Microalgas: Aspectos ecológicos y biotecnológicos Publicado en 2007

Gómez Luna, Liliana M, Cuba. En este trabajo se presenta una descripción de la ecología de las microalgas de agua dulce, así como las de ambientes costeros y marinos, haciendo un análisis de las especies predominantes en distintos tipos de acuatorios, tomando en consideración parámetros físico-químicos relevantes. Se explican términos como fitoplancton y microalga, confiriéndole a cada uno su valor conceptual, además del de biotecnología algal. Asimismo, se hace referencia al papel del fitoplancton en el balance de oxígeno y dióxido de carbono a nivel global.

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PATENTES Composición alimenticia de harina de microalgas rica en lípidos Publicado en 04/05/2017

Solazyme Roquette Nutritionals, EEUU. La presente invención se refiere a una composición alimenticia que comprende (a) harina de algas, que es un homogenizado de biomasa de microalgas que contiene células predominante o completamente lisas que comprenden más del 20% en peso de aceite de triglicéridos en seco, (b) al menos un ingrediente comestible adicional, y opcionalmente al menos un ingrediente adicional, y (c) un gas, en el que la harina de algas y al menos un ingrediente comestible adicional comprenden una fase continua, comprendiendo el gas una fase discontinua y donde el porcentaje del volumen de la comida aportada por el gas está entre 1 y 50%.

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Proceso de fermentación para la producción de lípidos Publicado el 06/05/2016

Lanzatech, Nueva Zelanda. La invención proporciona métodos y sistemas para la producción de productos lipídicos a partir de un sustrato gaseoso usando un proceso de fermentación en dos etapas. El método comprende proporcionar un sustrato gaseoso que incluye CO o CO2 y H2 o mezclas de los mismos, a un primer biorreactor que contiene un cultivo o uno o más microorganismos, y fermentar el sustrato para producir acetato. El acetato del primer biorreactor se suministra entonces a un segundo biorreactor, donde se utiliza como sustrato para la fermentación a lípidos por una o más microalgas.

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Procedimiento para la extracción de proteínas solubles a partir de biomasa de microalgas Publicado el 21/01/2016

Roquette Freres, Francia. Un método para preparar un aislado de proteína de la biomasa de microalgas del género Chlorella, incluye las siguientes etapas: suministrar la biomasa de microalgas producida por fermentación, lavar la biomasa para eliminar los compuestos intersticiales solubles y concentrar la biomasa, molerla mecánicamente en un sistema tipo molinillo de bola horizontal con el fin de producir una emulsión, desestructurar la emulsión producida, separación trifásica para separar la fracción soluble de las fracciones que contienen los lípidos y los residuos celulares, recuperar la fracción soluble producida con el fin de producir el aislado de proteína soluble, luego la evaporación, pasteurización y atomización del aislado de proteína.

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Productos alimenticios de alta proteína elaborados con microalgas de alta proteína Publicado en 30/12/2015

Terravia Holdings Inc., EEUU. La presente invención se refiere al aumento de la cantidad de proteína en alimentos líquidos ácidos como bebidas ácidas y aderezos para ensaladas. De acuerdo con la realización de la presente invención, se describe un método para la elaboración de un producto alimenticio de alta proteína que incluye, hacer un líquido ácido suplementado con proteína combinando un líquido ácido con harina de microalgas de alta proteína con el fin de obtener un líquido suplementado con una proteına de microalgas que tiene un pH de 4,6 o menos, en el que el lıquido suplementado con proteınas comprende al menos 0,1%, 1%, 2%, 5%, 10% o 15% de proteína de microalga proveniente de la harina de microalgas.

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Gránulos de harina de microalgas y proceso para la preparación de los mismos Publicado el 24/04/2014

Roquette Frères, Francia. La invención se refiere a gránulos de harina de microalgas, su uso en productos alimenticios y un procedimiento para preparar los gránulos de harina de microalgas. Los gránulos de harina de microalgas tienen una distribución de tamaño de partícula específica, capacidad de flujo y propiedades de humectabilidad.

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Composiciones alimenticias de biomasa de microalgas Publicado en 06/07/2011

Solazyme Inc, EEUU. La invención proporciona biomasa de algas, aceite de algas, composiciones alimenticias que comprenden biomasa de microalgas, células de microalgas enteras, y/o aceite de microalgas en combinación con uno o más ingredientes comestibles, y métodos para elaborar tales composiciones combinando biomasa de algas o aceite de algas con otros ingredientes comestibles. En principales ejecuciones, los componentes de microalgas se derivan de cultivos de microalgas cultivados y propagados heterotróficamente en los que las células de algas comprenden al menos 10% de aceite de algas en peso seco.

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Métodos de inducción de la saciedad Publicado el 02/12/2010

Solazyme Inc, EEUU. Se dan a conocer aquí métodos para inducir a la saciedad al proporcionar alimentos basados en microalgas. En algunas realizaciones, la biomasa de microalgas contiene altos niveles de fibra dietética y/o proteína cruda digerible y/o aceite de triglicérido de baja saturación. Se describen procedimientos de homogeneización para liberar aceite y fibra para mejorar la sensación de saciedad en un ser humano, reduciendo de este modo la ingesta calórica. La provisión de tales materiales a un humano tiene el beneficio adicional de proporcionar ingredientes a base de microalgas saludables para el corazón mientras que alcanza niveles de saciedad suficientes para reducir la ingesta calórica adicional.

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Alimentos procesados, alimentos y biocombustibles y métodos de elaboración y uso Publicado en 04/11/2010

Parma Laboratories, EEUU. La invención proporciona métodos para fabricar, procesar y recuperar materia orgánica a partir de una biomasa, por ejemplo, un biofluido o biosemisólido que comprende una proteína y un lípido, por ejemplo, a partir de un material a base de lácteos. En otro aspecto, la invención proporciona métodos para encapsular aceites con proteínas como por ejemplo, preparar alimentos, suplementos alimenticios o aditivos y alimentos o suplementos o aditivos alimentarios. Las composiciones hechas por los procedimientos de esta invención pueden usarse para alimentos, suplementos alimenticios o aditivos, alimentos o suplementos o aditivos alimentarios, y / o biocombustibles.

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Nuevas composiciones alimenticias de microalgas Publicado el 21/10/2010

Solazyme Inc, EEUU. La invención proporciona nuevas composiciones alimenticias de microalgas que comprenden biomasa de microalgas que se han procesado en forma de escamas, polvos y harinas. La biomasa de microalgas de la invención es baja en grasas saturadas, alta en aceite triglicérido monoinsaturado y puede ser una buena fuente de fibra. La invención también comprende biomasa de microalgas que es adecuada como fuente de proteína vegetariana y también como una buena fuente de fibra. También se describen métodos nuevos de formulación de composiciones alimenticias con la biomasa de microalgas de la invención, incluyendo bebidas, productos horneados, productos de huevo, alimentos reducidos en grasa y alimentos libres de gluten.

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Mezcla oleosa de ingredientes bioactivos naturales para preparar un producto alimenticio enriquecido Publicado el 21/05/2009

Universidad Autonoma De Madrid, Embutidos Frial SA, España. La presente invención proporciona una mezcla oleosa basada en ingredientes bioactivos naturales que se usará para preparar un producto alimenticio enriquecido que incluye aceite de salmón enriquecido con EPA y DHA, alfa-tocoferol y extracto de romero supercrítico. Opcionalmente, esta mezcla puede contener la microalga Dunaliella salina.

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NOTICIAS Científicos chilenos logran producir biodiesel a partir de microalgas Publicado el 02/07/2017

Universidad Católica, Chile. Científicos chilenos lograron resultados positivos en la producción de biodiesel para motores de alta cilindrada a partir de microalgas, lo que ayudaría a reducir los elevados niveles de contaminación en las ciudades. Expertos del departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos de la Universidad Católica de Chile consideran que este combustible permitiría reducir hasta en un 80% la emisión de gases y material particulado generado por buses y camiones.

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5 sorprendentes aplicaciones del cultivo de micro algas Publicado el 29/01/2017

Las microalgas abren todo un mundo de posibilidades a la hora de obtener energías renovables, materias primas o principios activos sostenibles y saludables destinados a un sinfín de usos, como la alimentación, la cosmética o la farmacéutica. Las micro algas, organismos unicelulares que realizan la fotosíntesis, englobando a las cianobacterias y a las denominadas algas eucariotas, tienen un gran potencial en el campo de la ecología.

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Cómo crear superalimentos a partir de microalgas Publicado el 16/01/2017

Un proyecto desarrollado a partir de la plantación de microalgas para la captura de C02 en una central térmica de carbón busca avanzar en la investigación para que estas sean aptas para el consumo humano y se puedan cultivar a nivel industrial.

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Microalgas: ¿Son para comer? ¡Los secretos de este superalimento!

Publicado el 07/04/2016

Brasil. ¡Sí! Aunque muy probablemente usted no ha escuchado nada al respecto o conozca muy poco sobre el tema, las microalgas son una importante fuente de alimentos para diferentes personas a más de 2 mil años Si usted es parte del grupo de personas que se preocupa por la calidad nutricional de los alimentos que ingiere y tiene interés por fuentes naturales y sostenibles de proteína, aminoácidos, minerales, vitaminas, aceites esenciales y antioxidantes: no deje de leer este artículo.

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La apuesta por las microalgas alimentarias, ¿hacia dónde se orienta la UE? Publicado en 2016

AINIA, España. La Unión Europea así lo cree y ha comenzado a adoptar estrategias que potencien la producción de alimentos y piensos a base de microalgas. Las bases para estas estrategias están recogidas en el informe “Microalgae-based products for the food and feed sector: an outlook for Europe”. En él se destaca la oportunidad que suponen tanto las cualidades nutricionales de las microalgas, como su capacidad como materia prima potenciadora de la economía circular.

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Las microalgas: otro superalimento desconocido Publicado el 16/04/2014

Las llamadas microalgas son una antiquísima clase de algas unicelulares como la espirulina, el alga verde-azul y la chlorella además del fitoplancton marino, que son consideradas súper alimentos.

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Nuevo proceso para producir biomasa de microalgas como alimento en acuicultura Publicado el 15/07/2013

Universidad de Almería, España. Investigadores del Grupo de Biotecnología de Microalgas marinas de la Universidad de Almería han desarrollado un procedimiento para obtener microalgas que aumenta la producción de biomasa rica en grasas poliinsaturadas, de interés para alimentar a especies acuícolas. La técnica incluye la adición de fertilizantes y la reutilización de agua portadora de nutrientes.

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PROYECTOS Proyecto Algae for Healthy World (A4HW) El proyecto Algae for Healthy World (A4HW) tiene como objetivo desarrollar las herramientas biotecnológicas necesarias para mejorar y optimizar la producción de biomasa, así como aumentar la concentración de biocompuestos de alto valor añadido para el sector de la alimentación humana (pigmentos-antioxidantes principalmente) a partir de diferentes microalgas, focalizando sus desarrollos en diferentes cepas de Spirulina, Nannochloropsis gaditana y Pyrocistis.

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Proyecto Algalimento El proyecto ALGALIMENTO surge de la confluencia de los sectores privado y público para el desarrollo de una planta comercial de producción de biomasa de microalgas con fines alimentarios. Las especies seleccionadas producirán, entre otros compuestos, carotenoides y ácidos omega-3, ambas sustancias de elevado valor tanto en el mercado de la alimentación humana como en alimentación animal.

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Proyecto All-gas Cofinanciado por la Comisión Europea dentro del 7 º Programa Marco, el proyecto "ENERGY.2010.3.4-1: biocombustibles a partir de algas" demuestra a gran escala, la producción sostenible de biocombustibles en base a cultivos de microalgas de bajo costo. El objetivo principal es reducir la energía inherente de los fertilizantes necesarios para la producción de algas, que consumen alrededor de 12 a 15 kwh / kg N. Leer más…

Proyecto NeoAlgae Neoalgae es un proyecto de gran envergadura que nace para fomentar el consumo de microalgas en diferentes sectores, como la alimentación humana y animal, y la cosmética. Neoalgae nace en 2012 con el objetivo de llenar la brecha que existe entre la escala de laboratorio y los procesos industriales en el campo de las aplicaciones de las microalgas.

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ANÁLISIS CUANTITATIVO PRODUCCIÓN TECNOLÓGICA - PATENTES Como resultado de la búsqueda de patentes realizada en las diferentes bases de datos, se obtuvieron cerca de 1200 patentes relacionadas a compuestos bioactivos extraídos de las microalgas y las aplicaciones a los mismos. Se muestra en la figura 5, el listado de países líderes solicitante de las diversas patentes otorgadas en los últimos 10 años (Enero 2007-Junio 2017) sobre Compuestos bioactivos a partir de microalgas. Se observa que Estados Unidos encabeza la lista con la tercera parte del total de patentes (33%), siguen el listado el país de China y la República de Corea con 26 y 15% respectivamente.

Se puede observar que el único país latinoamericano presente en el top 10 del listado es Brasil, con cerca del 2% del total de patentes. En Perú, el interés sobre el cultivo de microalgas y sus aplicaciones va cobrando fuerza. Si bien, dentro del territorio nacional, no se cuentan con patentes relacionadas al tema en mención, actualmente existen ciertas empresas que se encuentran trabajando con proyectos de investigación relacionadas al cultivo de microalgas por medio de fotobiorreactores, asimismo la elaboración de comprimidos y cápsulas a partir de las microalgas para el mercado alimentario y nutracéutico del Perú, significando una oportunidad de desarrollo e investigación y futuro promisorio en el campo de las microalgas.

Figura 5. Países solicitantes líderes en patentes sobre compuestos bioactivos a partir de microalgas – Año 2007-2017.

Fuente: Elaboración propia utilizando Patent Inspiration

Asimismo, en la búsqueda realizada sobre patentes sobre Compuestos bioactivos a partir de microalgas, se observa en la figura 6, el total de patentes en los últimos 10 años. Se puede observar una tendencia de crecimiento año tras año, lo que significa el interés creciente de entidades y organizaciones en realizar investigación y patentado sobre las microalgas.

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Figura 6. Número de patentes sobre compuestos bioactivos a partir de microalgas. Año 2007-2017 Fuente: Elaboración propia utilizando Patent Inspiration

Acorde a la búsqueda realizada, en la figura 7, se observan las entidades solicitantes líderes en patentes sobre compuestos bioactivos a partir de microalgas, durante los últimos 10 años, liderando la lista la empresa Solazyme Inc, seguida por Roquette Freres, aproximadamente 70 patentes y 40 patentes respectivamente.

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SOLAZYME INC ROQUETTE FRERES KOREA RES INST OF BIOSCIENCE CHINA PETROCHEMICAL CORP NAT UNIV PUKYONG IND UNIC COOP FERMENTALG TERRAVIA HOLDINGS INC CHEVRON USA INC QINGDAO INST BIOENERGY & BIOPROCESS… UNIV BEN GURION SAPPHIRE ENERGY INC EXXONMOBIL RES & ENG CO KYUNGPOOK NAT UNIV IND ACAD SINOPEC FUSHUN RES INST PET ENI SPA 2007

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Figura 7. Principales entidades solicitantes de patentes sobre compuestos bioactivos a partir de microalgas. Año 2007-2017 Fuente: Elaboración propia utilizando Patent Inspiration

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En la figura 8, se observa el listado de los 10 inventores con mayor número de patentes en el mundo. Se puede observar que Franklin Scott encabeza el listado con 37 patentes de su autoría, mencionando que este inventor, ha realizado la invención por medio de Solazyme Inc y Terravia Holdings, entidades que poseen un gran número de patentes sobre los compuestos bioactivos extraídos de las algas.

Figura 8. Nombres de los inventores en patentes sobre compuestos bioactivos a partir de microalgas. Año 2007-2017 Fuente: Elaboración propia utilizando Patent Inspiration

PRODUCCIÓN CIENTÍFICA - PUBLICACIONES En cuanto a investigaciones científicas referidas a microalgas se realizaron búsquedas en diferentes bases de datos, de las cuales hemos tomando como referencia la base de datos ScienceDirect de la cual se obtuvo un total de 2838 resultados en los últimos 10 años en el tema concerniente a Microalgas y compuestos que se pueden extraer.

En la figura 9 se muestra la cantidad de publicaciones de los últimos 10 años, de lo cual observamos el incremento año con año en el desarrollo de publicaciones habiendo en el año 2007 (51) publicaciones y llegando hasta las 528 en el año 2016, lo que refleja el interés e importancia que ha ido adquiriendo el campo de las Microalgas en el mundo y el constante desarrollo de la producción científica lo cual puede seguir incrementando en los próximos años. Así mismo apreciamos que en lo que va del año 2017 al mes de junio ya hay 382 publicaciones, lo cual comprende más de la mitad de la cantidad de publicaciones del año 2016, lo que podría indicar que el incremento que se ha visto en los últimos años seguirá en el presente año.

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229 163

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0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Figura 9. Número de publicaciones científicas sobre compuestos bioactivos a partir de microalgas Fuente: Elaboración propia utilizando ScienceDirect (Información extraída hasta junio de 2017)

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En la figura 10 podemos observar los países más activos en producción científica en los últimos 10 años, siendo China el líder con 276 publicaciones, seguida de Estados Unidos con 208, un poco más alejados se encuentran Corea del Sur con 109, seguidos de India con 89, Japón con 76, España 71, Francia 64, Reino Unido 57, Alemania 55 e Italia 53.

Es importante observar el gráfico ya que nos indica que países son los más interesados en desarrollo de investigaciones sobre Microalgas.

China Estados Unidos Corea del Sur India Japón España Francia Reino Unido Alemania Italia 0

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200

250

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Figura 10. Cantidad de publicaciones científicas por país Fuente: Elaboración propia utilizando GoPubmed

A continuación, se mencionan algunas instituciones a nivel internacional y nacional, que en la actualidad realizan investigaciones y/o proyectos en el área de la Biotecnología específicamente en la investigación sobre cultivo de microalgas, extracción, procesos, tecnologías y aprovechamiento de los compuestos bioactivos a partir de las Microalgas:

Principales entidades y/o instituciones Internacionales:  TerraVia Holdings, Inc TerraVia Holdings, Inc. produce y vende alimentos, nutricionales e ingredientes especiales a base de algas.

La plataforma de la compañía utiliza microalgas para producir aceites y grasas de triglicéridos de alto valor, proteínas, fibras, lípidos, micronutrientes y otros ingredientes. También ofrece alimentos de especialidad y los ingredientes de nutrición, ingredientes de nutrición animal, productos alimenticios de consumo, e ingredientes de cuidado personal de especialidad. La empresa fue conocida anteriormente como Solazyme, Inc. y cambió su nombre a TerraVia Holdings, Inc. en marzo de 2016. TerraVia Holdings, Inc. fue constituida en 2003 y tiene su sede en South San Francisco, California.

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 AlgaEnergy AlgaEnergy es una compañía española, con base tecnológica en el sector de la biotecnología de microalgas, que con potentes programas de I+D dotados de millonarios recursos propios y públicos, está gestionada por un grupo de empresarios y científicos de reconocidos. La misión de AlgaEnergy es desarrollar, producir y comercializar novedosos productos derivados de las microalgas nutricionales, agrícolas y cosméticos, entre otros.

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 AlgaePARC AlgaePARC es un gran programa de investigación multidisciplinario que integra toda la cadena de proceso de microalgas y cianobacterias. Su misión es Desarrollar una cadena de producción comercial y sostenible para alimentos, piensos, productos químicos, materiales y combustibles a partir de microalgas.

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Nacionales  Andexs Biotechnology Andexs Biotechnology es una empresa arequipeña dedicada al desarrollo de la tecnología de cultivo de Microalgas, especializada en el cultivo y producción de: Spirulina platensis, Haematococcus pluvialis y Dunaliella salina, así como el desarrollo de innovadores sistemas de cultivo en fotobiorreactores de tipo Racewayque incorporan CO2 como insumo productivo.

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 PSW Es una empresa peruana dedicada al desarrollo, producción y comercialización de productos elaborados a partir de los principales recursos algales presentes en nuestro país. Nuestra empresa se especializa en la generación de productos con un alto valor agregado basados en los principios biológicos, fisiológicos y ecológicos de las especies algales, así como en la experiencia biotecnológica en procesos industriales gracias a un permanente monitoreo y vigilancia de tecnologías que permite evaluar la viabilidad del desarrollo y aplicación de las nuevas tendencias del sector.

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 Agromar del Pacífico AgroMar del Pacífico S.A. es una empresa piurana que actualmente, se encuentran trabajando en un proyecto de investigación sobre Desarrollo de tecnologías para el diseño y construcción de un fotobiorreactor piloto para la producción de microalgas para biodiesel y otras aplicaciones.

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CONCLUSIONES Las microalgas son organismos unicelulares acuáticos con capacidad de realizar la fotosíntesis. Se encuentran en casi todos los ecosistemas acuáticos del planeta, y se estima que existen más de treinta mil especies, las cuales se agrupan en diferentes géneros. En los últimos años, la industria mundial ha estado desarrollando un creciente interés en esta biomasa, centrado en alrededor de cincuenta microalgas de interés, y principalmente a partir de las spirulinas y las chlorellas. Las spirulinas corresponden a un género de cianobacteria, o algas azules, y son procariotas; las chlorellas abarcan varias especies de clorófitos y son eucariotas. Son una fuente de compuestos bioactivos valiosos e inagotables: Los lípidos representan por lo menos 10% de la biomasa: principalmente triglicéridos, y ácidos grasos poliinsaturados. En la mayoría de los países desarrollados, la dieta de las personas solo incluye ácidos grados en pequeñas cantidades debido al bajo consumo de los mismos. En la dieta es fundamental incorporar alimentos ricos en ácidos grasos mono- y poliinsaturados (Omega-3 y -6), nutrientes necesarios para poder mantener la salud del ser humano. Asimismo, se resalta la importancia del DHA (ácido docosahexaenoico) que está presente entre el 20 al 25% de los ácidos grasos del tejido gris del cerebro humano. Debido a que los seres humanos no podemos sintetizarlo, es necesario obtenerlo de los componentes de la dieta diaria. Actualmente se está utilizando la microalga Crypthecodinium como fuente de DHA, para su incorporación en leches de fórmulas para infantes, producto que está en expansión de comercialización al consumidor a nivel mundial. Chlorella y Spirulina son una rica fuente de ácidos grasos omega-3 y -6 y DHA. El contenido proteico de las microalgas es muy alto, considerando una alta concentración de aminoácidos esenciales. Se recomienda a las personas con carencia proteica (los vegetarianos, por ejemplo) consumir una dieta enriquecida con microalgas, permitiéndole el aporte proteico necesario. Sus características organolépticas son más sutiles, lo que permite que no le adicionen alguna característica desagradable al paladar a la hora de ingerir los productos alimenticios que se puedan elaborar en la industria de los alimentos.

Los carbohidratos presentes en las microalgas son principalmente glucosa, almidón, azúcares (sacarosa) y polisacáridos (carragenina y agar). Es una fuente valorizada para la producción de bebidas alcohólicas y biocombustibles, principalmente el bioetanol. Chlorella y Dunaliella producen polisacáridos que se usan en la industria farmacéutica y alimenticia (en la preparación de suplementos alimenticios).

Se encuentran un gran número de pigmentos en las microalgas. Una de las ventajas de las microalgas con relación a la obtención de colorantes, es que poseen la capacidad para producir una amplia gama de pigmentos debido a su rápida adaptabilidad a diversos ambientes. Para mencionar un ejemplo de microalgas que poseen estas características, tenemos a la Chlorella zofogiensis, quien es la mayor productora del pigmento rojo astaxantina, la cual puede aplicarse en la Industria de alimentos. Por ejemplo, se usa en la industria pesquera para colorear el músculo de los peces (como el salmón) antes de su comercialización.

Otros compuestos se pueden obtener a partir de las microalgas, como fibras, vitaminas, enzimas, que pueden ser de interés para las industrias cosmética, farmacéutica y la biomedicina.

El procesamiento de la biomasa más directo y común en la actualidad es el secado para obtener polvos, harinas, gránulos o capsulas. Se comercializa bajo estos formatos para el consumo humano o animal. Sus excepcionales características nutricionales demostraron sus beneficios en dietas balanceadas (alimentos funcionales) como en dietas especiales, libre de gluten y en inmunonutrición (modulación de la salud mediante la administración de ciertos nutrientes). Además, las microalgas han sido una alternativa por muchos años para la obtención de biocombustibles.

Sin embargo, con el fin de mejorar los beneficios tanto a nivel de la oferta como de la demanda, la tendencia en los últimos años va más allá de la comercialización de la simple biomasa seca. En efecto, se publicaron nuevos métodos UNIDAD DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA E INTELIGENCIA COMPETITIVA

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de extracción, separación, purificación, y concentración de los compuestos con alto valor añadido. Por ejemplo, el uso de HPLC (cromatografía líquida con altas presiones) para la separación de los azúcares puede ser reemplazado por el HPAEC-PAD (Cromatografía de intercambio de aniones de alta eficiencia acoplada la detección pulsada amperométrica. Este método ha demostrado una mayor especificidad, sensibilidad, precisión y robustez para la separación y purificación de los azúcares a nivel de laboratorio. A nivel de investigación, la separación de fases por centrifugación es una técnica encontrada frecuentemente, tanto para separar la fase oleosa de la fase acuosa, cómo para aislar las proteínas de los residuos celulares. La filtración se menciona en varios métodos a escala de laboratorio para la concentración y separación de algunos compuestos, sin embargo, existe la posibilidad de escalar a un nivel de producción industrial. La separación de compuestos por métodos químicos se reemplaza poco a poco por métodos menos tóxicos y contaminantes. Por ejemplo, el método tradicional de purificación de los azúcares por método químico considera la hidrólisis ácida en dos pasos con ácido sulfúrico y fenol. Un nuevo método usando un paso de hidrólisis con una solución diluida de ácido sulfúrico ha mostrado resultados positivos a nivel de laboratorio.

Los métodos químicos tradicionales son reemplazados por métodos enzimáticos o bioquímicos. Por ejemplo, la hidrolisis química con ácido clorhídrico y temperatura elevada permite obtener una sacarificación cerca de 38% peso/peso a partir de la biomasa desaceitada de la microalga Scenedesmus sp. Sin embargo, un método de hidrólisis enzimática a una temperatura de 45°C permitió la obtención de una sacarificación mayor a 43% peso/peso a partir de la misma biomasa desaceitada de Scenedesmus, suficiente para obtener un etanol a 78%.

Recientemente apareció un interés por el uso de las microalgas ya no solamente como producto procesado, sino como agente procesador, en este sentido, existen esfuerzos enfocados en descontaminar aguas por fitorremediación. Los contaminantes presentes en el agua son absorbidos o transformados por las microalgas. No solamente se logra así limpiar el medio contaminado, sino también producir una biomasa de microalgas comercializable. Otro ejemplo, es la obtención de productos lipídicos a partir de un sustrato gaseoso y de una fermentación en dos etapas usando microalgas: la fermentación en el primer biorreactor produce el acetato, que es insumo de la fermentación en el segundo biorreactor con microalgas.

En el Perú, el uso de microalgas es muy bajo, con algunos esfuerzos aislados de empresas independientes en la producción de biomasa para la alimentación.

En el mundo, grandes centros de investigación ya se encuentran trabajando activamente en dos grandes ramas de la producción de microalgas: el mejoramiento de la productividad en base a tecnologías nuevas, incluyendo el diseño de reactores y procesos de control, cosecha y extracción.

El mejoramiento de las cepas. Se incluye la selección de cepas, mutagénesis y modificaciones genéticas. En base a los avances en las técnicas de secuenciación, identificación de compuestos y modelamiento de rutas metabólicas, los investigadores pueden ahora dirigir sus esfuerzos hacia nuevos compuestos o productos de interés comercial. Por ejemplo, la obtención de biodiesel, bioetanol, bioplásticos, proteínas recombinantes y con alto valor comercial, y nuevos farmacéuticos.

Las expectativas de la industria en base a microalgas se dirigen hacia su aprovechamiento en procesos de transformación con alto valor agregado. Por la variedad y cantidad de microalgas disponibles, y las grandes diferencias entre estás (procariotas, eucariotas, algas azules, rojas, verdes, marrones) tienen un potencial infinito de posibilidades para su aprovechamiento a nivel industrial. En los últimos cincuenta años, alrededor de cincuenta especies de microalgas han sido caracterizadas, de las cerca de treinta mil disponibles alrededor del mundo.

Los esfuerzos para identificar nuevas especies, caracterizar sus compuestos y metabolitos, y descifrar sus rutas metabólicas son cada vez más intensos, reflejando la necesidad creciente de descubrir nuevas oportunidades. A la par van las nuevas tecnologías que permiten acelerar los mejoramientos genéticos, de métodos y de procesos.

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