Actualmente hay un gran crecimiento en esfuerzos de investigación sobre el cultivo de algas, que se enfoca hacia la producción a gran escala de biocombustibles. Esto requerirá grandes extensiones de terreno, técnicas innovadoras de procesamiento y tal vez cepas únicas de algas. Sin embargo, el costo de los combustibles fósiles en uso es todavía lo suficientemente bajo para dificultar que dichas operaciones nuevas de producción sean económicamente exitosas en la producción de combustibles solamente. Los productos alternativos han ayudado a impulsar la biotecnología de algas anteriormente y podrían proporcionar nuevamente, al menos en el costo plazo, una utilidad en tanto se logra alcanzar el objetivo de la producción de energéticos.
Desde principios de los 1950s, la producción de algas a gran escala estuvo dirigida hacia sistemas de tratamiento de aguas de desecho. Aquí, el objetivo básico era producir oxígeno que podría apoyar el metabolismo microbiano para degradar la materia orgánica junto con la captura de nutrimentos liberados, notablemente nitrógeno y fósforo. Esos mismos sistemas fueron posteriormente modificados para producir comercialmente algunos de los productos de algas más exitosos a la fecha. En el área de productos nutracéuticos (extractos y polvos de algas utilizados para la suplementación nutrimental humana) existen muchos ejemplos. La producción de beta-caroteno a partir de Dunaliella spp en estanques de rodadura fue posible por la habilidad del organismo para soporta condiciones de salinidad extremadamente alta, lo que limita la competencia. Actualmente, la producción de este producto natural en base pura está valuada alrededor de $1,500 UScy/Kg. La función de beta-caroteno como un precursor no tóxico de vitamina A lo ha hecho una materia prima permanente en formulaciones de multivitamínicos y especialidades. El alga de agua continental Haematococcus spp, la cual ha sido más difícil de cultivar en sistemas abiertos sin la protección de la salinidad, produce otro carotenoide, la astaxantina. Este pigmento tiene un amplio uso en la acuacultura de peces (por ejemplo, para la coloración roja del salmón) así como en innovadoras aplicaciones como antiinflamatorio y antioxidante en la nutrición humana. Actualmente está valorada alrededor de los $10,000-$12,000 UScy/Kg aunque las mejoras en las técnicas de cultivo muestran signos de reducción en el costo.
Otras microalgas encuentran su uso con menos extracción/procesamiento y son utilizadas principalmente como un polvo secado. La Spirulina spp ha sido un pilar en productos nutricionales por muchos años con una valoración de la biomasa seca alrededor de $15-$50 UScy/Kg, dependiendo de las variables regidas por producción y mercadeo. Los lípidos pueden ser más complejos; los lípidos de Nannochloropsis spp han encontrado un uso en aplicaciones cosméticas y para el cuidado de la piel, y actualmente hay importantes esfuerzos para moverse a las aplicaciones en nutrición. Los componentes más conocidos de algunas algas son los ácidos grasos ω-3, importantes en los productos dirigidos al mantenimiento de la salud. Su valor en forma de extracto y purificada está alrededor de los $260 UScy/litro, y proporciona una comparación brillante a los biocombustibles valorados alrededor de tan solo $1 UScy/litro. Este tipo de producto basado en lípidos es tal vez la ruta más directa para los sistemas de producción de biocombustibles para proporcionar biomasa, directamente o como un subproducto, que podría ser procesada para aplicaciones nutracéuticas.
Adicionalmente, se han utilizado especies de macroalgas tanto en aplicaciones nutracéuticas como cosméticas. La mayoría de estas han sido a partir de cosechas silvestres tales como Ascophyllum spp, Fucus spp, Laminaria spp y Macrocystis spp, que son utilizadas como polvos secos, suspensiones o extractos simples. Plantíos controlados en cuerdas u otros sustratos han ayudado a mejorar las cosechas de otras especies como Porphyra spp y Ulva spp. El cultivo en tierra de especies de macroalgas en sistemas de tanques y estanques con especies como Chondrus spp ha resultado en muchas aplicaciones adicionales.
Se cree que el actual desarrollo de sistemas de cultivo convertirá a la biomasa en un ingrediente aceptable para nuevas aplicaciones en nutracéuticos y cosméticos. Sin embargo, existen muchas consideraciones para crear una materia prima natural aceptable para ser utilizada en aplicaciones humanas y debe darse una seria atención a las muchas facetas del apoyo e información necesarios para que las compañías de productos de consumo integren un nuevo ingrediente a su linea de productos (el término ‘nuevo’ en este caso puede ser simplemente un nuevo proveedor de una materia prima existente, un nuevo material para la compañía que es actualmente utilizado por otras o un ingrediente completamente novedoso).
Eficacia
La pregunta básica a ser considerara para un nuevo ingrediente es su eficacia (¿logra la función que se busca en el cuerpo humano?) Aunque puede haber sido aceptable en el pasado que una materia prima e origen vegetal fuera incluida en un producto comercial destinado a la nutrición o el cuidado de la piel, basándose en un nombre o un origen exótico, los formuladores de hoy en día buscan evidencia concreta de la actividad funcional de un ingrediente. Este apoyo puede proceder de muchos tipos diferentes de investigación, de preferencia publicadas en revistas reconocidas. Los datos de apoyo pueden proceder de comparaciones y análisis químicos, actividades químicas (como por ejemplo, la capacidad de absorbancia de radicales de oxígeno -ORAC, por sus siglas en inglés), bioensayos in vitro, estudios de expresión genómica/génica, pruebas en modelos animales y, los más atractivos, pruebas clínicas en humanos.
Un ejemplo puede encontrarse en el desarrollo de Haematococcus spp como una fuente de astaxantina. Conocida como un pigmento con actividades antioxidantes demostrables, la investigación se expandió para proporcionar apoyo mecanístico y clínico de salud dérmica, función inmune, salud de articulaciones y función cardiovascular. Esta asociación de una (o más) función demostrada a un mecanismo de acción subyacente es una poderosa combinación que apoya el desarrollo de productos.
Abastecimiento
Conocer la fuente de una materia prima ha sido siempre importante para las compañías, pero los cambios recientes en el ambiente regulador ha incrementado la necesidad de comprender totalmente la cadena de abastecimiento y la naturaleza del crecimiento y la producción. Una necesidad básica es la identificación botánica, la verificación de género y especie y, en ocasiones, la variedad del organismo fuente. Esto puede ser difícil una vez que el material es procesado y puede ser necesario verificarlo a través de inspecciones de los intermediarios de proceso en las instalaciones del proveedor. Los métodos para eliminar o minimizar la contaminación de los cultivos y las cosechas son necesarios para prevenir la dilución de una un cultivo con especies invasoras. La consistencia es también imperativa. Una vez que el material es lanzado al mercado, debe mantenerse el abastecimiento de materia prima; si el abastecimiento es interrumpido y un producto no está disponible para los consumidores por tan solo un breve período de tiempo, las ventas frecuentemente no se recuperarán aun cuando el producto esté nuevamente disponible.
Las preocupaciones ambientales tienen un alto perfil en las mentes de los consumidores en casi todas las áreas de producto. El atributo clave es la sustentabilidad ambiental (¿la operación de cultivo existe en armonía con su ambiente?). La calidad del agua es lo más relevante en las operaciones acuáticas, con cuestiones como si el sistema depende de abastecimiento local de agua o si los efluentes de los cultivos con contenidos o tratados antes de regresar a las cuencas locales. En las fases de la operación de producción que se realizan en tierra, deben atenderse las mismas preocupaciones sobre la utilización de recursos y la producción de subproductos como en otras operaciones no acuáticas. Las algas tienen atributos ‘verdes’ básicos que las hacen atractivas para el desarrollo. Los operadores tienen la oportunidad de aprovechar esta reputación en el mercadeo de sus productos y aún mejorarla a través de sus acciones en todas las fases de la cadena de producción y comercialización.
La ética es también parte de la ecuación de abastecimiento. Las compañías de productos de consumo están siempre vigilando la forma en que sus proveedores están estructurados y cómo son tratados los trabajadores. Las condiciones de trabajo, la exclusión de trabajo infantil y las consideraciones de salud son con frecuencia verificadas durante las inspecciones.
Los consumidores están dejando claro que las compañías deben vigilar la cadena de abastecimiento por completo, para asegurar que estas imperativas éticas y ambientales sean tomadas en cuenta. Las compañías de productos de consumo no pueden permitirse tener estos temas puestos a la luz por alguno de los organismos reguladores o mediáticos que pudieran reflejar una imagen negativa. Si surge algo, la ignorancia de la situación no es una defensa aceptable.
Aseguramiento de la calidad
Existe una amplia variedad de cuestiones de calidad para cualquier componente en un producto de consumo. En conjunto, estas son delineadas en especificaciones conocidas tanto por el proveedor como por el comprador. Estas deben ser compatibles de manera que la prueba en ambos lados confirme un producto de calidad. No importa la medición, el lineamiento de los métodos utilizados para medir cada especificación entre laboratorios es imperativa. El uso de métodos de compendio simplifica el proceso y proporciona los resultados de un extenso proceso de validación. En cualquier punto del proceso, el involucramiento de un tercer laboratorio neutral puede solidificar los resultados y resolver las diferencias.
Las principales categorías de calidad que deben ser consideradas para los ingredientes nutracéuticos son:
Química del marcador. Un marcador químico puede o no ser un activo conocido en el material, aunque es preferible que lo sea. Con frecuencia la actividad de una mezcla natural está derivada de una variedad de componentes sin un fin individual claro; en estos casos se selecciona una entidad confiablemente cuantificable para las mediciones y la caracterización. El marcador generalmente se mide por métodos aceptados tales como espectrofotometría y cromatografía, entre muchos otros.
Microbiología. La cuenta total de placa como un indicador de la limpieza en el proceso así como presencia nula o insignificante de organismos patógenos (como Escherichia coli, Salmonella spp, Pseudomonas spp, etc.)
Metales pesados. Las algas y otras plantas pueden acumular metales pesados y los niveles de plomo, arsénico, mercurio y cadmio en particular deben mantenerse por debajo de los limites reguladores.
Contaminación. El material extraño puede incluir organismos derivados naturalmente (como insectos y otros) y aquellos derivados del procesamiento (como hojuelas metálicas de la maquinaria, entre otros).
Características físicas. Una materia prima debe ser adaptable al procesamiento del producto final. Por ejemplo, los polvos para tabletas deben tener un bajo contenido de humedad y características confiables de flujo.
Estabilidad. El tiempo para la producción inicial de un producto y a través del inventario y distribución puede tomar más de un año y a partir de este debe permanecer estable por un período extenso de tiempo. Las especificaciones deben mantenerse dentro de los límites acordados a lo largo de dicho período, mientras más largo, mejor.
Requerimientos reguladores
La mayoría de las medianas y grandes compañías (y ahora cada vez más las pequeñas y microempresas) comercializan sus productos en más de un país, y no son pocos los casos en que pueden colocar sus productos en 70 o más países. Cada país puede tener un juego específico de regulaciones a las que deberá adherirse un producto. Estas reglas aplican para el producto de consumo completado, pero dado que el cumplimiento procede de los atributos de los ingredientes que lo componen, mientras más ampliamente sea aprobado el ingrediente, más deseable será para los formuladores. La situación ideal es cuando el proveedor del ingrediente obtiene una liberación completa a través de la agencia reguladora de un país determinado antes de su inclusión en las fórmulas a comercializar en dicho país. Si esto no se ha concluido, será necesario un esfuerzo conjunto entre el proveedor y el fabricante del producto para alcanzar la aprobación para el mercado. En cualquier caso, una cantidad substancial de información sobre el ingrediente debe ser intercambiada para apoyar el registro del producto en un país o región dado.
Las áreas reguladoras que requieren verificación son, por lo menos, las siguientes:
Diagrama de flujo de la fabricación. Un listado detallado de las operaciones unitarias y materiales para el proceso utilizado.
Solventes. Los químicos utilizados en las extracciones deben ser especificados, la cantidad utilizada en relación a la materia original y los niveles residuales que permanecen en el producto final.
Lista cuantitativa de ingredientes. Un listado detallado de los componentes en el producto final. Este listado clave debe mostrar los porcentajes de cada material incluido, tales como el extracto principal y los excipientes adicionados para el procesamiento y la apariencia final.
Características físicas. Deben revelarse las características de las apariencia y forma básicas del producto.
Estatus de organismos modificados genéticamente (GMO, por sus siglas en inglés). Debe revelarse si las plantas utilizadas han sido sujetas a alguna modificación genética. Las categorías mayores son ‘No Organismo Modificado Genéticamente, ‘Identidad Conservada’ y ‘Genéticamente Modificado’.
Certificaciones. Deben proporcionarse documentos de certificación para las organizaciones de certificación de productos, tales como Kosher o Halal, así como para otras áreas tales como las orientadas a proceso (como ISO).
Radiación. El uso de este proceso de esterilización ha recibido atención considerable recientemente. Cualquier uso o resultados de prueba deben ser revelados.
Residuos de pesticidas y/o químicos. Cualquier químico adicionado en las operaciones de cultivo debe ser revelado junto con resultados de prueba en el producto final.
Contaminantes. Deben enlistarse los niveles esperados de contaminación, notablemente los niveles de metales pesados.
Microbiología. Deben enlistarse los niveles esperados de especificación, junto con resultados y métodos de prueba representativos.
Alérgenos. Un listado detallado de todas las posibilidades de alérgenos, basada en la composición de ingredientes, así como de materiales alergénicos que pudieran compartir contacto con el equipo de procesamiento.
Derivación animal. Cualquier inclusión de ingredientes derivados de animales debe ser revelada, particularmente aquellos de fuentes bovinas susceptibles a la presencia de encefalopatía espongiforme bovina (BSE, por sus siglas en inglés).
Inocuidad. Toda la información en la hoja estándar de datos de seguridad de materiales (MSDS, por sus siglas en inglés) junto con resultados de alguna prueba clínica o de toxicidad.
En conjunto, la arena reguladora es substancialmente compleja y es recomendable que sean consultados expertos en el área para las aplicaciones específicas.
En resumen, el camino hacia la inclusión exitosa de un nuevo producto originario en algas en un nutracéutico como producto de consumo puede ser largo y complejo, pero las recompensas recibidas por productos de alta calidad, innovadores y alto valor pueden ser invaluables para el apoyo de cualquier compañía y proporcionar una relación mutuamente benéfica entre proveedores de materiales derivados de algas y los fabricantes.
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