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

Sintesi Tecnica: Determinazione tramite ICP-OES del Bioaccumulo di Metalli in Caulerpa racemosa Ramuli da Guánica, Porto Rico

Problematica
Sebbene le macroalghe marine, in particolare le specie di Caulerpa (uva di mare), siano sempre più riconosciute come risorse preziose per il nuovo mercato alimentare grazie alle loro proprietà nutrizionali e biochimiche, esiste una significativa lacuna di conoscenza riguardante la composizione elementale delle popolazioni caraibiche. La letteratura esistente si concentra pesantemente sulle popolazioni coltivate nel sud-est asiatico e nel tropicale dell'Australia. Inoltre, il profilo elementale delle alghe marine è dinamico e governato da variabili fisico-chimiche locali; pertanto, i dati dell'Indo-Pacifico non possono essere estrapolati agli ecosistemi caraibici. Vi è un urgente bisogno di stabilire dati di base sui profili di bioaccumulo elementare della Caulerpa racemosa nativa in Porto Rico per valutarne la sicurezza come fonte alimentare, valutare la qualità ambientale locale ed esplorarne il potenziale nella biotecnologia marina.

Metodologia
Lo studio ha impiegato la Spettroscopia di Emissione Ottica con Plasma Accoppiato Induttivamente (ICP-OES) per caratterizzare la composizione elementale di Caulerpa racemosa var. ramuli raccolta nella zona subtidale di Tamarindo Beach, Guánica, Porto Rico, nel marzo 2025.

• Campionamento: Sono state ottenute biomassa algale fresca (~1 kg) e campioni di acqua di mare adiacente (raccolti in triplicato).
• Preparazione: I campioni di alghe sono stati lavati con acqua distillata per rimuovere epifiti e sali, essiccati all'aria e dissezionati per isolare i ramuli eretti da stoloni e rizoidi.
• Digestione: 1,0 g di ramuli freschi è stato sottoposto a digestione assistita da microonde con acido nitrico (HNO₃) al 2% a 200°C.
• Analisi: Sia i campioni di alghe digerite che l'acqua di mare filtrata sono stati analizzati per 61 elementi chimici (elementi maggiori, tracce, metalli pesanti ed elementi delle terre rare).
• Calcolo: Il Fattore di Bioconcentrazione (BCF) è stato calcolato per determinare l'efficienza di accumulo, definita come il rapporto tra la concentrazione dell'analita nel tessuto algale e quella nell'acqua di mare. L'accumulo è stato categorizzato come basso (BCF < 100), moderato (100–1000) o alto (> 1000).

Risultati Chiave

• Profilo Elementale: Mentre 61 elementi sono stati rilevati nell'acqua di mare circostante, solo 11 elementi sono stati rilevati nella biomassa dei ramuli di C. racosa, indicando un meccanismo di assorbimento selettivo distinto piuttosto che un riflesso passivo dell'ambiente.
• Accumulo Selettivo: Il tessuto algale ha mostrato concentrazioni comparativamente più elevate di Boro (B), Tantalio (Ta), Zirconio (Zr) e Cromo (Cr). L'Iterbio (Yb) e il Manganese (Mn) sono stati rilevati alle concentrazioni più basse.
• Fattori di Bioconcentrazione (BCF):
  • Alto Accumulo (BCF > 1000): Renio (Re), Zirconio (Zr) e Gadolinio (Gd) hanno mostrato un alto accumulo. Il Re ha mostrato il BCF più elevato, superando le 10.000 unità.
  • Moderato Accumulo (BCF 100–1000): Itterbio (Yb) e Tantalio (Ta).
  • Basso Accumulo (BCF < 100): Manganese (Mn), Bismuto (Bi), Litio (Li) e Cromo (Cr).
• Presenza di Metalli Pesanti: L'acqua di mare conteneva un profilo di metalli pesanti diversificato, con Alluminio (Al), Arsenico (As) e Piombo (Pb) più abbondanti. Nichel (Ni), Cadmio (Cd) e Mercurio (Hg) erano presenti nell'acqua di mare ma non sono stati rilevati nel tessuto algale. Al contrario, il Cromo (Cr) è stato l'unico metallo pesante rilevato a livelli apprezzabili nel tessuto algale (circa 95 µg/kg), mostrando un arricchimento rispetto all'acqua di mare.
• Elementi Unici: Boro (B) e Berillio (Be) sono stati rilevati esclusivamente nel tessuto algale e non nell'acqua di mare adiacente. Il Boro è stato l'elemento unico predominante (~5.000 µg/kg), mentre il Berillio era presente a circa ~450 µg/kg.

Significato e Rivendicazioni
L'articolo sostiene che questi risultati forniscono nuove informazioni di base sul profilo elementale di C. racosa nei Caraibi, supportando il suo potenziale uso nel biomonitoraggio marino.

• Potenziale di Bioindicatore: L'accumulo selettivo di Cromo (Cr) suggerisce che la C. racosa potrebbe servire come bioindicatore per la contaminazione da metalli locale. La presenza di B e Be nei tessuti, in particolare del Be, che non ha un ruolo fisiologico noto nelle alghe, supporta ulteriormente la capacità della specie di accumulare elementi in traccia non essenziali, giustificando la sua investigazione come agente di biomonitoraggio.
• Indicatori Antropogenici: Il forte arricchimento di Renio (Re), Tantalio (Ta) e Zirconio (Zr) — elementi tipicamente presenti a concentrazioni molto basse nell'acqua di mare naturale — suggerisce potenziali fonti di inquinamento antropogenico nell'area di studio.
• Interpretazione Prudente: Gli autori dichiarano esplicitamente che la concentrazione insolitamente alta di Renio (Re) non è comune e deve essere interpretata con cautela. Raccomandano un'analisi di conferma utilizzando metodi ICP-MS indipendenti per validare questo specifico risultato.
• Limitazioni: Lo studio riconosce le limitazioni, tra cui l'analisi dei soli ramuli (escludendo stoloni e rizoidi), un singolo sito e tempo di campionamento, e la mancanza di analisi della speciazione dei metalli o del meccanismo di assorbimento fisiologico. Di conseguenza, l'articolo non rivendica applicazioni definitive nel recupero delle risorse o nella rimozione dei metalli, ma evidenzia la necessità di ulteriori studi per validare i modelli osservati ed esplorare tali applicazioni.