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Las Algas

Introducción:

Las algas son una pieza clave de nuestra vida cotidiana. Aunque es muy probable que podamos sobrevivir sin usar las algas y sus diversos derivados, nuestra vida cotidiana sería muy distinta sin ellas. Aún sin pensarlo, todo el tiempo estamos en contacto con algún derivado de las algas. Las algas y sus derivados forman parte de nuestra vida cotidiana en alimentos, fármacos y a hasta en pintura y en nuestra ropa. Las algas son fuente de muchos productos útiles. Tal es el caso de los ficoloides o hidrocoloides polisacáridos, que son unos polisacáridos complejos obtenidos de las algas de las divisiones Phaeophyceae (feofitas) y Rhodophyceae (rodófitas), que forman sustancias coloidales cuando son dispersados en agua. Los polisacáridos recuperados de algas, más importantes son: los alginatos, el agar, la laminarina, fucoidina, galactanos, y la carragenina. Que tienen diversos usos. Pero entre estos polisacáridos destacan los alginatos y el agar.

El ácido algínico en una poliurodina compleja, compuesta de ácido manurónico y ácido gulurónico con enlaces b-1,4. Los alginatos son sales de ácido algínico que pueden ser formadas con metales ligeros como Na, K, Mg o  Fe (ferroso), que forman sales solubles en agua, dando así, alta viscosidad, por lo que pueden ser usados como emulsionantes. O bien, las sales pueden ser formadas con metales pesados como Ca, Al, Zn, Cu, Cr, y Fe (férrico), que dan sales insolubles en agua, que no tienen muchos usos. Los alginatos juegan una parte importantísima en nuestra vida cotidiana, constantemente y  sin saberlo, los comemos y hasta nos los embarramos en la piel o en nuestras paredes. Estos importantes polisacáridos recuperados de feofitas, tienen numerosas aplicaciones en el campo de la medicina, por ejemplo, son usados para hacer impresiones dentales, y como excipientes de medicinas  que deben ser lentamente absorbidas por el cuerpo. Son usados para emulsionar fármacos y complementos vitamínicos, también las cápsulas que tomamos con medicinas y vitaminas, están hechas de alginatos. Pero no sólo con fines médicos nos hemos metido alginatos a la boca, por sus propiedades coloidales y no toxicas, los alginatos también han sido ampliamente utilizados en la industria alimenticia. El alginato de sodio es considerado el mejor coloide usado como estabilizador y agente cremoso para los helados. Por eso el helado casero nunca queda igual al helado comercial. Aunque no comas helado, no quedas exento de comer alginatos, pues los encontramos en sopas, cremas, salsas (como la cátsup) y aderezos (mostaza y mayonesa), como agentes que las hacen más espesas. Las leches saborizadas que llevan los niños de lunch a la escuela, tienen alginatos, que en los ingredientes están discretamente  señalizados como “estabilizadores”. Un gel de alginato, cubre el paté que comeremos esta Navidad, e incluso es utilizado para congelar el pescado. Y si no fuera suficiente con comernos los alginatos, los usamos también en diversas formas, como en los lápices labiales, barnices de uñas, cremas de rasurar, shampoos y cremas para el cuerpo. Son los emulsionantes de la pintura con la que pintamos nuestras paredes, y son usados para el vidriado del barro y barnizado de cerámica. Son parte importante en el proceso de estabilización del latex, la elaboración del papel y de ceras pulidoras. Las algas usadas para la extracción de alginatos son diferentes en cada región. En las costas de California se usa el género Macrocystis, en las costas australianas el Macrocystis y Eklonia. En las costas de Centro y Sudamérica se usan los géneros Lessonia, Durvillea y Macrocystis.

Otro polisacárido que tiene de origen a las algas es el agar. Aparte de los derivados del ácido algínico, la producción de agar-agar es considerada la otra gran industria basada en el uso de algas. El agar es un polisacárido muy complejo, que en realidad es la mezcla de dos polisacáridos, agarosa y agaropectina. El agar seco, es insoluble en agua fría y soluble en agua caliente. Diluido en agua (en dilución del 1 al 2%), forma un gel que a una temperatura menor a 35°C es un sólido y en una temperatura mayor a 50°C se hace líquido. Muchos géneros de rodófitas son fuente de agar, los más usados son Gracilaria y Gelidium. Pero algunas especies de otros géneros también dan un agar de calidad. El agar tiene diversos usos comerciales, pero el más conocido de todos ellos, es el de medio de cultivo. El agar es utilizado en la microbiología como medio cultivo por que tiene la propiedad de no poder ser digerido ni atacado por los microorganismos cultivados. Sin embargo también tiene muchos usos que tienen que ver con nuestra vida cotidiana, por ejemplo, es el ingrediente principal en la elaboración de conservas de carne y pescado, evitando el desagradable “sabor a lata”. Las latas de ostiones, anchoas, mejillones, sardinas y jamón enlatado que compramos, están conservados con agar, lo que también le da una textura gelatinosa. En menor grado, también hemos comido agar en conservas de cereales y comida precocinada para calentar en el microondas. Todos seguramente hemos comido agar en algún momento de nuestra infancia, en forma de dulces, principalmente como panditas, gusanitos, frutitas, corazones y todo tipo de gomitas. Es usado como estabilizador en la elaboración de quesos (como el queso amarillo), y es el ingrediente principal (por tener un tipo de pectina) para espesar mermeladas y hacer jaleas.  Incluso es usado como agente clarificante de vinos, licores y de la cerveza. Por supuesto que el agar no podía quedarse atrás y también tiene importantes usos en la farmacología. Pues tiene la capacidad de pasar por el estómago sin ser digerido, así que forma la cubierta de todas nuestras pastillas que deben ser absorbidas por el intestino. También es usado como emulsionante de la mayoría de los laxantes en el mercado. Pero curiosamente el agar tiene más usos fuera de esas dos industrias. Es muy usado en la industria textil, ayudando a dar forma a la tela y así garantizar la talla. Esa capa como de plástico que endurece a la ropa nueva, es en realidad una agarina. Las películas fotográficas usan el agar como aglutinante de los polvos receptores de luz. El agar es incluso usado para la elaboración de ciertos pegamentos como el que une a las grapas en prácticos paquetes que podemos pones en nuestras engrapadoras. También es usado para la elaboración de pinturas, como óleos.

Esos son sólo dos de los miles de ejemplos que hay sobre la importancia de las algas en nuestra vida cotidiana. Y aunque muchas veces ignoradas, las algas nos siguen sirviendo en muchas formas, ya sea por sus polisacáridos, o como una de las mejores fuentes de potasa para nuestros jabones y el yodo que tiene nuestra sal. Como fuente de pigmentos, como forraje o como fertilizante. Incluso como alimento, pues son considerados manjares en muchas partes del mundo. Y hasta nos sirven como resaltador de todos nuestros señalamientos viales, en forma de tierras diatomáceas. En fin, las algas, aunque casi siempre en el anonimato, han formado y seguirán formando una pieza clave en nuestra vida cotidiana.

ALGAS  : USOS  Y BIOTECNOLOGÍA

USOS DE LAS ALGAS

USOS INDUSTRIALES: FICOCOLOIDES

USOS ALIMENTARIOS

USOS FARMACOLÓGICOS

USOS COSMÉTICOS

USOS EN RESTAURACIÓN MEDIOAMBIENTAL  Y ACUICULTURA 

El  término de ALGA comprende un grupo muy heterogéneo de organismos vegetales marinos (50.000 aproximadamente) que se caracterizan por realizar la fotosíntesis , es decir el proceso que convierte la energía lumínica en energía química necesaria para la síntesis de moléculas orgánicas. 

Aunque la mayoría de las algas son unicelulares y microscópicas, algunas de 1 o 2 micrómetros de diámetro (1 micrómetro = 0,001 milímetros), muchas son visibles como el verdín de las charcas, las algas marinas, la marea roja, las manchas verdeazuladas de las paredes de los acuarios, las capas verdes sobre los árboles y la nieve roja. Muchos géneros de algas tienen representantes que viven en simbiosis con hongos y forman los líquenes. Ciertas algas han evolucionado hacia la pérdida de su capacidad fotosintética. Las algas se diferencian de los briofitos (musgos y hepáticas), que también carecen de tejidos complejos, en que sus células reproductoras se originan en estructuras unicelulares y no pluricelulares. El estudio de las algas se llama ficología (del griego, phykos, que significa ‘alga de mar’) o algalogía (del latín, alga).

Las formas de algas macroscópicas suelen fijarse a una superficie firme y crecen en abundancia como algas marinas en las zonas intermareal y submareal, a una profundidad de hasta 268 m, según la penetración de la luz solar. También crecen sobre rocas que se encuentran en agua dulce estancada o corriente y, por lo general, se desprenden y flotan formando el verdín de las charcas. Las formas de algas microscópicas son en su mayoría unicelulares y planctónicas (móviles, o que flotan libremente) y constituyen una parte esencial de la cadena alimentaria de todos los seres acuáticos.

Los científicos han clasificado las algas de diversos modos. Tradicionalmente los botánicos han estudiado las formas inmóviles, mientras que las móviles, incluso las fotosintéticas, han interesado también a los zoólogos. Sin embargo, una división simplista de las algas en animales y vegetales es incorrecta. Muchos biólogos usan, y esta enciclopedia también, un sistema de clasificación que las distribuye en reinos diferentes. Las investigaciones actuales sugieren que existen, al menos, 16 líneas filogenéticas (grupos de organismos con un antepasado común). A una línea filogenética se le suele dar la categoría de un filo en zoología y de una división en botánica.
Las líneas filogenéticas de las algas se definen según determinadas características. Entre ellas están: los pigmentos fotosintéticos, los productos de reserva, la composición de la pared celular, los flagelos de las células móviles y la estructura del núcleo, el cloroplasto, el pirenoide (zona del cloroplasto que participa en la formación de almidón) y la mancha ocular (orgánulo constituido por una gran concentración de lípidos). Las algas procarióticas, que carecen de membrana nuclear, se clasifican en el reino Móneras. Las formas unicelulares de las algas eucarióticas, que tienen su núcleo rodeado por una membrana, se incluyen en el reino Protistas, al igual que las líneas filogenéticas con formas pluricelulares, aunque según ciertas clasificaciones estas últimas se incluyen en el reino Vegetal. Una hipótesis apunta que los orgánulos de las células de las algas han evolucionado a partir de endosimbiontes (organismos que viven en simbiosis en el interior de las células o de los tejidos de un huésped). Los partidarios de esta teoría sitúan a las algas eucarióticas con los protozoos, en el reino Protistas.

Los ficólogos definen a las algas como organismos fotosintéticos con Clorofila a  y  con estructura de talo no diferenciada en raices , tallo u hojas como las plantas vasculares.  Se clasifican en 11 grupos con categoría de división .

De entre ellos destacamos cuatro:

1. Cianofíceas (algas verde-azuladas): Son organismos procariotas fotosintéticos que  poseen clorofila a , están más próximos a las otras bacterias fotosintéticas que a algas eucariotas por lo que también se les denomina  cianobacterias.

No obstante de acuerdo a la definición de alga indicada anteriormente están dentro del grupo de las algas . El nombre común viene del tono azulado que tienen debido a un pigmento biliproteico (ficocianina) que enmascara el color verde de la clorofila. Son organismos muy primitivos (aparecen en el Periodo precámbrico , hace 3000 años)  y cosmopolitas. Entre las que tienen uso biotecnológico destaca Spirulina  que se emplea como alimento por su alto contenido en proteínas (hasta el 70%  del peso seco). Muchos de estos organismos tienen capacidad de fijar nitrógeno atmosférico al tener el sistema enzimático nitrogenasa.

2. Rodofíceas ( Algas rojas ). El color pardo-rojizo viene dado por la existencia de biliproteínas (ficoeritrina y ficocianina principalmente ) que contribuyen a enmascarar el color verde la clorofila.

Las algas rojas son organismos eucariotas, es decir que tienen membrana nuclear y, por regla general, están confinadas a hábitats marítimos. Algunas son de gran belleza y, como los cianofitos, carecen de clorofila B y tienen pigmentos especiales rojos y azules. La mayoría se caracteriza por la presencia de puntos de conexión entre sus células que resultan de una división celular incompleta.

Las células sexuales carecen de flagelos (apéndices a modo de látigo usados para la locomoción). En general, su ciclo sexual es muy complicado e implica una alternancia de generaciones, de morfología similar o diferente, y una fase posterior de fecundación que se desarrolla sobre el órgano femenino. Las paredes celulares de las algas coralinas están impregnadas con una forma de carbonato de calcio llamado calcita. Estas algas son importantes en la formación de los arrecifes de coral, al producir material nuevo y sedimentarse junto a otros organismos. Constituyen el grupo más diverso entre las algas con alrededor de 4000 especies. Aunque se encuentran en todos los mares del mundo su abundancia disminuye del ecuador a las aguas polares en comparación con algas verdes y pardas. Algunas especies pueden vivir a gran profundidad  (200 m) como ciertas algas calcáreas.

Las primeras algas rojas datan de la era Paleozoica, periodo siluriano (hace 435-460 millones de años). En las paredes celulares  presentan polisacáridos complejos cuya función principal es servir como cemento (coloide) que cohesiona la estructura del alga. Los ficocoloides (agar y  carragenatos) son los principales productos  de interés  industrial en estas algas.

Las paredes celulares de ciertas algas rojas son la única fuente de donde se extraen dos carbohidratos polisacáridos de gran importancia económica: el agar y el carraguín. Ambas sustancias están químicamente relacionadas y tienen propiedades suspensivas, emulsionantes, estabilizantes y gelidificantes. El agar es conocido por su uso en la preparación de los medios de cultivo para los microorganismos; el carraguín por su empleo en la fabricación de productos lácteos, aunque también se usa en la industria textil, en cosmética, en farmacia y en tipografía. Varias algas rojas, de las cuales la más conocida es el nori, son importantes en la dieta de algunos pueblos, especialmente en Japón.

3. Feofíceas  (algas pardas): Las algas pardas, como las algas rojas, se encuentran principalmente en hábitats marinos. La coloración parda, de tonalidad muy variable, es debida a la presencia de  ciertos pigmentos carotenoides (fucoxantinas). También carecen de clorofila B; además de la clorofila A poseen clorofila C.

Las algas pardas se conocen por su crecimiento rápido, su inmenso tamaño y por sus tejidos relativamente complejos.

Son algas eucariotas , pluricelulares  y morfológicamente muy diversificadas, encontrándose sólo en agua de mar y con forma que van desde algas filamentosas de estructura sencilla hasta algas  que ya tienen tejidos diversificados por los que se realiza transporte de nutrientes dentro de la planta. Las algas pardas dominan  en las aguas frías, particularmente en el hemisferio norte. Se fijan al sustrato mediante rizoides formando auténticos bosques o praderas como las de Laminaria en el Atlántico o  Macrocystis en el Pacífico. En los trópicos la única zona con gran abundancia de algas pardas es el Mar de los Sargazos. Constituyen las algas más modernas ya que los primeros registros fósiles datan del periodo terciario, en el mioceno (hace 25 millones de años).

En la pared de algunas especies se encuentran coloides denominados alginatos, además muchas algas pardas poseen también interés agropecuario, en la alimentación humana, farmacología y cosmética.

El alginato, un polisacárido que se obtiene de los feofitos, se usa y comercializa del mismo modo que el agar o el carraguín. Las algas pardas son también fuente de vitaminas y minerales y se utilizan como fertilizantes. Algunas especies (como el kobu) constituyen un aporte alimenticio importante, especialmente en la comida japonesa.

4. Clorofíceas (algas verdes). Las algas verdes se asemejan a las plantas superiores en que tienen clorofila A y B y almidón como material de reserva. La mayoría son unicelulares o coloniales y constituyen una parte importante del plancton de los hábitats de agua dulce. Muchos clorofitos unicelulares se agrupan en filamentos y son visibles como musgo de río o verdín de charca. Las algas verdes de agua dulce más evolucionadas son las carofíceas. En hábitats marinos las más desarrolladas se componen de sifones plurinucleados y alcanzan una longitud de 10 metros. Un género tiene las paredes celulares impregnadas con una forma de carbonato de calcio llamada aragonita y contribuye de modo importante a la formación de los arrecifes de coral. Algunos estudios indican que, probablemente, las carofíceas y otros clorofitos evolucionaron hacia los briofitos y las plantas superiores.

Son algas que han colonizado todos los ambientes, encontrándose el 90% de las especies en agua dulce y el 10% restante en aguas marinas . Las especies de agua dulce tienen una distribución cosmopolita. En ambientes marinos tropicales y semitropicales el número de especies es bajo y el mismo en todas las zonas del mundo  a esa latitud, en cambio en aguas frías y templadas la diversidad es más alta. Las clorofíceas aparecen en  la era paleozoica , periodo Ordoviciano (hace 500-530 millones de años) y  constituyeron los antecesores de los vegetales terrestres. Hay una gran diversidad morfológica, desde algas unicelulares a pluricelulares bastante complejos.

Las algas verdes se localizan también en el suelo húmedo, adheridas a las plantas terrestres (algunas son parásitas), e incluso en la nieve y el hielo. Las formas marinas son fáciles de ver en las rocas costeras cuando baja la marea. También hay algas terrestres que se combinan en asociaciones simbióticas con hongos, llamadas líquenes.

Las algas verdes se reproducen de forma vegetativa por fragmentación y división celular; asexual por esporas y zoosporas, que se desarrollan directamente para convertirse en nuevos individuos; y sexual por conjugación (unión de dos células sexuales llamadas gametos). En muchas especies se da la alternancia de generaciones, en cuyo caso la generación de gametofitos es dominante, al contrario que en las plantas con semilla, donde la fase de esporofitos es la predominante.

Las algas verdes tienen una enorme importancia en la cadena alimentaria, es decir, constituyen una fuente de alimento para otros organismos acuáticos (véase Plancton), además contribuyen al aporte de oxígeno atmosférico. Sin embargo, pueden tener efectos negativos cuando la población aumenta demasiado porque provocan mal olor y sabor desagradable en el agua potable y obstruyen los filtros de las depuradoras. En lagos y charcas de agua dulce contaminada por nitratos y fosfatos, la población de algas crece rápidamente hasta llegar al máximo. Por este motivo aparece en el agua una espuma densa y maloliente y se produce un drástico descenso del oxígeno disponible, necesario para otras formas de vida acuática. 

Los ficocoloides  tienen menos interés que el de algas rojas y pardas pero  estas algas tienen otros usos: agropecuario, alimentación humana, sistemas de regeneración ambiental (depuración de efluentes) y en la industria farmacéutica.

USOS DE LAS ALGAS

Desde  tiempos  pasados , el hombre  ha usado las algas con distintos fines . En China desde el año 2700 A.C. y los griegos  y romanos las usaban como alimentación, para el forraje como plantas medicinales y en cosmética.  Los aztecas empleaban la cianobacteria Spirulina,  que recolectaban el lago  Texcoco, como complemento proteico. Actualmente tienen usos industriales, agropecuarios, alimentación, médico-farmacológicos y en restauración medioambiental. La cantidad de algas transformadas en todo el mundo es del orden de 7 billones de toneladas de peso fresco , siendo los países asiáticos los productores de casi el 80 % de las materias primas.

USOS INDUSTRIALES: FICOCOLOIDES 

De  las paredes de lagas rojas se extra los polisacáridos agar y carrgenatos , mientras que de la de algas pardas se extraen los alginatos.

El agar se añade como aditivo  gelificante y espesante  (Código E-406) en gran cantidad de alimentos (confituras, merengues , helados etc. ) . También se emplea por la industria fotográfica (estabiliza la nitroglicerina) , industria  biotecnológica (agarosa para separaciones cromatográficas y electroforéticas). Las especies más empleadas en la extracción de agar pertenecen al género Gelidium, Pterocladiella , Gelidiella y Gracilaria.

              Los carragenatos , son poligalactanos , polímeros lineales de moléculas alternadas de D-galactosa y 3-6 anhidro-D- Galactosa unidas por enlace a 1-3 y b 1-4 . El carácter hidrofílico y la solubilidad   lo dan los grupos sulfatados en las moléculas de galactosa . las propiedades espesantes y gelificantes las hacen muy útiles en la industria alimentaria, el 80% del carreganato extraído en el mundo se emplea como espesante  y agente estabilizante (E-407) en productos lácteos, postres de tipo gelatina, jugos de fruta, mermeladas, helados etc.  Otro usos son  en cosmética (pasta de dientes, barras aerosoles) e industria farmacológica (contra úlceras gástricas e infecciones víricas).  Se usan unas 15 especies en al extracción de carragenatos destacando Chondrus crispus, Mastocarpus stellatus, Euchema sp , esta última se cultiva en Filipinas e Indonesia y contribuyen alrededor de un 80% de la producción mundial.

              Los alginatos , son polisacáridos constituidos por unidades de b-D-manurónico y a-L- Gulurónico. Disueltos en una pequeña cantidad de agua tienen un gran poder espesante , gelificante  y estabilizante. El 50 % del alginato extraído se emplea en la industria textil ,  un 30% en la industria alimentaria con los códigos : E-401, E-402, E-403, E-404, E-405 y E-405) ya que aportan textura y consistencia evitando la formación de cristales de  hielo, el resto se usa en la industria celulosa (suavizar la superficie del papel), industria farmacéutica (excipientes y preparación de apósitos) e industria  cosmética (jabón , champús , barras de labios, espumas de afeitar)  . De las 300 especies potencialmente útiles se utilizan unas 12 , destacando Macrocystis pyrifera, Laminaria hyperborea, Laminaria digitata, Saccorhiza polyschides, Ascophyllum nodosum y  Fucus sp.. 

USOS AGROPECUARIOS

Los arribazones de algas han constituido una fuente de abono  para las tierras de cultivo. Aparte de abonar las algas mejoran las características nutritivas del suelo e impiden el crecimiento de malas hierbas. Se emplean también como complemento en la dieta del ganado . Actualmente hay empresas que fabrican harinas de algas para ser suministradas al ganado.

USOS ALIMENTARIOS 

Tabla 1 . Producción de algas como alimento (1991)

Son apreciadas por sus propiedades nutritivas y características organolopédicas. Algunas algas poseen  características nutritivas de gran interés en comparación con vegetales terrestres (Tabla 2) 

Tabla  2.  Contenido nutricional en diversos vegetales terrestres (expresado como g de producto comestible por 100 g) y en diversas algas (expresado como g por 100 g de peso seco)