ICP-OES Determination of Metal Bioaccumulation in Caulerpa racemosa ramuli from Guánica, Puerto Rico

Resumen Técnico: Determinación mediante ICP-OES de la bioacumulación de metales en los ramuli de Caulerpa racemosa de Guánica, Puerto Rico

Planteamiento del Problema
Si bien las macroalgas marinas, particularmente las especies de Caulerpa (uvas de mar), son cada vez más reconocidas como recursos valiosos para el mercado de alimentos novedosos debido a sus propiedades nutricionales y bioquímicas, existe una brecha significativa de conocimiento con respecto a la composición elemental de las poblaciones caribeñas. La literatura existente se centra predominantemente en poblaciones cultivadas en el sudeste asiático y el trópico de Australia. Además, el perfil elemental de las algas marinas es dinámico y está regido por variables fisicoquímicas locales; por lo tanto, los datos del Indo-Pacífico no pueden extrapolarse a los ecosistemas del Caribe. Existe una necesidad urgente de establecer datos de referencia sobre los perfiles de bioacumulación elemental de la Caulerpa racemosa nativa en Puerto Rico para evaluar su seguridad como fuente de alimento, evaluar la calidad ambiental local y explorar su potencial en la biotecnología marina.

Metodología
El estudio empleó la Espectroscopía de Emisión Óptica con Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-OES) para caracterizar la composición elemental de los ramuli de Caulerpa racemosa recolectados en la zona subtidal de Playa Tamarindo en Guánica, Puerto Rico, en marzo de 2025.

• Muestreo: Se obtuvieron muestras de biomasa algal fresca (~1 kg) y muestras de agua de mar adyacentes (recolectadas por triplicado).
• Preparación: Las muestras de algas se lavaron con agua destilada para eliminar epífitos y sales, se secaron al aire y se diseccionaron para aislar los ramuli erectos de los estolones y rizoides.
• Digestión: 1.0 g de ramuli frescos se sometieron a una digestión asistida por microondas utilizando ácido nítrico (HNO₃) al 2% a 200 °C.
• Análisis: Tanto las muestras de algas digeridas como el agua de mar filtrada fueron analizadas para 61 elementos químicos (elementos mayores, traza, metales pesados y elementos de tierras raras).
• Cálculo: Se calculó el Factor de Bioconcentración (BCF) para determinar la eficiencia de acumulación, definido como la relación entre la concentración del analito en el tejido algal y la del agua de mar. La acumulación se categorizó como baja (BCF < 100), moderada (100–1000) o alta (> 1000).

Resultos Clave

• Perfil Elemental: Mientras que se detectaron 61 elementos en el agua de mar circundante, solo 11 elementos fueron detectados en la biomasa de los ramuli de C. racemosa, lo que indica un mecanismo de captación selectiva distinto en lugar de un reflejo pasivo del entorno.
• Acumulación Selectiva: El tejido algal mostró concentraciones comparativamente más altas de Boro (B), Tantalio (Ta), Circonio (Zr) y Cromo (Cr). El Iterbio (Yb) y el Manganeso (Mn) se detectaron en las concentraciones más bajas.
• Factores de Bioconcentración (BCF):
  • Alta Acumulación (BCF > 1000): El Renio (Re), el Circonio (Zr) y el Gadolinio (Gd) exhibieron una alta acumulación. El Re mostró el BCF más alto, superando los 10,000.
  • Acumulación Moderada (BCF 100–1000): Iterbio (Yb) y Tantalio (Ta).
  • Baja Acumulación (BCF < 100): Manganeso (Mn), Bismuto (Bi), Litio (Li) y Cromo (Cr).
• Presencia de Metales Pesados: El agua de mar contenía un perfil diverso de metales pesados, siendo el Aluminio (Al), el Arsénico (As) y el Plomo (Pb) los más abundantes. El Níquel (Ni), el Cadmio (Cd) y el Mercurio (Hg) estuvieron presentes en el agua de mar pero no fueron detectados en el tejido algal. Por el contrario, el Cromo (Cr) fue el único metal pesado detectado en niveles apreciables en el tejido algal (aprox. 95 µg/kg), mostrando un enriquecimiento relativo al agua de mar.
• Elementos Únicos: El Boro (B) y el Berilio (Be) se detectaron exclusivamente en el tejido algal y no en el agua de mar adyacente. El Boro fue el elemento único predominante (~5,000 µg/kg), mientras que el Berilio estuvo presente a ~450 µg/kg.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo afirma que estos hallazgos proporcionan nueva información de referencia sobre el perfil elemental de la C. racemosa del Caribe, apoyando su potencial uso en el biomonitoreo marino.

• Potencial de Bioindicador: La acumulación selectiva de Cromo (Cr) sugiere que la C. racosa podría servir como un bioindicador de la contaminación metálica local. La presencia de B y Be en los tejidos, particularmente el Be, que no tiene un papel fisiológico conocido en las algas, respalda además la capacidad de la especie para acumular elementos traza no esenciales, lo que justifica su investigación como agente de biomonitoreo.
• Indicadores Antropogénicos: El alto enriquecimiento de Renio (Re), Tantalio (Ta) y Circonio (Zr) —elementos que típicamente se encuentran en concentraciones muy bajas en el agua de mar natural— sugiere posibles fuentes de contaminación antropogénica en el área de estudio.
• Interpretación Cautelosa: Los autores declaran explícitamente que la concentración inusualmente alta de Renio (Re) no es común y debe interpretarse con cautela. Recomiendan un análisis de confirmación utilizando métodos independientes de ICP-MS para validar este hallazgo específico.
• Limitaciones: El estudio reconoce las limitaciones de haber analizado únicamente los ramuli (excluyendo estolones y rizoides), un único lugar y tiempo de muestreo, y la falta de análisis de la especiación metálica o del mecanismo de captación fisiológica. En consecuencia, el artículo no pretende realizar afirmaciones definitivas sobre aplicaciones en remediación de metales o recuperación de recursos, sino que destaca la necesidad de realizar más estudios para validar estos patrones observados y explorar tales aplicaciones.