Brown macroalgae (Phaeophyceae) as an alternative and sustainable source of novel antimicrobial compounds to improve food safety

Abstract

Macroalgae have been recognized as an interesting source of compounds with multiple applications in different fields due to their various bioactivities since current trends are moving towards the use of alternative compounds from natural sources. Thus, due to the growing interest in their bioactive properties, the present dissertation contributes to extend the knowledge of brown macroalgae potential as a source of antimicrobial compounds focusing on their application in food industry as natural preservatives. For this purpose, a selection of 24 autochthonous macroalgae species from North coasts of Spain was performed. Among them, although some red algae species (Phylum Rhodophyta) were collected, the work developed was mainly focused on the study of brown macroalgae (Phylum Ochrophyta, class Phaeophyceae) due to the noticeable content in specific bioactive compounds found within this macroalgal class. On the other hand, since the characteristics of the extraction conditions are crucial to determine its efficiency and selectivity, the design of a suitable extraction procedure was performed taking into account key aspects such as the selection of solvents allowed for food purposes (isopropanol, hexane and water) or the restriction in the release of soluble emulsion-forming carbohydrates. The investigation carried out during this thesis has given rise to four research articles that have been compiled in three chapters in order to present the obtained results consistently. Results obtained in this study have revealed the potential of brown macroalgae as a promising natural source of alternative bioactive compounds with application in food industry as preservatives although their interest and use could be extended to other fields.

Les macroalgues s’han situat com una font interessant de compostos amb múltiples aplicacions en diferents àmbits degut a les seves diverses bioactivitats ja que les tendències actuals promouen l’ús de compostos alternatius obtinguts a partir de fonts naturals. Així, degut al creixent interès per les seves propietats bioactives, la present tesi contribueix a ampliar el coneixement sobre el potencial de les macroalgues brunes com a font de compostos antimicrobians, centrant-se en la seva aplicació a la indústria alimentària com a conservants naturals. Amb aquest propòsit, es va realitzar una selecció de 24 espècies de macroalgues autòctones de les costes del nord d'Espanya. Entre les quals, encara que es van recollir algunes espècies d'algues vermelles (Phylum Rhodophyta), el treball desenvolupat es va centrar principalment en l'estudi de les macroalgues brunes (Phylum Ochrophyta, classe Phaeophyceae) pel seu notable contingut en compostos bioactius específics presents en aquesta classe de macroalgues. D’altra banda, atès que les característiques de les condicions d'extracció són crucials per determinar la seva eficiència i selectivitat, es va dissenyar un medi d'extracció adequat tenint en compte aspectes clau com la selecció de solvents permesos amb ús alimentari (isopropanol, hexà i aigua) o la restricció de la presència de carbohidrats emulsionants solubles en el medi. La investigació realitzada durant aquesta tesi ha donat lloc a quatre articles de recerca que s’han recopilat en tres capítols per tal de presentar els resultats obtinguts de manera congruent. Els resultats obtinguts en aquest estudi han revelat el potencial de les macroalgues brunes com a font prometedora de compostos naturals alternatius amb aplicació en la industria alimentària com a conservants, encara que el seu interès i ús es podria estendre a altres àmbits.