Piattaforma Tecnico Informativa B2B
Ci trovi al 351 – 3779980
oppure se lo preferisci, mandaci una email
a info@allinfood.it o con
A differenza di quanto molti credono, la Spirulina non è blu, è sempre e solo verde. Quella che nel settore coloranti viene venduta come spirulina blu, in realtà è solo un pigmento della Spirulina che si chiama Ficocianina e che vedremo più sotto.
La Spirulina Platensis, la più famosa tra i cianobatteri, è sempre stata considerata una microalga, perché come le alghe contiene clorofilla e un aspetto algale (ma solo perché cresce agglomerandosi). In realtà ulteriori studi hanno dimostrato che tra la differenza tra cianobatteri e alghe è prima di tutto strutturale, i primi sono appunto un gruppo di batteri procarioti (quindi non hanno un nucleo ben differenziato così come tutti gli altri batteri), mentre le alghe sono piccoli organismi eucarioti simili a piante, e la Spirulina non è un eucariota e come procariota non può essere che classificata come cianobattere. La Spirulina è un organismo “microscoscopico” che cresce nell’acqua, il termine “micro” non è uno scherzo, questo super food ha dimensioni che variano da 2 a 8 micron, che è circa la stessa dimensione di una cellula del sangue umano. Nell’immagine a fianco, la Spirulina vista dal microscopio, dove è visibile la sua caratteristica forma a spirale. La differenza tra un cianobattere e una microalga è strutturale, la Spirulina è una cellula procariota unicellulare, mentre le alghe sono procariote. La Spirulina il cui nome corretto sarebbe “Arthrospira Platensis” è appunto il procariote fotosintetico (cianobattere) più coltivato poiché la sua biomassa è ampiamente utilizzata come alimento salutare, integratore alimentare e come materia prima della ficocianina, un pigmento blu naturale di grado alimentare.
Indipendentemente dal prodotto finale desiderato, quasi tutta la produzione commerciale di A. platensis viene condotta in stagni di pista aperti. Come con altre microalghe commerciali, alcuni fattori regolano la resa di C-ficocianina in A. platensis. I segnali abiotici, come la luce, la temperatura e la disponibilità di nutrienti, sono strettamente legati alla biosintesi della C-ficocianina.
Per la biosintesi di questo pigmento a partire da A. platensis i valori ottimali sono:
⊃ Temperature intorno a 25-35 °C,
⊃ un pH da 8 a 10,
⊃ una concentrazione di NaCl da 0,02 a 0,2 M
⊃ un’intensità luminosa di circa 2500 lx
Questo microrganismo cresce naturalmente nei laghi alcalini tropicali e subtropicali, motivo per cui le sue prestazioni sono migliori a pH elevato e alte temperature (35-38 °C) e richiedono temperature minime di 15-20 °C. Nelle regioni in cui le condizioni meteorologiche non sono ottimali, il sistema di produzione può correre stagni sotto serre di plastica, strutture comuni nelle regioni settentrionali e centrali della Cina. In alcuni casi più estremi, come ad esempio presso Earthrise Farms, situata in California, negli Stati Uniti, l’azienda opera solo sette mesi all’anno a causa delle basse temperature registrate in inverno. L’acqua di mare è una fonte di oligoelementi ed è comunemente usata per la coltivazione in ambito commerciale quando le piante si trovano vicino a questa risorsa. Il terreno di coltivazione può impiegare una miscela di acqua di mare, acqua dolce e bicarbonato di sodio. Per la coltivazione di A. platensis, il controllo del pH è di fondamentale importanza. Questo parametro viene regolato fornendo CO2 al mezzo, che oltre a fornire il controllo del pH, è anche la fonte di carbonio per la fotosintesi. Le condizioni estreme di coltivazione rendono l’utilizzo di sistemi aperti adatti a questi microrganismi. Tuttavia, gli studi hanno dimostrato che la produttività della C-ficocianina aumenterebbe se coltivata in fotobioreattori chiusi poiché questi sistemi forniscono un migliore controllo dei parametri di coltivazione e la coltura potrebbe essere mantenuta axenica (pura). Purtroppo, attualmente, il funzionamento della coltura di A. platensis su larga scala in sistemi chiusi non presenta un costo competitivo. La raccolta, come in altri processi produttivi, viene eseguita mediante centrifugazione o filtrazione. La filtrazione avviene attraverso schermi inclinati o vibranti, o una combinazione di entrambi, con un’efficienza di rimozione della biomassa fino al 95%. L’acqua può essere riciclata e restituita agli stagni per il successivo ciclo di coltivazione. La massa di raccolta finale viene tipicamente essiccata con spray-dried o tamburo di essiccazione per ottenere la Spirulina verde come integratore o come materia prima per ottenere la ficocianina.
La Spirulina platensis ha una parete cellulare relativamente spessa e robusta che consiste di quattro strati longitudinali composti da un polisaccaride di glucosio noto come β-1,2,-glucano e peptidoglicano. Un pretrattamento meccanico (come la fresatura a sfere e la macinazione manuale) è generalmente necessario per rompere le sue pareti cellulari.
I pigmenti fotosintetici presenti nei cianobatteri sono variabili a seconda della specie, ma possono essere classificati in 3 diversi gruppi: clorofille, carotenoidi e ficobiliproteine. Le clorofille che sono del tipo a, sono i pigmenti fotosintetici principali e si trovano universalmente in tutte le specie cianobatteriche, mentre i carotenoidi (β-carotene, zeaxantina, nostoxantina, canthaxantina) e le ficobiliproteine (ficocianina, alloficocianina e ficoeritrina) sono invece i pigmenti accessori che proteggono l’apparato fotosintetico dalle radiazioni solari.
Nei cianobatteri le Ficobiliproteine (ficocianina, alloficocianina e ficoeritrina) sono aggregate in complessi proteici chiamati Ficobilisomi che si trovano ancorati alla membrana tilacoidale e adiacenti al centro di reazione del PSII.
I Ficobilisomi sono a loro volta delle strutture costitute da pile di Ficobiliproteine colorate; nel nucleo di un fibobilisoma troviamo l’alloficocianina che forma una sorta di nucleo, dal quale dipartono diversi raggi orientati verso l’esterno, costituiti da dischi impilati di ficocianina (prossimale) e (se presente) ficoeritrina (distale), come da figura sotto.
Le ficobiliproteine sono pigmenti antenna composti da apoproteine legate covalentemente alle ficobiline. Ogni ficobiliproteina ha un assorbimento specifico e un massimo di emissione di fluorescenza nella gamma visibile della luce che è influenzato dalla proteina che vi è legata.
Le ficobiliproteine che si trovano nei cianobatteri procarioti e nelle alghe rosse eucariote sono suddivise in quattro classi principali in base alla loro struttura molecolare in:
⊃ Alloficocianina (verde-blu), che assorbe tra 650 e 655 nm (650 nm)
⊃ Ficocianina (blu), che assorbe tra 610 e 620 nm (620 nm)
⊃ Ficoeritrina (rossa), che assorbe tra 540 e 570 nm (550 nm)
⊃ Ficoeritrocianina (arancione)
Nei cianobatteri e nelle alghe rosse, la presenza delle ficobiliproteine e la loro particolare disposizione all’interno dei ficobilisomi consente l’assorbimento e il trasferimento unidirezionale dell’energia luminosa verso la clorofilla a del fotosistema II. l’energia della luce viene assorbita dalla ficoeritrina, poi migra alla ficocianina, all’alloficocianina arrivando alla clorofilla a, un processo associato alla fotosintesi della fase luminosa. (vedi fotosintesi clorofilliana).
In questo modo, le cellule ampliano di fatto le lunghezze d’onda della luce assorbibile (nell’intervallo 500-650 nm), che sarebbero inaccessibili per la clorofilla. Questo già visto nella fotosintesi delle piante, è ancor più vantaggioso in profondità, dove la luce con lunghezze d’onda più lunghe è maggiormente filtrata dall’acqua e quindi meno disponibile direttamente alla clorofilla. La disposizione geometrica di un ficobilisoma in un assemblaggio simile ad un’antenna può essere emidiscoidale (nei cianobatteri) o emiellissoidale (nelle alghe rosse), si traduce in un’efficienza del 95% di trasferimento di energia.
La ficobiliproteina caratteristica delle Cyanophite è la ficocianina, legata labilmente alle strutture lamellari fotosintetiche insieme a clorofilla a e pigmenti carotenoidi. La ficobiliproteina caratteristica dei plastidi delle Rodofite è la ficoeritrina, associata a clorofilla a, carotenoidi e spesso a piccole quantità di ficocianina. Nelle alghe rosse, le ficobiline nascondono il verde della clorofilla a, conferendo alla pianta il tipico colore rosso; questo perché in profondità, solo colori blu e violetto della luce riescono a penetrare, che corrispondono alle lunghezze d’onda della luce dei picchi di assorbimento delle ficobiline.
Ricapitoliamo:
Le FICOBILINE_sono il gruppo prostetico delle proteine attive nella fotosintesi (ficobiliproteine). Come le clorofille, le ficobiline sono tetrapirroli, ma a catena aperta, anziché ciclizzati in anelli porfirinici; quindi hanno una struttura molecolare lineare, analoga a quella di un anello porfirinico aperto, perciò molto simile a quella della bilirubina e dei pigmenti biliari (dai quali deriva il termine ficobiline). Nelle ficobiliproteine sono unite con legami covalenti a molecole proteiche con altissimo peso molecolare. Le FICOBILIPROTEINE_ficocianina, alloficocianina, ficoeritrina, sono i pigmenti antenna costituiti da ficobiline e proteine. I FICOBILISOMI sono i complessi formati dalle ficobiliproteine che sono legati alla membrana tilacoide
Poiché le ficobiliproteine sono pigmenti idrosolubili, non richiedono l’uso di solvente organico o anidride carbonica supercritica per la loro estrazione. Il processo di recupero delle ficobiliproteine comporta quindi un processo combinato di rottura ed estrazione cellulare, in cui la biomassa viene prima sospesa nel solvente di estrazione acquoso (come acqua, tampone fosfato, terreno di coltura o liquido ionico) prima di essere sottoposta a una fase di rottura meccanica della cellula (come ultrasuoni, omogeneizzazione ad alta pressione, ecc) per liberare le ficobiliproteine nel solvente acquoso. Il tampone acquoso con un pH stabile (come il tampone fosfato) viene spesso utilizzato al posto dell’acqua per prevenire la potenziale degradazione del pigmento.
Il termine food grade è utilizzato nell’industria alimentare per riferirsi alla qualità dell’ingrediente (ficobiliproteina) misurata in termini di concentrazione e purezza al fine di garantire l’innocuità del pigmento. Nelle ficobiliproteine il grado alimentare è calcolato dai rapporti di assorbanza al massimo assorbimento di ciascuna ficobiliproteina (FICOCIANINA a 620 nm, Ficoeritrosina a 550 nm) in relazione all’assorbanza delle proteine totali a 280 nm. La purezza dell’estratto di ficocianina è determinata dal suo valore A620/A280, un rapporto che misura la proporzione di ficocianina rispetto ad altre proteine contaminanti nella soluzione. I rapporti di assorbanza per la ficocianina A620/A280 compresi tra 0,7 e 4 sono considerati di grado alimentare, quelli con rapporti > 4 di grado reattivo e analitico. Le tecniche biochimiche classiche come la precipitazione con solfato di ammonio e la cromatografia a scambio ionico, comunemente utilizzate nella purificazione delle ficobiliproteine, consentono di ottenere questi pigmenti con grado reattivo e analitico.
Colori & Co.
Cos’è il colore
Materie Prime
Famiglie di Pigmento
Coloranti E.Number