EL NITRÓGENO COMO INDUCTOR METABÓLICO
EN PORPHYRIDIUM CRUENTUM: PRODUCCIÓN
SELECTIVA DE FICOBILIPROTEÍNAS, CARBOHIDRATOS
Y BIOMOLÉCULAS CON POTENCIAL PARA
SUPLEMENTOS ALIMENTICIOS
NITROGEN AS A METABOLIC INDUCER IN PORPHYRIDIUM CRUENTUM :
SELECTIVE PRODUCTION OF PHYCOBILIPROTEINS, CARBOHYDRATES AND
BIOMOLECULES WITH POTENTIAL FOR DIETARY SUPPLEMENTS
Alejandra Sarahí Ramírez Segovia
Instituto Tecnológico de Querétaro, México
Laura Valdés Santiago
Instituto Tecnológico Superior de Irapuato Guanajuato, México
Beatriz Cordero Esquivel
Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, México
Abelardo Campos Espinoza
Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, México
Karla Sofía Patlan Rivera
Instituto Tecnológico Superior de Irapuato, México
Dulce Carolina Terrazas Montoya
Instituto Tecnológico Superior de Irapuato, México

pág. 4856
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v10i2.23522
El Nitrógeno como Inductor Metabólico en Porphyridium Cruentum:
Producción Selectiva de Ficobiliproteínas, Carbohidratos y Biomoléculas
con Potencial para Suplementos Alimenticios
Alejandra Sarahí Ramírez Segovia1
alejandra.rs1@queretaro.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0002-7017-6197
Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico de Querétaro
Querétaro, México
Laura Valdés Santiago
laura.valdes@secihti.mx
https://orcid.org/0000-0002-2943-7754
SECIHTI- Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico Superior de Irapuato
Guanajuato, México
Beatriz Cordero Esquivel
bcordero@cicese.mx
https://orcid.org/0000-0002-1295-0703
Centro de Investigación Científica y de
Educación Superior de Ensenada
Baja California, México
Abelardo Campos Espinoza
acampos@cicese.mx
https://orcid.org/0000-0002-7347-5643
Centro de Investigación Científica y de
Educación Superior de Ensenada
Baja California, México
Karla Sofía Patlan Rivera
patlan.karla12@gmail.com
Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico Superior de Irapuato
Guanajuato, México
Dulce Carolina Terrazas Montoya
dulcecaro1501@gmail.com
Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico Superior de Irapuato
Guanajuato, México
RESUMEN
Porphyridium cruentum, microalga roja perteneciente al filo Rhodophyta, cuyo perfil bioquímico
considera proteínas (~34%), carbohidratos (~32%), lípidos (~7%) y ficobiliproteínas con actividades
antioxidantes, antiinflamatorias y antitumorales; la posiciona como candidata de alto valor para el
desarrollo de suplementos alimenticios naturales. El presente trabajo evalúa el efecto del exceso de
nitrógeno (NaNO₃: 25 g L⁻¹ como control vs. 75 g L⁻¹ como tratamiento 3N) sobre la acumulación de
biomoléculas y pigmentos en dos puntos críticos del ciclo de vida de la microalga: el final de la fase
exponencial (Día 7) y el final de la fase estacionaria (Día 14). Los resultados demostraron que el exceso
de nitrógeno no generó diferencias estadísticamente significativas (p > 0.05) en la concentración de
proteínas, lípidos, ficocianina ni aloficocianina en ninguno de los dos momentos de cosecha evaluados.
Sin embargo, se registró un incremento significativo del 52.60 % en la concentración de carbohidratos
totales durante la fase exponencial, y un aumento del 46.43 % en la concentración de ficoeritrina al
término de la fase estacionaria. Estos hallazgos establecen estrategias de cosecha diferenciadas según
el compuesto de interés y contribuyen al diseño racional de bioprocesos con microalgas rojas para la
obtención de ingredientes bioactivos con aplicación en la industria alimentaria y farmacéutica.
Palabras clave: microalga roja; porphyridium; ficobiliproteínas; nitrógeno; suplementos alimenticios;
bioprocesos; ficoeritrina; ficocianina.
1 Autor principal
Correspondencia: alejandra.rs1@queretaro.tecnm.mx

pág. 4857
Nitrogen as a Metabolic Inducer in Porphyridium Cruentum : Selective
Production of Phycobiliproteins, Carbohydrates and Biomolecules with
Potential For Dietary Supplements
ABSTRACT
Porphyridium a unicellular red microalga of the genus (Rhodophyta) whose biochemical profile
proteins (~34%), carbohydrates (~32%), lipids (~7%) and phycobiliproteins with documented
antioxidant, anti-inflammatory and antitumor activities, positions it as a high-value candidate for the
development of natural dietary supplements. This study evaluated the effect of nitrogen excess (NaNO₃:
25 g L⁻¹ as control vs. 75 g L⁻¹ as treatment 3N) on the accumulation of biomolecules and pigments at
two critical points of the microalgal life cycle: the end of the exponential phase (Day 7) and the end of
the stationary phase (Day 14). Results showed that nitrogen excess did not generate statistically
significant differences (p > 0.05) in protein, lipid, phycocyanin, or allophycocyanin concentrations at
either harvest point. However, a significant increase of 52.60% in total carbohydrate concentration was
recorded during the exponential phase, and a 46.43% increase in phycoerythrin concentration was
observed at the end of the stationary phase. These findings establish differentiated harvesting strategies
according to the target compound and contribute to the rational design of bioprocesses with red
microalgae for obtaining bioactive ingredients applicable in the food and pharmaceutical industries.
Keywords: red microalga; genus Porphyridium; phycobiliproteins; nitrogen; dietary supplements;
bioprocesses; phycoerythrin; phycocyanin.
Artículo recibido 28 febrero 2026
Aceptado para publicación: 28 marzo 2026

pág. 4858
INTRODUCCIÓN
La malnutrición representa uno de los desafíos de salud pública más persistentes y subestimados del
siglo XXI. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS, 2021), la malnutrición en todas sus
formas, desde la desnutrición calórico-proteica hasta la deficiencia de micronutrimentos, afecta a más
de 2,000 millones de personas en el mundo. Este problema no distingue contextos: se manifiesta en
poblaciones vulnerables de países en desarrollo, pero también en adultos mayores, pacientes
oncológicos (donde uno de cada dos experimenta pérdida de peso superior al 10 % durante el
tratamiento de a acuerdo con datos de Bosaeus et al., 2001) y en personas con enfermedades crónicas
que comprimen la ingesta alimentaria. Frente a esta realidad, los suplementos alimenticios representan
una herramienta de intervención nutricional de primer orden, siempre que provengan de fuentes con
alto valor biológico, bajo impacto ambiental y producción escalable.
En ese contexto, las microalgas han emergido como una de las materias primas más prometedoras para
la formulación de suplementos nutricionales de nueva generación. Organismos fotosintéticos que han
habitado el planeta durante más de 3,000 millones de años, las microalgas sintetizan una diversidad
extraordinaria de compuestos bioactivos: proteínas de alta calidad aminoacídica, ácidos grasos
poliinsaturados omega-3, polisacáridos funcionales, vitaminas y pigmentos con actividad
farmacológica documentada (Koyande et al., 2019; Matos et al., 2017). A diferencia de las fuentes
proteicas convencionales, las microalgas presentan tasas de crecimiento exponencial, no compiten con
los cultivos agrícolas por tierra arable y pueden cultivarse en agua de mar o aguas residuales tratadas,
lo que les confiere una huella ambiental considerablemente menor (Draaisma et al., 2013).
Dentro de la diversidad de microalgas con potencial biotecnológico, una especie unicelular del género
Porphyridium ocupa un lugar destacado. Este organismo, alga roja perteneciente al filo Rhodophyta,
mide entre 6 y 10 μm de diámetro y es la única microalga unicelular conocida capaz de producir
simultáneamente tres clases de ficobiliproteínas: ficoeritrina (FE), ficocianina (FC) y aloficocianina
(ALO) (Gantt, 1969). Estas proteínas fluorescentes, responsables del característico color rojo-púrpura
de la célula, no son meros pigmentos fotosintéticos: la ficoeritrina exhibe actividad antitumoral e
inmunomoduladora (Kaledona et al., 2011; Qi et al., 2019); la ficocianina es reconocida por sus
propiedades antioxidantes, antiinflamatorias, hepatoprotectoras y neuroprotectoras (de Morais et al.,

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2018); y la aloficocianina ha mostrado actividad antivírica e inhibición del deterioro cognitivo asociado
al envejecimiento (Chaubey et al., 2020). Adicionalmente, la microalga de este estudio sintetiza
exopolisacáridos extracelulares con potencial como agentes gelificantes y antirretrovirales, así como
ácidos grasos de cadena larga como el ácido araquidónico (AA, 20:4 n-6) y el ácido eicosapentaenoico
(EPA, 20:5 n-3), de reconocido valor en nutrición y farmacología (Nichols y Appleby, 1969).
Para que la microalga de interés pueda explotarse de forma eficiente como fuente de ingredientes
bioactivos, resulta imprescindible comprender cómo las condiciones del medio de cultivo modulan su
composición bioquímica. El nitrógeno es el elemento regulador central de este proceso: como
componente estructural indispensable de aminoácidos, bases nitrogenadas, clorofilas y
ficobiliproteínas, cualquier variación en su disponibilidad repercute directamente sobre el metabolismo
celular (Peccia et al., 2013). Estudios previos han reportado respuestas divergentes según la especie y
las condiciones evaluadas: mientras que en algunas microalgas el exceso de nitrógeno incrementa la
biomasa y el contenido proteico (Hu et al., 2018), en otras induce la acumulación preferencial de lípidos
o carbohidratos (Liu et al., 2022; Razaghi et al., 2014).
La pregunta que orienta este trabajo es: ¿Los niveles de NaNO₃ en el medio de cultivo inducen la
producción de biomoléculas de interés nutricional y pigmentos de valor comercial en la microalga roja
evaluada, y en qué fase de su ciclo de vida ocurre ese efecto con mayor eficacia? Responder esta
pregunta no solo tiene implicaciones académicas, sino también prácticas: permite diseñar estrategias de
cosecha diferenciadas que maximicen el rendimiento del compuesto deseado sin necesidad de procesos
de extracción costosos, contribuyendo a la viabilidad económica y ambiental del bioproceso.
La microalga roja de estudio: biología y composición bioquímica
La microalga roja de estudio pertenece al filo Rhodophyta, clase Bangioideae, orden Bangiales y familia
Porphyridiaceae. Es un organismo unicelular, no flagelado, que habita ambientes de agua marina,
salobre y dulce, así como suelos húmedos (Li et al., 2019). Su capacidad para capturar luz, menor al
1% de la irradiancia superficial, mediante su eficiente sistema de ficobilisomas, complejos
supramoleculares altamente organizados anclados a las membranas tilacoides, la hace destacable entre
los organismos fotosintéticos (Adir et al., 2020).

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Esta eficiencia se traduce en una tasa de transferencia de energía superior al 95%, lo que convierte a
esta microalga en un sistema modelo para el estudio de la fotosíntesis en condiciones de profundidad
(Glazer, 1989).
Desde el punto de vista composicional, la especie estudiada presenta una distribución de
macromoléculas especialmente equilibrada: aproximadamente 34.1 % de proteínas, 32.1 % de
carbohidratos, 7 % de lípidos y 20 % de cenizas en peso seco (Chronakis y Madsen, 2011). Esta
proporción la distingue favorablemente de otras microalgas empleadas en suplementación como
Chlorella spp. o Spirulina spp., pues combina un contenido proteico alto con una fracción de pigmentos
bioactivos que estas no poseen en la misma magnitud. Adicionalmente, los polisacáridos que conforman
su pared celular son secretados al medio como exopolisacáridos (EPS) con actividades biológicas de
interés industrial (Geresh y Arad, 1991; Bernaerts et al., 2018).
Las ficobiliproteínas: estructura, función y valor de mercado
Las ficobiliproteínas (FBP) son proteínas hidrosolubles que actúan como sistemas de captación de luz
y cuya función fisiológica primaria es transferir energía luminosa desde el ficobilisoma hacia los
fotosistemas I y II (Gantt, 1980).
Estructuralmente, se ensamblan a partir de monómeros αβ que forman trímeros y hexámeros
organizados en el ficobilisoma, donde el 85% de la masa corresponde a FBP y el 15% restante a
proteínas enlazadoras (Ulagesan et al., 2021). Los cromóforos que les confieren su coloración son las
ficobilinas, derivados del grupo hemo unidas covalentemente a residuos de cisteína conservados en
cada subunidad (Sidler, 1994).
En la microalga de estudio coexisten tres clases de ficobiliproteínas: la ficoeritrina (FE, λmáx 540-570
nm), la ficocianina (FC, λmáx 610-620 nm) y la aloficocianina (ALO, λmáx 650-655 nm). La FE es la
más abundante y la que confiere el color rojo característico a la célula; cuantitativamente, la FE-B
supera en unas diez veces a la FE-R en esta especie (Rebolloso et al., 1999). Desde el punto de vista del
valor comercial, la ficocianina purificada alcanza precios de mercado de hasta 200 USD/mg en grado
analítico (Lauceri et al., 2019), mientras que la ficoeritrina tiene un mercado en expansión en la industria
de diagnóstico clínico.

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La síntesis de ficobiliproteínas en la microalga de interés es un proceso metabólicamente costoso que
involucra dos etapas independientes: la síntesis de los cromóforos ficobilínicos a partir del grupo hemo
mediante la enzima hemo oxigenasa (HO₁) y, posteriormente, su unión al esqueleto polipeptídico a
través de enzimas liasas altamente específicas (Frankenberg-Dinkel y Terry, 2009; Blot et al., 2009).
Este costo metabólico explica por qué la regulación de la síntesis de FBP responde de forma sensible a
la disponibilidad de nitrógeno en el medio: las ficobiliproteínas actúan también como reservorios de
nitrógeno intracelular que pueden degradarse y reutilizarse cuando el nutriente escasea (Allen y
Hutchison, 1980).
El nitrógeno como regulador del metabolismo en microalgas
El nitrógeno es un macroelemento esencial en el cultivo de microalgas: participa en la síntesis de
aminoácidos, ácidos nucleicos, clorofilas y cofactores enzimáticos. Las microalgas pueden asimilarlo
en distintas formas, como: nitrato (NO₃⁻), nitrito (NO₂⁻), amonio (NH₄⁺) y urea; siendo el nitrato la
fuente más empleada en los medios sintéticos debido a su estabilidad y menor impacto sobre el pH del
medio de cultivo (Xu et al., 2001). La fuente de nitrógeno utilizada en este estudio fue NaNO₃, que
aporta iones NO₃⁻ asimilables directamente por la maquinaria enzimática de reducción nítrica presente
en la microalga evaluada.
El impacto de la concentración de nitrógeno sobre la composición bioquímica de las microalgas es
complejo y dependiente de la especie, la fase de crecimiento y las condiciones ambientales del cultivo.
La limitación de nitrógeno es quizás la estrategia más estudiada para incrementar la acumulación de
lípidos y carbohidratos, ya que, ante la escasez del nutriente, las microalgas redirigen el carbono fijado
fotosintéticamente hacia rutas de almacenamiento energético en lugar de hacia la síntesis de proteínas
(Yang et al., 2018). Por el contrario, el exceso de nitrógeno tiende a favorecer la síntesis de proteínas y
pigmentos nitrogenados, aunque los resultados no son uniformes entre especies.
El ciclo de vida de la microalga evaluada y su relevancia para la cosecha
Como toda microalga en cultivo por lotes (batch), la especie evaluada transita por fases sucesivas de
crecimiento: latencia o adaptación (fase lag), aceleración, fase logarítmica o exponencial,
desaceleración, fase estacionaria y fase de muerte (Vonshak, 1985).

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Cada fase se caracteriza por un perfil bioquímico distinto: durante la fase exponencial predomina la
síntesis activa de proteínas estructurales, pigmentos fotosintéticos y material genético necesario para la
división celular; durante la fase estacionaria, el agotamiento de nutrientes detiene la proliferación
celular pero activa rutas metabólicas secundarias que pueden conducir a la acumulación de compuestos
de reserva o a respuestas adaptativas específicas (Ramírez, 2016). Esta dinámica implica que el
momento de cosecha es una variable decisiva en la composición final de la biomasa, a menudo tan
determinante como la manipulación del medio de cultivo.
METODOLOGÍA
Organismo de estudio y escalamiento de biomasa
La cepa de la microalga roja evaluada, Porphyridium cruentum, fue proporcionada por el Centro de
Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE), México. El escalamiento se
realizó en medio Bold's Basal Medium (BBM) preparado según el protocolo de Fraunhofer (Andersen,
2005; Bischoff y Bold, 1963), con modificaciones. El escalamiento progresó desde matraces
Erlenmeyer de 250 mL hasta garrafones de 20 L, con inoculaciones sucesivas al alcanzar una
concentración de 1 × 10⁶ cel mL⁻¹.
Diseño experimental y condiciones de cultivo
Se establecieron dos condiciones de cultivo: control (N: 25 g L⁻¹ de NaNO₃) y exceso de nitrógeno (3N:
75 g L⁻¹ de NaNO₃). Ambos tratamientos se realizaron por duplicado biológico y triplicado técnico en
matraces Erlenmeyer de 500 mL, con volúmenes finales de 200 mL (100 mL de inóculo + 100 mL de
medio). Los frascos se mantuvieron en condiciones de temperatura y luz ambiental natural a lo largo
del experimento. La concentración inicial del inóculo fue de 1.23 × 10⁶ cel mL⁻¹ y 1.15 × 10⁶ cel mL⁻¹
para las repeticiones biológicas 1 y 2, respectivamente.
El seguimiento del crecimiento celular se realizó mediante recuento en cámara de Neubauer cada 24
horas durante 19 días. La velocidad específica de crecimiento (μ, d⁻¹) se calculó a partir de la pendiente
de la regresión lineal del logaritmo natural de la concentración celular durante la fase exponencial. Las
colectas de biomasa para análisis bioquímicos se realizaron en el Día 0 (inicio), Día 7 (final de la fase
exponencial) y Día 14 (final de la fase estacionaria). La biomasa se obtuvo por centrifugación (9,000
rpm, 13 min, 4 ciclos), se congeló a −20 °C y se liofilizó para los análisis posteriores.

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Cuantificación de biomoléculas y pigmentos
Las proteínas totales se extrajeron mediante hidrólisis alcalina (NaOH 0.5 N, 80 °C, 20 min) según
Andreeva et al. (2021) y se cuantificaron por el método colorimétrico de Bradford (1976), utilizando
ovoalbúmina como estándar (curva R² = 0.9961, 0-1 mg mL⁻¹). Los lípidos totales se cuantificaron por
la reacción de sulfo-fosfo-vainillina (Mishra et al., 2014), con aceite de canola como estándar (curva R²
= 0.9839, 0-0.84 mg mL⁻¹). Los carbohidratos totales se extrajeron por hidrólisis ácida (H₂SO₄ 2N, 120
°C, 1.2 bar, 30 min) y se cuantificaron por el método fenol-ácido sulfúrico de DuBois et al. (1956), con
glucosa anhidra como estándar (curva R² = 0.9802, 0-84 μg mL⁻¹). Las ficobiliproteínas (FE, FC, ALO)
se extrajeron mediante ciclos de sonicación (2 min) y congelación-descongelación en agua destilada, y
se cuantificaron espectrofotométricamente a 565, 620 y 650 nm mediante las ecuaciones de Bennett y
Bogorad (1973).
Análisis estadístico
Los datos se expresan como media ± desviación estándar de dos réplicas biológicas independientes y
tres réplicas técnicas. El análisis de varianza (ANOVA de una vía) y la prueba de comparación múltiple
de Tukey se realizaron con Minitab 2019 (nivel de significancia α = 0.05). Los resultados se presentan
con notación de letras (a, b) para indicar diferencias estadísticamente significativas entre tratamientos
dentro de cada fase de crecimiento.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Efecto del exceso de nitrógeno sobre el crecimiento celular
Las curvas de crecimiento obtenidas para las dos condiciones de cultivo se muestran en la Tabla 1. Bajo
condiciones normales (N), la fase exponencial se extendió del Día 3 al Día 7, con una velocidad
específica de crecimiento de 0.036 d⁻¹ (Tabla 1). Bajo exceso de nitrógeno (3N), la fase de latencia fue
prácticamente nula y la fase exponencial finalizó hacia el Día 6, con una velocidad de 0.100 d⁻¹, lo que
representa casi tres veces superior al control. Sin embargo, la concentración máxima celular alcanzada
al término de la fase estacionaria (Día 14) fue estadísticamente equivalente entre ambos tratamientos (p
> 0.05), confirmando que el exceso de nitrógeno acelera la cinética de crecimiento en las fases
tempranas, pero no incrementa la capacidad de carga final del cultivo.

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Tabla 1. Parámetros de crecimiento de la microalga roja de estudio bajo cultivo normal (N) y con exceso
de nitrógeno (3N). Letras iguales indican ausencia de diferencias significativas (p > 0.05) entre
tratamientos dentro del mismo parámetro.
Parámetro Control (N) Exceso de N (3N) p-valor
Velocidad específica de crecimiento
(μ, d⁻¹)
0.036 0.100 > 0.05
(excepto Día 19)
Concentración máxima celular
(×10⁶ cel/mL)
3.1 ± 0.4 3.3 ± 0.5 > 0.05
Día de término fase exponencial 7 6 —
Día de término fase estacionaria 14 14 —
Este comportamiento es coherente con el rol del nitrógeno como catalizador de la síntesis de materiales
celulares necesarios para la división: en condiciones de abundancia, la maquinaria biosintética opera a
mayor velocidad durante la fase activa de crecimiento, pero el cultivo converge hacia el mismo estado
estacionario una vez que otros factores como: espacio físico, irradiancia o acumulación de metabolitos
se vuelven dominantes. Resultados similares han sido reportados en otras microalgas marinas como
Phaeodactylum tricornutum (Yodsuwan et al., 2017) y en especies afines del mismo género estudiado
(Li et al., 2019), donde la concentración de nitrógeno modifica la cinética, pero no la biomasa máxima
alcanzada bajo condiciones ambientales similares.
Proteínas y lípidos: regulación estable ante el exceso de nitrógeno
La concentración de proteínas totales no presentó diferencias significativas entre los tratamientos N y
3N en ninguna de las dos fases evaluadas (p > 0.05), con valores en un rango de 0.048-0.051 mg de
proteínas/mg de biomasa·mL (Tabla 2). Este resultado, aparentemente contraintuitivo dado el papel
estructural del nitrógeno en la síntesis de aminoácidos y proteínas, propone que la microalga evaluada
opera con mecanismos de homeostasis proteica incluso ante variaciones amplias en la disponibilidad
del nutriente.
La regulación puede involucrar la modulación de la actividad de enzimas de asimilación de nitrógeno,
como la glutamina sintetasa y el glutamato sintetasa que ajustan el flujo metabólico hacia la síntesis de
nitrógeno orgánico en función de la demanda celular más que de la oferta externa.

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Tabla 2.
Compuesto Control Día 7 3N Día 7 Control Día 14 3N Día 14
Proteínas
(mg/mgBiomasa·ml)
0.051 ± 0.008a 0.049 ± 0.010a 0.048 ± 0.007a 0.050 ± 0.009a
Lípidos
(mg/mgBiomasa·ml)
1.320 ± 0.120a 1.298 ± 0.098a 1.310 ± 0.115a 1.287 ± 0.102a
Carbohidratos
(mg/mgBiomasa·ml)
0.013 ± 0.002a 0.020 ± 0.003b* 0.018 ± 0.002a 0.019 ± 0.003a
Ficoeritrina
(μg/mgBiomasa·ml)
0.95 ± 0.1a 0.98 ± 0.1a 0.91 ± 0.1a 1.33 ± 0.2b*
Ficocianina
(μg/mgBiomasa·ml)
0.48 ± 0.1a 0.46 ± 0.1a 0.45 ± 0.1a 0.47 ± 0.1a
Aloficocianina
(μg/mgBiomasa·ml)
0.62 ± 0.1a 0.61 ± 0.1a 0.60 ± 0.1a 0.63 ± 0.1a
Concentración de biomoléculas y ficobiliproteínas en la microalga roja de estudio bajo cultivo normal (Control) y exceso de
nitrógeno (3N) al final de la fase exponencial (Día 7) y estacionaria (Día 14). Letras distintas en la misma fila indican
diferencias significativas (p < 0.05, Tukey). (*) Diferencia significativa respecto al control.
En cuanto a los lípidos totales, se observaron diferencias no significativas entre tratamientos (p > 0.05),
con concentraciones promedio en el rango de 1.29-1.32 mg de lípidos/mg de biomasa·mL. Este
comportamiento es consistente con el rol modulador del nitrógeno sobre las rutas lipídicas: si bien la
deficiencia de nitrógeno es reconocida como inductora de acumulación de triacilgliceroles mediante la
activación de la enzima acil-hidrolasa y la desviación de acil-CoA hacia el almacenamiento energético
(Chu et al., 2013; Yang et al., 2018), el exceso de nitrógeno no ejerce un efecto equivalente en sentido
contrario sobre los lípidos totales en esta especie. La fracción lipídica parece mantenerse en niveles
basales determinados por las necesidades estructurales de la membrana tilacoidal y plasmática,
independientemente de la concentración de nitrógeno en el rango evaluado.
El hallazgo más relevante en cuanto al perfil de biomoléculas fue el incremento significativo del 52.60
% en la concentración de carbohidratos totales durante la fase exponencial (Día 7) bajo el tratamiento
3N respecto al control (p < 0.05). En la fase estacionaria (Día 14), en cambio, los valores convergieron
y no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos. Este efecto del nitrógeno circunscrito
a la fase de crecimiento activo, sugiere una vinculación entre la disponibilidad de nitrógeno y la
activación de las rutas de síntesis de carbohidratos durante la fase en que el metabolismo primario es
primordial.

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Desde el punto de vista bioquímico, este fenómeno es congruente con la observación de Razaghi et al.
(2014) en la especie de este mismo género, quienes encontraron que altas concentraciones de NaNO₃
promueven la síntesis de polisacáridos menos solubles en la pared celular tales como xilosa-glucosa-
galactosa, llegando incluso a aumentar el tamaño celular observable. Este complejo de polisacáridos en
la pared celular, puede representar más del 50% de la biomasa total en condiciones específicas (Tannin-
Spitz et al., 2005), cumple funciones de protección osmótica y adhesión al sustrato: en presencia de
exceso de nitrógeno, la célula podría incrementar la síntesis de dicho complejo como mecanismo para
gestionar el exceso de nitrógeno orgánico derivado de rutas de asimilación activas. Adicionalmente, la
mayor velocidad de crecimiento observada bajo 3N durante la fase exponencial requiere mayor síntesis
de carbohidratos estructurales para la formación de nuevas paredes celulares en cada ciclo de división.
Esta regulación diferencial respecto al metabolismo de carbohidratos, frente a la estabilidad de proteínas
y lípidos, tiene implicaciones directas para el diseño de bioprocesos: si el objetivo productivo es la
obtención de polisacáridos funcionales o polisacáridos de la microalga de estudio el empleo de un medio
con 75 g L⁻¹ de NaNO₃ y la cosecha al final de la fase exponencial maximizará el rendimiento de estos
compuestos respecto al cultivo estándar.
Por otro lado, el análisis de las ficobiliproteínas reveló un comportamiento altamente selectivo frente al
exceso de nitrógeno. Ficocianina y aloficocianina no presentaron diferencias significativas entre
tratamientos en ninguna fase de crecimiento (p > 0.05), manteniéndose en concentraciones basales de
0.46-0.48 μg PC/mg Biomasa·mL y 0.60-0.63 μg ALO/mg Biomasa·mL, respectivamente. En
contraste, la ficoeritrina mostró un incremento significativo del 46.43 % bajo el tratamiento 3N al
término de la fase estacionaria (Día 14) respecto al control, sin evidencia de cambios significativos
durante la fase exponencial.
La especificidad de este efecto sobre la FE es bioquímicamente dado que en el ensamblaje del
ficobilisoma de las algas rojas, la FE se ubica en la periferia del complejo, captando luz en las longitudes
de onda que los demás pigmentos no absorben eficientemente, mientras que FC y ALO constituyen el
núcleo y actúan como intermediarios en la transferencia de energía hacia los fotosistemas (Dagnino-
Leone et al., 2022). La síntesis de FE requiere la incorporación de cromóforos ficoeritrobilina (PEB),
cuya biosíntesis a partir de biliverdina IX involucra la acción secuencial de las enzimas PebA y PebB

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(Frankenberg-Dinkel y Terry, 2009). Es posible que el exceso de nitrógeno estimule esta ruta
biosintética durante la fase estacionaria, cuando la célula canaliza el nitrógeno disponible hacia la
síntesis de proteínas de reserva (Wang et al., 2023).
Este hallazgo coincide con lo reportado por Sánchez-Saavedra et al. (2018) para esta microalga del
género Porphyridium, quienes encontraron que el incremento de la concentración de nitrógeno favorece
selectivamente la FE respecto a FC y ALO, y con las observaciones de Mizuta (2002) en algas rojas
macroscópicas, donde la relación entre ficoeritrina y contenido de nitrógeno tisular fue directamente
proporcional. Desde una perspectiva evolutiva, esta respuesta tiene sentido: la FE es el pigmento antena
más eficiente para capturar longitudes de onda verdes (540-570 nm), predominantes en ambientes
acuáticos profundos donde la especie evaluada puede habitar; en condiciones de nutrición nitrogenada
abundante, invertir en una antena captadora más eficiente maximiza el rendimiento fotosintético.
CONCLUSIONES
El exceso de nitrógeno en el medio de cultivo de la microalga roja del género Porphyridium cruentum
evaluada en dos concentraciones de nitrógeno (Control y 3N) no modifica de manera estadísticamente
significativa la acumulación de proteínas totales, lípidos, ficocianina ni aloficocianina en ninguna de
las fases de crecimiento evaluadas. Este resultado pone de manifiesto que el microorganismo de estudio
opera con mecanismos de homeostasis metabólica robustos que mantienen estables las concentraciones
de estos compuestos ante cambios importantes en la disponibilidad de nitrógeno, lo cual es, en sí mismo,
un dato relevante para el diseño de procesos que buscan estandarizar la composición de la biomasa
producida.
Sin embargo, el estudio identifica dos respuestas metabólicas selectivas y aprovechables desde el punto
de vista biotecnológico: (1) un incremento significativo del 52.60 % en la concentración de
carbohidratos totales bajo condiciones 3N al final de la fase exponencial (Día 7), atribuible a la mayor
síntesis de polisacáridos extracelulares durante la fase activa de división; y (2) un aumento significativo
del 46.43 % en la concentración de ficoeritrina bajo condiciones 3N al término de la fase estacionaria
(Día 14), consistente con el rol de las ficobiliproteínas como reservorios nitrogenados de la célula en
condiciones de abundancia.

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Estas observaciones establecen estrategias de cosecha diferenciadas que permiten orientar la producción
de la microalga de interés hacia el compuesto de mayor interés sin necesidad de modificar la
composición central del sistema de cultivo.
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