El documento describe un proyecto para cultivar la microalga Haematococcus pluvialis en reactores raceway con el fin de producir astaxantina natural. El proyecto logró cultivar con éxito la microalga y producir quistes ricos en astaxantina mediante el control de parámetros como la luminosidad, temperatura y nutrientes. El astaxantina producido de manera natural puede ser una alternativa viable al colorante sintético utilizado en la acuicultura.

1. Cultivo de Haematococcus pluvialis para la producción de Astaxantina en bioreactores raceway
1
Contrato N° 027-FINCyT-PITEI-2007
Elaborado por: Ing. Nestor Chauca Umaña
Email: nchauca@gmail.com
Resumen:
La obtención de carotenoides de microalgas es un tema de gran importancia científica y en la industria alimenticia y acuicultura. La
microalga Haematococcus pluvialis representa una fuente natural de carotenoides como la astaxantina. Este pigmento tiene una
función de un poderoso antioxidante biológico. Debido a su particular color, puede ser usado para pigmentar los salmónidos y la
trucha arco iris. El objetivo del presente trabajo fue la obtención del pigmento carotenoide rojo natural “Astaxantina” a partir del cultivo
y producción de la microalga Haemotococcus pluviales en reactores de tipo Raceway, para lo cual se utilizaron células de H. pluvialis
en forma de quiste y fueron cultivadas en un cultivos que contenían nitrógeno de 1 gr./l de NO3. La irradiación fluctuó entre 40000 y
30000 lux. La agitación se realizó con un motor reductor de 0.5 Hp y a una velocidad de giro de 19 RPM y la temperatura fue de
20°C. La densidad de las células flageladas fue de 11.26 x 10
4
cell/ml. El pH de cultivo fue de min. 5 a máx., de 9. Las células
flageladas pasaron a la fase de inducción y durante estas condiciones pasan a condiciones de quistes, acumulando así el pigmento
Astaxanthin en 8 días. Después de los cultivos inductivos, estos pasan a filtración, precipitación, prensado y secado, obteniendo los
quistes de H. pluvialis para la extracción del complejo astaxantina para el mercado nutraceútico y acuícola.
Para el logro de este objetivo se unieron la empresa Andexs Biotechnology S.R.L. y con el cofinanciamiento del Programa de
Ciencia y Tecnología (FINCyT).
Palabras clave: Haematococcus pluviales, astaxantina, bioreactores, raceway, FINCyT, innovación.
Resultados del proyecto:
1. Se evaluó el crecimiento celular de la cepa de H.
pluviales a nivel de laboratorio, la cual fue de 7 días,
encontrándose que la mayor velocidad de crecimiento
fue 0.98 día
-1
y 0.41 día
-1
para el medio MIS2 50% y
MIS2 al 100% repectivamente.
2. Después de 21 días de inducción para la acumulación
del pigmento de astaxantina, el acetato de sodio fue el
mejor inductor obteniéndose una coloración rojo
rosácea.
3. Se pudo observar que la sal como inductor
conjuntamente con el bicarbonato de sodio acumula
pigmento astaxantina en menos tiempo (7dias).
4. Se diseñó y construyó bioreactores tipo raceways para
el cultivo de H. pluviales a través de los cálculos de
potencia, número de Reynolds los cuales permitieron la
realización de los ensayos.
Figura 1.- Cultivo de Haematococcus pluviales en reactores tipo
raceways.
5. La concentración final lograda en el reactor de raceway
es de 11.26 x 10
4
cell/ml iniciándose una concentración
base de 3.69 x 10
4
cell/mL.
6. El 100% de las células en la última fase son quistes
inmóviles totalmente rojo visto en el microscopio, lo
cual indica que contienen alto nivel de pigmento
Astaxantina.
7. El polvo de Haemotococcus previamente molido se
suspended en medio oleoso para liberar el pigmento de
su estructura celular para el mercado acuícola y
alimentaria y producto final en forma de capsulas para
el mercado farmacéutico.
Figura 2.- Pigmento en polvo de astaxantina a partir de
Haematococus pluviales.
Problema existente:
El mercado de la astaxantina se centra principalmente como
fuente de pigmentación en acuicultura para salmones, truchas,
camarones, langostas, cangrejos y peces de ornato. La industria
acuícola ha mostrado gran capacidad de desarrollo siendo así
que las exportaciones de truchas han creciendo un 30% en el
año 2006, con respecto al año anterior, en donde los principales
mercados como Estados Unidos, Canadá, Japón y la Unión
Europea demanda productos naturales orgánicos que no utilicen
colorantes sintéticos como el Carophyll Pink (Astaxantina
Sintética) ya que se ha demostrado que pueden provocar cáncer
y cuyo valor comercial es alto ($2,500 a $3000/kg) elevando los
costos de producción. Es por lo tanto importante la búsqueda de
alternativas para el desarrollo de pigmentos naturales derivados
del cultivo de microalgas como Haematococcus pluviales.
1
El proyecto se ejecutó en Arequipa, Perú, desde Diciembre del 2007 hasta Noviembre del 2010 y fue cofinanciado por el Programa de Ciencia y
Tecnología (FINCyT) con recursos del Banco Interamericano de Desarrollo (BID) y las entidades participantes en el proyecto.

2. Fuente de financiamiento Porcentaje
Programa de Ciencia y Tecnología (FINCyT) 44.56 %
Andexs Biotechnology S.R.L. 55.44 %
Total 100.00%
Objetivo central del proyecto:
Obtener el pigmento carotenoide Rojo Natural
“Astaxantina” a partir del cultivo y producción de la
microalga Haemotococcus pluviales en reactores de tipo
Raceway.
Hipótesis planteada en el proyecto:
El control adecuado de los parámetros fisicoquímicos
como el pH, NO3 y biológicos en los cultivos de H. pluvialis
en las etapas de estado flagelado y de inducción nos
permitirá obtener células llenas del pigmento astaxanthin
para el mercado alimentario y acuícola. Así mismo el
desarrollo de procedimientos de escalamiento de
laboratorio a cultivos al aire libre permitirá obtener el
producto (polvo de H. pluvialis) en forma continua.
Metodología implementada en el proyecto:
1. Obtención de quistes de H. pluvialis y la desinfección
con métodos Químicos.
2. Cultivo de Haematococcus pluviales a nivel de
laboratorio, orientado a la evaluación de la velocidad
específica de crecimiento manteniendo los parámetros
físicos-químicos. pH 7, agitación continua, luminosidad
de 30 Lux,1 gr/l NO3
3. Cultivo en Bioreactores de tipo Airlift manteniendo el
pH de cultivo en alrededor de 7 y con agitación
continua a una irradiación lumínica de 30 Lux.
4. Cultivo en Bioreactores de tipo Raceway de concreto
con capacidad de 1000 litros, agitadas con un motor
reductor de 0.5 Hp a una revolución de 19 rpm.
5. Inducción de las células flageladas variando las
condiciones fisicoquímicas en los cultivos flagelados.
Para lo cual se adiciona ClNa a 1 gr/l y fuente de
carbono previa dilución a una relación 1:1
6. Filtración, precipitación, prensado y secado de los
quistes de H. pluvialis llenas del pigmento
Astaxantina.
Conclusiones del proyecto:
1. La microalga H. pluviales se desarrolla rápidamente a
concentraciones muy bajas de nutrientes (50% medio
MIS-2) pero a su vez no permite alcanzar altas
densidades y tienden a enquistarse rápidamente por
falta de nutrientes.
2. Se requiere un control estricto de los parámetros físico-
químico y biológico, y durante el escalamiento siendo los
de mayor consideración: la temperatura, nutrientes, pH y
la luminosidad además de desinfección del agua.
3. Los cultivos de inducción se deben de realizar en no más
de 8 días, con el fin de evitar la contaminación por otras
algas y agentes extraños como la colonización de larvas
de mosquitos.
4. La implementación de los módulos pilotos implicaron la
obtención de 300 g del producto seco: quistes de
Haematococcus pluviales.
Impactos del proyecto:
1. El proyecto en su forma final de cápsulas para el consumo
humano puede contribuir con la mejor calidad de vida de la
comunidad.
2. Debido al uso de este producto orgánico, se abre la
posibilidad de investigar otras técnicas de producción
efectiva de esta microalga.
3. Este producto final entrara como gran competencia en el
mercado contra los productos sintéticos, los cuales tienen
un costo muy elevado debido a al proceso de su obtención.
4. Se fomenta y promueve el uso de esta tecnología para el
desarrollo de nuevos productos de carácter biotecnológico
a través de las Universidades e Institutos de Investigación.
Financiamiento del proyecto:
El proyecto tuvo un presupuesto total de S/. 76,274.56 nuevos
soles financiados con recursos del estado peruano y
entidades participantes en el proyecto tal como se
detalla a continuación:
El presente Resumen Ejecutivo de Proyecto fue elaborado por el Coordinador General del Proyecto y editado por el Programa de
Ciencia y Tecnología (FINCyT) con fines informativos.
Para mayor información sobre el proyecto contactarse con:
Ing. Nestor Chaucca Umaña
Teléfono: 054-443729 / RPC: 958145006
nchauca@gmail.com
www.andexs.org