Estudio del alga verde ulva para su uso en alimentación funcional en acuiculturadesarrollo de procesos biotecnológicos para determinar la bioactividad del polisacárido sulfatado ulvan

Resumen

El objetivo de ésta Tesis Doctoral ha sido realizar un estudio sobre el alga verde Ulva y evaluar su uso potencial como fuente de ingredientes funcionales en acuicultura. Principalmente ha consistido en determinar el potencial de polisacáridos sulfatados procedentes de la macroalga Ulva y desarrollar procesos biotecnológicos que permitan determinar su bioactividad. El trabajo se ha desarrollado mayoritariamente en las instalaciones de IFAPA centro El Toruño tanto en las zonas de esteros como en las salas de cultivo y laboratorios. Se ha identificado la especie de Ulva presente en la zona y con la que se ha realizado los estudios de la presente tesis, que resultó ser la especie Ulva ohnoi M. Hiraoka & S. Shimada. Esta alga se puso en cultivo presentando una aceptable tasa de crecimiento y una composición basal similar a la descrita en la bibliografía. Se ha realizado un trabajo de seguimiento del alga en zona de esteros que permitio avanzar en los conocimientos sobre la respuesta de ésta especie a cambios físico-quimicos del medio y condiciones ambientales durante un ciclo estacional. De forma general los factores climáticos de temperatura y de irradiación solar tuvieron efectos sobre el crecimiento de las algas y su composición proximal. Se encontraron diferencias significativas entre la composición del extracto acuoso según el punto de muestreo. En un punto el alga recibió un aporte de nitrógeno exclusivamente amoniacal que se relacionó con un nivel constante de ramnosa y xilosa mientras que el punto de muestreo con un aporte nitrógeno nítrico mostró variaciones más importantes de estos azúcares. Estos dos azúcares son componentes importantes del polisacárido ulvan. Los datos sugieren un papel del ulvan como una molécula con funciones de reserva de cationes para el alga. Para estudiar las propiedades del alga Ulva ohnoi y, de forma especial, los polisacáridos sulfatados que presenta dicha alga se desarrollaron procesos biotecnológicos que han permitido avanzar en el conocimiento del polisacárido ulvan. La extracción de ulvan y el fraccionamiento de polisacáridos permitió obtener oligasacáridos aplicando diferentes procesos de despolimerización, química y enzimática. Para la despolimerización enzimática aislamos e identificamos una bacteria procedente del intestino de un anfípodo capaz de degradar específicamente los enlaces glucosídicos que caracterizan el ulvan. Los oligosacáridos obtenidos se purificaron y se caracterizaron. Entre los procesos biotecnológicos aplicados en esta Tesis destacar también la utilización de nanotecnología para poder dar aplicación a los productos extraidos y purificados del alga. El polisacárido ulvan y sus oligosacáridos tienen capacidad para formar parte de nanopartículas. Se elaboraron nanopartículas poliméricas de quitosano y tripolifosfato sódico que incorporan eficientemente tanto el polisacárido ulvan como los oligosacáridos. Se obtuvieron nanopartículas estables y con tamaños inferiores a 300 nm. Se estudió el efecto del polisacárido ulvan y de sus oligosacáridos tanto encapsulados como no encapsulado sobre el estallido oxidativo de macrófagos de Solea senegalensis. Los resultados confirman el poder inmunoestimulante del polisacárido ulvan. Los oligosacáridos obtenidos en cambio no ejercen un efecto estimulante en las condiciones ensayadas. La encapsulación del ulvan no despolimerizado tuvo un efecto potenciador sobre el estallido oxidativo de los macrófagos. La máxima actividad inmunoestimulante de las células se alcanzo cuando el polisacárido se encontraba incorporado en una nanoparticula. El complejo quitosano-ulvan ejerce un efecto potenciador de las propiedades de ulvan sobre el sistema de defensa del lenguado Solea senegalensis. La utilización de estas nanoparticulas de quitosano y ulvan con alto peso molecular puede ser una herramienta útil en acuicultura para la prevención de enfermedades. Los polisacáridos sulfatados procedentes de la macroalga Ulva sp. presentan potencial para poder ser usados como ingredientes funcionales o nutracéuticos en acuicultura. La metodología aplicada en la extracción de compuestos del alga es determinante para poder conocer la carga real de compuestos de interés y su utilización como ingredientes funcionales en acuicultura. Se propusó la hipótesis de que los valores de antioxidantes a partir de Ulva podrían estar infraestimados. Se describe el uso de un método alternativo de extracción de polifenoles (unos antioxidantes mayoritarios) a partir del alga Ulva ohnoi que permite extraer compuestos que no son extraíbles con el tradicional método de metanol-acetona. La extracción mediante metanolisis durante 5 horas a 100 ºC permitió alcanzar niveles más altos de extracción, del orden de 3-4 veces superior a los obtenidos cuando se emplea la metodología habitual para la determinación de estos compuestos en algas.