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Tendencias en el uso de pigmentos naturales de las microalgas

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By Milthon Lujan

Portugal – Una nueva revisión bibliográfica y del estado del arte destacan que las microalgas y sus pigmentos derivados tienen un prometedor futuro. Las microalgas han sido reconocidas como fuentes de colorantes/nutracéuticos naturales.

Los investigadores del Instituto Politécnico de Bragança y de la Universidade do Porto publicaron una revisión científica en la revista Molecules, donde examinaron el estado actual y las perspectivas de la producción de pigmentos naturales en base a microalgas. El informe incluye una revisión bibliométrica, una búsqueda de patentes, y un análisis de las tendencias mundiales en base a informes de mercado, proyectos y páginas webs de empresas, que sin duda te brindará información sobre el estado del arte en la investigación de los pigmentos naturales basados en microalgas.

Las microalgas son conocidas como una excelente fuente de compuestos de alto valor con beneficios para salud, de esta forma tienen un gran potencial en diversos mercados. De las microalgas se pueden extraer pigmentos, ácidos grasos poliinsaturados, lípidos, vitaminas, minerales y polisacáridos.

El interés mundial por explorar productos basados en microalgas se viene incrementando debido a sus compuestos biológicos de alto valor y abundante disponibilidad en los sistemas acuáticos.

Los principales productores de biomasa de microalgas son Taiwán, Estados Unidos, Japón, China, España, Brasil, Israel, Myanmar y Alemania, que comprende una producción anual de biomasa seca de 19,000 toneladas y genera ingresos de cerca de US$5.7 mil millones.

Entre la amplia variedad de compuestos de las microalgas, los pigmentos naturales son uno de los grupos más relevantes. Además de su potencial de coloración, los pigmentos naturales de las microalgas tienen beneficios para la salud (antioxidantes, anticancerígenos y anti-inflamatorios) y puede reemplazar los colorantes artificiales.

Tres clases de pigmentos pueden ser encontrados en las microalgas: ficobiliproteínas (hasta 8% del peso seco), carotenoides (usualmente 0.1 – 0.2% del peso seco, pero puede alcanzar hasta 14% en algunas especies) y clorofila (0.5 – 1.0% del peso seco).

Campos de investigación

Para determinar los principales campos de investigación, los autores del estudio realizaron un análisis de co-ocurrencia de las palabras “microalgae” (microalgas) y “pigments” (pigmentos). Ellos determinaron cuatro clusters:

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Cluster I: 21 palabras “clorofila” de Chlorella vulgaris
Cluster II: 8 palabras “ficocianina” de Spirulina platensis (Arthrospira platensis)
Cluster III: 12 palabras “astaxantina” de Haematococcus pluvialis,
Cluster IV: 9 palabras “B-caroteno” de Dunaliella salina

Potencial de pigmentos derivados de microalgas

En la actualidad, la biomasa de microalgas es usada en un amplio rango de aplicaciones, entre las cuales se incluyen la digestión humana, piensos de animales, cosméticos, farmacéutica, alimentos, producción de bioenergía, mitigación de CO2, fijación de nitrógeno y tratamiento de aguas residuales.

Entre las especies de microalgas que tienen una alta importancia comercial se encuentran Spirulina sp., Chlorella sp., Haematococcus sp., Dunaliella sp., Botryococcus sp., Phaeodactylum sp., Porphyridium sp., Chaetoceros sp., Crypthecodinium sp.; Isochrysis sp., Nannochloris sp., Nitzschia sp., Schizochytrium sp., Tetraselmis sp., y Skeletonema sp

Las microalgas Spirulina platensis., Chlorella vulgaris, Dunaliella salina, yHaematococcus pluvialis son cultivadas a gran escala para la producción de biomasa seca y/o pigmento.

Spirulina sp. y Chlorella sp. son usados principalmente como pienso y suplementos de alimentos (polvo, píldoras y tabletas) debido a su alto contenido de proteínas, lípidos, vitaminas y minerales. Estas microalgas dominan el mercado, vienen siendo usadas como fuentes de pigmentos, como ficobiliproteínas y carotenoides.

Dunaliella salina y Haematococcus pluvialis son producidas a nivel industrial para obtener carotenoides, especialmente B-caroteno (precursor de la vitamina A) y astaxantina (un potente antioxidante).

Patentes en pigmentos naturales

Los investigadores realizaron un análisis de patentes basado en cuatro grupos de microalgas Spirulina, Chlorella, Haematococcus, y Dunaliella) y sus respectivos pigmentos principales (ficocianina, clorofila, astaxantina y beta-caroteno, respectivamente).

De acuerdo con los resultados del estudio Chlorella es el grupo de microalgas con la patente más antigua (1964). Las patentes relacionadas a Spirulina y Dunaliella, y sus respectivos pigmentos, emergieron solo 15 años después (1980), mientras que para Haematococcus, solo 25 años más tarde (1989).

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Los investigadores destacan que las patentes relacionadas con Dunaliella mostraron una tendencia de crecimiento en los últimos años (2015 al 2019).

Industria y mercado de pigmentos

Según el informe de QYResearch (2019) el mercado mundial de algas fue de US$590 millones durante el 2018, se espera que alcance US$970 millones para finales de 2025, registrando un crecimiento anual compuesto de 6.7% entre 2019 y 2025. El citado estudio también destaca que para el 2025, el mercado de productos de microalgas será un negocio de gran escala.

Para los principales pigmentos derivados de las microalgas, los investigadores estiman una producción comercial mundial de alrededor de 10,000 t/año para Spirulina, 4000 t/año para Chlorella, 1000 t/año para Dunaliella y 200 t/año para Haematococcus, y pronostican un incremento en el uso de los pigmentos de las algas en diferentes campos industriales.

De acuerdo a las tendencias, Spirulina es una de las microalgas más cultivadas en todo el mundo. Según el informe publicado por Allied Market Research, el mercado de Spirulina alcanzó US$348 millones en el 2018, y se espera que alcance US$779 millones para el 2026.

Los investigadores creen que el incremento en el interés en los colorantes naturales puede estar asociado a los efectos tóxicos de sus contrapartes sintéticos y también a problemas de sostenibilidad.

Conclusiones

Las principales conclusiones del estudio son:

a) Ficocianina, clorofila, B-caroteno y astaxantina son pigmentos que recibieron una alta inversión en investigación en el período 2009-2019.
b) Las especies Chlorella vulgaris, Spirulina platensis, Haematococcus pluvialis y Dunaliella salina emergen como las principales fuentes de clorofila, ficocianina, astaxantina y B-caroteno, respectivamente.
c) Los países que realizaron más investigaciones fueron China, Brasil y Francia.
d) Haematococcus concentra el número más alto de patentes, que destaca la alta madurez de esta tecnología productiva.

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Referencia (acceso abierto):
Silva, Samara C.; Ferreira, Isabel C.F.R.; Dias, Madalena M.; Barreiro, M. F. 2020. «Microalgae-Derived Pigments: A 10-Year Bibliometric Review and Industry and Market Trend Analysis.» Molecules 25, no. 15: 3406.

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