Miembros del proyecto BioencapALGAE

En 2023 ha dado comienzo el proyecto BioencapALGAE, liderado por los profesores e investigadores Nuria Calero Romero y Luis Alfonso Trujillo Cayado, del grupo de investigación 'Reología Aplicada. Tecnología de Coloides', dirigido por el catedrático de la Universidad de Sevilla, José Muñoz García. El proyecto está financiado por las ayudas públicas concedidas a proyectos estratégicos orientados a la transición ecológica y a la transición digital, del Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación para el período 2021-2023, en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia.

Este proyecto pretende contribuir, mediante nuevas aplicaciones de materiales sostenibles de origen biológico, a estrategias actuales en el marco de la economía circular y bioeconomía, impulsadas por la Unión Europea, que se basan en un mayor uso de los recursos renovables como una necesidad para impulsar la transición ecológica de una sociedad basada en los fósiles a una sociedad de base biológica. El proyecto BioencapALGAE está orientado al uso un extracto de microalga (espirulina) y mucílagos para la obtención de un protocolo de desarrollo de sistemas de encapsulación de ingredientes bioactivos (vitaminas liposolubles fácilmente oxidable, D, E y K) en forma de nanoemulgeles estables con aplicación en la industria alimentaria, farmacéutica, y en otros sectores. La encapsulación de estas vitaminas, conocidas por sus beneficios para la salud de la mujer en momentos cruciales de su vida, tales como la menopausia y el embarazo, permite su protección frente a la oxidación y la posibilidad de liberarlas de forma controlada.

Actualmente existe un gran interés científico y tecnológico relativo a la utilización de las microalgas. Son microorganismos de rápido crecimiento que se duplican en menos de un día y pueden cultivarse sin utilizar recursos valiosos que se necesitan para otras aplicaciones relacionadas con el ser humano, como el agua dulce o la tierra cultivable. Además, son capaces de lograr altas productividades de biomasa y utilizan principalmente la luz solar como fuente de energía, Por estas razones, las microalgas se consideran fundamentales para el desarrollo de procesos sostenibles que contribuyan a la bioeconomía global y economía circular. Por otro lado, los mucílagos, biopolímeros de origen vegetal, cada vez adquieren mayor importancia como ingrediente eficaz para la formulación de productos ecológicos, sostenibles y rentables, cuyas propiedades y factores científicos de producción, les proporcionan eficiencia como agente multidireccional que abrirá su aplicación práctica en muchas industrias. En este contexto, este proyecto pretende contribuir a la transición ecológica, promocionando dichas estrategias a través del desarrollo de nuevas aplicaciones para las microalgas y mucílagos de origen vegetal. Concretamente, los objetivos generales incluyen el desarrollo de nanoemulgeles (formato novedoso basado en sistemas dispersos complejos, con propiedades combinadas de nanoemulsión e hidrogel) formulados con un extracto de microalgas como agente emulsionante, mucílagos como agentes gelificantes y un aceite proveniente de algas con alto contenido en omega-3.

Un nanoemulgel se forma a partir de una nanoemulsión y la post-adición de una fase continua tipo gel. Dado que uno de los objetivos principales fue la obtención de un tamaño medio de gota submicrónico en las emulsiones de partida, la tecnología de emulsificación que se propone es la microfluidización, basada en aplicación de alta presión y flujo forzado a través de microcanales de diseño específico y considerada como la tecnología más avanzada disponible para este fin. Un nanoemulgel combina las ventajas de ambos formatos, nanoemulsión y gel mejorando la estabilidad, suavidad, textura y untabilidad de los productos. Para el desarrollo de los nanoemulgeles, los investigadores llevan empleando un procedimiento de desarrollo de productos fundamentado en las bases esenciales de la ingeniería del producto, que se basa en satisfacer las necesidades y requisitos de los clientes. En ese aspecto, cada vez la sociedad es más consciente, no sólo de la necesidad del uso de productos ecológicos, como los que se proponen en este estudio, sino de la necesidad de optimización en el aporte de energía. En este sentido, los investigadores han demostrado que el uso de un proceso mecánico basado en flujo en cizalla puede modificar la estabilidad física, el tamaño de gota y por tanto las propiedades funcionales de los nanoemulgeles. Por ello, es esencial que el diseño de un sistema de este tipo, considere la conservación de su estabilidad y funcionalidad después de la exposición a un post-tratamiento basado en cizalla. De esta forma, este estudio no sólo pretende aportar nuevos conocimientos sobre el desarrollo de nanoemulsiones y nanoemulgeles con aceites esenciales sino también demostrar la importancia de controlar los valores de las variables de las operaciones de procesado para obtener nanoemulgeles estables.

El proyecto ha comenzado con una estancia de tres meses de la investigadora responsable Nuria Calero, en el centro de investigación “LINKING LANDSCAPE, ENVIRONMENT, AGRICULTURE AND FOOD- LEAF” de la Universidad de Lisboa. Esta estancia ha sido financiada por las Estancias de profesores e investigadores sénior en centros extranjeros, incluido el Programa "Salvador de Madariaga" 2019 del MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y FORMACIÓN PROFESIONAL. Dicha estancia se ha desarrollado en el grupo de investigación, Food & Feed (F&F), liderado por la profesora e investigadora Anabela Raymundo y cuya línea principal está basada en el uso de materiales biológicos, transformados a través de la tecnología para que sean más seguros, saludables y atractivos para el consumidor y mediante el uso de un procesamiento eficiente en energía y costes, idealmente sin dejar residuos que impacten el medio ambiente. Dicha estancia ha servido para poner a punto el procedimiento para la revalorización de residuos provenientes de una microalga (espirulina), mediante la extracción, procesado y caracterización de dichos sistemas y para su aplicación en alimentos funcionales. Este conocimiento resulta muy beneficioso para la puesta en marcha y desarrollo de la nueva línea de trabajo cuyas futuras investigaciones se basen en la incorporación de materiales sostenibles (microalgas y mucílagos vegetales) en nanoemulgeles.

Referencias bibliográficas:Proyecto TED2021-131246B-I00, Ministerio de Ciencia e Innovación. Fondos Europeos NextGenerationEU.

Tello, P.; Calero, N.; Santos, J.; Trujillo-Cayado, LA., (2023) Development of nanoemulgels based on natural products: phycocyanin and pectin. Pharmaceutics, 15, 2067.

Tello, P., Sánchez, R., Trujillo-Cayado, L. A., Santos, J., & Vladisavljevic, G. (2023). Microfluidization and characterization of phycocyanin-based emulsions stabilised using a fumed silica. LWT, 184, 115077.