Ricerca

Le microalghe come fonti sostenibili di minerali

Maggio 11, 2026

Le carenze minerali rimangono una sfida sanitaria globale critica, laddove oltre 5 miliardi di persone in tutto il mondo non assumono quantità adeguate di almeno un micronutriente essenziale. La sola carenza di ferro causa anemia in circa una persona su quattro a livello mondiale, mentre le carenze di calcio, zinco e magnesio contribuiscono a numerose condizioni croniche, dalle malattie cardiovascolari alla compromissione della funzione immunitaria. Le fonti alimentari convenzionali, sia di origine animale che vegetale, presentano tuttavia problematiche in termini di sostenibilità o di limiti alla biodisponibilità dovuti a inibitori dell’assorbimento. In questo contesto, le microalghe emergono come promettenti fonti alternative di minerali oltreché di proteine, lipidi e composti bioattivi.

Un recente studio pubblicato su Current Research in Food Science da Gao et al. (2026) fornisce la prima analisi completa sulla bioaccessibilità dei minerali e la biodisponibilità del ferro in nove specie di microalghe prodotte commercialmente. Questa ricerca colma un divario critico nelle conoscenze: sebbene le microalghe siano riconosciute come ricche di minerali, il loro valore nutrizionale dipende infatti non solo dal contenuto ma anche dalla misura in cui essi vengono rilasciati durante la digestione (bioaccessibilità) e successivamente assorbiti dalle cellule intestinali (biodisponibilità). I risultati dimostrano che le microalghe rappresentano fonti alimentari sostenibili altamente promettenti, sebbene con sostanziali variazioni inter-specifiche che richiedono un’attenta selezione per specifiche applicazioni nutrizionali.

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Metodologia e disegno sperimentale

Il gruppo di ricerca ha valutato nove campioni di microalghe che rappresentano specie tassonomicamente diverse, ampiamente utilizzate in applicazioni commerciali per alimenti e mangimi:

tre varianti di Chlorella vulgaris (verde, gialla e bianca);
Arthrospira platensis (spirulina);
Tetraselmis chuii;
Nannochloropsis oceanica;
Dunaliella salina;
Haematococcus pluvialis, sia nella forma non lisata che lisata.

L’approccio analitico completo ha combinato:

profilazione minerale mediante spettrometria di massa a plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS);
digestione in vitro standardizzata seguendo il protocollo INFOGEST 2.0;
valutazione dell’assorbimento cellulare utilizzando cellule epiteliali intestinali umane differenziate (Caco-2).

Il protocollo INFOGEST 2.0 ha simulato le tre fasi sequenziali della digestione gastrointestinale umana: fasi orale, gastrica e intestinale, condotte in condizioni fisiologiche a 37°C (Brodkorb et al., 2019). Circa 125 mg di ciascun campione di microalghe sono stati sottoposti a fluido salivare simulato, poi a digestione gastrica a pH 3,0 con pepsina per due ore e infine a digestione intestinale a pH 7,0 con pancreatina ed estratto biliare per ulteriori due ore. I campioni post-digestione sono stati centrifugati per separare la frazione bioaccessibile (surnatante contenente i nutrienti solubilizzati) dai residui non digeriti.

Per valutare la biodisponibilità del ferro è stato impiegato il modello cellulare Caco-2 — un sistema ben consolidato che mima l’epitelio intestinale umano. Le cellule sono state coltivate per 12 giorni per ottenere la differenziazione, poi esposte a condizioni di carenza di ferro prima della misurazione. Utilizzando la sonda fluorescente Calcein-AM, si attenua in seguito all’assorbimento intracellulare del ferro, il team di ricerca ha monitorato e quantificato cineticamente l’uptake cellulare del metallo nell’arco di 90 minuti. Il solfato ferroso (FeSO₄) è stato utilizzato come controllo positivo, in quanto fonte di riferimento di ferro altamente solubile e biodisponibile.

Contenuto minerale: sostanziale variazione inter-specifica

L’analisi del contenuto minerale totale ha rivelato differenze significative tra le nove specie di microalghe. Il contenuto di ferro variava da 72,1 mg/kg in C. vulgaris gialla a un eccezionale 3.120,9 mg/kg in T. chuii, una variazione di oltre 40 volte. Per contestualizzare questi valori, anche la concentrazione di ferro più bassa tra quelle rilevate supera quella della carne bovina (25,6 mg/kg peso fresco), mentre T. chuii è risultata contenere circa 22 volte più ferro dei semi di soia (143,0 mg/kg). Arthrospira platensis, Haematococcus pluvialis (lisata) e Dunaliella salina hanno mostrato livelli di ferro intermedi ma comunque sostanziali, variando da 382,8 a 709,2 mg/kg.

Le concentrazioni di calcio hanno esibito una variazione altrettanto ampia, da 516,9 mg/kg in H. pluvialis (non lisata) a 24.146,3 mg/kg in T. chuii. A. platensis e D. salina si sono altresì distinte per un elevato contenuto di calcio (12.920,8 e 10.359,6 mg/kg, rispettivamente), che supera in misura sostanziale fonti vegetali convenzionali come il tofu (275 mg/kg) e i semi di soia (1.742–2.688 mg/kg). Per lo zinco, la C. vulgaris verde ha rivelato la concentrazione più elevata (282,1 mg/kg) — oltre tre volte quella del latte in polvere (86,2 mg/kg) — mentre le specie Haematococcus hanno mostrato i valori più bassi (12,1–12,7 mg/kg). Il contenuto di magnesio è variato da 379,2 mg/kg in H. pluvialis (lisata) a uno straordinario 5.245,9 mg/kg in D. salina.

Oltre a questi minerali primari, lo studio ha quantificato rame (1,3–3,3 mg/kg), manganese (13,6–112,3 mg/kg), fosforo (942,6–13.917,9 mg/kg) e potassio (9.042,1–61.235,9 mg/kg) tra le specie. Le microalghe sono quindi fonti dense di micronutrienti; il solo contenuto dei minerali non consente tuttavia di eseguire na valutazione nutrizionale completa, senza dati di bioaccessibilità e biodisponibilità.

Bioaccessibilità: la disconnessione critica tra contenuto e disponibilità

I risultati di bioaccessibilità hanno rivelato un risultato fondamentale: un elevato contenuto minerale non garantisce un’elevata disponibilità nutrizionale. La bioaccessibilità del ferro è variata da appena lo 0,5% in T. chuii — nonostante il suo contenuto totale di ferro più elevato — all’83,4% nella C. vulgaris verde, che conteneva una delle concentrazioni totali di ferro più basse. Questa disconnessione dimostra che le caratteristiche strutturali e biochimiche hanno un’influenza cruciale sul rilascio di nutrienti durante la digestione. Arthrospira platensis e H. pluvialis lisata hanno mostrato una bioaccessibilità del ferro da moderata ad alta (45,8% e 55,8%, rispettivamente), mentre Nannochloropsis oceanica e D. salina hanno esibito valori bassi (5,1% e 7,7%).

Il confronto di questi risultati con gli alimenti convenzionali evidenzia il grande potenziale delle microalghe: la bioaccessibilità del ferro dell’83,4% nella C. vulgaris verde supera sostanzialmente i valori riportati per carne di agnello trattata termicamente (4–19%), manzo (~29%) e persino fonti vegetali come soia e quinoa (~39–41%) (si veda anche Gao et al., 2025). La bioaccessibilità del calcio a sua volta variava da valori negativi in H. pluvialis lisata (−3,2%, probabilmente dovuta a precipitazione calcio-fosfato) al 70,2% di A. platensis, il 72,5% di C. vulgaris verde, fino all’82,3% in D. salina. Questi valori sono notevolmente superiori a quelli di manzo, pollo e maiale (8–30%) e di matrici fortificate con latticini (20–36%).

La bioaccessibilità dello zinco è risultata rilevabile solo in A. platensis e nelle tre varianti di Chlorella vulgaris, in misura variabile tra il 51,9% e il 62,2%. Valori inferiori a quinoa (92%) e soia (87%) ma paragonabile a lenticchie (67%) e tonno (66%). Altri minerali hanno mostrato un’elevata bioaccessibilità: il magnesio è variato dal 68,0% al 92,2% tra le specie (superando l’agnello cotto, al 41–54%), mentre il potassio ha superato costantemente il 91% in quasi tutte le specie (contro il 64–76% nella carne di agnello). Rame, manganese e fosforo hanno esibito pattern specie-dipendenti, laddove C. vulgaris verde ha dimostrava costantemente un’elevata bioaccessibilità per diversi minerali.

I ricercatori propongono diverse spiegazioni meccanicistiche per la variazione inter-specifica:

l’architettura della parete cellulare — inclusi spessore, rigidità e composizione polimerica — probabilmente influenza l’entità del rilascio di minerali intracellulari durante la digestione enzimatica e fisico-chimica. Le specie con pareti spesse e multi-strato come Chlorella e Nannochloropsis possono esibire una bioaccessibilità ridotta, a meno che non vengano sottoposte a pre-trattamento;
composti che legano i minerali inclusi polifenoli e acido fitico possono inoltre formare complessi insolubili, limitando la solubilizzazione (Kumar et al., 2010);
la diversa speciazione minerale intracellulare — come granuli di polifosfato o stati di ossidazione variabili — può infine influenzare fortemente la dissoluzione in condizioni di pH gastrointestinale.

Valutazione della biodisponibilità: l’assorbimento cellulare del ferro rivela il valore funzionale

I saggi di assorbimento cellulare Caco-2 hanno fornito evidenze funzionali che integrano le misurazioni di bioaccessibilità. In condizioni acide (pH 5,5), che mimano l’ambiente della parte superiore dell’intestino tenue, quattro specie di microalghe hanno esibito un assorbimento misurabile di ferro: A. platensis, H. pluvialis non lisata, T. chuii e D. salina. Si sono distinte in particolare A. platensis (94,8% di biodisponibilità relativa a 30 minuti, smoothing LOWESS) e H. pluvialis non lisata (87,3%), in quanto prive di differenze statisticamente significative rispetto al riferimento FeSO₄ (p > 0,05), a conferma di un’efficienza di assorbimento comparabile a questa fonte di ferro inorganico altamente solubile.

Tetraselmis chuii (64,2%) e D. salina (59,1%) hanno dimostrato una biodisponibilità relativa piuttosto elevata, che supera in misura significativa le fonti alimentari convenzionali. Per contestualizzare, pesce e manzo esibiscono una biodisponibilità del ferro sostanzialmente inferiore rispetto a FeSO₄ anche con potenziamento di acido ascorbico 1 mmol/L, mentre la ferritina dei semi di soia mostra un assorbimento marcatamente ridotto (Glahn et al., 1998). Curiosamente, le restanti cinque specie — C. vulgaris (tutte e tre le varianti), N. oceanica e H. pluvialis lisata — non hanno mostrato alcun assorbimento misurabile di ferro nonostante livelli variabili di bioaccessibilità. Questo risultato sottolinea che bioaccessibilità e biodisponibilità rappresentano misure distinte e complementari del valore nutrizionale.

L’assenza di assorbimento del ferro in alcune specie, nonostante il ferro rilasciato nel digerito, riflette probabilmente diversi fattori. La forma chimica e lo stato redox del ferro influenzano in misura critica l’assorbimento intestinale: il ferro ferroso (Fe²⁺) viene trasportato direttamente dal trasportatore di metalli divalenti 1 (DMT1), mentre il ferro ferrico (Fe³⁺) esibisce scarsa solubilità e precipita facilmente a pH quasi neutro (Zhu et al., 2006). Lo studio non ha rilevato acido ascorbico nei campioni digeriti, suggerendo una capacità riducente endogena limitata per mantenere il ferro nella forma ferrosa assorbibile: l’acido ascorbico infatti riduce Fe³⁺ a Fe²⁺ e stabilizza il ferro attraverso complessazione (Lynch & Cook, 1980). Inoltre, composti inibitori quali polifenoli e acido fitico possono chelare il ferro, formando complessi insolubili che riducono l’assorbimento cellulare (He et al., 2008).

A pH neutro (7,0) non si è verificato alcun assorbimento misurabile di ferro in nessuna specie, dimostrando il ruolo cruciale del pH nell’assorbimento del ferro attraverso il meccanismo DMT1 accoppiato ai protoni. Questo risultato si allinea con ricerche precedenti che mostrano un diminuito assorbimento di ferro a pH elevato tra 5,8 e 7,2 (Zhu et al., 2006). I risultati enfatizzano che l’assorbimento intestinale dipende dal mantenimento di appropriate condizioni di pH e chimica del ferro, non semplicemente dal rilascio di minerali dalla matrice alimentare.

Carbonio e azoto: bioaccessibilità dei macronutrienti

Oltre ai minerali, lo studio ha quantificato il contenuto totale di carbonio (C) e azoto (N) come indicatori della disponibilità di carboidrati/lipidi e proteine, rispettivamente:

la maggior parte delle microalghe ha esibito un contenuto di carbonio superiore a 450 mg/g, eccetto D. salina (150,3 mg/g) e T. chuii (278,7 mg/g);
il contenuto di azoto, che riflette i livelli proteici, è risultato più elevato in A. platensis (76,4 mg/g), C. vulgaris bianca (70,2 mg/g) e C. vulgaris verde (66,4 mg/g), mentre D. salina ha mostrato il valore più basso (8,5 mg/g). Queste concentrazioni di azoto si allineano con i valori di letteratura e confermano la ricchezza in proteine delle specie spirulina e chlorella.

La bioaccessibilità del carbonio è variata dal 12,4% in H. pluvialis non lisata al 64,2% di C. vulgaris bianca, il 69,3% di H. pluvialis lisata, fino al 78,1% in A. platensis. Per l’azoto, la bioaccessibilità è risultata generalmente elevata, raggiungendo il 93,8% in H. pluvialis lisata e superando l’84% in C. vulgaris bianca e A. platensis. La bioaccessibilità più bassa dell’azoto si è verificata in D. salina (63,1%). Traducendo queste percentuali in contenuto bioaccessibile assoluto, A. platensis, H. pluvialis lisata e C. vulgaris bianca sono emerse come fonti sostanzialmente superiori rispetto alle altre specie testate, fornendo 336–364 mg/g di carbonio bioaccessibile e 59–65 mg/g di azoto bioaccessibile.

Questi risultati suggeriscono che la rottura cellulare (come nel campione di Haematococcus lisato) e le caratteristiche cellulari intrinseche influenzano sia il rilascio di minerali che la bioaccessibilità dei nutrienti organici. Le variazioni osservate rafforzano l’idea che la selezione delle specie di microalghe dovrebbe considerare il profilo nutrizionale completo e il processo di lavorazione quando si progettino applicazioni alimentari funzionali.

Implicazioni pratiche e direzioni future

Lo studio in esame dimostra che le microalghe rappresentano fonti minerali sostenibili molto promettenti per affrontare le carenze globali di micronutrienti, ma la selezione delle specie deve essere guidata da obiettivi nutrizionali specifici:

per le popolazioni a rischio di anemia da carenza di ferro, A. platensis e H. pluvialis non lisata emergono come scelte ottimali, offrendo una biodisponibilità comparabile agli integratori di ferro inorganico fornendo al contempo macronutrienti aggiuntivi e composti bioattivi;
per individui con intolleranza al lattosio o che seguono diete a base vegetale che richiedono fonti di calcio non casearie, D. salina, C. vulgaris verde e A. platensis offrono calcio altamente bioaccessibile che supera le fonti vegetali convenzionali;
Chlorella vulgaris verde si distingue per l’integrazione di zinco, con una bioaccessibilità eccezionale (62,1%) abbinata a un elevato contenuto assoluto bioaccessibile (175,1 mg/kg), superando sostanzialmente gli alimenti convenzionali;
per quanto concerne il magnesio, D. salina e T. chuii ne offrono un contenuto bioaccessibile eccezionale (14.059,8 e 7.191,9 mg/kg, rispettivamente), di gran lunga superiore alle fonti di origine animale;
il potassio esibisce costantemente >91% di bioaccessibilità, tra le specie di microalghe analizzate, le quali si qualificano quindi come fonti superiori di questo elettrolita, spesso carente, rispetto ai prodotti a base di carne.

I ricercatori identificano diverse strategie per migliorare la biodisponibilità dei minerali nei prodotti alimentari a base di microalghe:

tecniche di rottura cellulare inclusa l’omogenizzazione ad alta pressione (HPH) o il trattamento a campo elettrico pulsato (PEF) possono aumentare la permeabilità e il rilascio di nutrienti;
l’ottimizzazione delle condizioni di coltivazione — come la crescita eterotrofica o lo stress luminoso/nutrizionale modulato — può alterare la composizione cellulare e la speciazione minerale;
l’implementazione di procedure di lavaggio durante la raccolta potrebbe ridurre la sovrastima dei minerali legati alla superficie derivanti da bio-assorbimento piuttosto che da accumulo intracellulare;
strategie di formulazione alimentare che comprendono la fortificazione con acido ascorbico, la riduzione enzimatica di fitati e polifenoli e il mantenimento di condizioni leggermente acide potrebbero migliorare sostanzialmente l’assorbimento del ferro da microalghe.

Il divario normativo: realtà vs. etichettatura

I risultati di Gao et al. (2026) espongono una significativa lacuna nel regolamento (CE) n. 1924/06 sulle indicazioni nutrizionali e relative alla salute:

mentre l’articolo 5.1.c stabilisce che un’indicazione dovrebbe ‘se del caso’ essere fornita solo se il nutriente è in una forma ‘disponibile per essere utilizzata dall’organismo‘, l’applicazione attuale spesso si limita alla semplice analisi quantitativa;
in pratica, un prodotto può ven etichettato ‘Ad alto contenuto di ferro’ basandosi esclusivamente sul suo contenuto minerale grezzo, anche se — come si osserva nel caso di Tetraselmis chuii — il ferro è biologicamente ‘bloccato’ all’interno di una parete cellulare rigida e in gran parte non assorbibile. Questa ricerca sottolinea la necessità di un cambiamento normativo verso un’etichettatura basata sulla biodisponibilità, garantendo che le indicazioni sulla salute riflettano l’effettivo beneficio fisiologico per il consumatore piuttosto che la mera presenza chimica.

Conclusioni e rilevanza della ricerca

Questo studio fornisce la prima valutazione integrata che combina l’analisi del contenuto minerale, la digestione in vitro standardizzata e la misurazione della biodisponibilità cellulare tra specie di microalghe commercialmente rilevanti. Il risultato principale — secondo cui un elevato contenuto minerale non coincide necessariamente con un reale valore nutrizionale — mette in discussione le valutazioni basate esclusivamente sulla composizione. Evidenziando la necessità di considerare, per una corretta caratterizzazione nutrizionale, sia la bioaccessibilità sia la biodisponibilità dei nutrienti. La sostanziale variazione inter-specifica osservata suggerisce che la produzione di microalghe possa venire ottimizzata per specifiche applicazioni di fortificazione minerale piuttosto che trattata come una categoria omogenea.

La performance eccezionale di alcune specie — in particolare A. platensis per la biodisponibilità del ferro, D. salina per la bioaccessibilità di calcio e magnesio, e C. vulgaris verde per lo zinco — posiziona le microalghe come alternative valide alle fonti minerali alimentari convenzionali. Rispetto agli alimenti di origine animale, le microalghe offrono profili di sostenibilità superiori con un impatto ambientale inferiore, affrontando al contempo le limitazioni di biodisponibilità spesso associate alle fonti vegetali a causa di fattori anti-nutrizionali. I risultati supportano l’ipotesi che le microalghe possano servire come risorse nutrizionali sostenibili offrendo minerali altamente bioaccessibili e ferro biodisponibile per la nutrizione umana.

Le priorità di ricerca futura dovrebbero comprendere studi di validazione in vivo per confermare le previsioni del modello cellulare in trial di alimentazione umana, l’indagine degli impatti della lavorazione sulla disponibilità dei minerali e l’esplorazione di formulazioni alimentari a base di microalghe volte a massimizzare la biodisponibilità attraverso combinazioni sinergiche di ingredienti. Analisi metabolomiche e proteomiche potrebbero inoltre chiarire i meccanismi molecolari alla base delle differenze inter-specifiche nella bioaccessibilità minerale, così da sviluppare strategie mirate di coltivazione e lavorazione. Mentre i sistemi alimentari globali affrontano crescenti pressioni di sostenibilità e le carenze di micronutrienti persistono, le microalghe rappresentano una soluzione innovativa che merita continua indagine scientifica e sviluppo commerciale.

Dario Dongo

Riferimenti

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