Estudio sobre espirulina y metales pesados

espirulina is elcommelname paraelprokaryotic organism Arthrospira, untype deblue-green planktelthennaturally occurs enalkaline water (pH deabout 9.5), conunfew species being benthic [1]. espirulinaconsists deunicellular cells without branching filaments. The length deelalgal filaments is 200 a500 μm, yelwidth is 5 a10 μm. They are loosely or tightly coiled ena regular spiral shape. After growing aa certaenlength (number despirals), they reproduce porfragmentation. In 1519, elSpanish scientist Hernando Cortez first discovered spirulina in Lake Texcoco in Mexico [2]. In elRepublic deChad, South Africa, it is customary to mix dried spirulina algal sludge cake powder with ketchup ypepper, ythen pour it over La comida(rice, beans, fish, meat) [3]. espirulinacan not only be used in food (functional foods, additives), medicine (naturalcarotene) ythe feed industry, but also hasbroad applicatielprospects in the fields dethe environment (detection, remediation), biotechnology, renewable energy yother fields.

En la actualidad, la producción global total de espirulina es de aproximadamente 12.000 t/ año, con un rendimiento máximo de 91,0 t/(HM2 · año) [2]. Hay más de 60 empresas de cultivo de espirulina en China, con una producción anual total que representa el 80% de la producción mundial, o alrededor de 9.600 toneladas [4]; La superficie agrícola es de unos 750 HM2 [5], y la producción unitaria es sólo de unos 13 t/(HM2 · año). Es necesario mejorar urgentemente el nivel de cultivo y manejo de la espirulina. Este artículo revisa principalmente los factores que influyen en los procesos de cultivo, cosecha y secado de la espirulina, así como el progreso de la investigación en las características nutricionales y la seguridad de la espirulina, con el objetivo de proporcionar información integral para la industria de la espirulina y la industria alimentaria.

1 cultivo de espirulina y los factores que influyen

Hay cerca de 38 especies de espirulina, y las dos especies principales cultivadas artificialmente son S. platensisy S. maxima [6-7]. Durante el crecimiento y el desarrollo, la morfode espirulina es fácilmente alterado por el estrés ambiental, acompañado de cambios en la fisiología, nutrición, genética, proteómica, etc. [8].

1.1 composición del medio de cultivo de espirulina

Como una microalgaque se puede cultivar a gran escala, la composición nutricional de espirulina está estrechamente relacionada con la composición del medio de cultivo. En la producción real, el medio Zarrouk [1-2], el medio Zarrouk modificado [1], el medio Rao, y el medio Oferr [2] se utilizan comúnmente, y otros medios simples también se pueden utilizar para el cultivo [9]. Espirulina tradicionalmente requiere una gran cantidad de NaHCO3 en el proceso de cultivo. Esto es para proporcionar una fuente suficiente de carbono y para mantener el pH del medio alcalino, que es propicio para el crecimiento de espirulina. Durante el período de expansión algal, la concentración de NaHCO3 en el medio es generalmente de 8 a 10 g/L, durante el cultivo normal, el NaHCO3 puede ser reducido a 2.5 a 4.0 g/L. Olguin et al. mezclagua de mar y agua dulce en una proporción de volumen de 1:4 y añadió 2% (fracción de volumen) del sobrennatante después de la fermentación anaeróbica de estiércode cerdo como medio de cultivo para el cultivo de espirulina de 1998 a 2001. Al mismo tiempo, se agregó 2 g/Lde NaHCO3 al tanque de cultivo los días 0, 3 y 5 para mantener el pH del agua en 9.5. La producción media de espirulina en el verano alcanzó 14,4 g/(m2·d) (la profundidad del agua de la piscina fue de 0,15 m) y 15,1 g/(m2·d) (la profundidad del agua de la piscina fue de 0,20 m); La tasa de utilización de nitrógeno ammoniacal en el agua de cultivo es de 84% a 96%, y la tasa de utilización de fósforo es de 72% a 87% [10].

The composicióndethe spirulina culture medium should be Basado enSobre lawater quality dethe culture water. In order to avoid the crecimientoypollution deother Algas algasythe quality despirulina, the culture water must meet the standards. Water desdethe urban pipe network is a convenient choice. The water after cultivoneeds to be properly treated before reuse. Among these treatments, reverse osmosis has the least impact on spirulina crecimientoycan also ensure the stability despirulina quality.

Los principales complementos del medio de cultivo entre lotes son el nitrato sódico o la urea. Los iones de Urea y nitrato pueden suministrar espirulina con suficiente nitrógeno, pero las altas concentraciones pueden ser tóxicos. Espirulina puede crecer en un medio de cultivo que contiene sólo nitrato o urea, pero el uso combinado de las dos fuentes de nitrógeno es beneficioso para el crecimiento de espirulina. La cantidad de fosfato agregado, Mg2 + y Ca2 + debe ser controlada. K + se puede aumentar adecuadamente, preferiblemente no más de 5 veces la concentración de Na + [2]. La composición del medio de cultivo puede determinarse en función de las condiciones reales de crecimiento.

Las algas, similares a las plantas terrestres, pueden fijar el dióxido de carbono (CO2) a través de la fotosíntesis. La teoría muestra que 1 HM2 de microalgas puede utilizar el 12,6% de la energía solar para producir 280 t/ año de materia seca, lo que equivale a la bioconversión de 513 t de CO2[11-12]. Sydney et al. encontraron que la capacidad de bioconversión de CO2de espirulinaplatensisLEB-52 fue 318,61 mg/(L·d) [13]. Las aminas orgánicas son un tipo de absorbde captura de CO2 con alta eficiencia de secuestro de carbono. Da Rosa et al. utilizaron CO2 en lugar de NaHCO3 en el medio de Zarrouk como fuente de carbono, el suministro de CO2 fue de 0,36 mLCO2 por mililitro de medio de cultivo por día, seguido de aireación durante 2 minutos por hora durante el período de luz. El contenido final de proteína de la espirulina en polvo obtenida (espirulina sp. LEB18) fue de 60,8%, el contenido de carbohidratos fue de 14,4%, y el contenido de grasa fue de 10,0% [14]; Con el fin de prolongar el tiempo de retención de CO2 en el medio de cultivo, se añadió 0,2 mmol/L de etanolamina (MEA) al medio de cultivo.

The Proteínas proteínascontent deresulting spirulina powder was 44.4%, the carbohydtarifacontent was 28.2%, ythe fencontent was 8.3%; spirulina producciónincreased por31.4%. However, the addition deethanolamine affected the biological conversion denitrogen porspirulina, resulting in spirulina powder containing more carbohydrates.

Wang Zhaoyin et al. compararon los efectos de etanolamina, diethanolamina, trietanolamina y n-metil-diethanolamina en el crecimiento y la fijación de carbono de espirulina, y encontró que la trietanolamina puede promover significativamente la conversión biológica de espirulina a CO2, aumentar el rendimiento de espirulina, y aumentar la tasa de fijación de carbono [15]; Sin embargo, similar a los resultados de da Rosa et al. [14], el contenido de polisacáride espirulina aumentó mientras que el contenido de proteínas disminuyó. Las aminas orgánicas son tóxicas, y su uso en el cultivo de espirulina comestiplantea riesgos de seguridad.

1.2 factores que afectan el cultivo de espirulina

El crecimiento de espirulina no sólo depende de la composición del medio de cultivo y la oferta de CO2, pero también está estrechamente relacionado con las especies de algas, el estanque de cultivo, la ubicación geográfica del sitio de cultivo, la estación de cultivo (temperatura, luz), otros factores (pH, plagas), etc.

1.2.1 especies de algas

La tasa de crecimiento de artrospiraplatensisno es la misma que la de Arthrospira maxima. Bajo las mismas condiciones de cultivo, Arthrospira platensiscrece más rápido que Arthrospira maxima. Las tasas fotosintéticas y respiratorias de las diferentes cepas de espirulina son diferentes. Las tasas fotosintéticas de Arthrospira platensis del lago Chad en África y Arthrospira maxima del lago Texcoco en México son mucho más altas que las de Arthrospira platensis del lago alcalen en el área de arena Ordos de Mongolia interior (lago Chahan Naoer) [16]. El cambio diario en la tasa fotosintética de espirulina indica que la tasa fotosintética de espirulina alcanza un máximo a las 13:00 todos los días, y la tasa fotosintética disminuye antes o después de este punto de tiempo. La tasa de respiración de espirulina se correlaciona negativamente con la tasa de crecimiento y aumenta con el aumento de la temperatura.

1.2.2 estanque de cultivo

Espirulina cultivo se divide en cultivo heterotróy cultivo autótrofo. El cultivo a gran escala es todo cultivo autótrofo, que incluye sistemas de cultivo abierto (estanques abiertos, estanques de Raceway, estanques circulares), sistemas de cultivo cerrado (fotobiorreactores), y sistemas complejos. Soni et al. evaludiferentes sistemas de cultivo espirulina sobre la base de los siguientes indicadores: requisitos de espacio, área/relación volumen, evapor, pérdida de agua, pérdida de CO2, temperatura, dependencia del clima, control de procesos, limpi, calidad de la biomasa, densidad de biomasa, eficiencia de la cosecha, costo de cosecha, la tasa de utilización de la luz, el proceso más costoso, control de la contaminación, cantidad de inversión, volumen de producción, y el estrés hidrodinámico en espirulina.

Los sistemas de cultivo abierto incluyen lagos naturales, lagos costeros, estanques, estanques o contenedores artificiales, etc. Las más comunes son las piscinas largas y estrechas excavadas artificialmente, piscinas circulares y piscinas de pista de carreras. Los sistemas de cultivo abierto son relativamente simples de construir y operar, pero tienen las desventajas de rendimientos relativamente bajos, baja utilización de luz, pérdidas por evapor, CO2 Pérdidas de fugifugi, grandes huellas y susceptia la contaminación (incluyendo animales y otros heterótrofos).

Los fotorbireactores en sistemas de acuicultura cerrados vienen en varios tipos, tales como los tipos de columna vertical, bandeja, tubo y placa. Las fuentes de luz incluyen la luz natural y la luz artificial, que son convenientes para la acumulación de biomasa y pueden minimizar la contaminación. Los materiales del sistema de reacción incluyen vidrio, plástico poliéster y otros materiales. Sin embargo, la limpieza del sistema y la agricultura a gran escala todavía requieren mejoras tecnológicas adicionales.

El sistema compuesto consiste principalmente en hacer el fotobiorreactor similar a un estanque abierto con el fin de reducir los costos operativos. Hay dos tipos: un tipo cubre el estanque abierto para bloquear la contaminación externa, y el otro tipo expande el diámetro de la tuberdel fotobiorreactor tanto como sea posible para parecerse a un estanque abierto [18]. Este sistema compuesto combina las ventajas tanto del estanque abierto como del fotobiorreactor, garantizando así una contaminación mínima, maximiel rendimiento y minimizando la pérdida de CO2. Sin embargo, todavía requiere una gran cantidad de superficie terrestre y avances técnicos.

In order to increase the biological harvest despirulina, the focus deresearch ydevelopment has been on the biofilm attachment culture method [19]. The biofilm attachment culture technology established porthe team deLiu Tianzong desdethe Qingdao Institute deBioenergy yBioprocesoTechnology deChinese Academy deSciences uses CO2 as the carbon source, ythe spirulina yield reaches 38 g/(m2·d), with a CO2 utilization rate de75.1%. the protein content despirulina powder is over 60%, but the construction cost dethe entire pilot system is 200 USdollars/m2, which is much higher than that dethe traditional open pool. espirulinacultivousing CO2 as a carbon fuenteis an importanteway to improve the environmental impact despirulina cultivation yreduce cultivation costs. It has become a trend in the development demicroalgascultivation technology. However, further scientific ytechnological research is needed to improve the utilization rate deCO2 yreduce the cost decarbon supplementation [20].

1.2.3 temperatura

La temperatura es uno de los factores importantes que afectan el crecimiento de espirulina. Espirulina puede crecer a temperaturas por debajo de 45 ℃. Temperaturas por debajo de 17 ℃ y por encima de 38 ℃ inhiel crecimiento de espirulina, pero no va a morir. La temperatura de crecimiento óptima para espirulina es de 29 ~ 35 ℃. El efecto de la temperatura en el crecimiento de espirulina es significativo en términos de proteína y la composición de carbohidratos, pero no en términos de grasa y ácido − -linolénico [21]. 

1.2.4 luz

La calidad de la fuente de luz, la intensidad de la luz y la duración de la luz son factores importantes que afectan el crecimiento de algas [10]. En el cultivo práctico de espirulina, se recomienda un flujo de luz del 30%, excepto por la mañana cuando la temperatura del agua en el tanque de cultivo debe elevarse rápidamente. Espirulina crecimiento sólo se produce en presencia de luz, pero espirulina necesita para sintetizar proteínas y pigmentos durante los intervalos sin luz, por lo que la luz a largo plazo para 24 h/d no se recomienda.

Bezerra et al. aumentaron la intensidad de la luz (densidad de flujo de fotones fotosintéticos) durante el cultivo de espirulina de 36 μmol/(m2·s) a 72 μmol/(m2·s), y la concentración celular máxima aumentó de 5200 mg/L a 5800 mg/L. Cuando la iluminación se incrementó a 108 μmol/(m2·s), el tiempo para obtener la máxima concentración celular disminuyó de 8 a 6 días [22]. Esto muestra que la baja intensidad de luz es más adecuado para el crecimiento de nuevos filamentos de algas ecológicas, mientras que la alta intensidad de luz puede acortar el ciclo de crecimiento de espirulina [23]. En 2004, Danesi et al. también llegaron a una conclusión similar en 2004 [24]. Usando urea como la fuente de nitrógeno para espirulina, el ATPy NADPH producido por la fotosíntesis rápida a intensidades de luz de 2.000 a 5.000 lx puede acelerar el crecimiento celular, pero cuando la concentración celular alcanza 5.800 mg/L, el crecimiento celular se detiene debido a la saturde la densidad de flujo de luz.

1.2.5 pH

El pH óptimo para el cultivo de espirulina es 9.0-11.0. Un pH alcalino puede prevenir la contaminación por otras cepas de algas y también influye en el enriquecimiento de pigmentos y proteínas en espirulina. Cuando el pH es superior a 11, los filamentos espirulina se aglutinjuntos, se vuelven más cortos, sufren lisis celular, y el contenido intracse filtra. El color del cultivo gradualmente se vuelve verde amarill, y eventualmente las algas mueren [2]. El color y la tasa de crecimiento de espirulina platensis varían significativamente con pH. a un pH de 8,5 a 9,5, la tasa de crecimiento de espirulina aumenta con el aumento de pH, pero a un pH de 9,5 a 11,0, la tasa de crecimiento de espirulina disminuye gradualmente con el aumento de pH. después de 8 días de cultivo, la masa de células secas de espirulina disminuye con el aumento de pH [25].

1.2.6 mezcla y aireación

El cultivo a gran escala de espirulina se lleva a cabo actualmente utilizando el método de suspensión líquida. El medio de cultivo se remueve periódicamente durante el proceso de cultivo para garantizar la homogeneide la solución nutritiva y la consistencia de la intensidad de la luz recibida por los filamentos espirulina. La mezcla y la aireación son esenciales para producir filamentos de algas de alta densidad y productos de espirulina de alta calidad. Mezcla y aireación (aire) puede proporcionar los filamentos de algas espirulina en el tanque de cultivo con una exposición a la luz uniforme, mientras que también ayuda a distribuir gas de dióxido de carbono y eliminar el oxígeno disuelto que inhiel crecimiento espirulina. En los estanques de caminos de rodadura se suele utilizar una velocidad de mezcla de 5-60 cm/s. Una velocidad de mezcla demasiado baja resultará en una zona muerta en las esquinas del estanque de Raceway (esto se puede evitar haciendo curvas en las esquinas del estanque de Raceway). Una velocidad de mezcla demasiado alta requerirá un mayor consumo de energía y las fuerzas cortantes resultantes aumentarán la rotura de los filamentos de algas. En medio Zarrouk sin NaHCO3, los parámetros óptipara espirulina son una intensidad de luz por debajo de 200 μmol/(m2·s) y una tasa de aireación de 0,0056 m/s con 0,5% de dióxido de carbono [26]. Los cambios en los parámetros de cultivo de espirulina contenido de proteínas en diferentes cultivos a escala de laboratorio se muestran en la tabla 2 [27].

1.2.7 plagas

En la actualidad, la agricultura de espirulina es a menudo dañada por el rotifer Brachionus plicatilis. En casos graves, los rotíferos pueden devorar espirulina en grandes cantidades, lo que lleva a una pérdida completa y causando pérdidas desastro. Hay dos métodos principales para prevenir y controlar los rotíferos en la solución de cultivo de espirulina: filtración física (usando una pantalla de 250 mallas o más fina) para eliminar los rotíferos adultos y control químico. El control químico implica el uso de oxidantes fuertes o venenos tales como polvo blanqueador, sulfato de cobre y permanganato de potasio para matar tanto espirulina y rotiferas, y luego limpiar el tanque de cultivo para volver a sembrar y cultivar. El método de control físico no se filtra completamente, y algunos adultos, larvas, y casi todos los huevos regresan al tanque de cultivo con el filtrado, requiriendo filtración adicional. Además, a medida que aumenta el número de tiempos de filtración, disminuye el número de días entre peligros. Aunque el control químico puede controlar el daño durante un período de tiempo más largo, causa una cierta pérdida económica, ya que mata a la espirulina a la vez. Al mismo tiempo, el re-cultivo pierde tiempo y dinero, lo que resulta en un aumento de los costos de producción. Además, el uso alterno de abamectina y urea puede reducir la resistencia a medicamentos de los rotíferos [28-29].

Otras plagas que se pueden encontrar en el cultivo de espirulina incluyen daphnia, insectos de la mitad de la ceja, protozoos y moscas del agua. Se puede utilizar una pantalla de 40 mallas para eliminar/reducir el número de moscas del agua (larvas y pupas) en los lodos de algas y otras impurezas, y reducir el número de fragmentos de insectos en la harina de algas [30].

2. Cosecha y secado de espirulina

2.1. La cosecha de espirulina

En teoría, la recolección debe llevarse a cabo cuando la concentración de proteínas en los filamentos es mayor. Sin embargo, en la práctica, el agua de cultivo se mide generalmente para la absorbancia, y la cosecha se lleva a cabo cuando la absorbancia en 560 nm es > 1,0 [31]. También hay informes de que la cosecha se lleva a cabo cuando la absorbancia a 680 nm es > 0,8 [32].

Espirulina cosecha generalmente implica tres pasos principales: la recolección y separación de los filamentos de espirulina (células de algas), la limpieza de espirulina agregados (es decir, lodo de algas), y el secado de espirulina. Las técnicas utilizadas para la cosecha de espirulina filamentos de algas (células de algas) incluyen la filtración, floculación y sediment, y centrifuy sediment. El proceso de limpieza incluye el enjuague, el intercambio iónico, la electrodiálisis, la limpieza ultrasónica, etc., y el secado incluye el secado al sol natural, el liofilizado, el secado por pulverización, el secado en tambor y la fritura, etc. Mejorar el método de cosecha de filamentos de algas espirulina, aumentar la eficiencia de la cosecha y reducir los costos de producción siguen siendo el foco de los esfuerzos de la industria.

La densidad de malla de la pantalla de filtro o paño de filtro utilizado para la cosecha de espirulina es generalmente menos de 50 μm, por lo que los filamentos de espirulina pueden ser efectivamente separados del medio de cultivo. Las pantallas de filtro de uso común son las pantallas incliny las pantallas vibrantes. La pantalla inclintiene un área de pantalla de 2 a 4 m2 y una abertura de pantalla de 380 a 500 malla, y puede filtrar 10 a 18 m3 /h de espirulina líquido de cultivo [33]. Bajo la premisa de la misma eficiencia de cosecha, la superficie de pantalla necesaria para la pantalla vibratoria es aproximadamente 1/3 de la superficie de pantalla de la pantalla inclinada fija, pero la pantalla vibratoria no es adecuada para la cosecha a gran escala. La deformación y rotura de la espirulina micelicausada por la vibración reduce el rendimiento espirulina. Aunque la espirulina fresca puede ser consumida directamente, no es adecuada para almacenamiento a largo plazo. La vida útil de la espirulina fresca comesties de sólo 6 h [2]. Espirulina polvo seco se puede almacenar durante más de un año.

La floculación de espirulina se puede lograr rápidamente utilizando el efecto de floculación de Ca2 +. Sin embargo, la cantidad de floculante utilizado es grande, y el contenido de sal de las algas floculadas es alto, haciendo que el procesamiento posterior sea difícil. La filtración tradicional también tiene el inconveniente de ser ineficiy resultar en altas pérdidas, por lo que se necesitan mejoras. Lai et al. utilizaron quitosano y cáscara de huevo como floculantes biológicos para coseespirulina. Encontraron que el polvo de cáscara de huevo de 325-malla, cuando se disuelve en solución de ácido clorhídrico, puede alcanzar una eficiencia máxima del 97,2% después de floculación durante 8 minutos a 4 g/L y pH 4. Y quitosano disuelto en ácido clorhídrico, floculado durante 50 min a 50 mg/L y pH 8, con una eficiencia máxima de 80% [34]. Aunque el rendimiento de las cáscaras de huevo es mayor, el floculante de quitosano está más cerca de la producción práctica en términos de reutilización de soluciones nutritivas.

2.2 secado de espirulina

Nouri et al. compararon los efectos del secado natural, secado al aire, secado por microondas, secado por congelación, secado al vacío y secado por aire caliente convencional en la composición física y química y las propiedades antioxidantes de espirulina [35]. Secado al vacío ayuda a retener la actividad antioxidante y sustancias fenótotales en espirulina en polvo, mientras que el secado por pulveriy liofrío ayuda a retener los ácidos grasos insaturados en espirulina. El lioliosecado causa una pérdida significativa de sodio, potasio, magnesio, manganeso, calcio y fósforo, mientras que los otros métodos de secado no tienen un efecto significativo sobre los elementos metálicos.

El uso de un soporte con un tamaño de poro de − = 80 φ m facilita el secado rápido de espirulina (secado por convecde aire caliente). El tiempo de secado de espirulina tortas de barro de algas con un tamaño de 80 mm × 80 mm × 3 mm se puede reducir en un 30%. El tiempo de secado de espirulina extrutiras de lodo de algas (− = 3 mm × 120 mm) espaci10 o 20 mm de separación puede reducir el tiempo de secado en un 35% [36].

Las compañías siempre tratan de reducir la pérdida de espirulina nutrientes y obtener productos con la máxima pureza mientras se mantiene el costo del proceso de secado bajo control. Debido a que las paredes celulares de espirulina son particularmente delgadas y frágiles, el secado natural al sol ha sido ampliamente utilizado como el método de secado más primitivo y tradicional. Sin embargo, el secado natural al sol debe ser muy rápido, de lo contrario la clorofila será destruida y el producto secado se volverá azul. Aunque la liofilización se considera el método más adecuado para el secado de espirulina, su alto costo y complejo proceso significa que es relativamente poco utilizada. El secado por pulveries el método más común de secado de espirulina en la producción real. El grado de pérdida de nutrientes en espirulina de diferentes procesos de secado se muestra en la tabla 3.

3 nutrición y seguridad de espirulina

3.1 nutrición de espirulina

espirulinais very nutritious, with protein content accounting para60% to 70% of the Seca seca seca seca secamass. It is also rich in vitamin B12 yiron, which are not commonly found in plants. The vitamin B12 content is 2 to 4 times that found in the liver, ythe iron concentration is 8 to 12 times that of common plant iron. espirulinaalso contains phycocyanin, which has anti-tumor effects, and is touted as the best food of the future [45]. In 2003, the United Nationesestablished the Intergovernmental Institution parathe Use of Micro-algae Spirulina Against Malnutrition (IIMSAM) to promote the development and use of spirulina to combat hunger and malnutrition in developing countries [2].

El contenido defunctional ingredients in spirulina productosdesdediferentescompanies is not the same. This difference is not only related to the algae species, but also due to the inconsistent cultivation conditions such as temperature, pH value, culture medium, light, etc. For example, the protein content of spirulina varies between 17% and 73% (dry mass) [30]. The aminoácidosÁcido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácidocomposition of some commercially disponiblespirulina products is shown in Table 4 [33, 46-48].

El método de puntuación de aminoácidos es uno de los métodos ampliamente utilizados para la evaluación de la calidad de proteínas. Sobre la base de los requisitos de aminoácidos esenciales de los adultos [50], las puntude aminoácidos esenciales de diferentes muestras de espirulina se muestran en la tabla 5. La tabla 5 muestra que, similar a las proteínas de cereales, el aminoácido limitante en espirulina proteína es la lisina. Sin embargo, los puntajes de aminoácidos de los productos de espirulina de diferentes orígenes y marcas son todos mayores a 100. Por lo tanto, espirulina es una proteína de alta calidad que cumple con todos los requerimientos esenciales de aminoácidos del cuerpo humano. La digestibilidad de la espirulina por lo tanto se convierte en el primer factor limitante en la puntuación de aminoácidos de espirulina [50], por lo que la puntuación de aminoácidos corregide espirulina es igual a la digestibilidad de espirulina.

Spirulina&#La pared celular 39;s es similar a la pared celular peptidoglicano de las bacterias gramnegativas y es muy fácil de digerir. Se ha informado de que el promedio de la digestión in vitro y la tasa de absorción de espirulina es 61% [51], la digestión y la tasa de absorción de su proteína es de 70% a 85% [52], y la biodisponibilidad de espirulina polisacáridos de la pared celular alcanza 86% [53]. Sin embargo, diferentes investigadores utilizan métodos inconsistentes para las pruebas de digestión y absorción, y la comparabilidad de los datos es relativamente pobre. No debe ser ignorado que la tecnología de procesamiento puede cambiar la digestión in vitro y la tasa de absorción de espirulina [54], y la digestión in vitro y las tasas de absorción de espirulina seca en un tambor y secado natural son 84% y 76%, respectivamente.

3.2 seguridad de la espirulina

Como la mayoría de las microalgas, espirulina puede adsorresiduos de pesticidas tales como diclorodifeniltricloroetano (DDT) [55], metales pesados (Cr3+, Cd2+, Cu2+, Zn2+, as, Hg, etc.) [56-59], hidrocarburos de petróleo [60] y estrógenos (17α -etinilestradiol, 17β-estradiol) [61], etc, por lo que espirulina también se considera un material caliente para el tratamiento de aguas residuales [62]. En la producción de espirulina comesti, los principales factores inseguros son los efectos de la contaminación por metales pesados (plomo, arsénico, etc.), biotoxinas, etc, en el proceso de cultivo, así como la contaminación térmica (por ejemplo, hidrocarburos aromáticos policíclicos) durante el proceso de secado, contaminación por nitrato/nitrito, residuos de sulfito, y residuos de dosis de radiación.

Metales pesados

At present, the spirulina powder produced by companies in the south of China generally has excessive lead content, while the spirulina powder produced by companies in the north (mainly in the Inner Mongolia Autonomous Region) has high arsenic content. In 2012, there was extensive media coverage of China's espirulina industria agrícola y espirulina productos debido a la contaminación del lago Chenghai (exceso de contenido de plomo), lo que arroja dudas sobre la calidad de espirulina. La composición y contenido de metales pesados en los productos de espirulina están estrechamente relacionados con el agua de cultivo, y también con los residuos de metales pesados en el medio de cultivo (materias primas como carbonato sódico o bicarbonato sódico) durante el proceso de cultivo. GB 2762-2017 "La comidaSafety National Standard Limits paracontaminantes in Food" estipula que el límite superior del contenido de plomo en espirulina y sus productos es de 2.0 mg/kg (peso seco). La Unión europea ha establecido el límite para los residuos de plomo en los suplementos dietéticos en 3,0 mg/kg, pero se ha informado de que el residuo de plomo en espirulina varía entre 0,1 y 15,0 mg/kg [63-64]. Zhao Nan encontró que el residuo de plomo en polvo espirulina doméstica fue de 0,03 a 1,71 mg/kg. Sin embargo, el author's equipo encontró que el contenido de plomo de algunas muestras de polvo de espirulina disponibles comercialmente excede 2.0 mg/kg. El residuo de plomo sigue siendo uno de los problemas urgentes a resolver en el cultivo de espirulina [65].

El arsénico es un metalloide que se presenta en varias formas en el medio ambiente, incluyendo el suelo, rocas y ríos. Ocupa el puesto 20 entre los 92 elementos que componen la tierra#39;s corteza. El mineral de arsénico Natural entra en los cuerpos de agua durante la erosión Natural y el lavado del agua de lluvia, y a menudo existe en forma de arsenito y arsenato. El arsénico se puede dividir en arsénico orgánico e inorgánico. El arsénico inorgánico se puede dividir en tres formas: arsénico, arsénico (III) y arsénico (V). El arsénico (III) es el más tóxico, mientras que el arsénico orgánico es menos tóxico para el cuerpo humano. Los compuestos orgánicos de arsénico como la betaína de arsenato y la colina de arsenato, que se encuentran comúnmente en los productos acuáticos, no son tóxicos para el cuerpo humano y se excretan fácilmente. Espirulina tiene la característica de enriquecer el arsénico. Cuando la concentración de arsénico en el agua de cultivo espirulina alcanza 0,04 mg/L, el contenido de arséen el polvo espirulina del lago Chad supera 1,0 mg/kg [66].

The arsenic residue in the original powder of spirulina in China is 0.01 to 0.41 mg/kg [65]. However, the author's equipo encontró que el contenido de arsénico de muchas muestras excedió el límite de residuos de arsépara los suplementos nutricionales sólidos (0,5 mg/kg, GB 2762-2017 "National Food Safety Standard Limits paracontaminin Food"), pero el arséinorgánico es menos de 0,02 mg/kg. Se recomienda que cuando chin's GB/T 16919-1997 "polvo de espirulina comesti" y NY/T 1709-2011" algas y productos de alimentos verdes "se revisó posteriormente, el índice de arsénico debe ser claramente definido como arséinorgánico.

El plomo es neurotóxico y la exposición al plomo puede afectar el aprendizaje y la memoria de los niños durante el desarrollo. La neurotoxicidad de la exposición combinada al plomo y al cadmio es mayor que la de la exposición al plomo y al cadmio solos [67]. La Unión europea ha establecido un límite de 1.0 mg/kg para los residuos de cadmio en suplementos dietéticos. Muys et al. encontraron que el residuo de cadmio en espirulina fue 0,01 a 0,17 mg/kg, y el residuo de cadmio enChinese spirulina powder was 0.003 to 0.123 mg/kg. All reported data are relatively ideal in terms of cadmium residue [27]. The European Union has set the mercury residue in dietary supplements at 0.1 mg/kg; no limit has been set paranickel residues. Muys et al. found that the mercury residue in spirulina samples was 0.02 to 0.11 mg/kg, and the nickel residue was 1.1 to 3.4 mg/kg [27].

3.2.2 hidrocarburos aromáticos policíclicos

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) se derivan de fuentes naturales y de actividades humanas, siendo la fuente más importante la combustión incompleta de materia orgánica. Espirulina puede estar contaminado con HAPs durante el proceso de secado, dependiendo de la fuente de calor (carbón, materia orgánica, gas natural), método de calentamiento (contacto directo, contacto indirecto) y la temperatura de calentamiento. El 27 de octubre de 2015, EU (EU) 2015/1933 de 27 de octubre de 2015 completa los valores límite de HAPen los productos alimenticios (EU) No 1881/2006. El límite de la UEpara los residuos de HAP en los suplementos dietéticos que contienen espirulina y sus productos es benzo[a] pireno ≥ 10 ≤ g/kg; Y la suma de los cuatro HAPs benzo[a] antraceno (BaA), criseno (CHR), benzo[b] fluoranteno (BbF) y benzo[a] pireno (BaP) es ≥ 50 ≤ g/kg [68]. En China, actualmente no hay regulaciones sobre los residuos de HAP en la espirulina y sus productos. Zelinkova et al. problos residuos de HAP en espirulina suplementos dietvendidos en Irlanda [69], y los resultados se muestran en la tabla 6. En general, cuando el benzo[a] pireno excede la norma, la suma de los cuatro HAPs también excede la norma.

3.2.3 otros factores de seguridad

Muys et al. detectaron concentraciones de nitrato en espirulina muestras que van desde 8 a 368 mg/kg. Aunque estos datos aportan sólo una cantidad limitada de nitrógeno total en la materia prima, el uso del nitrato como fuente de nitrógeno durante el cultivo puede causar residuos elevados de nitratos [27]. Siempre que la espirulina se lave adecuadamente durante el procesamiento posterior, el nivel de nitrito refleja el grado de deterioro de la materia prima durante el procesamiento. La norma para los residuos de nitrito en los zumos de frutas y verduras es de 4 mg/kg, mientras que la ingesta diaria admisible (ida) de nitrato es de 3,7 mg/kg de peso corporal.

La industria alimentaria se refiere a los sulfitos como un grupo de sustancias que incluyen dióxido de azufre, sulfito de hidrógeno de sodio, sulfito de sodio, metabisulfito de sodio, metabisulfito de sodio, metabisulfito de potasio, etc. Dado que los sulfitos pueden ser producidos por la fermentación de las materias primas de los alimentos, y se ha informado de que los sulfitos son tóxicos para la reproducción [70] y pueden desencaden reacciones alérgicas como el asma [71], algunos países controlan estrictamente los sulfitos en espirulina para rastrear el deterioro de espirulina materias primas durante el procesamiento. La Unión europea y los Estados Unidos requieren que los productos alimenticios con más de 10 mg/kg de dióxido de azufre y sulfitos (calculados como SO2) sean etiquetados. El 6 de agosto de 2019, Alemania notificó un lote de suplementos alimenticios de Taiwán, China como no calificados debido a la presencia de sulfitos alergénicos no declarados (22 mg/kg).

Las toxinas de algas más comúnmente reportados en espirulina son principalmente microcistinas (MC). Como un tipo de toxina cianobacteri, la MCes actualmente la más frecuentemente expuesta, la más ampliamente contaminada y la más dañina toxina hepatotóxica de las algas [72]. Tiene efectos teratogénicos, carcinogénicos y mutagénicos y es también el promotor tumoral hepático más fuerte descubierto hasta ahora. La MCtiene alrededor de 100 variantes estructurales, de las cuales la microcistina LR(MC-LR), clasificada como carcinógena del grupo 2B, es la más tóxica [73]. En 2002, Xu Haibin et al. prob19 tipos de 71 productos de espirulina disponibles comercialmente para la microcistina y encontró que el nivel medio de contaminación fue de 317,2 ng/g, y los niveles medios de contaminación de microcistina en tabletas y cápsulas fueron 142,7 y 222,6 ng/g, respectivamente [74]. En 2001, Draisci et al. informaron que cinco marcas diferentes de espirulina tabletas y cápsulas recogidas de proveedores romanos tres muestras no sólo contenía hasta 10 μg/g de dihidrohomoanatoxina, una neurotoxina, pero dos de ellos también contenía el isómer de anatoxina (18 y 19 μg/g, respectivamente) [75].

On November 28, 2018, the Ministry of Health, Labor and Welfare of Japan issued the document Yosho Shokuhin Shuha No. 1128 No. 3: Revision of the testing métodosfor foods exposed to radiation, Appendices II, III, IV-VI, which relate to livestock and fishery products, agricultural products, etc., and the addition of Appendix “IV-VI Radiation Exposure”, which adds the inspection of spirulina irradiated, The number of inspections was 10 pieces [76].

3.3 estándares de espirulina

Los estándares de calidad para espirulina en polvo en diferentes países y regiones se muestran en la tabla 7 [65,77].

La tabla 7 muestra que las normas de calidad para la espirulina se centran más en la calidad y seguridad microbiológica del producto en sí, y que la posible contaminación biológica y química aún no se han incluido como normas de control. Sin embargo, ya que más del 90% de espirulina se consume como un suplemento dietético, es necesario monitorear los factores que pueden afectar la seguridad de los productos de espirulina, especialmente los posibles indicadores de contaminación en el agua utilizada para el cultivo.

4 conclusiones y discusión

espirulinais a high-quality microbial protein source, and its industrial chain consists of four links: cultivation, primary Tratamiento de tratamiento(algal flour), further Tratamiento de tratamiento(algal tablets, spirulina extracts and other finished products), and finished product applications. This paper summarizes the upstream cultivation, harvesting, and primary processing of the spirulina industrial chain. The cultivation and processing of spirulina are extremely demanding. espirulinacultivation is greatly affected by external environmental factors. The water quality suitable for cultivation must be highly alkaline, high in temperature and high in light. The cultivation process must prevent contamination by other algae or microorganisms. The La cosechaand rough processing of spirulina involves processes such as pumping, rinsing, filtering and drying. The timeliness of dryingwill seriously affect the quality of spirulina powder.

La contaminación del agua utilizada para el cultivo plantea un desafío a la parte aguas arriba de China's espirulina cadena industrial, y los estándares de calidad del producto (metales pesados, etc.) deben ser mejorados aún más. La industria necesita formular una guía operativa o de procesamiento a partir de los aspectos de las fuentes de agua, las materias primas para la producción, el cultivo de algas, el cultivo a gran escala, la cosecha, el secado, el procesamiento, el envasado y el tratamiento de las aguas residuales de la acuicultura. El costo de producción de la espirulina todavía no puede satisfacer la demanda del mercado, y necesita ser resuelto a través de la innovación tecnológica y el cultivo a gran escala. La reducción de la pérdida de nutrientes durante la producción y procesamiento o la integración con el rápido desarrollo de la industria del Internet de las cosas para lograr la entrega de alimentos frescos es otra dirección para el desarrollo y la extensión de la cadena de la industria de la espirulina.

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