Efecto de la calidad de la luz en el crecimiento y la síntesis de productos bioactivos de isoflagelados
Las microalgas marinas son una fábrica celular multifuncional capaz de sintetizar diversos productos activos, como pigmentos, polisacáridos y ácidos grasos poliinsaturados (PUFA). Se utilizan ampliamente en alimentación, medicina, piensos, cosmética y otros campos. Entre las numerosas especies de microalgas marinas, Isochrysis presenta las ventajas de un crecimiento rápido, una elevada eficiencia fotosintética, una gran capacidad de síntesis de fucoxantina y ácidos grasos poliinsaturados (PUFA, como el ácido octadecatetraenoico y el ácido docosahexaenoico), y carece de estructura de pared celular. Ha atraído la atención de científicos y empresarios de microalgas y se ha aplicado en el desarrollo de alimentos funcionales como pasta, galletas y yogur. Hay informes de investigación que demuestran que la fucoxantina tiene diversos efectos farmacológicos, como antiinflamatorio, contra la obesidad, anticancerígeno, antibacteriano, neuroprotector, promotor del crecimiento axonal, mejora del metabolismo y tratamiento de enfermedades respiratorias; los ácidos grasos poliinsaturados también pueden mejorar la diabetes y la osteoporosis; los polisacáridos extracelulares pueden promover el metabolismo y mejorar la inmunidad del organismo. Por lo tanto, es de gran importancia desarrollar fucoxantina y ácidos grasos poliinsaturados para su uso en alimentos utilizando el mismo látigo de oro de las algas.
La calidad de la luz es uno de los factores importantes que afectan al crecimiento y la síntesis de productos de las células de microalgas autótrofas fotosintéticas. Las distintas calidades de luz tienen características diferentes, como la densidad de flujo de fotones y la longitud de onda espectral, que afectan a la eficiencia fotosintética y al rendimiento de secuestro de carbono de las células de microalgas autótrofas fotosintéticas, mostrando diferencias en el rendimiento del crecimiento celular y la síntesis de productos. Estudios anteriores han demostrado que existen diferencias significativas en la selección de la calidad de la luz entre las distintas fuentes de dinoflagelados. Por ejemplo, Che et al. descubrieron que el mayor contenido de aceite (62,5%) puede obtenerse cultivando primero el dinoflagelado con luz mixta (luz azul y roja) del Centro Coreano de Cultivo de Microalgas Marinas, seguido del cultivo con luz verde. Bu et al. descubrieron que Isochrysis zhanjiangensis presentaba la mayor tasa de crecimiento en condiciones de luz roja en Zhanjiang; sin embargo, las células de microalgas cultivadas con luz verde tienen el mayor contenido de clorofila. Cabe destacar que en la investigación sobre el efecto de la calidad de la luz en la síntesis de productos bioactivos por parte de los dinoflagelados, los científicos sólo se centran en la influencia de la calidad de la luz en la síntesis de un determinado producto activo en las células de dinoflagelado. Sin embargo, como ya se ha mencionado, Chlamydomonas reinhardtii sintetiza fucoxantina y sustancias activas de ácidos grasos poliinsaturados. Partiendo de esta base, es necesario seleccionar una calidad de luz adecuada mediante trabajos de investigación para lograr un equilibrio entre la síntesis sinérgica de fucoxantina y ácidos grasos poliinsaturados por parte de los isoflagelados, con el fin de maximizar la síntesis de sus sustancias activas por parte de las células de las algas.
Investigaciones previas de nuestro grupo de investigación han demostrado que se puede conseguir una regeneración sostenible de aceite y fucoxantina utilizando un método de cultivo semicontinuo (suplementado con nitrógeno y ácido fosfórico durante el proceso de cultivo) para cultivar Isochrysis sp. ISO-FJ en un fotorreactor tipo columna a escala piloto (50L). Por lo tanto, este estudio seleccionó Isochrysis sp. ISO-FJ como cepa de partida para investigar los efectos de tres calidades de luz (luz blanca, luz roja y luz verde) en la síntesis sinérgica de fucoxantina y ácidos grasos poliinsaturados por Isochrysis sp., proporcionando una base científica para la regulación a escala piloto del crecimiento de Isochrysis sp. y la síntesis de productos activos.

Este experimento investigó los efectos de tres calidades de luz diferentes, a saber, luz blanca (400-700nm), luz roja (620-650nm) y luz verde (500-580nm), sobre el crecimiento y la acumulación de productos bioactivos de Chlamydomonas reinhardtii. Los resultados experimentales mostraron que las diferentes calidades de luz afectarían significativamente al crecimiento y a la síntesis sinérgica de productos bioactivos de los isoflagelados. En términos de crecimiento celular de las microalgas, en comparación con los grupos de luz roja y verde, el uso del cultivo con luz blanca para cultivar dinoflagelados favorece más el crecimiento de las células algales y la absorción de nutrientes nitrogenados de nitrato. En cuanto a la síntesis de sustancias bioactivas, entre las tres calidades de luz seleccionadas, las células de algas pueden sintetizar las mayores cantidades de fucoxantina, polisacáridos extracelulares y PUFA en condiciones de luz verde. De ello se desprende que la luz blanca puede promover el crecimiento de los dinoflagelados, mientras que la luz verde es más propicia para la acumulación de sustancias bioactivas. En el futuro, se puede utilizar un método de dos pasos (primero el cultivo con luz blanca y luego el cultivo con luz verde) para cultivar los isoflagelados e investigar si puede mejorar significativamente el crecimiento celular y la síntesis de sustancias bioactivas en los isoflagelados, y promover la producción a gran escala de sustancias bioactivas en los isoflagelados.