Mejoramiento del tricoma de la Spirulina Arthrospira platensis

Autores:

Castro Rosas, Miguel Angel
Melo Soldevilla, Jesús del Carmen

Asesor:
Ing. Judith A. Aquije Dapozzo.



Noviembre de 2009

Resumen
La “espirulina” Arthrospira platensis, es una cianobacteria que presenta nutrientes de gran valor para el ser humano y otros organismos, observándose un componente importantísimo como el fierro. La cepa mantenida en la FIPA UNICA perdió sus espiras por la falta de administración de fierro en el medio de cultivo.
Esta investigación nos motiva a utilizar métodos de enriquecimiento con sustancias ricas en fierro (licor de clavos, Sulfato ferroso), así como de asimiladores de Fierro medio de solución (SAF).

Introducción
El proyecto fue ejecutado en el laboratorio de la FIPA UNICA ubicado en Pisco-Playa.
La cepa de la Spirulina fue llevada de las posas artificiales de Santo Domingo (Paracas) a Francia para ser mejorada. En el año 1998, María Juana Batbedat y Mr. Gilles Favey trajeron la cepa a la Facultad de Ingeniería Pesquera de la U. N. San Luis Gonzaga de Ica.
El cultivo empezó con 4cc. , desdoblándose hasta 500 litros de crecimiento utilizando el medio de cultivo Jordan, recomendados por los franceses antes mencionados.
La Spirulina a servido para tesis, trabajos de Investigación en Piura-Lima-Chincha-Arequipa-Ica, estudiantes de pre-grado y Secundaria.

inofensivas bolsas desechables de plástico que nos “regalan” los empacadores del supermercado… miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro miguel castro

Una información emitida por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, revela que aproximadamente se consumen cada año, alrededor del mundo, entre 500 billones y un trillón de bolsas plásticas. (Noticias National Geographic 2 de septiembre, 2003)

Menos del 1% de las bolsas se recicla. Es mas costoso reciclar una bolsa plástica que producir una nueva. (Periódico de Monitoreo de la Ciencia Cristiana)

Existe una economía áspera, detrás del reciclaje de las bolsas plásticas. Procesar y reciclar una tonelada de bolsas plásticas cuesta $ 4000; la misma cantidad se vende en el mercado de materias primas a $ 32 (Jared Blumenfeld Director Del Departamento del Medio Ambiente en San Francisco)

Entonces
¿A donde van las bolsas?

Un estudio de 1975 demostró que las embarcaciones transoceánicas, arrojaban en conjunto 4 millones de kilos de plástico al mar, cada año. La razón por la cual los basureros del mundo no estaban inundados de plástico, era porque su mayoría terminaba en el océano. (Academia Nacional de Ciencias de los EE.UU.)

Las bolsas son arrastradas hacia distintos lugares de nuestra tierra

y hacia nuestros mares, lagos y ríos.

las bolsas encuentran su vía hacia el mar, en los desagües y cañerías

Se han encontrado bolsas plásticas flotando al norte del Circulo Ártico, cerca de Spitzbergen e incluso mucho más al sur, en las Islas Malvinas (Encuesta Antártica Británica)

Las bolsas plásticas representan más del 10% de los desechos, que llegan a la orilla de las costas de EE. UU. (Programa de Monitoreo de Desechos de la Marina Nacional)

Las bolsas plásticas se fotodegradan: con el pasar del tiempo se descomponen en petro-polímeros más pequeños y tóxicos que finalmente contaminarán los suelos y las vías fluviales (CNN.com/tecnhology 16 de noviembre , 2007 )

Como consecuencia, partículas microscópicas pueden entrar a formar parte de la cadena alimenticia (CNN.com/tecnhology 16 de noviembre, 2007 )

El efecto sobre la vida silvestre puede ser catastrófico

Las aves quedan atrapadas sin esperanza

Cerca de 200 diferentes especies de vida marina, incluyendo ballenas, delfines, focas y tortugas mueren a causa de las bolsas plásticas (Reporte WWF 2005)

Mueren después de ingerir las bolsas plásticas, que confunden con comida (Reporte WWF 2005)

¿Qué hacemos?

Si usamos una bolsa de tela, podemos ahorrar 6 bolsas por semana
Es decir, 24 bolsas al mes

O sea, 288 bolsas al año
O sea, 22176 bolsas durante una vida promedio
Si sólo 1 de cada 5 personas en nuestro país hiciera esto, ahorraríamos 1.330.560.000.000 de bolsas durante nuestras vidas

Bangladesh prohibió las bolsas plásticas

MSNBC.com 8 de marzo, 2007

China prohibió las bolsas plásticas gratuitas (CNN.com/asia 9 de enero, 2008)

Irlanda fue el primer país en Europa, en poner impuestos sobre las bolsas plásticas en el 2002. De esta forma, ha reducido el consumo en un 90%. (BBC Noticias 20 de agosto, 2002)

En el 2005, Rwanda prohibió las bolsas plásticas

Israel, Canadá, India del Oeste, Botswana, Kenya, Tanzanía, África del Sur, Taiwán y Singapur también han prohibido, o están en el proceso de prohibir las bolsas plásticas

El 27 de marzo del 2007, San Francisco se convirtió en la primera ciudad de EE. UU., en prohibir las bolsas plásticas (NPR.org National Public Radio)

Oakland y Boston están considerando la prohibición (The Boston Globe 20 de mayo, 2007)

Las bolsas plásticas están hechas de polietileno: un termoplástico que se obtiene del petróleo ( NN.com/tecnhology 16 de noviembre, 2007 )

Reduciendo el uso de las bolsas plásticas, se disminuirá el consumo de petróleo, recurso no renovable y que tantas guerras provoca...

China ahorrará 37 millones de barriles de petróleo cada año, gracias a la prohibición de bolsas plásticas gratuitas(CNN.com/asia 9 de enero, 2008)

Si ya lo leíste, ya estas enterado, si no haces algo, eres participe de esto.

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SPIRULINA, EL ALIMENTO DEL FUTURO

La Spirulina, cianobacteria consumida desde hace siglos por algunas poblaciones, fue objeto de un redescubrimiento en los últimos años. En algún tiempo fue clasificada entre las “algas azul-verdes” y, aunque no lo es propiamente, así se le sigue denominando por comodidad. Crece de manera natural en aguas alcalinas de algunos lagos de zonas calientes. Mide aproximadamente 0.1 mm y se presenta generalmente en forma de minúsculos filamentos verdes enrollados en espirales mas o menos delgados y numerosos, dependiendo de la variedad.

Su contenido impresionante en proteínas, además de su velocidad de crecimiento en medios totalmente minerales, son algunos de los factores que han llamado la atención de investigadores e industriales.

El alimento más concentrado de la naturaleza

Considerada como superalimento por la importancia de la concentración y amplitud de sus

componentes activos, la Spirulina, es adoptada en todos los países desarrollados, a favor de la megatendencia planetaria de sustitución de proteínas derivadas de las carnes rojas y la adopción progresiva del concepto de alimentos sanos en la dieta. Las microalgas Spirulina, es la fuente más rica en vitamina B12 conocida en la naturaleza (más de tres veces el contenido de la carne bovina); así como también contiene casi todas las vitaminas restantes del mismo grupo (B1, B2, B3, B6) en muy importantes cantidades. Completan su composición, considerables dosis de vitaminas E, inositol, ácido fólico, biotina y ácido pantoténico.

El mayor contenido de agentes antioxidantes naturales

La combinación del Betacaroteno (más de 30 a 50 veces el contenido de la zanahoria), la enzima superóxido dismutasa (S.O.D.) (la mayor fuente conocida en la naturaleza - más de tres veces superior al contenido de la carne bovina), el Selenio, el Germanio, y la Vitamina E, presentes en importantes proporciones en la Spirulina, actúan como potentes antioxidantes retardando el envejecimiento de células y tejidos al neutralizar los peligrosos "radicales libres". Este efecto antioxidante se extiende a la protección de los ácidos grasos insaturados y poliinsaturados, preservándolos de la degradación y consecuente formación de las peligrosas placas u obstrucciones arteriales. En el mismo sentido, ejerce una acción preventiva del cáncer -sobre todo en fumadores- derivado del tabaco, el alcohol, la polución ambiental y el estrés. En este último factor mencionado, la Spirulina participa en la formación de hormonas antiestrés en la sangre.

Mayor absorción de nutrientes esenciales que cualquier otro alimento

La digestibilidad (disponibilidad del cuerpo para absorber los nutrientes) de las microalgas Spirulina, siendo variable entre el 88 al 92 % (promedio: 90 %). Este hecho singular señala que la biodisponibilidad de esta microalga más que duplica la del resto de los alimentos. Por ejemplo: la carne bovina, ovina o porcina, o las proteínas derivadas de la soja, tienen una digestibilidad que no supera el 35 %. Esta enorme diferencia tiene lugar únicamente con la Spirulina, debido a las características propias de su constitución celular, cuya membrana está compuesta de compuesto fácilmente degradables por el sistema digestivo (mucopolisacáridos), a diferencia de la mayoría de las células vegetales que presentan otra constitución (celulosa). Ello determina que la biodisponibilidad de sus principios nutritivos sea casi inmediata, sin demandar al organismo gastos energéticos adicionales para disponer de los nutrientes, tal como sucede con la mayoría de los alimentos, siempre y cuando este proceso sea factible.

Alimento de astronautas

En un hecho que resalta sus valiosas propiedades nutricionales, la N.A.S.A. la ha incorporado como parte de la ingesta de los astronautas, habiendo sido propuesto su cultivo en las futuras mega-estaciones espaciales, no solamente como alimento y sostén de vida, sino como importante generadora de oxígeno, dado que estas microalgas son fotosintéticamente (proceso natural de generación de oxigeno por parte de la plantas) mucho más eficientes que las plantas superiores.

El alimento más seguro y reconocido por sus propiedades nutricionales

Es un hecho importante, que la F.D.A. (Food and Drugs Administration, U.S.A.) organismo regulador de los alimentos y medicamentos de EE.UU., ha aprobado y auspiciado desde 1981 la utilización de la Spirulina como complemento dietario natural de uso masivo y sin contraindicaciones, aún en muy altas dosis.

La Organización de la Naciones Unidas (O.N.U.) mediante el Instituto Intergubernamental para el Uso de las Microalgas Spirulina contra la Malnutrición (IIMSAM - Intergovermental Institution for Use of Micro-Algae Spirulina Against Malnutrition - United Nations - http://www.pomun.org/), recomienda el empleo de microalgas Spirulina y alimenticias contra la malnutrición aguda en situaciones de las emergencias humanitarias, de malnutriciones de índole crónico, y para el desarrollo sostenible.

Las más recientes investigaciones (Prof. F. A. Popp Marco Bischof, Dr. N. Niggli) muestran que la composición química de nuestra alimentación tiene una importancia secundaria.

El factor principal de la calidad del alimento es la energía luminosa (biofotones-PRANA). Por eso, cuanta más luz puede almacenar un alimento, más valioso es. Por ejemplo, la verdura fresca que ha crecido de forma natural y la fruta madurada al sol son ricas en energía solar.

Por consiguiente, la capacidad de almacenamiento de biofotones es una medida de la calidad de nuestra alimentación. La Spirulina almacena todo el espectro solar.

Mediante un complejo único de pigmentos, la spirulina puede absorber prácticamente todo el espectro solar. Clorofila = verde, ficocianina = azul, carotinoides = amarillo, naranja, rojo.

Las mediciones de los biofotones confirman que la spirulina recién cosechada es un excelente almacenador de energía solar.

Alimentación para el metabolismo de la luz

A través de la alimentación, absorbemos las partículas luminosas (biofotones), que se transmiten a las células. Estas partículas contienen importantes bioinformaciones que controlan complejos procesos vitales de nuestro cuerpo. Los biofotones poseen una gran fuerza de organización y regulación que proporciona al organismo mayor movimiento y orden. Ello se expresa mediante una sensación de vitalidad y bienestar. Por lo tanto, una parte importante del efecto de la spirulina radica en la energía solar que esta alga almacena y puede transmitir directamente al organismo humano.

Mientras otros microorganismos destinados a la alimentación, se enfrentan a problemas como el de la digestibilidad o el contenido de ácidos nucleicos, la Spirulina parase constituir actualmente una de las mejores soluciones para la producción sencilla de un complemento alimenticio de alta calidad.

Cabe mencionar también que las condiciones extremas (salinidad y PH), en las cuales crece esta cianobacteria, aseguran la higiene de los cultivos, ya que pocos microorganismos son capaces de sobrevivir en tales condiciones.

LOTKA - VOLTERRA

Vito Volterra (1860-1940), físico y matemático italiano fue catedrático de la universidad de Roma y senador. Su oposición al fascismo y su origen judío significaron la expulsión de su cátedra y de las sociedades científicas italianas. Exiliado en Francia hasta 1939, impartió cursos en distintos países, entre ellos España. Volterra desarrolló la solución a las ecuaciones integrales de límites variables que lleva su nombre y tras la primera guerra mundial, en la que se alistó en el cuerpo de ingenieros, se interesó por la aplicación matemática en la biología, extendiendo y desarrollando la obra del matemático belga Pierre François Verhulst, uno de los “padres” de la ecuación logística que comenté en el post sobre “teoría del caos”, cuando sobre un problema de poblaciones de peces diseñó una ecuación logística sobre el crecimiento de poblaciones competitivas expresada como sistema de dos ecuaciones diferenciales.Alfred James Lotka (1880-1949), químico, demógrafo y matemático norteamericano de origen ucraniano escribió un libro de Biología teórica y varios artículos sobre procesos oscilantes en Química, en donde de manera independiente a Volterra trabajó con la misma ecuación logística de Verhulst pero con el fin de describir una reacción química en la cual las concentraciones oscilan y estableció el modelo que hoy se conoce con el nombre de ambos Lotka-Volterra y que representa aún la base de los estudios teóricos acerca de la dinámica de poblaciones y otros modelos matemáticos en campos tan diversos como la economía, interdependencia compleja, sostenibilidad, tratamiento de plagas, etc.El sistema de ecuaciones diferenciales Lotka-Volterra (en adelante Modelo Lotka-Volterra) tiene un interés especial en el campo del Pensamiento Sistémico debido a que reúne dos características clave: aún tratándose de un modelo no lineal es sencilla de modelar con medios informáticos (aunque existen extensiones posteriores para hacerla más “realista”) y hace tangible los conceptos a veces abstractos de interdependencia y acoplamiento, esenciales desde la perspectiva sistémica pues estas son “características isomorfas” a todos los sistemas. En otro post profundizaré sobre el “isomorfismo”, verdadera madre de todas las batallas para los sistémicos.

Breve Referencia Histórica

Propuesto por primera vez en 1925 por Vito Volterra (Italia).
Objetivo: Describir las variaciones observadas en las poblaciones de peces en el Mar Adrático
Alfred Lotka (USA) trabajó sobre el mismo sistema de ecuaciones, pero con el fin de descibir una reacción química en la cual las concentraciones oscilan (1926)
Recientemente se ha intentado aplicar este juego de ecuaciones inclusive a modelación económica o turismo sostenible.

Postulado:
Consumidores y recursos pueden ser considerados como partículas que interactúan en un medio homogéneo (“gas”). Bajo estas condiciones la tasa de encuentros entre consumidores y recursos (“tasa de reacción”) será proporcional al producto de sus poblaciones (“masas”), es decir, se rigen por la “ley de acción de masas”.

FORMULACION:
1. La velocidad con que varía la población de presas x es proporcional a la población existente en el momento t.
2. La velocidad con que varía la población de presas x es proporcional al número de encuentros con los predadores y.

Para los predadores (y), la velociodad de variación de la población sera:
1.Proporcional al número de predadores (y) en el momento t.
2.Propocional al número de encuentros presa (x) predador (y), v.g. Propocional tanto a la población de presas como de predadores en el momento t.

Puede verse que:
1. En ausencia de predadores, la presa crece en forma exponencial. Para ello basta resolver

2. En ausencia de presas, los predadores se extinguen en forma exponencial.


Lo que tenemos en realidad es un sistema de dos ecuaciones acopladas:


El punto estacionario de este sistema se encuentra cuando:

En el plano xy, eliminando el parámetro t, este punto se ubicará:

En el plano xy la solución es una familia de curvas.

La solución para este sistema de ecuaciones, gráficamente, tiene el siguiente aspecto:

Al graficar las soluciones x(t) e y(t) en forma paramétrica en el espacio de fases (x,y), obtenemos la superposición de dos funciones oscilatorias(1):
Por otro lado, las isoclinas x = const e y = const dividen la gráfica en cuatro regiones:

CRECIMIENTO LOGÍSTICO

Para entender este tema haremos una breve introducción matemática sobre las funciones logísticas.

Introducción:
La función logística o curva logística modela la función sigmoidea de crecimiento de un conjunto P. El estadio inicial de crecimiento es aproximadamente exponencial; al cabo de un tiempo, aparece la competición entre algunos miembros de P por algún recurso crítico K ("cuello de botella") y la tasa de crecimiento disminuye; finalmente, en la madurez, el crecimiento se detiene.
Una ecuación logística se define por la fórmula matemática:

MODELOS DE CRECIMIENTO

La biosfera está constituida de sistemas que cambian con el paso del tiempo. Ambos sistemas: ambiental y humano, pueden describirse por la forma de sus cambios. El modo por el cual el sistema cambia depende de la organización del sistema y del tipo de fuente de energía que está disponible. Por ejemplo, algunos ecosistemas aumentan en tamaño y complejidad mientras otros detienen su crecimiento. Algunas pequeñas ciudades pueden crecer y convertirse en ciudades grandes mientras que otras ciudades parecen permanecer del mismo tamaño durante décadas (ellas parecen haber alcanzado un estado de estabilidad). Otras ciudades disminuyen de tamaño y complejidad, industrias cierran, y los habitantes se trasladan.
La organización de un sistema puede estudiarse diseñando un diagrama del sistema (modelo). A través de los tipos de fuentes de energía en un diagrama, podemos decir como el sistema crece o disminuye. Mencionaremos uno:

Crecimiento Logístico

Las poblaciones creciendo inicialmente rápido en una fuente de presión constante, se vuelven tan numerosas que pierden su capacidad de crecer debido a interacciones entre los miembros de la población, resultando entonces un estado de equilibrio. Este tipo de crecimiento se llama crecimiento logístico.
Crecimiento logístico es el balance entre producción en proporción a la población, y a las pérdidas en proporción a la oportunidad de interacciones individuales.
El proceso de crecimiento puede ser entendido con el auxilio del diagrama de símbolos del modelo en la Figura 6.2. Un ejemplo es el crecimiento de levadura en el fermento del pan. Primeramente, el crecimiento de la población es casi exponencial. La disponibilidad de alimento es constante y como la población crece esto implica comer más y más. Sin embargo, las células de levaduras se vuelven tan numerosas que sus productos comienzan a interferir con el propio crecimiento. Resultando un estado de equilibrio entre producción y pérdida de células.

Figura 6.2 Crecimiento logístico: Crecimiento de un sistema con una fuente de energía a presión constante y una auto-interacción en un drenaje de salida.
El abastecimiento de energía es una fuente de presión constante, y la población está extrayendo energía y retroalimentando para extraer más. El crecimiento de la población es por esta razón, al principio, exponencial. No obstante, la Figura 6.2 muestra que la población, por interacciones consigo misma, crea un drenaje acelerado de energía, el cual irá eventualmente a extraer energía suficiente para detener el crecimiento de la población. En estas condiciones, el gráfico muestra el crecimiento exponencial que disminuye, y eventualmente se nivela a un estado de equilibrio. Este sistema tiene una fuente de presión constante y un drenaje de auto-interacción.
Observe que en la Figura 6.2, la etiqueta en el símbolo de depósito es "cantidad". Debemos de tener en cuenta este término genérico para denominar el contenido del depósito o también puede referirse a números de población, biomasa, depósito de energía o para todos ellos.
Otro ejemplo es el crecimiento de la población humana y sus servicios en la ciudad. El crecimiento puede aumentar exponencialmente hasta que la superpoblación de casas, calles, tiendas, y autos comience a aumentar los factores negativos de suciedad, ruido, crimen, y polución, y el coste de lidiar con esto se torne progresivamente mayor. Cuanto más crece la población, mayor es el drenaje, hasta que el crecimiento de la ciudad se nivela.

MEDICION DE AREAS DE LOS ESPEJOS DE AGUA UBICADOS EN PISCO PLAYA, DISTRITO DE PISCO -ICA


Se utilizo el programa GOOGLE EARTH para realizar las medidas y coordenadas, señalizadas con letras; para luego ubicarlas por medio de GPS y poder comparar el área tomada con dicho programa, con la que luego obtendremos matemáticamente.
Estas mediciones fueron realizadas como parte de la cátedra de análisis matemático II de la facultad de Ingeniería Pesquera y de Alimentos de la Universidad San Luis Gonzaga de Ica.

ESPEJO DE AGUA I
Área: 19 263.69 m2
Perímetro: 615.83 m

LATITUD
LONGITUD
A 13°42'39.74"S
76°13'11.90"O
B 13°42'40.43"S
76°13'11.79"O
C 13°42'40.00"S
76°13'11.16"O
D 13°42'40.30"S
76°13'10.76"O
E 13°42'40.99"S
76°13'10.64"O
F 13°42'41.56"S
76°13'10.31"O
G 13°42'41.75"S
76°13'9.27"O
H 13°42'42.67"S
76°13'9.19"O
I 13°42'43.54"S
76°13'9.50"O
J 13°42'44.54"S
76°13'9.92"O
K 13°42'44.95"S
76°13'10.19"O
L 13°42'46.25"S
76°13'9.92"O
M 13°42'46.07"S
76°13'10.15"O
N 13°42'46.59"S
76°13'10.33"O
Ñ 13°42'46.55"S
76°13'11.19"O
O 13°42'46.29"S
76°13'12.24"O
P 13°42'46.38"S
76°13'12.63"O
Q 13°42'46.23"S
76°13'13.32"O
R 13°42'46.11"S
76°13'13.76"O
S 13°42'44.77"S
76°13'13.84"O
T 13°42'43.77"S
76°13'13.86"O
U 13°42'42.78"S
76°13'13.28"O
V 13°42'41.80"S
76°13'12.83"O
W13°42'41.04"S
76°13'12.36"O
X 13°42'40.26"S
76°13'12.30"O





ESPEJO DE AGUA II

Área: 22 787.33 m2
Perímetro: 211.64 m


LATITUD
LONGITUD
A13°42'50.85"S
76°13'13.58"O
B13°42'51.08"S
76°13'13.35"O
C13°42'51.32"S
76°13'13.15"O
D13°42'51.59"S
76°13'13.00"O
E13°42'51.97"S
76°13'12.97"O
F13°42'52.33"S
76°13'13.04"O
G13°42'52.51"S
76°13'13.20"O
H13°42'52.57"S
76°13'13.45"O
I13°42'52.82"S
76°13'13.85"O
J13°42'53.02"S
76°13'14.24"O
K13°42'53.14"S
76°13'14.59"O
L13°42'53.04"S
76°13'14.97"O
M13°42'52.92"S
76°13'15.19"O
N13°42'52.61"S
76°13'15.30"O
Ñ13°42'52.38"S
76°13'15.16"O
O13°42'51.76"S
76°13'14.77"O
P13°42'51.41"S
76°13'14.50"O
Q13°42'50.99"S
76°13'14.09"O







ESPEJO DE AGUA III

Área: 2 075.29 m2
Perímetro: 237.23 m



LATITUD
LONGITUD
A 13°42'53.64"S
76°13'14.72"O
B 13°42'53.72"S
76°13'14.43"O
C 13°42'53.85"S
76°13'14.20"O
D 13°42'53.96"S
76°13'13.86"O
E 13°42'54.15"S
76°13'13.52"O
F 13°42'54.40"S
76°13'13.30"O
G 13°42'54.48"S
76°13'13.02"O
H 13°42'54.46"S
76°13'12.81"O
I13°42'54.32"S
76°13'12.62"O
J 13°42'54.49"S
76°13'12.43"O
K 13°42'54.76"S
76°13'12.29"O
L 13°42'54.99"S
76°13'12.31"O
M 13°42'55.37"S
76°13'12.37"O
N 13°42'55.64"S
76°13'12.53"O
Ñ 13°42'55.86"S
76°13'12.60"O