Diversos estudios han demostrado que cualquier campo magnético aplicado a las microalgas modifica sus condiciones de cultivo y puede favorecer la producción de biomoléculas debido a que interactúa con los microorganismos y afecta su crecimiento.
Los investigadores de la Federal University of Rio Grande y de la University of Algarve, publicaron una revisión científica donde actualizan las aplicaciones del campo magnético en el cultivos de microalgas.
El documento muestra que muchos estudios han alcanzado resultados positivos en la producción de carbohidratos, lípidos, proteínas y pigmentos.
Aplicación del campo magnético y sus efectos en los cultivos de microalgas
En los bioprocesos, el campo magnético ha incrementado la producción de compuestos de interés, como resultado del estrés causado por el efecto magnético sobre los sistemas biológicos.
Los efectos del campo magnético pueden ser positivos, negativos o nulos, dependiendo de algunos factores como la intensidad, el tiempo de exposición, el estado fisiológico de las células y los dispositivos de aplicación.
En el cultivo de microalgas, la aplicación del campo magnético se ha convertido en una interesante alternativa para incrementar la producción de biomasa y, consecuentemente, las moléculas de interés industrial. Esta tecnología emergente es considerada como no tóxica, de bajo costo y de fácil aplicación a los fotobiorreactores.
Dependiendo del tipo de células de microalgas (procarióticas o eucarióticas) y sus estados fisiológicos, la aplicación de campos magnéticos pueden disparar diferentes respuestas en el metabolismo celular causado por el estrés magnético; recientemente distintos estudios han explicado cómo la aplicación del campo magnético afecta el metabolismo de las microalgas.
La aplicación de campos magnéticos a los cultivos de microalgas pueden causar alteraciones en la transcripción de genes de los microorganismos y, consecuentemente, conducir a la activación de algunos sistemas metabólicos y enzimáticos específicos.
En general, la aplicación de campo magnético por sí solo no es el único responsable para la producción de biomoléculas específicas, pero la influencia del magnetismo como un factor estresante, junto con otros parámetros, como la composición del medio de cultivo, el pH, la temperatura, la irradiancia y el tipo de sistema (ya sea abierto o cerrado), pueden aumentar el rendimiento en la producción de biomasa y, en consecuencia, en moléculas de alto valor agregado.
Conclusión y perspectivas
“Esta revisión brinda nuevas señales sobre la producción de biomoléculas por las microalgas sometidas a campos magnéticos”, concluyen los investigadores.
Se conoce que el efecto magnético no es el único factor responsable para estimular los efectos sobre el sistema biológico, pero esto depende de condiciones operativas mínimas, como la irradiación de luz, la temperatura, el pH y la agitación/aireación. Sin embargo, los efectos sinérgicos causados por la intervención magnética influye positivamente en la producción de biomoléculas de interés industrial.
“Los principales desafíos en este proceso son el escalado, la productividad de la biomasa y los costos. A pesar de los avances tecnológicos logrados en los últimos años, el costo del proceso que recolecta los compuestos de interés se ha considerado alto”, destacan.
Con respecto a las perspectivas, los investigadores destacan los siguientes temas:
- El enfoque tecnológico que utiliza el campo magnético debe adaptarse a escala industrial;
- Las estrategias posteriores deben investigarse mejor en la extracción y recuperación de moléculas basadas en microalgas;
- Evaluación de la influencia del campo magnético en co-cultivos con el objetivo de producir compuestos de interés;
- La ingeniería genética como herramienta para mejorar la productividad de la biomasa de microalgas añadida a la aplicación del campo magnético para obtener biomoléculas específicas; y
- Evaluación de costos en las etapas de upstream y downstream del proceso para verificar la factibilidad económica de su aplicación a las biorrefinerías.
Contacto
Lucielen Oliveira Santos
Federal University of Rio Grande
Email: santoslucielen@gmail.com
Referencia (acceso libre)
Santos, L.O., Silva, P.G.P., Machado, B.R. et al. Update on the application of magnetic fields to microalgal cultures. World J Microbiol Biotechnol 38, 211 (2022). https://doi.org/10.1007/s11274-022-03398-y
