Ultrasound and supercritical fluids as useful tools to recover nutrients and bioactive compounds from aquaculture and marine side streams

Abstract

Los productos provenientes de la acuacultura, así como de los subproductos marinos contienen una cantidad muy importante y diversa de compuestos con diferentes actividades biológicas, atrayendo así el interés de las industrias alimentaria, farmacéutica y cosmética, entre otras. Para beneficiarse de éstos, especialmente subproductos del pescado y microalgas, como fuente potencial de diversos compuestos antioxidantes, proteínas, carbohidratos, pigmentos, compuestos fenólicos, etc., la extracción en sí juega un papel crucial, fundamentalmente cuando se trata de tecnologías verdes y sostenibles. Las técnicas de extracción convencionales implican el uso de disolventes orgánicos y requieren tiempos de extracción prolongados. Las tecnologías innovadoras de extracción ecológicas evitan los desafíos relacionados con los métodos de extracción convencionales y son ambientalmente sostenibles. Además, en comparación con los métodos convencionales, las tecnologías innovadoras de extracción ecológicas maximizan los rendimientos de extracción. En esta línea, las tecnologías de extracción de fluidos supercríticos y ultrasonidos se encuentran entre las nuevas tecnologías ampliamente utilizadas para la extracción de compuestos con un potencial valor añadido a partir de subproductos de pescado y microalgas. Además, estas tecnologías se utilizan ampliamente para la extracción y descontaminación de micotoxinas alimentarias. El objetivo de la presente Tesis Doctoral es la optimización de la tecnología de extracción asistida por ultrasonidos (UAE) para la extracción de nutrientes y compuestos bioactivos antioxidantes a partir de subproductos de pescado (ej: lubina) y microalgas (ej: Phaeodactylum tricornutum), además de evaluar la contaminación con micotoxinas´ en extractos de pescado. Para este propósito, las condiciones de los UAE se han optimizado utilizando una metodología de superficie de respuesta (RSM) con las variables dependientes: tiempo (0,5–30 min), pH (5,5–8,5) y temperatura (20–50 ° C). En cuanto a los subproductos de pescado (cabeza, piel, espinas y vísceras), los resultados obtenidos tras el análisis de los extractos obtenidos revelaron un alto porcentaje de recuperación de proteínas y una alta actividad antioxidante presente en éstos. Los valores más altos se obtuvieron para las vísceras, cuando el tiempo y la temperatura aumentaron hasta 30 min y 50 °C. El estudio de RSM mostró que los valores óptimos para obtener el mayor porcentaje de proteína y capacidad antioxidante para la cabeza fueron 25 min, 20 °C y pH = 5.5, mientras que para los subproductos provenientes de la piel los parámetros óptimos se obtuvieron tras aplicar 30 min, 35 °C y pH = 8.5, para espinas fueron necesarios 30 min de extracción a 20 °C y 8.5 pH y para las vísceras se necesitaron 26 min de UAE a 50 °C con el mismo pH de 8.5 para conseguir las condiciones óptimas. Los valores experimentales obtenidos para lograr los valores más altos de proteínas y antioxidantes de los subproductos de pescado fueron cercanos a los esperados, confirmando así la validez del modelo empleado para establecer las condiciones óptimas de los UAE. Además, el análisis del contenido de micotoxinas en los extractos mediante LC-MS/MS-QTRAP mostró la ausencia de las micotoxinas analizadas en todos los extractos. En cuanto a la microalga P. tricornutum, el máximo rendimiento de extracción de nutrientes, compuestos bioactivos y capacidad antioxidante se logró tras aplicar 30 min de extracción a 50 ºC y un pH de 8.5. La evaluación de los carotenoides y los compuestos fenólicos totales mostró que ambos compuestos bioactivos antioxidantes se vieron afectados positivamente por el tiempo de extracción por ultrasonidos, mientras que la extracción de carbohidratos se vió afectada positivamente por la temperatura. La capacidad antioxidante, medida por el ácido 2,2′-azino-bis-3-etilbenzotiazolina-6- sulfónico (ABTS), se vió influenciada de forma significativa por el tiempo de extracción, mientras que en el caso de la capacidad antioxidante medida por el ensayo de capacidad antioxidante de radicales de oxígeno (ORAC), la temperatura fue el factor más significativo seguido por el tiempo de extracción.