El desarrollo de una industria de algas
marinas en México
Raúl E. Rincones & Mauricio Ondarza
El mar es quizá la última frontera
¿Qué es la Biotecnología Marina?


Definimos a la Biotecnología Marina como la
disciplina que integra los conocimientos de las
Ciencias de la Vida e Ingeniería para el estudio de
los organismos marinos y/o sus partes con miras a
la producción de bienes y servicios útiles a la
humanidad y el planeta.
Actualmente es considerada como la ciencia más
promisoria y la de mayor impacto en la vida
moderna.
Cuales son los principales enfoques
de la Biotecnología Marina?
La Biotecnología Marina está dirigida
principalmente hacia la obtención de:

Alimentos funcionales

Productos químicos y alimenticios



Metabolitos bioactivos y fármacos a partir
de los genomas estructurales y funcionales
de los organismos marinos
Mejoramiento genético-molecular para el
uso racional de los recursos
Conservación y restauración de los
ambientes marinos y costeros
Recursos marinos de aplicación
biotecnológica







Microalgas y Cianobacterias
Macroalgas
Cnidarios (Corales)
Poríferos (Esponjas)
Holotúridos (pepinos de mar)
Moluscos/Crustáceos
Peces
Usos y aplicaciones farmacológicas
de organismos marinos (Smith 2003)
Algas Marinas
26%
40%
Esponjas
34%
Corales
Microalgas & Cianobacterias




Producción de alimentos
vivos en acuicultura
(hatchery)
Obtención de proteínas y
pigmentos
Metabolitos secundarios
empleados en
farmacología y
biomedicina
Ácidos grasos
polinsaturados PUFA
Características principales de Microalgas y
Cianobacterias empleadas en Biotecnología




Crecen en condiciones
extremas (salinidad, pH,
temp.)
Permite la manipulación de
condiciones de cultivo para la
síntesis y obtención de
productos de importancia
económica
Producción masiva bajos
sistemas intensivos en
tanques y bioreactores
Evita la proliferación de otros
organismos competidores y
depredadores
Principales especies de cultivo



Spirulina: Consumo
humano, acuicultura y
farmacología
Dunaliella salina: fuente
natural de  caroteno
Hemaetococcus spp:
Producción de
Astaxantina
(carotenoide)
Sistemas de producción de Dunaliella
salina para beta caroteno
Extensivo (Australia)
Intensivo (Israel)
Principales usos y aplicaciones
de las macroalgas marinas





Consumo Humano
Ficocoloides (gomas
marinas)
Usos en biotecnología
y farmacéuticos
Usos industriales
Bioremediación y
medio ambiente
ALGAS COMO FUENTE DIRECTA
DE ALIMENTOS

La principal producción de algas a nivel mundial es para
consumo humano

Laminaria japonica, una alga parda que se cultiva en
China, Japón y Corea

Es una importante fuente de proteína y yodo en China

Se consume directamente y es conocida como KOMBU

Cerca de 4 millones de TM de producen en granjas
anualmente

Otras especies son: Porphyra spp. (Nori) y Undaria
pinnatifida (Wakame)
Porphyra spp.(Nori)





Son algas rojas
Especies de Porphyra
(nori) son parte del sushi
japonés
Los principales centros de
producción y cultivo están
en Japón y Corea del Sur
La producción mundial es
de 800 mil TM/año
Se facturan cerca de US$ 4
millardos anuales
Sistemas de cultivo de Porphyra
spp. (Nori)
Undaria pinnatifida (Wakame)



Es otra especie de alga parda
muy popular en la comida
japonesa
Se cultiva en Japón, Corea,
China y Francia
La producción mundial es de
unas 300 mil TM/año
Principales propiedades de las algas
marinas en la agricultura

Aumenta el crecimiento y
uniformidad de los cultivos

Incrementa los niveles de clorofila de
la planta apoyando a una mayor
fotosíntesis

Mejora la calidad de las cosechas

Acortamiento del período vegetativo
del cultivo

Aumento de la resistencia de la
planta a plagas, heladas,
enfermedades y estrés

Estimula y uniformiza la germinación
y el brotamiento de semillas
Uso de Algas Marinas en Agricultura
Variable Nutricional
Macroelementos
& Microelementos
Variable Bioestimulante
Aminoácidos
Betaínas
Adherente natural y acondicionador de
suelos: (Acido Algínico)
Variable Hormonal
Protohormonas
Giberelinas,
Citoquininas, Auxinas
LA INDUSTRIA DE
FICOCOLOIDES
ALGINATOS
CARRAGENINA
AGAR
Mercado Mundial de Ficocoloides (2005)
Ficocoloides
Producción
anual TM
Valor
estimado
US$ MM
Fuente materia prima
(principales géneros)
Carragenina
42. 930
240
Alginatos
36 .100
213
Macrocystis,
Ascophylum, Lessonia,
Laminaria, Ecklonia,
Durvillea, Sargassum,
USA, Noruega,
Francia, U.K,
China, Japón,
Corea
Agar
8.000
132
Gelidium, Pterocladia y
Gracilaria, Gracilariopsis
Chile, España,
Portugal,
Marruecos, Japón,
China, USA,
México,
Indonesia, Corea,
Nueva Zelanda
Total
55.000
585
Kappaphycus, Hypnea,
Eucheuma, Chondrus,
Gigartina, Mazaella,
Chondracanthus
Países
productores
USA, Francia,
Filipinas, Chile,
China, Japón,
Indonesia
Que son los Ficocoloides?




Se conoce como
Ficocoloides a las gomas o
geles extraídos de las algas
marinas
Se extraen de algas pardas
(alginatos) y rojas (agar y
carragenatos)
Son componentes de la
pared celular y sirven de
soporte y protección a las
algas
Se usan ampliamente en la
industria de alimentos,
farmacéutica y
biotecnológica
Alginatos
 Se
extraen de las algas pardas
gigantes conocidas como Kelps
abundantes en aguas templadas
 Principalmente de especies de
Macrocystis, Laminaria,
Durvillea, Ascophyllum y
Sargassum
 Están
compuestos de ácido Dmanunorico y L-guloronico
 Comercialmente existen
alginatos de potasio, sodio,
amonio y calcio y polipropil
glicol alginato de amplio uso en
la industria cervecera y dressing
de ensaladas
Principales propiedades y usos de los
Alginatos






Forman geles irreversibles en agua fría en
presencia de calcio, lo que los distingue del agar y
carragenatos
Se emplean como estabilizantes, espesantes,
gelificantes, inhibición de sinéresis y agradable
sabor (mouth feel)
Impresiones dentales a baja temperatura
Rellenos de pimientos en aceitunas
Surimi
Confitería y frutas desecadas
Carrageninas: Fuentes de materia prima
Chondrus crispus
Gigartina spp.
Kappaphycus/Eucheuma
Hypnea spp.
Carrageninas
 Son
polímeros sulfatados y
consisten en unidades de
galactosa y anhidrogalactosa
 Existen varios tipos de
carrageninas comerciales:
kappa, iota y lambda
 Su clasificación depende del
contenido y posición de los
sulfatos
 De esto dependen sus usos y
aplicaciones en la industria de
alimentos, cosméticos y
medicinas
Principales usos y aplicaciones





Kappa e Iota son
carrageninas gelificantes
Lambda carragenina no
gelifica pero se usa como
espesante
Reaccionan
extraordinariamente con las
proteínas, siendo
ampliamente empleadas en
sistemas lácteos/chocolate
y en productos cárnicos
Se emplean como
estabilizantes,
emulsificantes y agentes de
suspensión en bebidas y
productos enlatados
Evita la sinérisis en carnes,
embutidos y crema dental
Principales usos y aplicaciones






Kappa carragenina forma geles
fuertes y rígidos en la presencia de
iones de potasio
Iota carragenina forma geles claros y
elásticos en presencia de calcio
Ambos geles son tixotrópicos
Kappa-II es un híbrido (kappa/iota)
y se emplea en los sistemas
lácteos/chocolates
Se emplean en la clarificación de
vinos y estabilización de la espuma
de la cerveza
Dan a un sabor agradable en los
alimentos
Procesamiento Industrial





Es un proceso simple que
requiere agua y calor para
extraer los geles
Se hace una modificación
alcalina para remover
sulfatos
Se extrae en ebullición
Se filtra y precipita con
alcohol (isopropil)
Secado y molienda
Carragenina Semirefinada





Conocida como AMC, PNG, PES
(Processed Eucheuma seaweed)
Reconocida por la FAO, FDA y U.E
como carragenina desde 1991
Contiene mas celulosa e impurezas
(15%) pero se usa ampliamente en
la industria de alimentos
Se hace una modificación alcalina
al alga y luego se muele para
aplicarla directamente en los
alimentos
Se produce en Indonesia y Filipinas
y resulta una alternativa mas
económica de producción con
costos menores (-40% que la
refinada)
Agar

Es considerado uno de los agentes
gelificantes naturales mas fuertes que se
conoce

Polisacárido galactano sulfatado de
estructura similar a la carragenina

Produce geles insolubles en agua fría y
solubles en temp >85 ºC

Se obtienen geles con durezas >1200 g/cm2
(1,5%)

La fuerza de gel aumenta con azúcar o
dextrinas
Fuentes de materia prima y calidad
del AGAR
El Agar es sintetizado por especies de Algas
Rodófitas tales como:
Gracilariales:
entre los principales géneros están
Gracilaria, Gracilariopsis e Hydropuntia
Gelidiales:
Pterocladia
Géneros Gelidium, Gelidella y
La calidad y del agar se basa principalmente es su
fuerza de gel, puntos de fusión y gelificación, el
contenido de piruvatos y electroendosmósis
(neutralidad iónica)
Los agares comerciales deben tener una fuerza de
gel > 600 gr.cm-1 (1,5% gel)
Usos y aplicaciones del Agar

Biotecnología

Cultivo de tejidos y meristemas

Electroforesis y técnicas de biología
molecular

Investigaciones sobre el genoma humano

Bacteriología como medio de cultivo

Industria de alimentos
Seamoss/Creme de la Mer

Culturalmente existe una bebida en las Antillas
Menores conocida como seamoss, de origen
irlandés (St. Lucia, Jamaica, Trinidad, Belice,
Barbados, entre otros)

Se prepara con algas productoras de agar o
carragenina, mezcladas con frutas, licores o postres

Se cree que tiene propiedades afrodisíacas y posee
un alto valor nutricional (minerales, vitaminas, fibra)

Recientemente se consume en Providencia y San
Andrés donde se conoce como “seaweed”

Actualmente estamos desarrollando un producto
similar en la costa caribe en Colombia
Biotecnología & Productos
Farmacéuticos




AGAROSA
CARRAGUARD
Cosméticos y productos
de belleza
FUCOIDANOS
AGAROSA





Es una fracción purificada del
agar
Se extrae de especies de algas
Gelidiales y Gracilariales
Se usa ampliamente en
Biología Molecular para
técnicas avanzadas de
electroforesis, PCR, SDS PAGE
Esto se debe a su baja
electroendosmosis y
neutralidad iónica
Tiene un elevado precio (US
1,500-3000 Kg)
Carraguard





Es un gel microbicida hecho de carragenina
empleado para combatir el HIV, HSV-2, HPV y
Neisseria gonorrhoeae
Desarrollado por el Population Council y
financiado por Bill Gates Foundation
En un gel de aplicación vaginal que permite la
fertilización pero evita contraer el virus del SIDA
Los estudios clínicos se encuentran en la Fase III
(6 mil pacientes en África) y podrá estar
disponible en el 2007
http://www.popcouncil.org/biomed/carraguard.ht
ml
Cosméticos


Se usan extractos de
algas para la
elaboración de jabones,
cremas para la piel,
champús y masajes
para la celulitis
Los compuestos activos
son los ormageles en
las algas, los cuales
actúan con las
proteínas del cabello y
la piel como
humectantes e
hidratantes
Bioremediación y medio
ambiente



Se emplean como
bioindicadores de
contaminación acuática
Acumulan metales
pesados e hidrocarburos y
pueden ser usados como
biofiltros en efluentes
Se utilizan en bioensayos
para determinar dosis
letales y niveles de
polución
FUCOIDANOS
• El término “Fucoidanos”
describe a una diversa familia
de moléculas compuestas por
polisacaridos sulfatados
• Son componentes naturales de
las algas pardas y algunos
equinodermos
• Han formado parte de la dieta
humana en muchos países
durante siglos
• En Japón y Corea son valorados
por sus propiedades curativas y
nutricionales
• En Okinawa (Japón), donde
existe un amplio consumo, las
enfermedades de cáncer son
prácticamente inexistentes
El interés de la industria
farmacéutica se basa en sus
propiedades terapéuticas
Actúan como:
1. Inhibidores de la fijación de
HIV y herpes en células
humanas y previene su
expansión dentro del
organismo
2. Promueven la apóptosis
(autodestrucción) de células
tumorales particularmente en
leucemia y cáncer de seno
3. Inhibe la síntesis de colesterol
y reduce la presión arterial
180 cápsulas: US$ 150-160:
4. Actúan como agentes
antioxidantes y
desintoxicantes
Además los fucoidanos…
1. Tienen propiedades
antinflamatorias actuando
como inhibidores de alfa
TNF contra la artritis
reumatoidal e inflamación
del colon
2. Evitan la adhesión de
Helicobacter pylori,
previniendo la formación de
ulceras estomacales
3. Inhiben la formación de
cicatrices en la piel luego de
cirugías y quemaduras
Recursos Algales en México para la
obtención de Fucoidanos
•México con sus 2 océanos posee una diversidad
de especies productoras de Fucoidanos
•Principalmente especies de Fucales, en el Caribe
se reportan cerca de 10 especies de Sargassum y
de varias especies de Kelp (Macrocystis) en el
Pacífico
Perspectivas Futuras en México
• Sin duda alguna que existe un enorme potencial en
nuestro país para el desarrollo de una industria de
algas marinas con dos océanos y una inmensa costa.
• La costa del Caribe tiene con una amplia diversidad
de recursos algales (mas de 600 especies)
• Esto se debe realizar a través de programas de
cooperación entre la empresa privada, las
universidades y los entes gubernamentales
• No hay que olvidar la activa participación de las
comunidades costeras
Muchísimas gracias!
Mauricio Ondarza y Raúl E. Rincones
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Las algas en la industria de alimentos: Un nuevo reto para