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Authors
Abstract(s)
Microalgae are emerging as a food trend, as they represent a sustainable and nutritious
alternative for incorporation into food, benefiting both human health and the environment.
Making the most of these benefits depends on effective cell disruption since the bioactive
compounds are encapsulated within the cells, making them difficult to extract. Pulsed electric
fields (PEF) have emerged as an innovative and environmentally friendly technology. Unlike
conventional methods, PEF uses electrical discharges to permeabilize cell membranes,
facilitating the extraction of compounds of interest and increasing their bioavailability. This
approach offers an efficient way of enhancing the beneficial characteristics of microalgae,
maximizing their nutritional and sustainable potential. Thus, this study aimed to use pulsed
electric fields to obtain extracts of Dunaliella salina and Nannochloropsis oceanica enriched
with bioactive compounds and to investigate the effect of this cell disruption technique on the
structural properties, nutritional composition, and bioactivity of the microalgae.
The operating parameters of the equipment were adjusted according to the extraction
efficiency of bioactive properties, assessed through the quantification of total phenolic
compounds and antioxidant activity. The chemical composition was also analyzed, including
pigments (chlorophyll-a, chlorophyll-b and carotenoids), the phenolic and lipophilic profile and
volatile organic compounds. The effects on physical properties were confirmed by color and
rheological properties. Morphological characteristics were analyzed by SEM. The nutritional
properties of the microalgal biomass (proteins, lipids, carbohydrates, ash, moisture and
minerals) were assessed using AOAC methods.
The results showed that PEF is a promising technique for improving the bioactive profile
of the tested microalgae, making them an even more attractive ingredient for incorporation into
foods. Although the method was not highly effective in improving the nutritional profile and
pigments extraction of D. salina and N. oceanica, it proved to be an excellent extraction pretreatment,
especially regarding these microalgae's phenolic and aromatic profile.
As microalgas surgem como uma tendência alimentar, pois representam uma alternativa sustentável e nutritiva para a incorporação em alimentos, beneficiando tanto a saúde humana quanto o meio ambiente. O aproveitamento ideal desses benefícios depende de uma disrupção celular eficaz, uma vez que os compostos bioativos estão encapsulados dentro das células, o que dificulta a sua extração. Os campos elétricos pulsados (PEF) surgem como uma tecnologia inovadora e ecológica. Ao contrário dos métodos convencionais, o PEF utiliza descargas elétricas para permeabilizar as membranas celulares, facilitando a extração dos compostos de interesse e aumentando a sua biodisponibilidade. Esta abordagem oferece uma maneira eficiente de potencializar as características benéficas das microalgas, maximizando o seu potencial nutricional e sustentável. O objetivo deste estudo foi utilizar o PEF para obter extratos de Dunaliella salina e Nannochloropsis oceanica enriquecidos com compostos bioativos e investigar o efeito dessa técnica de disrupção celular nas propriedades estruturais, composição nutricional e bioatividade das microalgas. Os parâmetros operacionais do equipamento foram ajustados em função da extração de propriedades bioativas, avaliadas através da quantificação dos compostos fenólicos totais e da atividade antioxidante. A composição química também foi analisada, que engloba os pigmentos, o perfil de ácidos fenólicos e flavonoides, lipídico e compostos orgânicos voláteis. Os efeitos nas propriedades físicas foram confirmados pela cor, propriedades reológicas e SEM. Com base nos métodos AOAC, foram avaliadas as propriedades nutricionais da biomassa microalgal (proteínas, lipídios, carboidratos, cinzas, humidade e minerais). Os resultados obtidos evidenciaram que o PEF é uma técnica promissora para melhorar o perfil bioativo das microalgas testadas, tornando-as um ingrediente ainda mais atrativo para incorporação em alimentos. Embora o método não tenha sido altamente eficaz na melhoria do perfil nutricional e na extração de pigmentos de D. salina e N. oceanica, mostrou-se um ótimo pré-tratamento de extração, especialmente no que se refere ao perfil fenólico e aromático.
As microalgas surgem como uma tendência alimentar, pois representam uma alternativa sustentável e nutritiva para a incorporação em alimentos, beneficiando tanto a saúde humana quanto o meio ambiente. O aproveitamento ideal desses benefícios depende de uma disrupção celular eficaz, uma vez que os compostos bioativos estão encapsulados dentro das células, o que dificulta a sua extração. Os campos elétricos pulsados (PEF) surgem como uma tecnologia inovadora e ecológica. Ao contrário dos métodos convencionais, o PEF utiliza descargas elétricas para permeabilizar as membranas celulares, facilitando a extração dos compostos de interesse e aumentando a sua biodisponibilidade. Esta abordagem oferece uma maneira eficiente de potencializar as características benéficas das microalgas, maximizando o seu potencial nutricional e sustentável. O objetivo deste estudo foi utilizar o PEF para obter extratos de Dunaliella salina e Nannochloropsis oceanica enriquecidos com compostos bioativos e investigar o efeito dessa técnica de disrupção celular nas propriedades estruturais, composição nutricional e bioatividade das microalgas. Os parâmetros operacionais do equipamento foram ajustados em função da extração de propriedades bioativas, avaliadas através da quantificação dos compostos fenólicos totais e da atividade antioxidante. A composição química também foi analisada, que engloba os pigmentos, o perfil de ácidos fenólicos e flavonoides, lipídico e compostos orgânicos voláteis. Os efeitos nas propriedades físicas foram confirmados pela cor, propriedades reológicas e SEM. Com base nos métodos AOAC, foram avaliadas as propriedades nutricionais da biomassa microalgal (proteínas, lipídios, carboidratos, cinzas, humidade e minerais). Os resultados obtidos evidenciaram que o PEF é uma técnica promissora para melhorar o perfil bioativo das microalgas testadas, tornando-as um ingrediente ainda mais atrativo para incorporação em alimentos. Embora o método não tenha sido altamente eficaz na melhoria do perfil nutricional e na extração de pigmentos de D. salina e N. oceanica, mostrou-se um ótimo pré-tratamento de extração, especialmente no que se refere ao perfil fenólico e aromático.
Description
Mestrado em Engenharia Alimentar / Instituto Superior de Agronomia, Universidade de Lisboa
Keywords
bioactive compounds Dunaliella salina microalgae Nannochloropsis oceanica PEF compostos bioativos microalga
Pedagogical Context
Citation
Oliveira, M.J. Obtaining microalgae extracts enhanced with bioactive compounds using pulsed electric fields (PEF). Lisboa: ISA, 2024, 67 p. Dissertação de Mestrado
Publisher
Instituto Superior de Agronomia, Universidade de Lisboa