Valutazione del profilo microbiologico e chimico in un impianto pilota per la coltivazione di spirulina

La coltivazione delle microalghe ha recentemente attratto l’attenzione mondiale dei ricercatori per la produzione di composti bioattivi, quali pigmenti, oligoelementi, vitamine, lipidi tra cui acidi grassi polinsaturi, carboidrati e proteine. La classificazione delle microalghe comprende sia organismi procarioti (cianobatteri) che eucarioti, unicellulari o multicellulari, e tra le specie appartenenti ai cianobatteri rientra Athrospira platensis, comunemente nota come Spirulina. Questa microalga rappresenta una risorsa alimentare emergente per le sue proprietà antiossidanti, probiotiche e nutraceutiche ma trova anche impiego nell’industria farmaceutica, cosmetica e nel trattamento delle acque reflue. Tra gli effetti benefici sulla salute umana sono riportati l’azione energetica e di sostegno, riduzione dello stress, prevenzione nei confronti di alcune malattie quali diabete e depressione, ed effetti ipocolesterolemici, antivirali e anticancerogeni. In questo studio è descritto un impianto pilota per la produzione di spirulina. Il processo di produzione prevede quattro fasi: preparazione del terreno di coltura, coltivazione, raccolta ed essiccamento. La prima fase avviene in serbatoi chiusi in cui un mix di nutrienti (nitrati, fosfati e microelementi), ottimizzato per la crescita di spirulina, viene aggiunto all’acqua. Il mezzo, così preparato, è inviato mediante una pompa al fotobioreattore (PBR). Il PBR usato è di tipo tubolare, in vetro, con un volume totale di 40 m3. É suddiviso in 6 moduli indipendenti, completamente climatizzati e provvisti di illuminazione artificiale. Una volta introdotto l’inoculo di spirulina nel mezzo fresco, la microalga viene fatta ricircolare nel PBR per un tempo variabile a seconda dei parametri di crescita. Raggiunte le opportune condizioni, parte del contenuto del PBR è prelevato e inviato alla fase di raccolta. La raccolta è realizzata mediante un vibrovaglio, ossia un macchinario che separa la spirulina dalla fase liquida. La fase liquida viene fatta ricircolare nel PBR, mentre la microalga viene inviata all’essiccamento, effettuato a 50°C per alcune ore. Una volta essiccata, la spirulina è polverizzata e imbustata. Per la valutazione della qualità igienico-sanitaria della spirulina sono state effettuate le seguenti determinazioni microbiologiche: carica mesofila aerobia a 30°C (UNI EN ISO 4833-1:2013), Enterobacteriaceae (UNI ISO 21528-2:2010), Escherichia coli beta-glucoronidasi positivi a 37°C (AFNOR BRD 07/7-12/04), Salmonella spp. (Real-Time PCR), lieviti e muffe totali (ISO 21527-2:2008), mentre per il profilo chimico è stata valutata la presenza di cadmio, piombo e mercurio. I risultati di questa indagine preliminare hanno evidenziato una carica mesofila aerobia pari a 3,1x102 ufc/g, lieviti e muffe < 1,0x102 ufc/g, Enterobacteriaceae ed E. coli < 1,0x10 ufc/g, Salmonella spp. assente in 5 g. Per quanto riguarda i metalli pesanti, cadmio e mercurio erano inferiori al limite di rilevabilità del metodo (0,002 e 0,01 mg/kg, rispettivamente) mentre il piombo era presente alla concentrazione di 0,098 mg/kg. Tali risultati confermano la possibilità di progettare lo scale-up della coltivazione della spirulina dall’impianto pilota alla scala industriale.