Microalgae and nutrition: protein extraction and formulation of functional crackers

Abstract

Les microalgues són microorganismes unicel·lulars fotosintètics que viuen en diversos ambients aquàtics. Tenen altes taxes de creixement i poden créixer en condicions autòtrofes, heteròtrofes i mixotròfiques. En comparació amb els cultius tradicionals, les microalgues ofereixen importants beneficis de consum a causa del seu ràpid creixement, alta productivitat i requisits mínims de terra i aigua. Es poden utilitzar en la producció de biocombustibles, bio fertilitzants, tractament d'aigües residuals, productes farmacèutics, cosmètics i fins i tot com a font d'aliments sostenibles pel seu ric contingut en nutrients. Aquestes característiques de les microalgues ens permeten fer front als ODS de fi de la pobresa (1), fam zero (2), aigua neta (3), producció i consum responsables (12), acció pel clima (13), vida submarina (14) i vida d’ecosistemes terrestres (15). Aquest estudi optimitza l'extracció de proteïnes de Chlorella després d’un pas inicial de disrupció per homogeneïtzador a alta pressió (HPH). Es van provar diversos mètodes de separació de proteïnes, incloent centrifugació i precipitació. A més, l'estudi va explorar la incorporació de microalgues a unes galetes per crear un aliment funcional ric en vitamines i proteïnes. Els resultats obtinguts han permès optimitzar les condicions de disrupció. A més, algun dels mètodes d'extracció assajats ha permès obtenir un rendiment d'extracció de proteïna de més del 50%, tot i que és necessària més optimització. Es va aconseguir la formulació de tres tipus de galetes (Gold, Cream i Green) amb un contingut de microalgues superior als que es troben al mercat. L’avaluació d'acceptació del consumidor va indicar una preferència per les galetes Gold. Finalment, l'anàlisi nutricional de galetes va revelar que la composició nutricional posterior a la cocció de les microalgues es va mantenir estable, excepte per una degradació de 2/3 del contingut inicial de vitamina B9. En conclusió, aquest estudi subratlla el potencial de les microalgues com a fonts d'aliments sostenibles, delicioses i nutritives, abordant els reptes globals de seguretat alimentària i donant suport al desenvolupament sostenible

Microalgae are a diverse group of unicellular microorganisms that thrive in various aquatic environments through photosynthesis. They exhibit high growth rates and can thrive in different conditions, including autotrophic, heterotrophic, and mixotrophic environments. Compared to traditional crops, microalgae offer significant sustainable consumption benefits due to their rapid growth, high productivity, and minimal land and water requirements. They have diverse applications in biofuel production, biofertilizers, wastewater treatment, pharmaceuticals, cosmetics, and even as a sustainable food source due to their rich nutrient content. These characteristics of microalgae allow us to address the SDGs of no poverty (1), zero hunger (2), clean water and sanitation (3), responsible production and consumption (12), climate action (13), life below water (14), and life on land (15). This study focused on optimizing protein extraction from Chlorella after an initial step of high-pressure homogenization (HPH) disruption. Various protein separation methods including, centrifugation, and precipitation were tested. Additionally, the study explored the incorporation of microalgae into crackers to create a functional food rich in vitamins and protein. The obtained results have allowed us to optimize the disruption conditions. Some of the tested extraction methods have resulted in a protein extraction yield of more than 50%, but further optimization is needed. We successfully formulated three types of biscuits (Gold, Cream, and Green) with a higher microalgae content than those available in the market. Consumer acceptance evaluation showed that Gold crackers were favored. Additionally, crackers nutritional analysis revealed that the nutritional composition of the microalgae post-baking process remained stable, except for a degradation of 2/3 of the initial vitamin B9 content. Overall, this study underscores microalgae's potential as sustainable, delicious, and nutritious food sources, addressing global food security challenges, and supporting sustainable development