Obtención de productos microbianos ricos en fitoeno y carotenoides maculares mediante extracciones verdes, bioaccesibilidad y evaluación de efectos biológicos en Caenorhabditis elegans

• Autores: Maria de los Ángeles Moron Ortiz
• Directores de la Tesis: Paula Mapelli Brahm (dir. tes.), Antonio J. Meléndez-Martínez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2026
• Idioma: español
• Número de páginas: 586
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  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen

  • Esta tesis se centra en el estudio de los carotenoides presentes en microalgas y bacterias carotenogénicas, tanto en sus formas silvestres como enriquecidas en fitoeno. En concreto, se trabajó con Chlorella sorokiniana, Dunaliella bardawil, Staphylococcus haemolyticus y Sphingomonas echinoides. El trabajo se ha organizado en cinco capítulos experimentales que abarcan desde la extracción de los compuestos y su optimización con métodos sostenibles, hasta la evaluación de la bioaccesibilidad mediante digestión in vitro y el análisis de efectos biológicos en el modelo de nematodo Caenorhabditis elegans.

    En la primera parte se estudiaron diferentes formas de extracción asistida por ultrasonidos, sola o combinada con molienda de bolas. Se observó que la eficacia dependía de la rigidez y las características de la matriz: los ultrasonidos resultaron suficientes en muestras frescas o matrices más blandas, mientras que la molienda de bolas previa fue necesaria para liberar más carotenoides en C. sorokiniana liofilizada y encapsulada, así como en bacterias Gram positivas. También se compararon distintos disolventes verdes frente a los convencionales. El 2-metiltetrahidrofurano se seleccionó como la mejor alternativa en la mayoría de casos, salvo en S. echinoides, donde el etanol fue más eficaz.

    Una vez identificado el disolvente adecuado para cada matriz, se aplicó la metodología de superficie de respuesta para optimizar los parámetros de extracción. Las variables más influyentes fueron la amplitud de sonicación, el tiempo y la relación disolvente/sólido, con efectos diferentes según la especie y el tipo de procesamiento. Los modelos ajustados mostraron un alto poder predictivo y permitieron definir condiciones experimentales que mejoraron de forma clara la recuperación de carotenoides, confirmando la importancia de adaptar la estrategia a cada matriz.

    En una segunda fase se analizó la bioaccesibilidad de los carotenoides utilizando el protocolo estandarizado INFOGEST. Los tratamientos con ultrasonidos y molienda favorecieron la incorporación de carotenoides a la fracción micelar, sobre todo en el caso de isómeros cis como el (9Z)-?-caroteno y el (15Z)-fitoeno, que fueron más bioaccesibles que sus formas trans. Además, la adición de grasa incrementó significativamente la fracción bioaccesible, lo que confirma la relevancia del entorno alimentario para la absorción de estos compuestos.

    Por último, se estudiaron los efectos biológicos de carotenoides puros y extractos enriquecidos en fitoeno en C. elegans. A bajas concentraciones se observaron mejoras en la resistencia al estrés oxidativo, un aumento de la mediana de vida en nematodos silvestres y efectos neuroprotectores en cepas de proteotoxicidad. En ensayos relacionados con la cutícula, algunos tratamientos favorecieron su integridad, aumentaron el número de células seam y redujeron la permeabilidad, resultados que apuntan a un papel protector en la salud cutánea.

    En conjunto, esta tesis demuestra que las microalgas y bacterias carotenogénicas son fuentes sostenibles y versátiles de carotenoides, y que tanto la eficiencia de la extracción como la bioaccesibilidad y los efectos biológicos dependen de la matriz y de los tratamientos aplicados. La investigación combina métodos de extracción verdes con modelos biológicos y aporta información útil para el desarrollo de ingredientes funcionales dentro de una bioeconomía más sostenible.