Contenido de nutrientes y compuestos bioactivos de las algas

Las algas marinas son un grupo diverso de organismos autótrofos, unicelulares o pluricelulares¹³. Se clasifican taxonómicamente en: algas pardas (phaeophyta), rojas (rhodophyta), verdes (chlorophyta) y azul-verde (cyanophyta)^14,15.

En las algas pardas predominan las xantófilas, específicamente fucoxantinas, que les otorgan el color característico. En las algas rojas, pigmentos ficoeritrina y ficocianina enmascaran otros pigmentos como clorofila y beta-caroteno. Las algas verdes deben su coloración a la presencia mayoritaria de clorofila a y b, beta-caroteno (pigmento amarillo) y diversas xantófilas (pigmentos con tonalidades amarillo o pardo)⁸.

El contenido de proteínas en las algas varía de 10 a 40% b.s. (base seca) y cambia según la estacionalidad y especie de alga, siendo las algas rojas las de mayor contenido proteico¹⁴. El contenido de materia grasa en las algas varía de 1 a 6 g/100g b. s.⁸, contienen ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (AGPI) como EPA y DHA. El índice de insaturación en algas verdes (chlorophyta) es de 70,9 a 142, en algas pardas (phaeophyta) es mucho mayor, alcanzando valores de 203, mientras que en algas rojas (rhodophyta) se ha encontrado un mayor rango, de 91,3 hasta 286. Kumari y cols.¹⁶ determinaron EPA y DHA en diferentes algas, encontrando las concentraciones mayores de EPA en algas rojas, alcanzando una concentración de 37,0% del total de ácidos grasos en el alga Grateloupia indica, mientras que en las algas verdes se encontraron las mayores concentraciones de DHA, como el alga Ulva fasciata por ejemplo, con una concentración de 6,05% sobre ácidos grasos totales. El consumo de EPA y DHA se relaciona con diversos beneficios para la salud y disminución de riesgo de enfermedades cardiovasculares^17,18. Las algas son, además, fuente de vitaminas tales como A, B¹, B¹², C, D y E, riboflavina, niacina, ácido pantoténico y ácido fólico, además de minerales como Ca, P, K^8,14.

Las algas rojas y verdes son ricas en hidratos de carbono, mientras que las algas pardas son ricas en fibra dietética soluble y yodo, alcanzando este último valor de 1500 a 8000 ppm en Laminaria⁸. Además de tener alta concentración de FD, la proporción de fibra soluble en algas es muy alta, al igual que la relación FS/FI (fibra soluble/fibra insoluble), llegando a valores superiores a 2 en algunas algas españolas, valores que no se encuentran en vegetales terrestres^4,19,20. La FD es un compuesto de gran importancia en salud, su consumo se relaciona con disminución del tiempo de tránsito intestinal e incremento del volumen de heces, disminución de los niveles sanguíneos de colesterol, glucosa y/o insulina en la sangre, se asocia con reducción del riesgo de enfermedades cardiovasculares y cáncer^21,22,23.

Hay algunas especies de algas que contienen polisacáridos, glicoproteínas y otros metabolitos secundarios con actividad antimicrobiana y antiviral^24,25. Existen polisacáridos sulfatados en las algas marinas que poseen actividad anticoagulante, antitumoral y antioxidante⁸.

Las algas contienen carotenoides, tocoferoles, esteroles y polifenoles^2,4,7,26,27. Dentro de los polifenoles se encuentran los florotaninos con actividad anti-diabética, antioxidante y anticancerígena²⁸.

De acuerdo a muchas investigaciones, existe un potencial efecto beneficioso para la salud en el consumo de algas, tanto en control de peso y salud digestiva como disminución del riesgo de enfermedades crónicas (cáncer, diabetes, osteoporosis y cardiovasculares)^{15,28,29,30,31,32}.

Propiedades tecnológicas de las algas

La incorporación de algas como ingrediente en alimentos, afecta positivamente la textura y palatabilidad ya que sus proteínas contribuyen con la solubilidad, capacidad de retención de agua y de aceite, actividad emulsionante, habilidad y estabilidad de espumas, viscosidad y gelificación, además el contenido de FD que es alto en algas complementa estas propiedades tecnológicas^10,33. La FD además permite que los alimentos en que se incorpora como ingrediente mejoren su rendimiento de cocción, textura, unión grasa/agua, estabilidad de emulsión y disminuyen los costos en las formulaciones de productos cárnicos^34,35,36,37. Junto a las proteínas y FD, los hidrocoloides de algas que son numerosos y diversos, contribuyen con sus funciones físicas en la estabilización de emulsiones, suspensiones y espumas, además de control de crecimiento de cristales. Los hidrocoloides de algas se encuentran en la pared celular y los más conocidos son agar, alginatos y carrageninas³⁸.

Existen estudios científicos que examinan la funcionalidad de algas en productos cárnicos procesados, como hamburguesas, salchichas y emulsiones cárnicas que han mostrado múltiples beneficios desde el punto de vista tecnológico. Las algas pueden influir en el pH debido a componentes ácidos como fucoidanos y ácido algínico; en la estabilidad gracias a los antioxidantes que retardan el enranciamiento de los productos³³. Como las algas son ricas en sales minerales, al incorporarlas en cecinas, la adición de sal se puede disminuir³⁹.

El consumo de cecinas se asocia a mayor riesgo de padecer diferente tipo de enfermedades (cardíacas, hipertensión, obesidad, cáncer), por lo que el desafío es lograr una mejor imagen para estos productos, siendo la incorporación de ingredientes más saludables o “funcionales” una oportunidad para ello, puesto que, además de hacer a las cecinas más atractivas para los consumidores, se logran objetivos tecnológicos, como mayores rendimientos y mejores propiedades físicas (firmeza, masticabilidad, retención de agua, etc.)³⁸.

Uso de algas como ingredientes en preparaciones cárnicas

Las algas se han incorporado en alimentos como hamburguesas, salchichas y emulsiones cárnicas. La tabla 1 presenta estudios realizados en productos cárnicos elaborados con algas, sus concentraciones y principales efectos en el producto final. Las concentraciones que se utilizan en los estudios son variables, desde 0,01% hasta 40%. La mayoría de los estudios utiliza el alga H. elongata (Espagueti de mar) y en segundo lugar U. pinnafitida (Wakame), ambas corresponden a algas pardas. En 11 estudios presentados en la tabla 1 se utilizó el alga seca y molida, y 2 trabajaron con extractos. En el caso de algas secas y molidas, Cox & Abu-Ghannam⁴⁰ las deshidrataron a 40 °C por 2 horas; otros autores las adquirieron secas y las molieron pasándolas por tamiz con apertura de 0.25 mm⁴¹.

La tabla 2 presenta la composición química de las algas utilizadas como ingredientes en los estudios revisados.

Al incorporar algas en productos cárnicos como hamburguesas y salchichas, que corresponden a emulsiones, se modifican características físicas de los productos, así como propiedades sensoriales y nutritivas.

El rendimiento de cocción de estos productos, es decir el porcentaje de variación de peso después de la cocción respecto al producto crudo, está relacionado con la capacidad de retención de agua y de aceite, además de la estabilidad de la emulsión. En la tabla 3 se presentan datos de porcentaje de pérdida por cocción. Al incorporar L. japonica en dosis de 1 a 3%, se produce un aumento de estas propiedades, al igual que con incorporación de 3% de U. pinnafitida^11,42,43. Por el contrario, 3,3% de H. elongata produce disminución del rendimiento de cocción y baja estabilidad de la emulsión. En el estudio se reemplazó grasa por gel de Konjac en un 50 y 91% y se redujo el contenido de sal, al reducir éste se produce menor solubilidad de proteínas, las que están relacionadas con la capacidad de retención de agua y de aceite, lo que pudo afectar finalmente el rendimiento de cocción³⁵; sin embargo con 3,4% de alga, la capacidad de retención de agua y de aceite aumentaron en una pasta de carne, en que también se reemplaza parte de la materia grasa por gel de Konjac, pero se incluye tripolifosfato de sodio dentro de los ingredientes³⁴. Con 5% de incorporación también mejora la estabilidad de la emulsión y los parámetros de textura como firmeza, elasticidad, masticabilidad y cohesividad⁴¹. H. elongata contiene alginatos que forman enlaces con moléculas de agua y adsorben aceite, de tal manera que restringen la movilidad molecular de agua y aceite³⁴.

A las algas se les atribuye efecto antioxidante, el que se ha demostrado en aceites durante el almacenamiento⁴⁴ por lo que ha sido un parámetro evaluado en los productos cárnicos que contienen algas. Sin embargo, al adicionar extractos de laminarina y fucoidano de L. digitata en hamburguesas de cerdo, se produjo un efecto prooxidante durante el almacenamiento de las hamburguesas crudas llegando a valores 1,380 mg MDA/kg el día 14 de almacenamiento a 4 °C mientras que la muestra control alcanzó 0,374 mg MDA/kg en las mismas condiciones. Los autores atribuyen el efecto pro-oxidante a minerales presentes en los extractos, principalmente hierro y cobre. En los productos cocidos se produciría efecto antioxidante gracias a los productos de la reacción de Maillard (melanoidinas)³³; en cambio al adicionar extractos de U. lactuca y U. rigida al 1% disminuyó la oxidación lipídica en el mismo tipo de producto⁴⁵.

Diversas investigaciones han determinado que las algas presentan efecto antimicrobiano⁴⁶, sin embargo, el estudio realizado en hamburguesas de vacuno con incorporación de U. pinnafitida 3% mostró que la adición del alga produjo mayores recuentos que la muestra control¹¹. En el caso de la incorporación de H. elongata en las hamburguesas, se produjo un efecto antimicrobiano muy fuerte ya que en las muestras que contenían 20, 30 y 40% de alga en su formulación no se produjo crecimiento de bacterias durante el almacenamiento de 30 días a 4° C. Sólo en el caso de la muestra que contenía 10% del alga, se produjo crecimiento bacteriano en el día 30⁴⁰.

El color de los productos cárnicos se ve afectado al incorporar algas. Al medir instrumentalmente por el sistema CIELAB, en casi todos los estudios que se presentan en que se utilizaron algas pardas, se produjo disminución de luminosidad y tonos rojos (L* y a* respectivamente), y aumento de tonos amarillos (b*), lo que significa que son más oscuras y pardas^12,35,47. Solo P. umbilicalis que es un alga roja, mantiene el tono amarillo sin variación en una emulsión cárnica al adicionarse en 2,5 y 5%⁴¹.

La calidad sensorial se evaluó mediante diferentes pruebas en los estudios presentados, y los resultados son muy variables. En hamburguesas de cerdo a las que se les adicionó un extracto de laminarina y fucoidano de L. digitata en distintas concentraciones, se evidenció mayor preferencia por los productos que contenían 0,01% de extracto³³; por otra parte al adicionar L. japónica en salchichas de cerdo, la aceptabilidad sensorial no varió respecto a la muestra control cuando se incorporó en dosis de 1, 2 y 3%, sin embargo el adicionarse en una dosis de 4% la aceptabilidad sensorial disminuyó⁴²; en cambio en hamburguesas de cerdo reducidas en grasa, la aceptabilidad aumenta al adicionarse hasta en un 5%, no obstante la mayor aceptabilidad sensorial se obtuvo con dosis de 1 y 3%¹². En hamburguesas que contenían aceite de oliva en sustitución parcial y total de grasa de cerdo y 3% de U. pinnafitida no se encontraron diferencias en la calidad sensorial respecto a la muestra sin alga, en este caso se trabajó con un panel entrenado que evaluó distintos descriptores como apariencia, sabor, firmeza, jugosidad y calidad general mediante escala no estructurada⁴³.

En los estudios en que se incorpora H. elongata los resultados son contradictorios. Al incorporar el alga en 3,3% en salchichas reducidas en grasa y baja en sal³⁵, la aceptabilidad disminuye significativamente, los evaluadores detectaron “sabor a alga” y “mal sabor”. Al adicionar la misma alga en salchichas de cerdo bajas en grasa en dosis de 5%, los evaluadores detectaron “mal sabor”, “más dureza” y la aceptabilidad general tuvo un valor de 4 en una escala de 9 puntos⁴⁷. En cambio, en hamburguesas de vacuno la aceptabilidad fue significativamente mayor en muestras adicionadas de 20 y 40% de alga respecto a la muestra control, la textura y sabor fueron mayores también, mientras que la apariencia y aroma fueron menores⁴⁰; en este estudio se aplicó una escala de 5 puntos, que no logra discriminar como una escala de 9 puntos, además se contó con un número de evaluadores muy bajo para este tipo de prueba⁴⁸. Es necesario considerar las limitaciones asociadas con características sensoriales (apariencia, sabor, color, etc.) que implica la incorporación de algas en productos cárnicos⁴⁹ por lo que se deben aplicar pruebas sensoriales adecuadas^50,51.

La incorporación de algas en productos cárnicos permite mejorar la calidad nutricional y disminuir el aporte energético. La concentración de minerales aumenta significativamente, como se presenta en la tabla 4 ^11,52,53.

López-López y cols.⁵³, determinaron nitrito residual en salchichas, el valor disminuyó en 26% cuando se elaboraron con 5,5% de alga H. elongata. El nitrito residual es muy importante ya que tiene implicancias en la salud humana, por la posible formación de nitrosaminas, consideradas cancerígenas^54,55.

Los estudios revisados muestran un significativo aumento de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga ω-3 al incorporar algas en los productos cárnicos (aumentos desde 35 a 164%) y disminución de la relación ω-6/ω-3 (de 7 a 4, 5 y 3 al adicionar P. umbilicalis, U. pinnatifida y H. elongata respectivamente)^41,52.

De los estudios presentados en la tabla 1, dos determinaron el contenido de polifenoles totales y capacidad antioxidante. Lopez-Lopez y cols.⁵² encontraron concentraciones de 820, 2170 y 2570 mg AGE/100g de muestra para emulsiones cárnicas con 5,6% de U. pinnafitida, P. umbilicus y H. elongata respectivamente. Valores más altos a los que se encontraron en salchichas formuladas con 25% de nueces, en que se alcanzó una concentración de 560 mg AGE/100g de muestra⁵⁶. Los autores aplicaron el método de Saura-Calixto⁵⁷ que permite cuantificar polifenoles extraíbles y no-extraíbles. La capacidad antioxidante fue muy alta en las tres emulsiones cárnicas, siendo mayor en el producto con H. elongata con 3,39 μmol eq. Trolox/g muestra. Cox y Abu-Ghannam cuantificaron polifenoles totales y capacidad antioxidante por método DPPH en muestras de hamburguesas con 10, 20, 30 y 40% de H.elongata y durante el almacenamiento a 4°C por 30 días. El contenido de polifenoles totales fue proporcional al porcentaje de alga incorporada en las hamburguesas, con valores en el rango de 7,05 a 28,11 mg AGE/ 100g de muestra base húmeda⁴⁰, en este caso se utilizó el método que cuantifica solo polifenoles extraíbles.