Título: Microencapsulación mediante bioingeniería de agentes activos que se liberan en moluscos. Bio-Engineered micro Encapsulation of Active agents Delivered to Shellfish (BEADS)
• PLANTEAMIENTO PROYECTO: En la actualidad el consumo mundial de pescado, crustáceos y moluscos está aumentando. Según la FAO, mientras la producción de pesca de captura se ha mantenido estable desde 2001, la producción acuícola ha experimentado un fuerte crecimiento. En 2007 el pescado ya representaba el 16,6 por ciento del aporte de proteínas animales de la población mundial.
Entre las principales especies cultivadas figuran mariscos como las ostras, almejas, mejillones y vieiras.
La acuicultura de moluscos es una industria con bajo impacto medioambiental que se ha extendido en Europa durante las tres últimas décadas, creando empleo en muchos lugares costeros. Sin embargo, su desarrollo se ha visto perjudicado por los episodios tóxicos, afectando directamente a la calidad y seguridad del consumo de moluscos.
Los moluscos filtradores acumulan grandes cantidades de toxinas naturales derivadas del fitoplancton, esto supone un importante problema económico y sanitario en diferentes países. El consumo de estos moluscos puede ser peligroso para los humanos y provocar distintos tipos de patologías. Entre las más comunes en Europa destacamos la intoxicación paralizante (toxinas PSP), amnésica (toxinas ASP) o diarreica (toxinas DSP).
Asimismo, las áreas de producción de moluscos pueden estar severamente castigadas por la presencia de contaminación microbiológica en el agua, bacterias fecales de origen humano o animal así como virus que provocan la contaminación de los moluscos. En otros casos, diversos agentes patógenos, si bien no afectan a la salud del consumidor, sí que pueden tener graves consecuencias sobre el crecimiento o la supervivencia de los moluscos, produciendo importantes daños económicos.
• OBJETIVOS: Este proyecto busca herramientas para mitigar los impactos negativos de las biotoxinas marinas, la contaminación microbiológica y enfermedades debidas a parásitos, fundamentalmente la bonamiasis, que afecta especialmente a la ostra, Ostrea edulis. El consorcio que integra este proyecto persigue mejorar la depuración de moluscos liberando agentes activos o probióticos a través de una técnica conocida como microencapsulación.
En el marco de un proyecto anterior, el 6º Programa Marco "SPIES DETOX", se desarrolló una metodología usando microcápsulas digeribles para introducir los agentes activos en los moluscos filtradores (Figura 1). Las microcápsulas, de menos de 100 μm de tamaño, se añaden al agua del tanque de depuración para formar una suspensión a partir de la cual se pueden alimentar los moluscos. Las microcápsulas, insolubles en agua, se rompen en la glándula digestiva de los bivalvos y liberan el agente activo que actuará sobre la diana "blanco contaminante".
Pequeñas y medianas empresas dedicadas al cultivo de moluscos.
• ACTUACIONES PREVISTAS:
Durante la segunda parte del proyecto BEADS, se harán experimentos con moluscos vivos cultivados en tanques para estudiar la degradación de toxinas mediante dietas con bacterias microencapsuladas. También se realizarán estas pruebas para aumentar la eficiencia de la depuración de bacterias y virus. A continuación se realizarán estas pruebas a gran escala, en las plantas de depuración que pertenecen a algunas de las PYMEs que participan en el proyecto.
En conclusión, el proyecto BEADS debería aportar una colección de bacterias no patógenas que aumenten la eficacia de la depuración, ya sea por su capacidad para degradar toxinas ASP y DSP como por su actividad antimicrobiana contra patógenos bacterianos y virus. Además, identificará inmunoestimulantes o probióticos efectivos para proteger las ostras contra el patógeno Bonamia ostreae. Por último, la eficacia de la microencapsulación será evaluada en diferentes moluscos lo que incrementará las probabilidades de éxito del proyecto.
• PRINCIPALES RESULTADOS PREVISTOS
Durante los últimos 10 años, varios artículos de investigación han demostrado que algunas bacterias marinas son capaces de degradar las ficotoxinas del grupo PSP. Hasta el momento se han aislado 334 bacterias marinas de moluscos contaminados con toxinas DSP y ASP y se ha estudiado su capacidad para degradar estas toxinas, obteniéndose resultados muy prometedores.
Algunas de las bacterias aisladas han conseguido reducir entre un 15 y un 40% la concentración de toxina DSP in vitro. Durante el proyecto BEADS se espera desarrollar una "dieta probiótica" constituida por bacterias no patógenas y enzimas que degraden toxinas y que se liberen, a través de la microencapsulación, directamente a la glándula digestiva de los moluscos para mejorar el proceso de depuración.
Fig 2. Pruebas experimentales con bivalvos para determinar el tamaño más adecuado de las microcápsulas. A la derecha halos de inhibición del crecimiento de Listeria monocytogenes obtenidos mediante la aplicación de una bacteria probiótica aislada de mejillón en el marco de este proyecto.
Asimismo, el proyecto BEADS está desarrollando un procedimiento para eliminar tanto bacterias fecales de los moluscos como otros contaminantes que no se eliminan tan fácilmente durante la depuración, por ejemplo las bacterias Vibrio parahaemolyticus y Vibrio vulnificus, y contaminantes virales, en concreto norovirus y el virus de la hepatitis A. Los organismos probióticos pueden desplazar a los patógenos compitiendo por el espacio y los nutrientes y/o producir moléculas antimicrobianas que los eliminen o impidan su crecimiento. En estos momentos se han aislado 509 bacterias de diferentes moluscos comerciales y se está analizando su actividad potencial contra diferentes bacterias patógenas y virus.
Por otra parte se está evaluando también la capacidad antimicrobiana de extractos obtenidos a partir de diferentes organismos marinos, como algas y esponjas marinas. Hasta el momento se ha encontrado una bacteria con actividad anti-Listeria aislada de mejillón, un extracto de algas con capacidad para inhibir E. coli, S. aureus, V. parahaemolyticus, V. vulnificus y S. enterica y dos extractos de esponjas marinas con capacidad para inhibir E. coli, uno de los principales microorganismos presentes en los moluscos contaminados y el indicador de su calidad higiénico-sanitaria.
El proyecto se centra además en estudiar el método más apropiado para la microencapsulación de las bacterias seleccionadas, una vez microencapsuladas se emplearán en dietas para detoxificar los moluscos contaminados con toxinas, bacterias y virus. Hasta el momento se han conseguido encapsular algunas bacterias con alginato observando viabilidades de un 99% tras su conservación a 4 ºC. Además, el 85% de las bacterias encapsuladas consiguió sobrevivir en agua marina a 15 ºC después de 30 días. Se ha observado que las bacterias mantienen su actividad antimicrobiana tras la encapsulación y posterior almacenamiento.
Fig 3. Microcápsulas de alginato con la bacteria probiótica en el interior (A) o vacías (B).
Otro problema específico que afecta a la acuicultura europea desde 1970 se relaciona con la bonamiasis, una enfermedad causada por el parásito Bonamia ostreae que afecta a los hemocitos de la ostra plana Ostrea edulis; como resultado se producen elevadas mortalidades y pérdidas económicas en muchos países. Se ha abordado la profilaxis y erradicación de este parásito desde diferentes perspectivas, sin resultados satisfactorios hasta el momento. El proyecto BEADS está estudiando nuevos mecanismos para mitigar el efecto de la bonamiasis estimulando la respuesta inmune de la ostra mediante la utilización de probióticos o inmunoestimulantes microencapsulados.
Distintas empresas, pequeñas y medianas empresas (PYMEs), y centros de investigación han conformado un consorcio de 12 socios para tratar de buscar soluciones a esta problemática mediante la solicitud de un proyecto europeo del 7º Programa Marco: “Microencapsulación mediante bioingeniería de agentes activos que se liberan en moluscos: Bio-Engineered micro Encapsulation of Active agents Delivered to Shellfish (BEADS)” que ha sido financiado hace poco más de un año.
• PÁGINA WEB:
El progreso de este trabajo podrá consultarse en la página web del proyecto
• DATOS DEL COORDINADOR:
Alan Coghill, Orkney Fisheries Association, Gran Bretaña