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202
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https://mcjournal.editorialdoso.com
ISSN:
3073
-
1356
13
Articulo
Aislamiento, caracterización y producción de
Arthrospira
platensis
Isolation, characterization and production of Arthrospira platensis
Axel Samuel
Palacios
-
Mayorga
1
,
*
,
Jose Humberto
Vera
-
Rodriguez
2
,
Cindy Michelle
Fernández
-
Ledesma
3
,
Silvana Mariuxi
Larrea
-
Bernal
4
y
Jaime David
Sevilla
-
Carrasco
5
1
Universidad Técnica Estatal de Quevedo, Quevedo 120550,
https://orcid.org/0000
-
0001
-
5123
-
3953
2
Universidad
Estatal Península de Santa Elena, Facultad de Ciencias
Agrarias, Santa Elena, Ecuador, 240207,
https://orcid.org/0000
-
0003
-
3027
-
059X
,
jvera7569@upse.
edu.ec
3
Universidad Técnica de Manabí, Portoviejo, Instituto de Posgrado,
Manabí, Ecuador, 130105,
https://orcid.org/0000
-
0002
-
2803
-
7564
,
cferna
ndez3480@utm.edu.ec
4
Universidad Casa Grande, Guayaquil, Ecuador, 090603,
https://orcid.org/0009
-
0003
-
8936
-
837X
,
silvana.larrea@casagrande.edu.ec
5
Universidad Estatal de Milagro, Milagro, Pr
ovincia del Guayas,
Ecuador, 091050,
https://orcid.org/0000
-
0001
-
5257
-
299X
,
jsevillac@unemi.edu.ec
*
Correspondencia:
axel.palacios2015@uteq.edu.ec
https://doi.org/10.70881/mcj/v3/n2/49
Resumen:
El presente estudio tuvo como objetivo aislar, purificar e
identificar una cepa de cianobacteria del género
Arthrospira
, recolectada en
el humedal Abras
de Mantequilla, provincia de Los Ríos, Ecuador. La
muestra de agua fue procesada mediante filtración y diluciones seriadas, e
inoculada en un medio de cultivo Bg
-
11 modificado, ajustado a pH 9,5. Se
implementaron condiciones controladas de temperatura, il
uminación y
aireación para favorecer su desarrollo. La fase de purificación incluyó ciclos
repetidos de cultivo hasta obtener una cepa libre de contaminantes, la cual
fue observada microscópicamente para su caracterización morfológica.
Posteriormente, se e
scaló el cultivo a 1 litro, y finalmente a 100 litros,
logrando obtener 100 g de biomasa fresca, de los cuales se obtuvieron 83 g
de biomasa seca, evidenciando un alto rendimiento en materia seca. La
identificación molecular se realizó mediante la técnica
de barcoding,
utilizando los genes 23S y tRNA, amplificados por PCR y secuenciados por
el método Sanger. Los resultados mostraron una identidad del 100 % con
Arthrospira platensis
, confirmando la taxonomía de la cepa aislada. En
conclusión, se logró aislar
y caracterizar exitosamente una cepa de
A.
platensis
, con potencial para su aplicación en bioproductos sostenibles
gracias a su alta productividad y pureza.
Palabras clave:
C
ianobacteria, cultivo, microalga, molecular, secuencia
.
Cita:
Palacios
-
Mayorga, A. S.,
Jose Humberto, J. H., Cindy
Michelle, C. M., Silvana Mariuxi,
S. M., & Jaime David, J. D. (2025).
Aislamiento, caracterización y
producción de Arthrospira
platensis.
Multidisciplinary
Collaborative Journal
,
3
(2), 13
-
23.
https://doi.org/10.70881/mcj/v
3/n2/49
Recibido:
10
/
03
/20
25
Revisado:
15
/
04
/20
25
Aceptado:
19
/
04
/20
25
Publicado:
22
/
04
/20
25
Copyright:
© 202
5
por los
autores
.
Este artículo es un
artículo de acceso abierto
distribuido bajo los términos y
condiciones de la
Licencia
Creative Commons, Atribución
-
NoComercial 4.0 Internacional.
(
CC
BY
-
NC
)
.
(
https://creativecommons.org/lice
nses/by
-
nc/4.0/
)
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14
Abstract:
The present study aimed to isolate, purify, and identify a
cyanobacterial strain of the genus
Arthrospira
collected in the Abras de
Mantequilla wetland, Los Ríos province, Ecuador. The water sample was
processed by filtration and serial dilutions and inocu
lated into a modified Bg
-
11 culture medium adjusted to pH 9.5. Controlled temperature, lighting, and
aeration conditions were implemented to promote its growth. The purification
phase included repeated culture cycles until a contaminant
-
free strain was
obt
ained, which was observed microscopically for morphological
characterization. Subsequently, the culture was scaled up to 1 liter, and finally
to 100 liters, obtaining 100 g of fresh biomass, from which 83 g of dry biomass
were obtained, demonstrating a hig
h dry matter yield. Molecular identification
was performed by barcoding, using the 23S and tRNA genes, amplified by
PCR and sequenced by the Sanger method. The results showed 100%
identity with
Arthrospira platensis
, confirming the taxonomy of the isolated
strain. In conclusion, a strain of
A. platensis
was successfully isolated and
characterized, with potential for application in sustainable bioproducts thanks
to its high productivity and purity
.
Keywords:
Cyanobacteria, cult
iv
e, microalgae, molecular, se
quence.
1. Introducción
Las microalgas y cianobacterias han ganado una atención creciente en los últimos años
debido a su potencial biotecnológico, ecológico y económico (
Luna, 2007
). Estos
organismos fotosintéticos se destacan por su alta eficiencia en
la conversión de energía
solar, su capacidad para crecer en condiciones extremas y su versatilidad en
aplicaciones industriales (
Cobos Ruiz
et al
., 2014)
. Dentro de este grupo,
Arthrospira
platensis
, conocida comúnmente como espirulina, ha sido ampliamente
estudiada por
sus propiedades nutricionales y su capacidad para producir compuestos bioactivos de
alto valor (
Ramírez
-
Moreno & Olvera
-
Ramírez, 2006
).
A. platensis
es una cianobacteria filamentosa que posee un alto contenido de proteínas,
vitaminas, minera
les y antioxidantes (
Navarrete
-
Domínguez
et al
., 2024
). Su uso se ha
popularizado como suplemento alimenticio tanto en humanos como en animales, y ha
demostrado beneficios en la salud gracias a su capacidad para modular el sistema
inmune, actuar como agent
e antiinflamatorio y combatir el estrés oxidativo (
García,
2013
). Además, su cultivo representa una alternativa sustentable frente a las fuentes
convencionales de proteína, lo que la posiciona como un recurso estratégico en
contextos de seguridad alimentar
ia (
Pérez
-
Madruga
et al
., 2020
).
Más allá de su valor nutricional,
A. platensis
tiene un amplio potencial en la producción
de biocombustibles, cosméticos, biofertilizantes y productos farmacéuticos (
Fernández
et al
., 2018
). Su rápida tasa de crecimiento, j
unto con la posibilidad de cultivarla en
sistemas cerrados o abiertos, permite un aprovechamiento eficiente de recursos, incluso
en zonas donde otras formas de agricultura no son viables (
Ramos Lucia
et al
., 2022
).
Por ello, su estudio y optimización repre
sentan una vía importante hacia el desarrollo de
tecnologías sostenibles (
Hernández
et al
., 2024
).
El aislamiento de cepas locales de
A. platensis
permite evaluar su adaptación a
condiciones específicas de cultivo, lo cual es fundamental para el diseño de
sistemas
de producción eficientes (
Andrade Silva
et al
., 2024
). Asimismo, la caracterización
morfológica, bioquímica y genética de estas cepas brinda información clave sobre su
rendimiento y composición, lo que facilita su aplicación en diferentes industri
as (
Parra
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15
et al
., 2019
). Esta etapa es esencial para identificar variantes con propiedades
superiores o mejor adaptadas al entorno local.
La producción controlada de
A. platensis
permite optimizar las condiciones de cultivo,
como la luz, temperatura, pH y
concentración de nutrientes, con el objetivo de maximizar
su biomasa y la síntesis de compuestos de interés (
Baltazar
-
Navarrete
et al
., 2024
).
Además, la estandarización de procesos de cultivo y cosecha es indispensable para
asegurar la calidad del product
o final, especialmente si se destina a aplicaciones
alimentarias o farmacéuticas (
Rojas
et al
., 2012
).
En este contexto, la presente investigación tiene como objetivo el aislamiento,
caracterización y producción de la cianobacteria
Arthrospira platensis
, c
on el fin de
establecer una base científica y técnica que permita su aprovechamiento a nivel local.
A través de un enfoque multidisciplinario, se buscará identificar cepas prometedoras,
comprender sus propiedades y desarrollar estrategias de cultivo que fa
vorezcan su
rendimiento y calidad, contribuyendo así al desarrollo de soluciones sostenibles
basadas en biotecnología
.
2. Materiales y Métodos
2.1
Aislamiento de la cianobacteria
Fue tomada una muestra de agua en el humedal de Abras de Mantequilla ubicado
en la
provincia de Los Ríos, en la cuenca alta del río Guayas Ecuador (1°29
′40″
S
-
79°43
′42″
O), con la ayuda de un envase estéril fue trasladado hasta el laboratorio de
biología y microbiología de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo (UTEQ).
Para proc
esar la muestra de agua se procedió a filtrar con ayuda de un cedazo con
capacidad de retención de partículas >250 µm. A continuación, se realizaron diluciones
seriadas en agua estéril de 10
-
1
a 10
-
5
con el fin de disminuir la biocarga inicial.
Las dilucio
nes fueron inoculadas en tubos de ensayo de 10 mL con medio líquido Bg
-
11 modificado (
Arias
et al
., 2016
), ajustando el pH a 9,5.
2.2
Fase de Purificación
Las microalgas del género
Arthrospira
se desarrollan en ambientes alcalinos, donde las
condiciones ex
tremas restringen la proliferación de otros microorganismos
competidores y agentes contaminantes. Así mismo, necesita carbono como fuente
primordial para llevar a cabo su metabolismo. Por ello, se empleó un medio de cultivo
tipo Bg
-
11, el cual fue ajustado
en su cantidad y composición con el fin de mejorar el
crecimiento de la microalga (
T
abla 1).
Tabla 1.
Composición y cantidades utilizadas para elaborar medio de cultivo Bg
-
11
Compuestos
Fórmula química
Cantidades g/L
-
1
Nitrato de potasio
KNO
3
1,5
Fosfato dipotásico
K
₂
HPO
₄
0,04
Sulfato de magnesio heptahidratado
MgSO
₄
·
7H
₂
O
0,075
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Cloruro de calcio
CaCl
₂
0,036
Hierro quelado
FeC
₆
H
₅
O
₇
0,006
Carbonato de sodio
Na
₂
CO
₃
0,002
Sulfato de zinc heptahidratado
ZnSO
₄
·
7H
₂
O
0,22
Molibdato de sodio
dihidratado
Na
₂
MoO
₄
·
2H
₂
O
0,039
Sulfato cúprico pentahidratado
CuSO
₄
·
5H
₂
O
0,079
La tabla muestra las concentraciones particulares de los compuestos empleados en el
medio Bg
-
11 modificado. Dichas concentraciones fueron modificadas para asegurar una
provisión equilibrada de carbono (C), nitrógeno (N), potasio (K) y fósforo (P).
El cultivo inicial se incubó a 28 °C, bajo un fotoperiodo de 12 horas de luz y oscuridad,
y con una aireación constante proporcionada por una bomba de aire marca JAD
-
SC
modelo
7500, para asegurar una agitación continua y un adecuado intercambio
gaseoso. Se utilizó iluminación LED fluorescente con una intensidad de 5000 lux, y el
proceso de purificación se llevó a cabo mediante varias repeticiones en el medio Bg
-
11,
eliminando cu
alquier contaminante visible en cada ciclo, los cuales fueron monitoreados
durante una semana (Li
et al
., 2022).
Tras verificar la pureza del cultivo a través de observaciones microscópicas, se tomó
una muestra del cultivo depurado y se inoculó en un nuevo
lote de medio de cultivo para
dar inicio a la siguiente repetición. Este procedimiento de replicación y depuración se
repitió hasta conseguir un cultivo completamente puro, libre de contaminantes como
partículas suspendidas, sedimentos o alteraciones inus
uales en la claridad del medio.
2.3
Caracterización morfológica
La identificación inicial de la microalga recolectada se llevó a cabo mediante observación
al microscopio. Se ubicó una gota del cultivo de la cianobacteria sobre un portaobjetos
y sobre este un cubreobjetos. Para ello, se empleó un microscopio óptico trin
ocular de
la marca Motic
™,
modelo Panthera S, y se realizó observaciones con los objetivos de
10x y 40x.
2.4
Producción en medio líquido a escala 1 L.
Una vez obtenido el cultivo purificado y determinada su concentración inicial, se
procedió a su escalado
hasta alcanzar un volumen de 1 litro. Para ello, se inoculó una
biomasa con una concentración inicial de 0.450 g/L en matraces Erlenmeyer de 1 litro,
conteniendo 500 mL del medio Bg
-
11. A lo largo del proceso, el cultivo se mantuvo en
condiciones controla
das de temperatura, fotoperiodo y aireación, replicando los
parámetros establecidos en las fases anteriores con el fin de asegurar una adecuada
proliferación celular (Guidi
et al
., 2021).
Luego, se incorporaron 150 mL de medio de cultivo cada 24 horas, lle
vando a cabo un
seguimiento continuo del desarrollo de la microalga. Al alcanzar una concentración de
1 g/L, el cultivo fue recuperado y conservado de forma adecuada para llevar a cabo los
respectivos análisis moleculares.
2.5
Producción de materia verde y
seca de
A. platensis
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Se produjo biomasa fresca de la cianobacteria bajo el método de soluciones nutritivas
Bg
-
11
durante 8 días, se utilizó 5 reactores de capacidad 20 litros, con producción total
de 100 L y se filtró con la ayuda de un papel filtro what
man grado 4 con capacidad de
retención de partículas de 2,5
μ
m para recolectar la biomasa fresca.
Posteriormente, la biomasa fresca se introdujo en una Mufla a 65ºC durante 8 horas
para su deshidratación. La determinación de materia seca se calculó según l
a siguiente
fórmula: Porcentaje de materia seca = (Peso seco/Peso fresco) * 100.
2.6
Identificación molecular
La identificación molecular de la cianobacteria se realizó mediante la técnica de
barcoding, aplicando este método a los fragmentos génicos 23S y
tRNA, evaluando su
efectividad de detección en ambas técnicas.
Se efectuó la extracción de ADN genómico a partir de aproximadamente 100 mg de
biomasa utilizando técnicas estándar, tras lo cual se evaluó la integridad y pureza del
ADN mediante espectrofotom
etría de microvolúmenes y electroforesis en gel de
agarosa al 1 %. El ADN extraído fue diluido hasta alcanzar una concentración cercana
a 20 ng/µL, adecuada para su posterior amplificación mediante la técnica de reacción
en cadena de la polimerasa (PCR).
P
ara la amplificación se emplearon oligonucleótidos universales específicos:
p23SrV_f1/P23SrV_r1 para el gen 23S rRNA (
Sherwood & Presting, 2007
), y 10/18 para
el tRNA (
Wilmotte
et al
., 1993
). Los productos amplificados fueron purificados antes de
someterse
a secuenciación por el método Sanger.
Las secuencias obtenidas fueron depuradas y ensambladas utilizando el software
bioinformático Geneious (versión 11.1.2). Posteriormente, las secuencias ensambladas
fueron comparadas con la base de datos de nucleótidos
GenBank (NCBI) mediante
herramientas de alineamiento, con el fin de realizar la asignación taxonómica precisa de
la cepa analizada
.
3.
Resultados
y discusión
3.1
Caracterización morfológica
La identificación morfológica de la cianobacteria aislada y purificada permitió reconocer
características distintivas del género
Arthrospira
, como su estructura filamentosa
helicoidal en espiral, alineadas una tras otra sin formar heterocistos simulando
mo
vimiento giratorio, según Jung
et al
. (2021).
Por otra parte,
Huarachi
et al
. (2014)
indica que, esta forma helicoidal no solo facilita su identificación, sino que también se
relaciona con su flotabilidad y exposición eficiente a la luz en medios acuáticos
(
Figura
1
)
.
Figura 1.
Observación de la microalga en el microscopio con objetivo de 10x y 40x.
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Las observaciones realizadas mediante microscopía fueron concordantes con las
descripciones morfológicas reportadas en la literatura especializada. Asimismo, la
habilidad de la microalga para desarrollarse en el medio de cultivo Bg
-
11, junto con el
pH alca
lino observado en dicho medio, funcionó como un criterio complementario que
respalda la asignación taxonómica del género
Arthrospira
(Ismaiel
et al
., 2016).
Además, el cultivo de la microalga presentó una coloración verde azulada (Figura 2),
atribuida a la
presencia de ficocianina y clorofila, pigmentos fundamentales en su
estructura celular. Para
Sierra
et al
.
(2005) la ficocianina, pigmento característico de las
cianobacterias, es responsable del tono azulado, mientras que la clorofila contribuye al
matiz
verde. Ambos compuestos están directamente relacionados con la capacidad
fotosintética de la microalga (Vernès
et al
., 2015).
Figura 2.
Reactor para la producción de microalgas y toma de muestras
3.2
Producción de
A. platensis
Durante el estudio se generaron un total de 100 litros de microalga, de los cuales, tras
el proceso de filtración, se obtuvo un total de 100 gramos de biomasa fresca. Al calcular
la producción de biomasa seca mediante la deshidratación de la biomasa fresca
, se
lograron obtener 83 gramos de biomasa seca. El elevado porcentaje de materia seca
(83%) es un indicador favorable, ya que una mayor concentración de sólidos facilita la
manipulación, el transporte y el procesamiento posterior de la biomasa microalgal.
Según Escobedo & Calderón (2021), estos datos son significativos para evaluar la
viabilidad de utilizar esta biomasa microalgal como materia prima para la producción de
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derivados como alimentos, biofertilizantes, biocombustibles u otros productos de valor
agregado, lo que podría contribuir significativamente al desarrollo de sistemas
sostenibles en la industria (García, 2013; Gómez
et al
., 2013).
3.3
Caracterización molecular
La electroforesis vertical de los productos de la PCR para los genes 23S y tRNA r
esult
ó
con amplicones de aproximadamente 410 pares de base (pb) y 1200 pb
respectivamente, según se muestra en la Figura 3. Hurtado
-
Alarcón & Polanía
-
Vorenberg (2014) sostiene que la técnica de electroforesis en gel de poliacrilamida es
ideal para la ident
ificación de cianobacterias.
Figura 3.
Electroforesis en gel de agarosa al 1% de los productos de la PCR para los fragmentos
A) 23S y B) tRNA. MM= Marcador de peso molecular y CN= Control negativo.
La tabla 2 muestras el resumen de resultados de la iden
tificación molecular, se logró
obtener un ADN de alta calidad para el proceso de amplificación, se sintetizaron primers
23S: p23SrV_f1/P23SrV_r1 y tRNA:10/18 permitiendo amplificar las secuencias e
identificar el genoma de referencia para la especie
Arthro
spira platensis.
Para Bravakos
et al
., (2016) esta técnica es una herramienta fundamental para la identificación rápida
y precisa de cianobacterias, permitiendo un resultado confiable dentro de una diversidad
de cepas de diferentes ecosistemas.
Tabla 2.
Resumen de resultados de la identificación molecular de cianobacterias.
Código
Calidad
Organismo
Gen
Identidad
Nº Accesión
ALG5
100
Arthrospira platensis
23S
100 %
LC455669.1
ALG5
100
Arthrospira platensis
tRNA
100 %
KX279418.1
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4
.
Conclusiones
La identificación morfológica de la microalga permitió confirmar su pertenencia al género
Arthrospira
, gracias a sus características distintivas como la forma espiralada y la
ausencia de heterocistos. Estas observaciones, sustentadas por análisis microscópicos,
fueron coherentes con lo reportado en la literatura científica, consolidando así la
clasificaci
ón taxonómica preliminar basada en la morfología.
El crecimiento exitoso de la microalga en el medio de cultivo Bg
-
11, junto con el pH
alcalino observado, sirvió como un criterio adicional que respalda la asignación al género
Arthrospira
. Estos factores, c
ombinados con la observación de la coloración verde
azulada atribuida a la presencia de ficocianina y clorofila, no solo corroboran la identidad
del organismo, sino también su capacidad fotosintética y potencial biotecnológico.
La producción de biomasa mic
roalgal alcanzó un volumen significativo, con una alta
proporción de materia seca (83%), lo que representa una ventaja desde el punto de vista
industrial. Esta concentración de sólidos facilita las etapas de posprocesamiento y
sugiere una viabilidad promet
edora para el uso de la biomasa en aplicaciones como
alimentos funcionales, biofertilizantes, biocombustibles y otros productos sostenibles de
valor agregado.
La identificación molecular complementó los hallazgos morfológicos y funcionales,
mediante la amp
lificación exitosa de los genes 23S y tRNA. El análisis de secuencias
permitió confirmar con un 100% de identidad la presencia de
Arthrospira platensis
,
reforzando la validez de la identificación taxonómica y ofreciendo una base sólida para
futuras aplicac
iones científicas o industriales que involucren esta cianobacteria.
Contribución de los autores:
Conceptualización,
ASP
-
M.
y
JHV
-
R.
; metodología,
ASP
-
M. y JHV
-
R.
; software,
JDS
-
C.
; validación,
CMF
-
L
.; análisis formal,
SML
-
B
.;
investigación,
ASP
-
M
.; recurso
s,
ASP
-
M. y JHV
-
R.
; redacción del borrador original,
ASP
-
M
.; redacción, revisión y edición,
ASP
-
M. y JHV
-
R.
; visualización,
JDS
-
C
.;
supervisión,
CMF
-
L. y SML
-
B.
. Todos los autores han leído y aceptado la versión
publicada del manuscrito.
Financiamiento:
Esta investigación no ha recibido financiación externa
Agradecimientos:
A la Facultad
de Posgrados de la Universidad Técnica Estatal de
Quevedo (UTEQ) Maestría en Biotecnología Agropecuaria;
y al programa de becas de
la Secretaría de Educación Superior, Ci
encia, Tecnología e Innovación (SENESCYT).
Declaración de disponibilidad de datos:
Los datos están disponibles previa solicitud
a los autores de correspondencia:
axel.palacios2015@uteq.edu.ec
Conflicto
de interés:
Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses
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