Un equipo de investigadores de la Universidad de Sevilla (US) y la Universidad de Huelva (UHU) ha desarrollado un método para aumentar la cantidad de carotenoides de una microalga que queda disponible para que el organismo pueda aprovecharla durante la digestión. En algunos casos, las técnicas utilizadas multiplican hasta por 26 la cantidad de estos compuestos bioactivos disponible respecto a la microalga sin tratar.
El avance se basa en aplicar métodos de ruptura de la pared celular de Chlorella sorokiniana, una microalga con gran capacidad para producir estos pigmentos. El objetivo es liberar los carotenoides que permanecen atrapados en el interior de las células y facilitar así su aprovechamiento durante la digestión.
Los resultados abren nuevas posibilidades para desarrollar alimentos funcionales, complementos nutricionales y productos relacionados con el cuidado de la piel y la salud ocular.
¿Por qué son importantes los carotenoides de las microalgas?
Los carotenoides son pigmentos naturales presentes en alimentos como el tomate, la zanahoria, la calabaza y otros vegetales de colores rojos, naranjas y amarillos, así como en algunas verduras de hoja verde.
Algunos tienen además funciones relevantes para el organismo. El betacaroteno, por ejemplo, puede transformarse en vitamina A, una sustancia necesaria para el funcionamiento normal del sistema inmunitario y el mantenimiento de la piel y las mucosas. Otros carotenoides, como la luteína, están relacionados con la salud ocular.
Las microalgas han despertado un interés creciente como fuente sostenible de estos compuestos. Entre ellas destaca Chlorella sorokiniana, una especie ampliamente cultivada por su elevada productividad y cuya situación regulatoria en la Unión Europea facilita su utilización en determinados sectores alimentarios y cosméticos.
El problema es que una microalga puede contener una cantidad elevada de carotenoides sin que todo ese contenido esté necesariamente disponible para el organismo. La razón está en su resistente pared celular, que funciona como una barrera y dificulta la liberación de los compuestos durante la digestión.
Cómo consiguen liberar los carotenoides de la microalga
Para superar esta barrera, los investigadores analizaron dos técnicas físicas de procesado: el molino de bolas y los ultrasonidos. El molino de bolas rompe las células mediante impactos mecánicos, mientras que los ultrasonidos utilizan ondas sonoras de alta frecuencia para debilitar las estructuras celulares.
El objetivo no era simplemente aumentar la cantidad de carotenoides presentes en la microalga, sino comprobar cuántos podían quedar realmente disponibles durante la digestión. Los resultados muestran que determinados tratamientos pueden multiplicar hasta por 26 la cantidad de carotenoides disponible respecto a las muestras de Chlorella sorokiniana sin procesar.
Una digestión simulada en laboratorio
El estudio, publicado en la revista científica Food Chemistry comparó diferentes formas de presentar la biomasa de la microalga. Los investigadores trabajaron con biomasa fresca, liofilizada y encapsulada en esferas de alginato, un gel obtenido a partir de algas marinas que puede utilizarse en alimentación para proteger determinados compuestos y controlar su liberación. También compararon una variedad silvestre de Chlorella sorokiniana con otra enriquecida en fitoeno, un carotenoide incoloro que está siendo estudiado por sus propiedades antioxidantes y fotoprotectoras.
Para comprobar qué ocurría durante la digestión, el equipo realizó un proceso gastrointestinal simulado en laboratorio.
“Reproducimos condiciones equivalentes a las de la boca, el estómago y el intestino, incorporando saliva artificial, enzimas digestivas, sales biliares, además de aplicar cambios de acidez y temperaturas similares a las que experimentan los alimentos en el cuerpo humano”, explica a la Fundación Descubre la investigadora de la Universidad de Sevilla Paula Mapelli, autora del artículo.
Después analizaron la cantidad de carotenoides que conseguía incorporarse a las micelas, unas estructuras microscópicas que se forman durante la digestión y permiten transportar sustancias grasas.
“Esto nos permite medir qué proporción del total queda realmente disponible para que el cuerpo la aproveche, un concepto conocido como bioaccesibilidad. Porque lo importante no es solo la concentración de compuestos bioactivos de un alimento, sino cuántos libera nuestro sistema digestivo para que podamos absorberlos”, destaca el investigador Antonio J. Meléndez, autor principal del trabajo.
La investigación, por tanto, estudia la bioaccesibilidad y no demuestra directamente que las personas absorban esos compuestos en las mismas condiciones que en un organismo vivo. El experimento reproduce las distintas etapas de la digestión en condiciones de laboratorio.
El molino de bolas multiplica el aprovechamiento de los carotenoides
Los resultados confirmaron que determinadas técnicas de procesado aumentan la cantidad de carotenoides que queda disponible durante la digestión. Una de las estrategias más eficaces fue aplicar el molino de bolas sobre biomasa liofilizada, que consiguió un incremento superior al 2.000 % en determinados carotenoides respecto a las muestras sin tratar.
El método alcanzó resultados similares y, bajo determinadas condiciones, incluso superiores a los obtenidos mediante ultrasonidos.
La investigadora Ángeles Morón, coautora del estudio, destaca una de las posibles ventajas de esta tecnología: «Esta técnica, mucho menos estudiada, es más sencilla y económica, lo que puede ser interesante para la industria en términos de coste y escalabilidad».
El trabajo también mostró diferencias según el tratamiento aplicado a la biomasa. La deshidratación y la encapsulación produjeron efectos positivos en varios de los compuestos analizados, mientras que el fitoeno mostró una elevada capacidad para incorporarse a las micelas durante la digestión.
La grasa también favorece el aprovechamiento de los carotenoides
Otro de los resultados obtenidos por los investigadores apunta al papel que desempeña la grasa en el aprovechamiento de estos pigmentos.
Cuando la microalga se combinó con yogur con un 10 % de grasa, aumentó la cantidad de carotenoides que se incorporaba a las micelas durante la digestión simulada. El resultado es coherente con la naturaleza liposoluble de estos pigmentos y aporta información relevante para plantear cómo podrían incorporarse en el futuro a determinados alimentos funcionales.
Microalgas para desarrollar alimentos funcionales y cosméticos
Los resultados podrían facilitar el desarrollo de alimentos funcionales enriquecidos con carotenoides procedentes de microalgas, como productos lácteos fermentados, bebidas o preparados nutricionales.
Las aplicaciones potenciales no se limitan a la alimentación. Los carotenoides también tienen interés para la industria nutracéutica, centrada en el desarrollo de complementos alimenticios, y para el sector de los nutricosméticos, productos ingeribles relacionados con el cuidado de la piel, las uñas y el cabello.
El interés industrial de la investigación está relacionado precisamente con la posibilidad de mejorar el aprovechamiento de los compuestos que ya contiene la microalga mediante técnicas de procesado.
Chlorella sorokiniana y el potencial de la economía azul
La investigación también refuerza el interés de las microalgas como fuente de compuestos de alto valor añadido dentro de la denominada economía azul.
Chlorella sorokiniana presenta una elevada productividad y puede crecer utilizando recursos que no dependen de la agricultura convencional. Algunas condiciones de cultivo permiten emplear incluso agua salada o residual, lo que abre posibilidades para producir biomasa con una menor dependencia de suelo agrícola.
El estudio de la Universidad de Sevilla y la Universidad de Huelva añade así una pieza más al desarrollo de ingredientes procedentes de microalgas: no solo interesa cuánto carotenoide contiene el microorganismo, sino cuánto de ese compuesto puede quedar disponible durante la digestión.
