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Il ruolo della spirulina nella nutrizione moderna
Negli ultimi anni la coltivazione di microalghe si è diffusa a macchia d’olio. Sugli scaffali è possibile trovare sempre più prodotti alimentari contenenti la spirulina, ad oggi la più importante microalga ammessa per il consumo umano. Questa diffusione è dovuta all’alto valore aggiunto dei composti che è possibile ottenere dalla coltivazione di questi microrganismi e alla versatilità d’inserimento nei prodotti alimentari o integratori.
Ad esempio, l’alto contenuto di proteine apportato da microalghe e cianobatteri permetterebbe di assicurare il fabbisogno proteico in fasce di popolazione che desiderano ridurre al minimo l’intake di grassi o che per scelta etica vogliono evitare il consumo di carne e derivati.
Infatti, i prodotti a base algale vengono consigliati con maggiore frequenza dai nutrizionisti come plus in diete per soggetti specifici.
I sistemi di coltivazione per le microalghe
La coltivazione delle microalghe può essere effettuata avvalendosi di due diversi sistemi: chiusi o aperti.
Nella maggior parte dei casi viene adottato un sistema di coltivazione aperto che permette di coltivare spirulina avvalendosi della luce naturale e di vasche fornite di un sistema di ricircolo. Il problema di questo tipo di sistema risiede in una maggior esposizione ad agenti atmosferici e naturali, questo fa sì che il prodotto finale possa essere soggetto a contaminazioni, portando quindi ad ottenere un prodotto finale che potrebbe essere affetto da problematiche di natura igienico sanitaria. D’altro canto, questo sistema risulta economicamente più sostenibile, in quanto la spirulina si coltiva sfruttando la luce naturale.
L’utilizzo di un sistema chiuso per la crescita delle microalghe consente, invece, il loro sviluppo in un ambiente protetto da contaminazioni accidentali, riducendo quindi il rischio di crescita di batteri patogeni o di altri microrganismi indesiderati. A differenza del precedente, il sistema chiuso è più dispendioso, in quanto si avvale di luce artificiale e i costi di gestione e manutenzione sono più elevati.
Durante le fasi di approvvigionamento dei nutrienti è quindi fondamentale il mantenimento della sterilità, al fine di evitare di contaminare il contenuto dei fotobioreattori.
Il sistema produttivo di MBT
A tale scopo, sono state sviluppate diverse strategie, fra cui quella di Micro Bio Technology (MBT) che ha recentemente affinato il sistema produttivo con una tecnologia innovativa che consente la sterilizzazione a freddo e in linea dei terreni di coltura che verranno poi forniti alle microalghe.
In questo modo, è stato sensibilmente ridotto il rischio di contaminazioni, portando ad ottenere microalghe più sicure dal punto di vista microbiologico e del consumo umano.
I fotobioreattori di MBT per la crescita delle microalghe
Il sistema produttivo affinato di MBT nei fotobioreattori consente la crescita ottimale, costante e controllata delle microalghe.
Si tratta di elementi tubolari trasparenti in cui viene inserito il ceppo algale. La trasparenza dei fotobioreattori permette il passaggio di tutta la luce fornita, senza che questa venga riflessa dalla superficie.
Infatti, sfruttando l’implementazione di tecnologie elettroniche per il controllo dell’illuminazione, della temperatura, del pH e dei nutrienti, vengono così create tutte le condizioni di crescita ottimali per lo sviluppo. Si genera inoltre la possibilità di sfruttare i fotoperiodi tramite cicli luce – buio per incrementare la crescita dei microrganismi fotosintetici.
I fotobioreattori di MBT, sono stati appositamente progettati in maniera che non vi siano zone di ristagno, così da ridurre al minimo la formazione di carica batterica all’interno di tutto il cilindro.
Questa inibizione viene perseguita anche tramite il continuo movimento del fluido per effetto dell’aria costantemente insufflata all’interno del cilindro e anche grazie alla possibilità di una rapida pulizia.
Infine, tramite l’azione fisica del bubbling si riesce ad avere un continuo ed omogeneo rimescolamento delle microalghe contenute, permettendo a queste di ricevere più fotoni delle lampade.
Le diverse applicazioni delle microalghe
La letteratura scientifica indica come le microalghe presentino una moltitudine di composti e sostanze dall’azione positiva sulla salute [1–3].
Tra questi spiccano alcuni composti antiossidanti [4–6], e altre molecole che possono essere iniettate ed utilizzate come liquido di contrasto in chirurgia e medicina, mentre alcune molecole volte alla cura di malattie degenerative sono attualmente ancora in fase di studio [7].
Ad oggi, infatti, la farmacopea derivante da microalghe è composta da sette farmaci approvati, quattro dei quali come antitumorali, mentre altri 26 sono tra la fase I e III di studio clinico, 23 come farmaci per la cura dei tumori, due per il trattamento di schizofrenia ed Alzheimer e uno, per il trattamento dei dolori cronici [8].
Oltre l’economia circolare
Quello delle microalghe è mondo vastissimo e, grazie alla loro peculiare natura, esse possono essere sfruttate in diversi ambiti. Oltre al food, negli ultimi anni, l’attenzione si è diretta sempre di più verso la questione del mantenimento del patrimonio idrico e della tutela dell’ambiente [9].
In questo senso, diversi studi effettuati presso i laboratori di MBT, mirano ad un exploiting delle acque reflue tramite alcune microalghe selezionate. L’utilizzo di queste microalghe consente di sfruttare quello che altrimenti rischierebbe di diventare uno scarto fortemente inquinante, trasformandolo in una risorsa utile al mantenimento della fertilità del suolo, riducendo al contempo l’inquinamento.
Sostenibilità e innovazione: la tecnologia di MBT per l’economia circolare
In un’ottica di economia circolare, l’idea di MBT è quella di proporre una nuova tecnologia con lo scopo di:
- ridurre il volume degli effluenti da portare in campo, ottimizzando i costi di trasporto e di distribuzione;
- recuperare la parte di azoto ammoniacale, trasformandolo in una biomassa ad alto valore commerciale;
- drenare le acque reflue in modo conforme alle leggi vigenti per lo scarico nelle acque superficiali.
Il processo studiato consiste in due fasi successive: fermentazione e digestione anaerobica. In questo modo il prodotto finale ha il 90% in meno dell’azoto ammoniacale, diventando un nutriente principale per la coltivazione delle microalghe.
Tra queste, la Chlorella sorokiniana è caratterizzata da una rapida crescita, un’ottima resistenza a possibili contaminazioni ed è in grado di accumulare proteine fino al 60% della biomassa secca prodotta [10].
L’intero processo permette di recuperare acqua, CO2, azoto e la biomassa finale può essere riutilizzata in numerosi settori, dal campo dei fertilizzanti a quello dei mangimi per animali [11].
Utilizzo delle microalghe nei prodotti alimentari
Nello stabilimento di Canneto Sull’Oglio, MBT si affianca alle aziende Technology Farm e Bioactive Farmaceutica per la formulazione e la produzione di alimenti e integratori a base di microalghe.
Data la natura positiva per la salute del consumatore, sono stati pensati prodotti a base di spirulina con un contenuto maggiore di composti bioattivi rispetto agli altri prodotti simili presenti sul mercato e che vengano incontro a sensibilità specifiche.
Gli studi hanno portato all’applicazione delle microalghe in una nuova linea di prodotti con marchio Alkè, fra cui formati di pasta senza glutine, bevande a base vegetale non contenenti allergeni, creme spalmabili e sughi arricchiti di spirulina.
Oltre agli alimenti, l’azienda produce integratori che permettono l’assunzione dei principi bioattivi modificando quindi solo limitatamente la dieta abituale del consumatore.
La partecipazione di MBT ai convegni scientifici
L’interesse scientifico della start-up italiana Micro Bio Technology Srl (MBT) si concretizzerà nel 2023 attraverso la partecipazione a diversi meeting sia nazionali che internazionali, fra cui:
- il convegno internazionale di Microbiologia Agraria, Alimentare ed Ambientale, Microbial Diversity 2023 organizzato dall’Università di Parma, che si terrà dal 26 al 29 settembre 2023 presso l’auditorium Paganini di Parma;
- il convegno internazionale EU Algae Awareness Summit che si terrà a Parigi dal 5 al 7 Ottobre 2023.
Conclusioni
L’utilizzo di microalghe sia nel settore food che del management degli scarti, apre svariate possibilità la cui esplorazione può portare a diversi prodotti utili tanto alla salute dei consumatori quanto alla salute del pianeta, costituendo un argomento sempre più ampiamente indagato.
Speriamo che tu abbia trovato la lettura di questo articolo sulle microalghe e la loro applicazione interessante. Per altri contenuti simili, consulta la sezione Ricerca e Sviluppo del nostro sito web. E se vuoi restare sempre al passo con le ultime novità in fatto di Agrifood, iscriviti alla nostra Newsletter!
[1] Fu, W.; Nelson, D.R.; Yi, Z.; Xu, M.; Khraiwesh, B.; Jijakli, K.; Chaiboonchoe, A.; Alzahmi, A.; Al-Khairy, D.; Brynjolfsson, S.; et al. Chapter 6 – Bioactive Compounds From Microalgae: Current Development and Prospects. In; Atta-ur-Rahman, Ed.; Studies in Natural Products Chemistry; Elsevier, 2017; Vol. 54, pp. 199–225.
[2] Singh, S.; Kate, B.N.; Banerjee, U.C. Bioactive Compounds from Cyanobacteria and Microalgae: An Overview. Crit Rev Biotechnol 2005, 25, 73–95, doi:10.1080/07388550500248498.
[3] Plaza, M.; Herrero, M.; Cifuentes, A.; Ibáñez, E. Innovative Natural Functional Ingredients from Microalgae. J Agric Food Chem 2009, 57, 7159–7170, doi:10.1021/jf901070g.
[4] Deng, R.; Chow, T.-J. Hypolipidemic, Antioxidant, and Antiinflammatory Activities of Microalgae Spirulina. Cardiovasc Ther 2010, 28, e33–e45, doi:https://doi.org/10.1111/j.1755-5922.2010.00200.x.
[5] Goiris, K.; Muylaert, K.; Fraeye, I.; Foubert, I.; De Brabanter, J.; De Cooman, L. Antioxidant Potential of Microalgae in Relation to Their Phenolic and Carotenoid Content. J Appl Phycol 2012, 24, 1477–1486, doi:10.1007/s10811-012-9804-6.
[6] Coulombier, N.; Jauffrais, T.; Lebouvier, N. Antioxidant Compounds from Microalgae: A Review. Mar Drugs 2021, 19, doi:10.3390/md19100549.
[7] Zhou, L.; Li, K.; Duan, X.; Hill, D.; Barrow, C.; Dunshea, F.; Martin, G.; Suleria, H. Bioactive Compounds in Microalgae and Their Potential Health Benefits. Food Biosci 2022, 49, 101932, doi:https://doi.org/10.1016/j.fbio.2022.101932.
[8] Lauritano, C.; Andersen, J.H.; Hansen, E.; Albrigtsen, M.; Escalera, L.; Esposito, F.; Helland, K.; Hanssen, K.Ø.; Romano, G.; Ianora, A. Bioactivity Screening of Microalgae for Antioxidant, Anti-Inflammatory, Anticancer, Anti-Diabetes, and Antibacterial Activities. Front Mar Sci 2016, 3, doi:10.3389/fmars.2016.00068.
[9] Asadi, P.; Rad, H.A.; Qaderi, F. Comparison of Chlorella Vulgaris and Chlorella Sorokiniana Pa.91 in Post Treatment of Dairy Wastewater Treatment Plant Effluents. Environmental Science and Pollution Research 2019, 26, 29473–29489, doi:10.1007/s11356-019-06051-8.
[10] Gupta, S.K.; Ansari, F.A.; Shriwastav, A.; Sahoo, N.K.; Rawat, I.; Bux, F. Dual Role of Chlorella Sorokiniana and Scenedesmus Obliquus for Comprehensive Wastewater Treatment and Biomass Production for Bio-Fuels. J Clean Prod 2016, 115, 255–264, doi:https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.12.040.
[11] Chen, C.-Y.; Kuo, E.-W.; Nagarajan, D.; Ho, S.-H.; Dong, C.-D.; Lee, D.-J.; Chang, J.-S. Cultivating Chlorella Sorokiniana AK-1 with Swine Wastewater for Simultaneous Wastewater Treatment and Algal Biomass Production. Bioresour Technol 2020, 302, 122814, doi:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.122814.
Martina Filzoli
Martina Filzoli, laureata di recente in Scienze degli Alimenti all’Università di Parma e in procinto di specializzarsi in Food Safety and Food Risk Management. La sua spiccata passione per la microbiologia si è concretizzata nella mansione di Junior Researcher presso la Micro Bio Technology Srl di Parma.
