In questo articolo descriviamo diversi protocolli che mirano ad una valorizzazione integrata della Gracilaria gracilis: la raccolta di specie selvatiche, la crescita interna e l'estrazione di ingredienti bioattivi. Vengono valutati gli effetti antiossidanti, antimicrobici e citotossici degli estratti, insieme alla valutazione nutrizionale e della stabilità degli alimenti arricchiti con biomassa e pigmenti di alghe intere.
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Articolo metodologico
Valorizzazione dell'alga rossa Gracilaria gracilis attraverso un approccio di bioraffineria
In questo articolo
Sommario
Abstract
L'interesse per le alghe marine come materia prima abbondante per ottenere ingredienti bioattivi preziosi e multitarget è in continua crescita. In questo lavoro, esploriamo il potenziale della Gracilaria gracilis, un'alga rossa commestibile coltivata in tutto il mondo per il suo interesse commerciale come fonte di agar e altri ingredienti per applicazioni cosmetiche, farmacologiche, alimentari e mangimistiche.
Le condizioni di crescita di G. gracilis sono state ottimizzate attraverso la propagazione vegetativa e la sporulazione, manipolando le condizioni fisico-chimiche per ottenere un ampio stock di biomassa. Le metodologie di estrazione verde con etanolo e acqua sono state eseguite sulla biomassa delle alghe. Il potenziale bioattivo degli estratti è stato valutato attraverso una serie di saggi in vitro riguardanti la loro citotossicità, le proprietà antiossidanti e antimicrobiche. Inoltre, la biomassa di alghe essiccate è stata incorporata nelle formulazioni della pasta per aumentare il valore nutrizionale degli alimenti. I pigmenti estratti da G. gracilis sono stati anche incorporati nello yogurt come colorante naturale ed è stata valutata la loro stabilità. Entrambi i prodotti sono stati sottoposti all'apprezzamento di un panel sensoriale semi-addestrato con l'obiettivo di ottenere la migliore formulazione finale prima di raggiungere il mercato.
I risultati confermano la versatilità di G. gracilis sia che venga applicato come biomassa intera, estratti e/o pigmenti. Attraverso l'implementazione di diversi protocolli ottimizzati, questo lavoro consente lo sviluppo di prodotti con il potenziale di profitto nei mercati alimentare, cosmetico e dell'acquacoltura, promuovendo la sostenibilità ambientale e un'economia circolare blu.
Inoltre, e in linea con un approccio di bioraffineria, la biomassa residua di alghe marine sarà utilizzata come biostimolante per la crescita delle piante o convertita in materiali di carbonio da utilizzare nella purificazione delle acque dei sistemi di acquacoltura interni del MARE-Politecnico di Leiria, in Portogallo.
Introduzione
Le alghe possono essere considerate un'interessante materia prima naturale da trarre profitto dai settori farmaceutico, alimentare, dei mangimi e ambientale. Biosintetizzano una panoplia di molecole, molte delle quali non presenti negli organismi terrestri, con proprietà biologiche rilevanti 1,2. Tuttavia, è necessario implementare protocolli di coltivazione ottimizzati per le alghe marine per garantire un ampio stock di biomassa.
I metodi di coltivazione devono sempre tenere conto della natura dei talli delle alghe e della morfologia complessiva. Gracilaria gracilis è un t....
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Protocollo
1. Raccolta e preparazione della biomassa
- Raccogli gli esemplari di G. gracilis durante la bassa marea e trasportali rapidamente in laboratorio in scatole buie e refrigerate per evitare l'essiccazione, la luce e l'esposizione all'aria.
- In laboratorio, lavare ogni tallo con acqua di mare corrente e pulire accuratamente per rimuovere detriti, parti necrotiche, epifite e altri organismi dalla superficie.
- Mantenere la biomassa selvatica in acqua di mare costantemente aerata (31-35 psu) in una stanza climatica (20 ± 1 °C) con basso irraggiamento fornito da luce diurna, bianco freddo e lampade fluorescenti e fotoperiodo impostato alle ....
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Risultati
Attività antimicrobica
Nell'interpretare i risultati ottenuti, occorre tenere presente che maggiore è la percentuale di inibizione, maggiore è l'efficacia dell'estratto nell'inibire la crescita di quello specifico ceppo e, di conseguenza, più l'estratto è interessante come antimicrobico. Attraverso questa metodologia, possiamo individuare rapidamente quali estratti hanno maggiore attività su determinati ceppi ba.......
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Discussione
I test di attività antimicrobica in un mezzo liquido sono utilizzati per valutare l'efficacia delle sostanze antimicrobiche contro i microrganismi sospesi in un mezzo liquido e vengono solitamente eseguiti per determinare la capacità di una sostanza di inibire la crescita o uccidere i microrganismi35,36,37,38. Sono utilizzati per valutare la sensibilità dei microrganismi agli agenti antimicrobi.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato sostenuto dalla Fondazione Portoghese per la Scienza e la Tecnologia (FCT) attraverso i Progetti Strategici concessi al MARE-Centro di Scienze Marine e Ambientali (UIDP/04292/2020 e UIDB/04292/2020) e al Laboratorio Associato ARNET (LA/P/0069/2020). FCT ha inoltre finanziato le borse di dottorato individuali assegnate a Marta V. Freitas (UI/BD/150957/2021) e Tatiana Pereira (2021. 07791. BD). Questo lavoro è stato sostenuto finanziariamente anche dal progetto HP4A - PASTA SANA PER TUTTI (co-promozione n. 039952), cofinanziato dal FESR - Fondo Europeo di Sviluppo Regionale, nell'ambito del Programma Portogallo 2020, attraverso COMPETE 2020 - Progr....
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Etanolo assoluto | Aga, Portogallo | 64-17-5 | |
| Cloruro di ammonio | PanReac | 12125-02-9 | |
| Amfotericina B | Sigma-Aldrich | 1397-89-3 | |
| Bilancia analitica | Sartorius, TE124S | 22105307 | |
| Bacillus subtilis subsp. spizizenii | Collezione tedesca di microrganismi e Colture cellulari (DSMZ) | DSM 347 | |
| Biotina Panreac AppliChem | 58-85-5 | ||
| Centrifuga | Eppendorf, 5810R | 5811JH490481 | |
| Cloramfenicolo | PanReac | 56-75-7 | |
| CO2 Camera | Memmert | N/A | |
| Lampade fluorescenti bianche fredde | OSRAM Lumilux Skywhite | N/A | |
| Densitometro McFarland | Grant Instruments | N/A | |
| DMEM medium | Sigma-Aldrich | D5796 | |
| DMSO | Sigma-Aldrich | 67-68-5 | |
| DPPH | Sigma, Steinheim, Germania | 1898-66-4 | |
| Escherichia coli (DSM 5922) | Collezione tedesca di microrganismi e colture cellulari (DSMZ) | ||
| Etanolo 96% | AGA-Portugal | 64-17-5 | |
| Acido etilendiamminotetraacetico Sale disodico diidrato (Na2EDTA) | J.T.Baker | 6381-92-6 | |
| Siero fetale bovino (FBS) | Sigma-Aldrich | F7524 | |
| Carta da filtro (Whatman No.1) | Whatman | WHA1001320 | |
| Flaconi | VWR International, Alcabideche, Portogallo | N/A | |
| Folin-Ciocalteu | VWR Chemicals | 31360.264 | |
| Acido gallico | Merck | 149-91-7 | |
| Germanio (IV) Oxide, 99,999% | AlfaAesar | 1310-53-8 | |
| Cellule HaCaT - 300493 | CLS-Cell Lines Services, Germania | ||
| Agitatore magnetico a piastra calda | IKA, C-MAG HS7 | 06.090564 | |
| Solfato di ferro | VWR Chemicals | 10124-49-9 | |
| Cappa a flusso laminare | TelStar, Portogallo | 526013 | |
| LB Medium | VWR Chemicals | J106 | |
| Listonella anguillarum | Collezione tedesca di microrganismi e colture cellulari (DSMZ) | DSM 21597 | |
| Cloruro di manganese | VWR Chemicals | 7773.01.5 | |
| Micropipette | Eppendorf, Portogallo | N/A | |
| Microplates | VWR International, Alcabideche, Portogallo | 10861-666 | |
| Micropiastre | Greiner | 738-0168 | |
| Micropiastre (sterili) | Fisher Scientific | 10022403 | |
| Lettore di micropiastre | Spettrofotometro per micropiastre Epoch, BioTek, Vermont, USA | 1611151E | |
| MTT | Sigma-Aldrich | 289-93-1 | |
| Brodo Muller-Hinton (MHB) | VWR Chemicals | 90004-658 | |
| Legante per forno | , FD115 | 12-04490 | |
| Legante per forno | , BD115 | 04-62615 | |
| Penicillina | Sigma-Aldrich | 1406-05-9 | |
| pHmetro Inolab | VWR International, Alcabideche, Portogallo | ||
| punte Pippete | Eppendorf, Portogallo | 5412307 | |
| Pyrex Bottles Media Storage | VWR International, Alcabideche, Portogallo | 16157-169 | |
| Evaporatore rotante | Heidolph, Laborota 4000 | 80409287 | |
| Rotavapor | IKA HB10, VWR International, Alcabideche, Portogallo | 07.524254 | |
| Carbonato di sodio (Na2CO3) | Chem-Lab | 497-19-8 | |
| Cloruro di sodio (NaCl) | Normax Chem | 7647-14-5 | |
| Fosfato di sodio bibasico | Riedel-de Haë n | 7558-79-4 | |
| SpectraMagic NX | Konica Minolta, Giappone | software di analisi dei dati del colore | |
| Spectrophotometer | Evolution 201, Thermo Scientific, Madison, WI, USA | 5A4T092004 | |
| Streptomicina | Sigma-Aldrich | 57-92-1 | |
| Tiamina | Panreac AppliChem | 59-43-8 | |
| Tripsina-EDTA | Sigma-Aldrich | T4049 | |
| Agar di soia triptico (TSA) | VWR Chemicals | ICNA091010617 | |
| Brodo di soia trittico (TSB) | VWR Chemicals | 22091 | |
| Acqua ultrapura | Advantage A10 Milli-Q lab, Merck, Darmstadt, Germania | F5HA17360B | |
| Pompa a vuoto | Buchi, Svizzera | FIS05-402-103 | |
| Vitamina B12 | Merck | 68-19-9 |
Riferimenti
- Charoensiddhi, S., Abraham, R. E., Su, P., Zhang, W. Seaweed and seaweed-derived metabolites as prebiotics. Advances in Food and Nutrition Research. 91, 97-156 (2020).
- Roohinejad, S., Koubaa, M., Barba, F. J., Saljoughian, S., Amid, M., Greiner, R.
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Ristampe e permessi
