Extraction and quantification of macroalgae proteins by UV-Vis spectrophotometry
Tutor/a - Director/a
Estudiante
Ayada Amgar, Nabila
Tipo de documento
Trabajo final de grado
Fecha
2025
rights
Acceso abierto
Editorial
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Resumen
The environmental impact resulting from the production of animal-derived proteins is a critical challenge in terms of sustainability. Macroalgae emerge as a promising remedy. These aquatic plants exhibit fast and continuous growth, absorb carbon, and are rich in amino acids and proteins. Additionally, they contain bioactive compounds such as pigments, with potential health benefits and functional applications in the food and biotechnology industries. Their cultivation requires fewer resources compared to animal production, making them a sustainable and nutritious protein option. This research focuses on evaluating the potential of the macroalga Ulva ohnoi as an alternative and sustainable source of biomolecules, with a particular emphasis on protein extraction. To achieve this, different extraction methods and pre-treatments are compared to identify the conditions that allow for maximizing extraction yield, thereby contributing to the development of more sustainable commercial and industrial applications. Fresh and pre-treated samples of Ulva ohnoi are used oven drying and grinding. The experimental methods (1 M HCl, 1 M NaOH, osmotic shock, 90 % ethanol, 0.1 M phosphate buffer, and two types of enzymes) involve the use of different solvents to determine their efficiency in the extraction process. Ultraviolet-visible spectroscopy is employed to analyse and determine the extracted biomolecules. Techniques such as the Beer-Lambert law, Bradford, and Kjeldahl have been used to quantify the concentration of extracted protein. During the different extractions, six different types of biomolecules are identified (proteins, gallic acid, chlorophyll a, ß-carotene, phycoerythrin, and phycocyanin). The highest protein concentrations are obtained from extractions with pretreated samples (dry and ground). The lowest protein concentration is found in treatments with 90 % ethanol (7.97 µmol/L, dry sample) and 1 M HCl (40.62 µmol/L, fresh sample). In contrast, in a basic medium, the highest protein concentration has been extracted (486.49 µmol/L, dry sample). The optimal extraction methods proposed are 1 M NaOH (1.19 % proteins) and osmotic shock (1.08 % proteins) with dry sample.
L'impacte ambiental derivat de la producció de proteïnes d'origen animal és un gran repte crític en termes de sostenibilitat. Les macroalgues apareixen com un remei prometedor. Aquestes plantes aquàtiques mostren un creixement ràpid i continu, absorbeixen el carboni, són abundants en aminoàcids i proteïnes. A més a més, contenen compostos bioactius com pigments, amb potencials beneficis per a la salut i en aplicacions funcionals en indústries alimentàries i biotecnològiques. El seu cultiu requereix menys recursos en comparació amb la producció animal, cosa que les converteix en una opció proteica sostenible i nutritiva. Aquesta investigació se centre a avaluar el potencial de la macroalga Ulva ohnoi com a font alternativa i sostenible de biomolècules, amb un enfocament particular en l'extracció de proteïnes. Per aconseguir-ho, es comparen diferents mètodes d'extracció i pretractaments en la mostra per identificar les condicions que permetran maximitzar el rendiment en l'extracció, contribuint així al desenvolupament d'aplicacions comercials en l'indústria més sostenibles. S'utilitzen mostres fresques i pretractades de Ulva ohnoi mitjançant assecat en forn i mòlta. Els mètodes experimentals (HCl 1 M, NaOH 1 M, xoc osmòtic, etanol al 90 %, tampó fosfat 0.1 M i dos tipus d'enzims) impliquen la utilització de diferents solvents per determinar la seva eficiència en el procés d'extracció. Es fa servir l'espectroscòpia ultraviolada-visible per analitzar i determinar les biomolècules extretes. Per quantificar la concentració de proteïna extreta s'utilitzen tècniques com Bradford, Kjeldahl i la llei de Beer-Lambert. Durant les diferents extraccions s'identifiquen sis diferents tipus de biomolècules (proteïna, àcid gàl·lic, clorofil·la a, ß-carotè, ficoeritrina i ficocianina). En les extraccions amb mostres pretractades (seques i mòltes) s'obtenen les majors concentracions de proteïnes. Es troba la menor concentració proteica en els tractaments amb etanol al 90 % (7.97 µmol/L, mostra seca) i HCl 1 M (40.62 µmol/L, mostra fresca). En canvi, en medi bàsic s'ha extret la major concentració proteica (486.49 µmol/L, mostra seca). Els mètodes d'extracció òptims proposats són NaOH 1 M (1.19 % de proteïnes) i el xoc osmòtic (1.08 % de proteïnes) amb mostra seca.
El impacto ambiental derivado de la producción de proteínas de origen animal es un desafío crítico en términos de sostenibilidad. Las macroalgas aparecen como un remedio prometedor. Estas plantas acuáticas muestran un crecimiento rápido y continuo, absorben carbono, son abundantes en aminoácidos y proteínas. Además, contienen compuestos bioactivos como pigmentos, con potenciales beneficios para la salud y aplicaciones funcionales en las industrias alimentaria y biotecnológica. Su cultivo requiere menos recursos en comparación con la producción animal, lo que las convierte en una opción proteica sostenible y nutritiva. Esta investigación se centra en evaluar el potencial de la macroalga Ulva ohnoi como fuente alternativa y sostenible de biomoléculas, con un enfoque particular en la extracción de proteínas. Para lograrlo, se comparan diferentes métodos de extracción y pretratamientos en la muestra para identificar las condiciones que permitan maximizar el rendimiento de extracción, contribuyendo así al desarrollo de aplicaciones comerciales e industriales más sostenibles. Se utilizan muestras frescas y pretratadas de Ulva ohnoi mediante secado en horno y molienda. Los métodos experimentales (HCl 1 M, NaOH 1 M, choque osmótico, etanol al 90 %, tampón fosfato 0.1 M y dos tipos de enzimas) implican la utilización de diferentes solventes para determinar su eficiencia en el proceso de extracción. Se empleó la espectroscopia ultravioleta-visible para analizar y determinar las biomoléculas extraídas. Para cuantificar la concentración de proteína extraída se han utilizado técnicas como Bradford, Kjeldahl y la ley de Beer-Lambert. Durante las diferentes extracciones se identifican seis tipos diferentes de biomoléculas (proteínas, ácido gálico, clorofila a, ß-caroteno, ficoeritrina y ficocianina). En las extracciones con muestras pretratadas (secas y molidas) se obtienen las mayores concentraciones de proteína. Se encuentra la menor concentración proteica en los tratamientos con etanol al 90 % (7.97 µmol/L, muestra seca) y HCl 1 M (40.62 µmol/L, muestra fresca). En cambio, en medio básico se ha extraído la mayor concentración proteica (486.49 µmol/L, muestra seca). Los métodos de extracción óptimos propuestos son NaOH 1 M (1.19 % de proteínas) y el choque osmótico (1.08 % de proteínas) con muestra seca.
