EVALUACION E INDUSTRIALIZACION DE MACROALGAS

LAS PLANTAS MARINAS Y SU AMBIENTE 71%, Océanos (360 millones km2 Profundidad promedio: 4 km 98% Agua de mar o congelada 0.4% Agua dulce Las plantas marinas presentan desde pequeñas formas unicelulares hasta grandes individuos multicelulares, su importancia se manifiesta desde su productividad hasta la prevención de la remoción del substrato, la filtración de agua y el hecho de que proveen un hábitat para los animales. Con el 72% de la tierra cubierta por los océanos, no es sorprendente que las plantas marinas desempeñen una importante función en las cadenas alimenticias del mundo. El conocimiento que se tiene de las plantas marinas es limitado, y solo hasta hace poco se han comenzado a utilizar los vastos recursos presentes en las comunidades marinas. Estudio manejo y expansion de las algas: tema internacional

LAS PLANTAS MARINAS Y SU AMBIENTE Producción de material orgánico. Hábitat. Alimento Prevención de remoción. Filtración de agua. Las plantas marinas presentan desde pequeñas formas unicelulares hasta grandes individuos multicelulares, su importancia se manifiesta desde su productividad hasta la prevención de la remoción del substrato, la filtración de agua y el hecho de que proveen un hábitat para los animales. Con el 72% de la tierra cubierta por los océanos, no es sorprendente que las plantas marinas desempeñen una importante función en las cadenas alimenticias del mundo. El conocimiento que se tiene de las plantas marinas es limitado, y solo hasta hace poco se han comenzado a utilizar los vastos recursos presentes en las comunidades marinas. Estudio manejo y expansion de las algas: tema internacional

Clasificación de las plantas marinas. Clasificación de los organismos según Margulis & Schwartz (1988): Monera Protista Plantae Fungi Animalia

Donde se clasifican los organismos marinos que liberan O2 y tienen Clorofila a?: Bacterias 10,000 sp, 2000 marinas. Eubacterias Verde-Azules (cianobacterias) Arqueobacterias Monera Protista Plantae a) “animales” (protozooarios) b) “Plantas” (algas) c) Hongos (slime molds=moho). Esta clasificación describe cuatro reinos, uno procariótico o bacteriano (Monera) y tres con estructura eucariotica (Plantae, Animalia y Mycota). El termino planta incluye a todos los ortganimos eucarióticos que tiñe capacidades fotosintéticas controladas genéticamente, contienen el pigmento fotosintético clorofila a y liberan oxígeno durante la fotosíntesis. “Algunas algas son incoloras y tienen características citológicas y morfológicas similares a las formas fotosintetéticas especificas, por lo que se consideran como plantas”. 300,00 sp, 0.085%. Angiospermas marinas Pastos, mangles, P. de marisma

UNIDADES TAXONOMICAS Chlorophyta División Phyta Ulvophyceae Clase Ulvoideae Ulvales Ulvaceae Ulva lactuca Linnaeous División Clase Subclase Orden Familia Genero Especie Phyta phyceae oideae ales aceae El reino vegetal está constituido por una serie de divisiones similares a las phyla del reino animal. Cada división está compuesta por una o más clases, que a su vez están divididas en uno o más ordenes. Las familias con el sub-grupo siguiente y dentro de cada familia se encuentran los diversos géneros y especies.

IMPORTANCIA DE LAS PLANTAS MARINAS PASTOS DEL G. Calif Ruppia maritima Zoostera marina Producción de harina (xnois), las hojas las usan para hacer techos, pelotas y muñecas Indios Seris en Sonora

PASTOS (cont.) Sistema de filtración para aguas negras Producción de papel (+ celulosa) Consumo directo de rizomas jóvenes Hoja seca como forraje + alimentos terrestres Fertilizantes, por su alto contenido de microelementos y materia orgánica Estabilizadores de sustratos perturbados

MANGLARES Árboles que crecen en marismas de zonas tropicales y subtropicales. Son productores primarios Excelentes estabilizadores de suelos Fuente de: madera, taninos, colorantes, combustible y medicamentos El mangle rojo (Rhizophora) es el más explotado

Estabilizadores de caminos rellenados con mangle blanco (Laguncularia racemosa) y mangle negro (Avicenia germinans) Mangle rojo (Rhizophora) y negro: Vigas, marcos de puertas y ventanas, costillas de botes, remos, pilotes, palos de golf.

En los trópicos, se usan los extractos de corteza como astringente para diarrea y disentería, ungüentos para lesiones y cataplasmas para picaduras de animales venenosos. Consumo de frutos inmaduros (emergencia) Hojas: té alimento de ganado

PLANTAS DE MARISMA Productores primarios Hábitat Alimentación de ganado en las costas templadas Filtración en el tratamiento secundario de aguas negras Estabilización de costas.

USO DE LAS ALGAS MARINAS FUENTE DE ALIMENTO MEDICAMENTOS FORRAJES Y FERTILIZANTES FUENTE DE SALES FUENTE DE FICOCOLOIDES, PRODUCCION DE PAPEL Y FUENTE DE METANO COMBUSTIBLE.

Las algas se usan como alimento desde el año 1000 a.c. FUENTE DE ALIMENTO Las algas se usan como alimento desde el año 1000 a.c. Ulva (lechuga de mar) Monostroma Caulerpa Clorofitas

Feofitas Rodofitas Laminaria japonica (kombu). 2,800 USD/t seca Undaria pinnatifida (wakame) 6,900 USD/t seca Corea (3 sp): 800,000 t frescas. Feofitas Se cosechan 70 especies Rodofitas Nori: Porphyra (20 mdd/año en Japón). 16,000 USD/t seca Rhodymenia palmata=Dulse Escocia e Irlanda Chondrus crispus Atlántico Norte Se cosechan 200 especies De las aproximadamente 200 especies de algas rojas que se cosechan, alrededor de 90 se utilizan directamente como alimento. Porphyra ( nori en japones) es el alga roja que mas se cultiva en el mundo. Esta industria esta valorada en mas de 20 millones de dolares /año en Japón, con un rendimiento promedio de 350 dlls/año/acre. Porphyra se consume con arroz o en platillos calientes. Se prepara lavandola y macerandola para después secar la pasta en esteras con las que se forman hojas que luego se empacan y se venden. Otra alga que se consume comunmente es “dulce” (Rhodymenia palmata=Palmaria palmata), en Escocia e Irlanda, donde se cosecha, lava, seca y empaca. Se consume directamente o se cocina como verdura. En Canada se cosechan 60 ton/año. El musco irlandés (Chondrus crispus)se consume directamente después de secarlo o después de cocinarlo para hacer jaleas suaves o postres de crema, se cosechaha en el atlántico Norte, especialmente en Norteamerica. La mayor parte se colecta a mano en botes pequeños. Se conocen usos similares para otras algas rojas que producen carrgenina como Euchema (agar-agar) en Filipinas e Hypnea en Africa además de otras agarofitas como Gracilaria en India y Hawaii que se utilizan como alimento

LA MEDICINA Gota y padecimientos glandulares Oriente (China, Japón) Heridas y quemaduras Escorbuto Vermífugos Mal. intestinales Oriente (China, Japón) Romanos Ingleses (Porphyra) Digenia, Corallina Chondrus, Gracilaria, Gelidium y Pterocladia. En el oriente se han usado las algas marinas para tratar la gota y otros problemas glandulares. Los Romanos las usaron para curar heridas, quemaduras y salpullido. Los ingleses utilizaron Porphyra para prevenir el escorbuto en viajes largos y Chondrus para tratar malestares internos. Digenia simples y otras algas rojas ( como Corallina officinalis) se utilizaron como vemifugos por su contenido de ácido cénico ( 1 kg=6 dlls). Los malestares intestinales tales como el estreñimiento, dolores de stomago y las úlceras se han tratado con Chondrus, Gracilaria, Gelidium y Pterocladia. En la actualidad pocas algas se usan en medicina, aunque algunos ficocoloides se utilizan para tratar ulceras (agar-carragenina), para cubrir pildoras y para capsulas de liberación retardada. El agar es muy importante para el cultivo de bacterias.

FORRAJE, FERTILIZANTE Y COMBUSTIBLE Como forraje se usan principalmente en Europa Palmaria, Alaria y Laminaria, harinas de Ascophyllum, Laminaria y Macrocystis. Se proporcionan directamente al ganado o como complemento en el alimento. Principalmente en Noruega. 50,000 t de algas frescas/año 10,000 t de algas secas 5 millones de USD

Probablemente se ha duplicado en la última década Sargassum y Ascophyllum como abono verde y fertilizantes líquidos (Agri-blend) El contenido de alginatos de las algas pardas ayuda a mejorar la estructura del suelo aumentando el humus y la capacidad de retención de agua. Las sales de potasio son importantes en los cultivos de tuberosas como el betabel y la papa. 1991: 10,000 t de algas frescas 1000 t de extractos de algas 5 Millones de USD Probablemente se ha duplicado en la última década

Aumentan la resistencia plagas y en los tomates les confiere resistencia a heladas. Lithothamnium y Phymatolithon se usan para reducir la acidez del suelo y fertilizante. (30,000 t de maerl)

Fuente de combustible (metano) Fuente de combustible (metano). A partir de Macrocystis se obtiene metano por medio de descomposición anaeróbica. En cultivos de Gracilaria en tanques enriquecidos con productos de desecho, se obtiene metano por medio de la fermentación de la biomasa. El uso de las algas como fuente combustible (metano) es una nueva empresa como es el caso del uso de Macrocystis en la que obtiene metano por medio de descomposición anaeróbica. También se ha propuesto el cultivo del alga roja Gracilaria en tanques enriquecidos en productos de desecho para obtener metano por medio de la fermentación de la biomasa.

USOS INDUSTRIALES El primer uso fue en el siglo XVII en Francia, obteniendo sodio y potasio a partir de cenizas. En 1800 se produjeron más de 20,000 ton de cenizas en Escocia. Producción de jabón y potasio (a partir de ceniza). 1810 declinación por descubrimiento de una halofita con mayor contenido de cenizas (Salicornia)

1840 surge de nuevo la industria por el descubrimiento de contenido de yodo, pero al encontrar depósitos naturales declina de nuevo. Recientemente solo Japón obtiene yodo a partir de las algas. En la primera guerra se eleva la demanda por yodo y fertilizantes. Se obtenía acetona para los explosivos. La demanda de potasio, fertilizantes y acetona declinó al final de la guerra.

Industria de las algas Ventas en productos de las algas: 5.5-6 US billones. Productos alimenticios: 5 US billones Ficocoloides: 1 US billon Resto: fertilizantes, aditivos en alimento para animales. La industria usa: 7.5-8 millones de toneladas (cosechadas y cultivadas). Cosechas: 35 paises. Nota un billon en USA son 1,000,000,000

EXTRACTOS DE FICOCOLOIDES Los “ficocoloides” son polisacaridos extraídos de las algas marinas en especial de las algas rojas y pardas. Estos compuestos también se denominan hidrocoloides debido a que en agua forman sistemas coloidales como las jaleas. Un millón de toneladas se cosechan para la producción de alginatos, agar y carragenanos. Producción de los tres ficocoloides: 55,000 t (585 millones de USD) Los ficocoloides son polisacaridos extraidos de las algas marinas en pespecial de las algas rojas y pardas. Las algas pardas producen otro ficocoloide, el ácido algínico, estos compuestos también se denominan hidrocoloides debido a que forman sistemas coloidales tales como las jaleas en agua.

Las algas como alimento: 90% son cultivadas. China: 5 millones de toneladas húmedas.

Ácido Algínico Las fuentes más importantes de ácido algínico son: Macrocystis, Laminaria, Ascophyllum, Ecklonia y Sargassum. Macrocystis contiene aprox. 2.5 % de alginato en relación al peso fresco. Acido D-Manurónico y Acido L-gulurónico Macrocystis pyrifera contiene aproximadamente 2.5 % de alginato en relación al peso fresco. En 1970 se cosecharon 150,000 ton de esta especie en Estados Unidos. La cosecha se realiza a 1 metro por debajo de la superficie del agua. Las algas se lavan y se maceran para extraer el alginato. Otras fuentes importantes de ácido alginico son Laminaria, Ascophyllum, Ecklonia y Sargassum. Se estima que la producción de ácido algínico en 1970 fue de 13,000 ton con un valor de 2.5 dlls/kg. En 1978 el valor era mayor de 3.4 dlls/kg y la producción habia aumentado a 15,000 ton. 1999 10 dlls/k y 20,000 ton.

Ácido Algínico 1970 ----- 13000 ton ac. Alg. 2.5 dlls/kg (2003: 213 millones de USD anuales) Macrocystis pyrifera contiene aproximadamente 2.5 % de alginato en relación al peso fresco. En 1970 se cosecharon 150,000 ton de esta especie en Estados Unidos. La cosecha se realiza a 1 metro por debajo de la superficie del agua. Las algas se lavan y se maceran para extraer el alginato. Otras fuentes importantes de ácido alginico son Laminaria, Ascophyllum, Ecklonia y Sargassum. Se estima que la producción de ácido algínico en 1970 fue de 13,000 ton con un valor de 2.5 dlls/kg. En 1978 el valor era mayor de 3.4 dlls/kg y la producción habia aumentado a 15,000 ton. 1999 10 dlls/k y 20,000 ton.

Agar USOS Medicina Alimentos 1658, descubrimiento Introducción a Europa y América, mediados del siglo XIX. USOS Medio de cultivo Medicamento Medicina Alimentos El agar es un hidrocoloide con gran capacidad para formar geles y se encuentra en algunas algas rojas (Gelidium, Gracilaria). Se puede comprar en forma de polvo, hojuelas o cintas. El nombre se deriva del malay, que quiere decir gelatina. Fue descubierto en Japon cuando un posadero tiro en la nieve el exceso de un platillo de algas, a la mañana siguiente encontró que tal sustancia seca y traslúcida se podía almacenar y convertir nuevamente en gelatina si se disolvia en agua hirviendo (1658). El agar fue introducido en Europa y America a mediados del siglo XIX y originalmente se utilizó solo en la manufactura de gelatina y postres. El agar se usa como medio de cultivo (Koch) para tratar malestares estomacales e intestinales y como laxante moderado, para cubrir capsulas, como mediamento en quemaduras. En alimentos se usa en enlatados como un gel protector para envolver carnes delicadas como pescado y como estabilizador y agente protector em ,erengues, rellenos de pasteles, betún y glacés, como ingrediente de papel, de la tela, y la goma a prueba de agua, como agente clarificante en al elaboración de vino, cerveza y café y en alimentos especiales para diabéticoa, reemplazando al almidón.

Agarobiosa D-galactosa 3,6 anhidrogalactosa ac. D-glucurónico Agarosa Agarobiosa AGAR D-galactosa 3,6 anhidrogalactosa ac. D-glucurónico esteres de sulfato Agaropectina 1968 ----- 7700 ton 39 mill/dlls 1977 ----- 10000 ton 50 mill/dlls Costo 4-50 dlls/lib f(calidad y pureza) 2003: 132 millones anuales de USD El agar consta de dos componentes, la agarosa y la agaropectina. El componente principal es la agarosa, la cual es un polimero neutro formador de geles y que tiene unidades repetitivas del disacarido agarobiosa. La agaropectina es una mezcla de polisacaridos que contiene D-galactosa, 3,6,anhidrogalactosa, ac. D-glucuronico y ésteres de sultado (max 5%). Hay varios tipos de agar dependiendo de el tipo de agaropectina. La producción mundial de agar en 1968 fue de 7,700 toneladas metricas con un costo de 39,000,000 de dolares. En 1977 fue de 10,000 toneladas con un costo de 50,000,000 de dolares. El agar tiene un costo de 4-50 dolares dependiendo de la calidad y la pureza.

Carragenina Chondrus crispus Eucheuma Fuentes principales PRODUCCION 1960 2,200 ton 1971 8,640 ton 1974 10000 ton (44 USD/kg) Alimentos Farmacéutica USOS Se extrae de las algas del orden Gigartinales principalmente de Chondrus crispus (Musgo Irlandés) en el Atlántico norte y Euchema en Filipinas. La carragenina se usa 80% eb la Industria de alimentos de productos lácteos por su interacción y efecto estabilizador de proteínas de la leche. Se emplea en pastas dentales, alimentos dietéticos, cremas para manos, sopas, confiteria, insecticidas pinturas, shampoo, cosméticos y prod. Farmacéuticos, en impresión, aclarador de cerveza, y en impresiones dentales. 1960 2,200 ton 1971 8,640 ton 1974 10,000 ton Costo 44 dlls/kg. La carragegina es un compuesto sulfatado (20-50% de galactanos)m mientras que el agar tiene menos (5%). Se conocen cinco formas de carragenina (k, l, m, g y t) que difieren en su nivel de sulfato y en la proporción de 3,6 -anhidrogalactosa. Las carrageninas parecen ser componentes estructurales de la pared celular de las algas. Las formas se distinguen entre la fase haploide y diploide, algunos miembros de las Gigartinales contienen K carragenina en a planta haploide y l, carragenina en la diploide (Iridea, Chondrus, Gigartina) otros generos de las gigartinales solo contienen K carragenina (Hypnea, Euchemna denticulatum) o i carragenina( Euchema iseforme, E. spinosum, E. Uncinatum, Agardhiella tenera), 240 millones de USD anuales

Compuesto altamente sulfatado (20-50% galactanos) Formas: ,,,,., las cuales difieren en sus niveles de sulfato y en la proporción de galactosa y 3,6,-anhidrogalactosa

Furcellarina (agar de Furcellaria) Similar al agar, libera agua cuando se congela Químicamente se parece a la k-carragenina Se obtiene furcellaria como el agar, libera el agua cuando se congela; sin embargo su naturaleza química es similar a la de K-carragenina (D-galactosa, 3,6-anhidro D galactosa y ester de sulfato. En 195 se produjeron 1200 ton con un costo de 5,000,000 de dlls. Usos similares a los de la carragenina especialmente en productos lacteos. Se produjeron 1,200 ton en 1974, con un valor de 5,000,000 dlls.

Se cree que es una agarosa o agaropectina sulfatada Funorano Gloiopeltis furcata (Cryptonemiales). China, Japón. Contiene D-galactosa, 3,6 anhidro- L-galactosa, y alto contenido de ester de sulfato Se cree que es una agarosa o agaropectina sulfatada En 1975 se produjeron entre 700-900 ton con un valor de 1 millón de dlls.

El Porfiron se procesa en Japón y China y se utiliza como gelificante Porphyra Galactano lineal sulfatado formado por unidades de 3 B-D galactosil y 4-a L galactosil, enmascaradas por unidades laterales de D-galactosil y L-galactosil El Porfiron se procesa en Japón y China y se utiliza como gelificante