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.

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

Pierina Visciano;Maria Schirone;Antonello Paparella
2019-01-01

Abstract

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.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11575/107241
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