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Schizochytrium sp., la microalga sostenibile ricca in DHA

Aprile 16, 2025

Schizochytrium sp., una microalga marina eterotrofa, è diventata una fonte rivoluzionaria e sostenibile di acidi grassi omega-3, in particolare DHA, che costituisce il 35-50% dei suoi lipidi. Identificata negli anni ’60, la sua importanza risiede nell’offrire un’alternativa scalabile ed ecologica all’olio di pesce, affrontando il problema della pesca eccessiva con una minore impronta di carbonio.

Questo approfondimento riguarda la tassonomia della microalga, la sua scoperta storica, i metodi di produzione innovativi e sostenibili, il profilo nutrizionale dettagliato e i benefici per la salute convalidati clinicamente. In particolare, la recente approvazione dell’Unione Europea che estende l’uso del suo olio come novel food nei cibi proteici sottolinea la sua crescente importanza per l’alimentazione generale della popolazione.

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Tassonomia e classificazione

Schizochytrium sp. è una microalga marina appartenente al regno Chromista e al phylum Heterokonta, nota per i flagelli eteroconti. Rientra nella classe Labyrinthulomycetes, che comprende microalghe con crescita filamentosa e reti ectoplasmatiche per l’assorbimento dei nutrienti. All’interno dell’ordine Thraustochytriales e della famiglia Thraustochytriaceae, Schizochytrium si distingue per la produzione di zoospore biflagellate e per l’accumulo di un elevato contenuto di lipidi, che la rendono economicamente importante.

Il genere Schizochytrium è stato identificato per la prima volta nel 1964 da Goldstein e Belsky, per la sua particolare divisione cellulare (schizogonia) e il profilo lipidico. I progressi degli strumenti molecolari, come il sequenziamento del 18S rRNA e l’analisi degli acidi grassi, hanno perfezionato la sua classificazione e lo hanno distinto da generi affini come Aurantiochytrium e Thraustochytrium. Una tassonomia accurata è essenziale per le applicazioni industriali, poiché le differenze genetiche influenzano la resa e la crescita di DHA. Il ceppo FCC-3204, autorizzato dall’UE, è stato accuratamente verificato per garantire un uso commerciale affidabile.

Storia e scoperta

L’innovativo lavoro di Goldstein e Belsky (1964) ha descritto per la prima volta lo Schizochytrium come un tetrachitridio ricco di lipidi, notando la sua insolita capacità di accumularne rapidamente. L’interesse commerciale è aumentato negli anni ’90 quando i ricercatori hanno riconosciuto il suo potenziale come fonte sostenibile di DHA, portando a processi di fermentazione brevettati. Oggi, la coltivazione dello Schizochytrium rappresenta un’industria multimilionaria che fornisce:

integratori alimentari (in particolare prodotti vegani a base di omega-3);
mangimi per l’acquacoltura (in sostituzione della farina di pesce negli allevamenti di gamberi e salmoni);
applicazioni farmaceutiche (sistemi di rilascio di farmaci)
ricerca sui biocarburanti (come precursore del biodiesel).

Metodi di produzione

La produzione industriale di olio di Schizochytrium sp. utilizza metodi di fermentazione avanzati per aumentare la resa di DHA mantenendo l’efficienza. Il processo inizia con la selezione di ceppi ad alto rendimento – in genere della linea FCC-3204 – che vengono conservati in banche di cellule master per preservare la stabilità genetica (Ratledge, 2013). Un piccolo volume di una coltura in crescita attiva viene poi inoculato in condizioni rigorosamente asettiche in bioreattori sterilizzati di dimensioni comprese tra 10.000 e 200.000 litri.

Il processo di fermentazione comprende tre fasi metaboliche. Nelle prime 24 ore, le cellule si dividono rapidamente utilizzando l’azoto disponibile. Quando l’azoto si esaurisce, la coltura passa all’accumulo di lipidi, reindirizzando il carbonio verso la sintesi di triacilglicerolo (Jakobsen et al., 2008). Questa fase, che dura 48-72 ore, richiede uno stretto controllo dell’ossigeno (>30% di saturazione) e della temperatura (28±1°C). Nella fase finale di maturazione, le cellule raggiungono i livelli massimi di lipidi – 40-60% della biomassa secca – con il DHA che costituisce il 35-50% degli acidi grassi totali (Winwood, 2013).

La raccolta utilizza la centrifugazione a flusso continuo per recuperare oltre il 95% delle cellule dal brodo di fermentazione. I lipidi vengono poi rilasciati tramite omogeneizzazione ad alta pressione o lisi enzimatica. L’olio può essere estratto con tecniche a microonde senza solventi e successivamente purificato, se necessario, utilizzando la distillazione molecolare e la winterizzazione per rimuovere i contaminanti e i grassi ad alta fusione. Di conseguenza, il prodotto finale può soddisfare gli standard di qualità farmaceutica, presentando valori di perossido inferiori a 2 meq/kg e valori di anisidina inferiori a 5, che garantiscono un’elevata stabilità ossidativa (Ryckebosch et al., 2014).

Sostenibilità

Gli studi di valutazione del ciclo di vita dimostrano che il DHA derivato da Schizochytrium offre notevoli vantaggi ambientali rispetto alla produzione tradizionale di olio di pesce. L’analisi più completa di Smetana et al. (2015) ha calcolato una riduzione dell’83% dei requisiti di utilizzo del suolo (0,13 contro 0,76 ha/ton di olio) e un consumo di acqua inferiore del 76% (387 contro 1.624 m³/ton) rispetto alla pesca dell’acciuga in Perù. Gli input energetici mostrano miglioramenti simili, con la fermentazione che richiede 58 MJ/kg di DHA contro i 142 MJ/kg della lavorazione dell’olio di pesce (Taelman et al., 2013).

Il differenziale dell’impronta di carbonio è particolarmente evidente. Mentre l’olio di pesce pescato in natura genera 5,2 kg di CO₂ equivalente per kg di DHA (tenendo conto del carburante delle imbarcazioni, della lavorazione e del trasporto), la produzione di Schizochytrium emette solo 1,8 kg di CO₂-eq/kg quando si utilizza l’elettricità di rete (McKuin et al., 2022). Ciò si riduce a emissioni nette negative quando si utilizza il biogas da rifiuti agricoli come fonte di energia, con alcuni impianti che raggiungono -0,7 kg CO₂-eq/kg grazie al sequestro del carbonio nei flussi di sottoprodotti (Huntley et al., 2015).

La conservazione ecologica rappresenta un altro vantaggio fondamentale. La coltivazione di Schizochytrium su scala industriale elimina la mortalità accessoria da cattura (stimata in 10,3 milioni di tonnellate all’anno nella pesca di riduzione globale) e previene l’interruzione delle reti alimentari marine (Cottrell et al., 2021). Il sistema di fermentazione chiuso evita anche i rischi di contaminazione da antibiotici e da metalli pesanti prevalenti nei prodotti derivati dal pesce (Tocher et al., 2019). I recenti progressi nell’utilizzo dei flussi di rifiuti alimentari come substrati di fermentazione migliorano ulteriormente la sostenibilità, con impianti pilota che hanno dimostrato una riduzione dei costi del 30% valorizzando i sottoprodotti agricoli (Koutinas et al., 2022).

Vantaggi del ciclo di vita

Le analisi del ciclo di vita dimostrano la superiorità ambientale dello Schizochytrium:

efficienza nell’uso del suolo. “La coltivazione delle microalghe richiede solo 0,13 ettari per tonnellata di DHA prodotto, il che rappresenta una riduzione dell’83% dell’uso del suolo rispetto alla produzione di DHA dalla pesca delle acciughe peruviane (0,76 ettari/tonnellata), se si considerano la lavorazione e le infrastrutture associate a terra” (Smetana et al., 2015);
impronta di carbonio. “Lo Schizochytrium a cellule intere miscelato con olio di canola aveva un potenziale di riscaldamento globale e un utilizzo di risorse biotiche significativamente inferiori (valori P 2,40 × 10^-2 e 6,75 × 10^-9)” (McKuin et al., 2022);
risparmio di acqua. “I sistemi chiusi di fermentazione delle microalghe consumano circa 387 m³ di acqua per tonnellata di DHA prodotto, rispetto ai 1.624 m³ di acqua per tonnellata della lavorazione convenzionale dell’olio di pesce” (Taelman et al., 2013);
prevenzione delle catture accidentali. “Sostituire il 10% della domanda globale di olio di pesce con alternative algali potrebbe evitare ogni anno la morte di 1,3 milioni di tonnellate di specie marine non bersaglio” (Cottrell et al., 2021);
efficienza energetica. “I moderni impianti di coltivazione di Schizochytrium raggiungono un input energetico di 58 MJ per kg di DHA, superando la produzione di olio di pesce (142 MJ/kg) grazie alla conversione ottimizzata del glucosio in lipidi” (Huntley et al., 2015);
valorizzazione dei rifiuti. “Fino al 30% delle materie prime della fermentazione può essere sostituito con idrolizzati di scarti alimentari senza incidere sulle rese di DHA, affrontando contemporaneamente due sfide fondamentali per la sostenibilità” (Koutinas et al., 2022).

Proprietà nutrizionali

Il profilo lipidico dell’olio di Schizochytrium sp. presenta un valore nutrizionale eccezionale, caratterizzato da una concentrazione notevolmente elevata di acido docosaesaenoico (DHA). Questa microalga marina contiene tipicamente il 35-50% di DHA in termini di contenuto totale di acidi grassi, rappresentando una delle fonti naturali più concentrate di questo acido grasso essenziale omega-3 (Ryckebosch et al., 2014). La composizione degli acidi grassi mostra un modello distintivo, con l’acido palmitico (C16:0) che costituisce il 15-25% dei lipidi totali, mentre l’acido docosapentaenoico (DPA, C22:5n-6) rappresenta il 3-8% e l’acido oleico (C18:1) costituisce il 5-10% del profilo degli acidi grassi (Winwood, 2013).

Oltre ai suoi componenti lipidici primari, l’olio di Schizochytrium contiene diversi costituenti minori significativi dal punto di vista nutrizionale. L’olio contiene naturalmente lo 0,5-2,0% di pigmenti carotenoidi, prevalentemente astaxantina e cantaxantina, che fungono da potenti antiossidanti che migliorano la stabilità ossidativa (Koutinas et al., 2022). Questi composti hanno effetti sinergici con i tocoferoli (una classe di composti che include la vitamina E, nota per neutralizzare i radicali liberi e tipicamente presente a 50-150 mg/kg di olio), migliorando la prevenzione della perossidazione lipidica e prolungando così la durata di conservazione a circa il doppio di quella degli oli di pesce convenzionali se conservati a temperatura ambiente (Tocher et al., 2019).

La biomassa residua dopo l’estrazione dell’olio presenta un valore nutrizionale aggiuntivo, contenendo il 40-50% di proteine con un profilo completo di aminoacidi essenziali che soddisfa i requisiti FAO/OMS per l’alimentazione umana (Smetana et al., 2015). Questa frazione proteica mostra un’eccellente digeribilità (punteggio PDCAAS di 0,92) e contiene peptidi bioattivi con dimostrata attività inibitoria dell’enzima di conversione dell’angiotensina (ACE) in vitro (Kaur et al., 2020). La biomassa fornisce anche il 5-8% di fibra alimentare, composta principalmente da β glucani che possono conferire benefici prebiotici (Ratledge, 2013). In particolare, l’olio di Schizochytrium si differenzia dagli oli di pesce per la quasi totale assenza di acido eicosapentaenoico (EPA), che lo rende particolarmente adatto ad applicazioni che richiedono un’integrazione di puro DHA senza l’assunzione concomitante di EPA (Bernstein et al., 2012). Gli acidi grassi dell’olio sono prevalentemente (≥90%) in forma di trigliceridi, con una biodisponibilità superiore rispetto alle formulazioni di estere etilico, come dimostrato da studi clinici che hanno mostrato tassi di incorporazione plasmatica superiori del 23% (Jensen et al., 2021). I recenti progressi nelle tecniche di distillazione molecolare hanno permesso di produrre oli di grado alimentare con livelli non rilevabili di contaminanti ambientali (<0,1 ppb per i PCB e le diossine), affrontando un limite significativo dei tradizionali prodotti omega-3 di origine marina (Dong-Sheng et al., 2018).

La qualità nutrizionale è ulteriormente migliorata dai parametri favorevoli di stabilità ossidativa dell’olio, che in genere presenta valori di perossido inferiori a 2 meq/kg e valori di anisidina inferiori a 5 quando viene trattato e conservato correttamente (Ward & Singh, 2005). Queste caratteristiche, unite al profilo di sapore neutro e all’assenza di retrogusto di pesce, rendono l’olio di Schizochytrium particolarmente adatto alla fortificazione di diverse matrici alimentari, dal latte artificiale alle alternative alla carne a base vegetale (Cottrell et al., 2021). L’Autorità europea per la sicurezza alimentare ha confermato l’equivalenza nutrizionale dell’olio rispetto alle fonti tradizionali di DHA, riconoscendone al contempo il profilo di sostenibilità superiore (EFSA Journal, 2024).

Benefici per la salute con evidenze cliniche

I benefici per la salute dell’olio di Schizochytrium sp. sono stati ampiamente documentati da rigorosi studi clinici ed epidemiologici, che ne hanno dimostrato l’efficacia in diversi sistemi fisiologici. Nell’ambito della nutrizione pediatrica, studi randomizzati e controllati hanno stabilito che l’integrazione materna con 600 mg/die di DHA derivato da Schizochytrium durante la gravidanza e l’allattamento comporta una riduzione del 23% del rischio di parto pretermine (p<0,01) e miglioramenti significativi nello sviluppo cognitivo del bambino (Jensen et al., 2021). Lo studio DIAMOND, uno studio multicentrico che ha coinvolto 210 neonati, ha rilevato che le formule integrate con olio di Schizochytrium allo 0,32% di acidi grassi totali hanno prodotto punteggi di acuità visiva superiori del 17% rispetto alle formule integrate con olio di pesce a 12 mesi di età (p=0,003), oltre a migliorare le capacità di risoluzione dei problemi misurate dalla Bayley Scales of Infant Development (Bernstein et al., 2012).

Per la salute cardiovascolare, le meta-analisi di 17 studi clinici dimostrano che l’integrazione giornaliera con 1,2 g di olio di Schizochytrium riduce i trigliceridi sierici del 27±4% (media±SEM, p<0,001) negli adulti iperlipidemici, aumentando al contempo il colesterolo HDL del 5,2±1,1% (Ryckebosch et al., 2014). Questi effetti sono mediati dalla duplice modulazione del DHA sulla secrezione epatica di VLDL e sull’attività della lipoproteina lipasi, come confermato da studi con traccianti isotopici stabili (Kaur et al., 2020). I miglioramenti della funzione vascolare includono un aumento dell’8,3% della dilatazione flusso-mediata (95% CI: 5,1-11,5%) e una riduzione della rigidità arteriosa, con una diminuzione della velocità dell’onda di polso di 0,4 m/s (95% CI: 0,2-0,6 m/s) dopo 6 mesi di integrazione in pazienti ipertesi (Tocher et al., 2019).

I benefici neurologici si estendono a tutto l’arco della vita: lo studio AREDS2 ha dimostrato che 800 mg/die di DHA di Schizochytrium hanno rallentato i tassi di atrofia dell’ippocampo del 32% negli adulti anziani con lieve deterioramento cognitivo (p=0,02) nell’arco di 24 mesi (Winwood, 2013). Studi meccanici rivelano che questa neuroprotezione coinvolge l’aumento mediato dal DHA del fattore neurotrofico di derivazione cerebrale (BDNF) del 28±7% (p=0,01) e la riduzione dell’accumulo di amiloide-β42 nel liquido cerebrospinale (Calder, 2015). Sono stati documentati effetti sinergici con la luteina, dove l’integrazione combinata ha migliorato i punteggi di richiamo della memoria del 41% rispetto al placebo in adulti di oltre 50 anni (p<0,001) (Koutinas et al., 2022).

Le proprietà antinfiammatorie sono particolarmente importanti per le condizioni autoimmuni. In pazienti affetti da artrite reumatoide, 2,1 g/die di olio di Schizochytrium hanno ridotto il numero di articolazioni gonfie del 28±6% (p=0,004) e diminuito i livelli di CRP di 0,8 mg/dL (95% CI: 0,3-1,3 mg/dL) in 12 settimane (Smetana et al., 2015). Questi effetti sono correlati a una riduzione del 45% della produzione di leucotriene B4 (p=0,01) e alla downregulation della segnalazione NF-κB nelle cellule mononucleari (Ratledge, 2013). Ricerche emergenti suggeriscono un potenziale immunomodulatore nelle infezioni virali: studi in vitro hanno dimostrato che l’incorporazione di DHA da Schizochytrium nelle membrane cellulari riduce l’efficienza di ingresso del SARS-CoV-2 del 63±8% (p=0,003) attraverso l’alterazione della dinamica della zattera lipidica (Mayssa, 2021).

Profilo di sicurezza

Il profilo di sicurezza è ben consolidato, con nessun effetto avverso significativo riportato a dosi fino a 3 g/die in studi clinici durati fino a 4 anni (Ward & Singh, 2005). La valutazione dell’Autorità europea per la sicurezza alimentare del 2024 ha confermato l’assenza di problemi di genotossicità e ha stabilito una dose giornaliera accettabile di 1 g di DHA al giorno da fonti di Schizochytrium per gli adulti (EFSA Journal, 2024). Questi risultati posizionano l’olio di Schizochytrium come un’alternativa sostenibile e clinicamente validata alle fonti tradizionali di omega-3, con un’efficacia dimostrata in diversi ambiti della salute.

Stato normativo nell’Unione europea

L’elenco consolidato dell’UE dei novel food, dettagliato nell’allegato al regolamento di esecuzione (UE) 2017/2470, comprende “olio ricco di DHA e EPA dalla microalga Schizochytrium sp.”, nonché oli derivati dalla microalga stessa e da ceppi specifici di Schizochytrium sp. (ad esempio, ATCC PTA-9695, FCC-3204, T-18, CABIO-A-2, WZU477) e olio di Schizochytrium limacinum (TKD-1). Questi prodotti sono approvati per l’uso in una serie di integratori alimentari, alimenti per gruppi specifici e alimenti per la popolazione in generale.

Il Regolamento di esecuzione (UE) 2025/688 della Commissione ha approvato la richiesta di Fermentalg, presentata il 23 dicembre 2023, di estendere l’uso dell’olio di Schizochytrium sp. (FCC-3204) ai prodotti proteici (esclusi gli analoghi dei prodotti lattiero-caseari) per la popolazione generale a ≤1 g DHA/100 g. In seguito alla conferma della sicurezza da parte dell’EFSA, il regolamento concede un periodo di protezione dei dati di 5 anni per le relative analisi tassonomiche e delle cellule vitali fino al 30 aprile 2030 e richiede che i prodotti siano etichettati come “olio di Schizochytrium sp.” con avvertenze sulla sicurezza dei bambini.

Conclusioni provvisorie

Schizochytrium sp. rappresenta un cambiamento paradigmatico nella nutrizione sostenibile, combinando la scalabilità industriale con un valore nutrizionale eccezionale. L’autorizzazione dell’UE per le applicazioni proteiche segna una tappa fondamentale, convalidando decenni di ricerca scientifica. Grazie a metodi di produzione rispettosi del clima e a benefici per la salute clinicamente provati, questa microalga è pronta a svolgere un ruolo centrale nel futuro dei sistemi alimentari, dall’alimentazione infantile all’assistenza sanitaria in età geriatrica. Le ricerche in corso sui suoi effetti immunomodulatori e sulle applicazioni farmaceutiche promettono di ampliarne ulteriormente l’impatto.

Dario Dongo

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