En la búsqueda de la producción sostenible de alimentos, los investigadores han desvelado una tecnología innovadora para cultivar Euglena gracilis, un alga verde unicelular con un inmenso potencial como fuente de alimento rico en nutrientes.
A diferencia de los métodos convencionales, este enfoque innovador utiliza bebidas comunes como medio nutritivo rentable, lo que marca un paso significativo hacia el logro de los objetivos de sostenibilidad global.
Con el objetivo de mejorar la eficiencia de los procesos de producción existentes, un equipo de investigadores de Japón llevó a cabo experimentos para encontrar un método prometedor para cultivar Euglena en grandes cantidades. Como se explica en su último artículo, el equipo examinó varias bebidas para encontrar un medio de cultivo adecuado para Euglena.
El estudio fue dirigido por el profesor asistente Kyohei Yamashita de la Tokyo University of Science (TUS) y en coautoría con el Dr. Kengo Suzuki y el Dr. Koji Yamada de Euglena Co., Ltd. y el profesor Eiji Tokunaga de TUS.
La microalga Euglena
Euglena (Euglena gracilis) es una microalga que contiene cloroplastos y produce materia orgánica mediante la fotosíntesis en un ambiente bien iluminado, mientras que absorbe materia orgánica del exterior en un ambiente sin iluminación. Se sabe que es rico en nutrientes como vitaminas, minerales, aminoácidos y ácidos grasos esenciales, como DHA y EPA. Debido a la falta de paredes celulares, Euglena tiene una alta tasa de digestión y absorción, lo que la hace atractiva como una nueva fuente de alimento nutritivo y que mejora la salud.
La proteína Euglena es rica en metionina, una característica de la proteína animal, y su valor nutricional es comparable al de la caseína que se encuentra en la leche. Por tanto, se espera que sea una de las soluciones a la escasez de proteína animal debido a los efectos del cambio climático y el crecimiento demográfico, así como una de las tecnologías de producción para la exploración espacial, que está floreciendo estos días.
Además, Euglena también contiene un alto porcentaje de un tipo especial de beta-1,3-glucano llamado paramylon, conocido por sus efectos inmunomoduladores y hepatoprotectores. Paramylon también puede ser eficaz para reducir los síntomas de la dermatitis atópica, la gripe y la artritis, así como para prevenir el cáncer de colon. Sin embargo, los métodos existentes para la fabricación de Euglena de calidad alimentaria son bastante complicados.
Cultivo de Euglena
Actualmente, Euglena se puede propagar utilizando medios de cultivo tanto autótrofos como heterótrofos. Convencionalmente, para su cultivo se utiliza el medio Koren-Hutner (KH), un medio heterótrofo de mayor rendimiento.
Pero requiere medir y mezclar 26 productos químicos diferentes. Además, una vez que las microalgas se han reproducido a altas densidades en grandes piscinas, se deben extraer, lavar, concentrar y secar para convertirlas en alimentos o suplementos nutricionales. La energía requerida para estos procesos representa aproximadamente el 30% del costo total de producción, y en la producción de Euglena como ingrediente alimentario también se incurre en otros costos, como la tierra de cultivo y los costos de transporte.
El experimento
Los investigadores primero cultivaron estáticamente Euglena con una densidad celular inicial de 4,2 x 103 células/mL en condiciones aeróbicas durante aproximadamente 10 días. Para ello, utilizaron el medio Cramers-Myers (CM), un medio nutritivo independiente, o el medio KH, un medio heterótrofo. La densidad celular aumentó a 106 células/ml y 107 células/ml, respectivamente.
A continuación, incubaron Euglena con una densidad celular inicial de 1,6 x 104 células/ml en 13 bebidas diferentes, incluido jugo de uva diluido (con una proporción de jugo a agua de 3:7 o 7:3), jugo de piña, jugo de manzana, jugos dulces. vino, jugo de zanahoria diluido (con una proporción de jugo a agua de 3:7 o 7:3), jugo de tomate, jugo de naranja, jugo de pomelo, jugo de ciruela pasa, agua de coco y agua de arce, y medio de cultivo suplementado con vitaminas esenciales B1. y B12 en condiciones aeróbicas.
Las células se cultivaron en condiciones de «luz» (26 °C, irradiación de luz blanca) u «oscuridad» (23 °C, sin irradiación de luz).
El poder del jugo de tomate
Entre las 13 bebidas analizadas en este estudio, el jugo de tomate surgió como el medio más prometedor para el cultivo de Euglena gracilis. Sorprendentemente, el alga alcanzó una densidad celular de 107 células por ml, equivalente a los medios heterótrofos convencionales pero a sólo 1/6 del costo. Esto también resultó en un cambio en la apariencia del medio de cultivo de rojo a verde después de la incubación.
Los investigadores observaron que los cloroplastos de color verde brillante de Euglena cultivados en jugo de tomate estaban apretados dentro de las células. Por otro lado, en el jugo sin tomate, el número de cloroplastos fue bajo y el color verde fue más claro. Estos hallazgos sugieren que el jugo de tomate es más adecuado para el crecimiento de Euglena que otras bebidas.
Además, al cultivar Euglena en condiciones aeróbicas usando jugo de tomate diluido con agua (en una proporción de 3:7, 4:6 o 5:5) y sin vitaminas esenciales, creció aproximadamente 100 veces su densidad celular inicial a 106. células/ml en todas las condiciones de dilución. Esto reveló que la composición de nutrientes del jugo de tomate es adecuada para el crecimiento de Euglena.
«Durante la incubación estática, el jugo de tomate diluido con agua se separó en una capa de sedimento sólido y una capa superior de solución acuosa en el contenedor, y Euglena proliferó activamente cerca del límite de estas capas. Por lo tanto, cuando se cultivaron en condiciones aeróbicas usando «medio de tomate (filtrado)», en el que se eliminaron los componentes sólidos del jugo de tomate, Euglena se distribuyó por todo el medio de cultivo», señala el Dr. Yamashita.
En particular, la densidad celular fue mayor que la del medio de jugo de tomate sin filtrar. Esto indica que la eliminación de componentes sólidos puede mitigar los efectos de la densidad, incluido el espacio de crecimiento, la adquisición de luz y nutrientes y la acumulación de desechos.
Variaciones de marca en el cultivo de jugo de tomate
El estudio amplió su análisis a cuatro marcas diferentes de jugo de tomate, todas las cuales demostraron la capacidad de fomentar el crecimiento de Euglena gracilis. Esta versatilidad subraya la adaptabilidad de la tecnología propuesta en varias líneas de productos, abriendo puertas a una adopción generalizada en diversos entornos agrícolas.
Crecimiento independiente de las vitaminas
Una revelación intrigante de la investigación fue el crecimiento observado de Euglena gracilis a una asombrosa densidad celular 100 veces mayor que la densidad celular inicial en un medio que contenía solo jugo de tomate, incluso en ausencia de vitaminas esenciales.
Esta resiliencia muestra la solidez del método de cultivo propuesto, eliminando la necesidad de costosos suplementos vitamínicos.
Foco de sostenibilidad
En el contexto de la escasez de alimentos y la desnutrición a nivel mundial, el estudio se alinea con el Objetivo de Desarrollo Sostenible 2 de las Naciones Unidas: «Poner fin al hambre, lograr la seguridad alimentaria y una mejor nutrición y promover la agricultura sostenible».
El método propuesto no solo aborda el aspecto nutricional sino que también elimina los costos asociados con los procesos de producción convencionales, como agitación, recolección, secado y procesamiento de alimentos.
Conclusión
En conclusión, la integración de bebidas cotidianas en el cultivo de Euglena gracilis representa un salto innovador hacia la producción de alimentos sostenible y rentable. Las implicaciones se extienden más allá de la innovación científica y ofrecen soluciones tangibles a problemas globales urgentes.
«Euglena es rica en nutrientes e ingredientes funcionales, por lo que es posible fortificar fácilmente los alimentos convirtiendo algunos de los nutrientes de los alimentos en Euglena. Al ser simple y económicamente viable, esperamos que este método sea útil para alimentos sostenibles y neutros en carbono. También podría contribuir al logro de los objetivos de desarrollo sostenible relacionados con la alimentación y el hambre y tiene el potencial de contribuir como tecnología de producción de alimentos en la exploración espacial», concluye el Dr. Yamashita, expresando sus esperanzas para el desarrollo futuro de esta investigación.
A medida que avanzamos, esta investigación allana el camino para un futuro en el que una nutrición accesible y asequible contribuya a un mundo más sostenible y con seguridad alimentaria.
Contacto
Kyohei Yamashita
Department of Physics, Faculty of Science, Tokyo University of Science
1-3 Kagurazaka, Shinjuku-ku
Tokyo 162-8601, Japan
E-mail: yamashita.k@rs.tus.ac.jp
Referencia (acceso abierto)
Kyohei Yamashita et al, Method for growing edible Euglena gracilis in an inexpensive medium with tomato juice to a high cell density equivalent to the density in KH medium, Sustainable Food Technology (2023). DOI: 10.1039/D3FB00086A
Nota: Elaborado con información de la nota de prensa de la Tokyo University of Science (TUS) y el artículo científico.
