Utilizzazione commerciale delle alghe marine

3La composizione chimica è fondamentale per stimare il valore nutritivo, 
conoscere i prodotti che si possono estrarre, mettere a punto le metodologie ottimali 
per l’estrazione, ottenere prodotti derivati adatti a particolari impieghi.  
La biologia delle macroalghe comprende vari settori, sia di base sia applicativi, 
che spaziano dalla tassonomia, per classificare e riconoscere le specie, allo studio dei 
cicli di riproduzione, alle ricerche fisiologiche sulla nutrizione minerale e sulla 
fotosintesi, al miglioramento genetico, alla coltura dei tessuti per la 
micropropagazione. Naturalmente, alcuni aspetti di questi studi hanno già fornito 
risultati che trovano corrente applicazione, altri sono ancora in fase sperimentale. 
L’ecologia studia l’influenza dei fattori ambientali sulla crescita delle alghe, 
avendo come uno dei principali obiettivi la stima della produttività. Recentemente 
essa deve anche considerare l’impatto degli eventuali inquinanti ed infine dovrebbe 
valutare l'effetto del raccolto – e quindi del depauperamento - delle popolazioni 
naturali sugli equilibri dell’ecosistema.  
L’agricoltura marina è l’applicazione di criteri e metodi agronomici terrestri 
alla coltura su larga scala di specie economicamente importanti sia con lo scopo di 
ripopolare aree naturali impoverite dall’intensivo sfruttamento sia per impiantare veri 
“campi marini” che consentano una produzione mirata e più abbondante. 
In questa tesi ho cercato di fare una rassegna aggiornata degli usi più 
significativi delle alghe marine e dei loro principali prodotti (cf. Newton 1951; 
Volesky et al. 1970; Waaland 1981). Ovviamente, tale rassegna non poteva essere 
completa e dettagliata, dal momento che esistono innumerevoli applicazioni 
industriali dei prodotti delle alghe, talvolta coperte da segreto, le quali andrebbero 
comunque fuori dalle nostre competenze e dal tema proposto.  
Ho pertanto limitato il soggetto da trattare all’uso delle macroalghe marine 
nell’alimentazione umana e animale, in medicina e nell’industria farmaceutica e 
cosmetica, nell’agricoltura, nell’industria cartaria, nella produzione di biogas. 
 
4I PRINCIPALI PRODOTTI DELLE ALGHE 
 
 
Le alghe sono la fonte di molti prodotti fra i quali ricordiamo soprattutto i 
ficocolloidi che appartengono alla categoria chimica dei polisaccaridi (Percival e 
McDowel, 1967; Fogg, 1966). In particolare, si tratta di polimeri di acidi uronici, 
cioè gli acidi organici che derivano dalle molecole degli zuccheri. I più noti e più 
usati ficocolloidi sono l’acido alginico, l’agar ed i carragenani. (Peat e Turvey, 1965; 
Kim, 1965) 
 
 
Acido alginico e alginati 
Nel 1883 E.C. Stanford scoprì che molte alghe brune contenevano una sostanza 
viscosa che trattata con carbonato di sodio e successivamente con un acido minerale 
liberava un composto che fu chiamato “acido alginico”. Si tratta di un componente 
della parete cellulare di cui costituisce la matrice non strutturata nella quale sono 
immerse le fibrille di cellulosa. Questa localizzazione venne anche evidenziata 
mediante microradiografie ai raggi X e spodogrammi (Frei e Preston, 1962). 
Chimicamente l’acido alginico è costituito da un complesso poliuronico molto 
stabile all'idrolisi. Contiene prevalentemente catene di acido D-mannuronico e di 
acido L-guluronico con legami del tipo β -1,4 (Haug & Larsen 1964). I dettagli della 
struttura della macromolecola devono essere tuttora chiariti.  
Essendo un colloide, l’acido alginico in acqua non forma una vera soluzione, 
però ha un’elevata capacità di assorbimento dell’acqua. Essendo un acido, esso forma 
dei sali che sono detti “alginati”. I sali di Na, K, NH
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, Mg, Fe (ferroso) sono solubili 
in acqua mentre i sali di Ca, Al, Zn, Cu, Cr, Ag e Fe (ferrico) sono insolubili. 
L’alginato di sodio è il sale naturale, detto comunemente “algina”. 
Le alghe brune usate per ricavarne alginati sono principalmente specie di medie 
e grandi dimensioni che fanno parte delle Laminariales (kelp) e Fucales: 
Varie ricerche hanno messo in evidenza che la quantità di acido alginico 
contenuto nelle Laminariales e nelle Fucales dipende dalla stagione: essa è maggiore 
in autunno e minore in primavera. Però è anche in relazione all’habitat (esposizione, 
5protezione, correnti e profondità). In Macrocystis sono state riscontrate variazioni 
anche in base alla latitudine. L’estrazione avviene da qualsiasi parte del tallo, essendo 
stato dimostrato, nelle Laminariales, che il contenuto in alginati è uguale sia nella 
fronda sia nello stipite. 
Laminaria e Ascophyllum sono solitamente ancorate sui fondali rocciosi a 
qualche metro di profondità e questo rende difficile il raccolto. In passato, nella 
Francia nord-occidentale le laminarie venivano rastrellate sulla riva, dopo forti 
mareggiate, da contadini che stagionalmente si trasformavano in “goemonier”, cioè 
raccoglitori di “goemon”, l’equivalente bretone dell’inglese “kelp”. A quei tempi 
l’acido alginico era ancora sconosciuto o non se ne conoscevano le possibili 
applicazioni, per cui le alghe erano semplicemente bruciate per ricavarne la soda 
(varek) o per estrarre lo iodio. Alcune specie erano anche usate, in proporzioni assai 
modeste, come alimento. Oggi, i goemonier dispongono di moderne imbarcazioni 
dotate di uno speciale attrezzo, lo scoubidou, che consiste in un palo estensibile a 
telescopio, azionato idraulicamente, che s’immerge sino a toccare il fondo e, 
ruotando sul suo asse, con la sua estremità a gancio tagliente falcia e arrotola le 
fronde (Arzel 1987). 
Macrocystis pyrifera è invece la fonte principale di alginati lungo le coste della 
California. E’ un’alga enorme, che raggiunge e supera spesso i 50 metri di lunghezza, 
estendendosi verticalmente dal fondo roccioso, dove è ancorata, sino alla superficie, 
grazie alla spinta di galleggiamento delle sue aerocisti piriformi, poste alla base delle 
lamine. Pertanto, per la raccolta si utilizzano apposite imbarcazioni che falciano e 
stivano le cime delle fronde a qualche metro sotto il pelo dell’acqua. Questa 
decapitazione delle piante è ben presto riparata dalla gran capacità rigenerativa; 
Macrocystis cresce, infatti, più velocemente di qualsiasi pianta marina o terrestre, 
fino a 5 metri per settimana. 
Per l’estrazione dell’acido alginico sono stati messi a punto vari metodi. In 
generale, ad una fase preliminare di desalinazione e triturazione dell’alga segue 
prima un trattamento  con soda o con soluzione di carbonato di sodio e dopo un 
trattamento con acido; si produce così acido alginico grezzo o, di solito, alginato di 
6sodio o di calcio. Le varie forme possono essere convertite dopo filtrazione e 
decolorazione. 
I metodi più usati sono quello di Green (processo a freddo), nel quale si 
produce alginato di sodio o altri sali alginici, ed il metodo di Gloahec-Herter, nel 
quale, trattando il materiale con cloruro di calcio, vengono rimossi laminarina, 
mannitolo e viene prodotto acido alginico. 
7Agar 
L’agar è il componente amorfo, gelatinoso, della parete cellulare delle alghe 
rosse. Per molto tempo è stato detto che l’agar è un miscuglio di due tipi di polimeri, 
l’agarosio e l’agaropectina. L’agarosio è costituito da una catena neutra di residui di 
β -D-galattopiranosio legati in posizione 1,3 e residui 3,6-anidro-α -L-galattopiranosio 
connessi tramite le posizioni 1,4 e ripetuti alternativamente. L’agaropectina ha la 
stessa struttura dell’agarosio, ma contiene anche esteri con il radicale solforico, acido 
glucuronico e acido piruvico (Araki 1965). Oggi la schematizzazione in agarosio ed 
agaropectina è stata abbandonata e si parla invece di varie frazioni di polimeri che 
contengono: agarosio neutro, agarosio piruvato e galattano solfato.  
Concludendo, si tratta di un polimero complesso, costituito sostanzialmente da 
catene di galattosio esterificate di tanto in tanto con un radicale solforico. La 
percentuale di solfato varia secondo la specie d'origine e ne sono state misurate 
quantità diverse che vanno dall’1 al 5%. 
L’agar secco è insolubile in acqua fredda ma dà una soluzione colloidale (sol) 
in acqua scaldata quasi al punto d’ebollizione. Se il sol è abbastanza diluito (1-2%), 
esso rimane liquido scendendo sino a temperature comprese fra 35-50°C ma gelifica 
a temperature più basse; comunque, per fondere nuovamente il gel d’agar occorrono 
temperature fra 90 e100°C. 
La principale fonte d’agar sono certe alghe rosse, dette appunto “agarofite”, 
soprattutto specie dei generi Gelidium, Pterocladia e Gracilaria. 
L’estrazione dell’agar è eseguita con acqua calda o bollente; poi l’estratto viene 
trattato con carbone attivo e viene filtrato. Il gel d’agar viene purificato mediante 
congelamento e scongelamento ripetuto; in questo modo perde acqua che porta via le 
sostanze estranee. Il gel allo stato puro viene poi essiccato ed il prodotto finale 
corrisponde al 24-45% del peso secco dell’alga (Kappanna e Rao, 1963) 
8Carragenine  
Anche le carragenine (carragenani o carragheen) sono polisaccaridi complessi 
estratti dalle pareti cellulari di alcune Rhodophyceae. Le percentuali variano molto 
secondo le specie algali. I componenti chimici presenti sono sostanzialmente il β -D-
galattosio-solfato ed il 3,6-anidro-α -D-galattosio.  
Le carragenine comprendono almeno 4 frazioni di polisaccaridi, chiamate k 
(kappa)-, ι(iota)-, λ  (lambda)- e µ(micron)-carragenina. 
La k-carragenina contiene residui solfati di β -D-galattosio con legami 1,3 
insieme a residui di 3,6-anidro-α -D-galattosio con legami 1,4 (Young,1961; 
Anderson et al. 1968; Smith e Montgomery,1959; Clingman e Nunn,1959). Nel 1955 
O’Neil suggerì l’esistenza di un punto di ramificazione in posizione C
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 per il decimo 
residuo di D-galattosio al quale è attaccato il D-galattosio-3,4 o 3,6 disolfato come 
residuo terminale non riducente. Si tratta di un polisaccaride con bassa viscosità e 
con minore polimerizzazione rispetto alla λ -carragenina. 
La struttura della λ -carragenina è stata meno studiata e si ritiene che contenga 
molto solfato 1,3-legato a galattani contenenti solo piccole proporzioni di 3,6-
anidroderivati. I galattani isolati da alghe diverse possono differire lievemente, ma 
sono sostanzialmente tutti simili (Percival,1964). 
Il gel fonde a 27°-41°C. Ha inoltre la caratteristica di formare coacervati con le 
proteine.  
Le fonti principali di carragenina sono Chondrus crispus (chiamato anche Irish 
moss o carrageen), specie di Eucheuma, Gigartina, Iridea, Solieria, Agardhiella. 
Le procedure d’estrazione sono simili a quelle dell’agar.