Innovative extraction and separation technologies to improve the recovery of microalgae nutrients and bioactive compounds with potential beneficial effects on human health

Resumen

En la presente tesis, se observó como la aplicación de los pulsos eléctricos (PE), así como las extracciones con líquidos presurizados (PLE) y ultrasonidos (USN) mejoraron la eficiencia de extracción de nutrientes y compuestos bioactivos a partir de microalgas. Se ha seleccionado Spirulina (Arthrospira platensis), Chlorella y Phaeodactylum tricornutum para extraer los compuestos debido a su alto contenido en los mismos. Mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) se observó como tanto los PEF como los USN rompieron la estructura de la pared celular de las microalgas durante el proceso de extracción. Además, cuando se usó la combinación PE + PLE, el rendimiento de nutrientes y compuestos bioactivos a partir de Spirulina (Arthrospira platensis) aumentó considerablemente (p < 0.05) y el tiempo de extracción se redujo significativamente (p < 0.05). En este estudio, se utilizó la tecnología de separación por membrana + USN para separar los polisacáridos de los extractos de microalgas. Los resultados mostraron que se obtuvieron fracciones de polisacáridos de pureza relativamente alta con membranas de 4 y 10 kDa, mientras que la eficiencia de separación fue mayor con membranas de 100 y 150 kDa. El tratamiento con USN aumentó la concentración de la fracción de sacáridos de peso molecular relativamente bajo (4, 10 kDa) en el permeado (p < 0.05) pero no hubo un efecto significativo (p > 0.05) en la fracción de sacáridos de alto peso molecular (300, 500 kDa). El uso de técnicas de extracción innovadoras aumentó significativamente la capacidad antioxidante de los extractos de microalgas (p < 0.05), lo que se atribuyó a un mayor rendimiento en la recuperación de compuestos bioactivos antioxidantes. Los extractos de Spirulina (Arthrospira platensis) y Phaeodactylum tricornutum redujeron significativamente (p < 0.05) la activación lde la ruta inflamatoria NF-B in vitro en un modelo celular epitelial intestinal. Asimismo, los extractos de microalgas inhibieron el crecimiento de bacterias patógenas (p < 0.05), al tiempo que promovieron el crecimiento de cepas potencialmente beneficiosas como Lactobacillus spp. y Bifidobacterium spp. (p < 0.05). La microbiota intestinal se vió modulada por los extractos de Spirulina y P. tricornutum en un modelo in vitro de digestión gastrointestinal seguido de una fermentación colónica donde los extractos modularon grupos bacterianos específicos (Bifidobacterium) analizados mediante qPCR. En la presente tesis se investigaron los efectos de los polisacáridos de Laminaria japonica (LJP) en las propiedades reológicas, de gelatinización y de retrogradación de los geles de almidón de trigo (AT). La prueba reológica dinámica mostró que la adición de LJP disminuyó el módulo de almacenamiento y pérdida. Los LJP disminuyeron significativamente la viscosidad máxima, la descomposición y el valor de retroceso de AT. Además, la incorporación de LJP redujo significativamente la dureza del gel AT durante el almacenamiento. Los resultados de SEM mostraron que la adición de LJP mejoró la estructura del gel de AT. La estructura ordenada de corto y largo alcance mostró que la cristalinidad relativa y la formación de la estructura ordenada se redujeron con la adición de LJP.