Τα μικροφύκη ως πηγή βιοδραστικών ενώσεων υψηλής προστιθέμενης αξίας

Κοντομήτρου, Μαρία

Microalgae as a source of high-value bioactive compounds

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Κοντομήτρου, Μαρία

Date

2024-04-22

Advisor

Κρίτση, Ευτυχία

Μεταπτυχιακή εργασία (3.649Mb)

Keywords

Μικροφύκη ; Βιοδραστικές ενώσεις ; Καλλιέργεια μικροφυκών ; Εκχύλιση μικροφυκών ; Βιοδραστικότητα μικροφυκών ; Εφαρμογές μικροφυκών

Abstract

Τα μικροφύκη είναι φωτοσυνθετικοί μικροοργανισμοί τεράστιας βιοποικιλότητας και αποτελούν μια από τις αρχαιότερες μορφές ζωής στον πλανήτη και πηγή τροφής για το μεγαλύτερο ποσοστό της παγκόσμιας βιομάζας. Έχουν την ικανότητα να βιοσυνθέτουν πληθώρα βιοδραστικών μεταβολιτών (όπως χρωστικές ενώσεις, υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λιπίδια και λιπαρά οξέα, φαινολικές ενώσεις), οι οποίοι όπως έχει αποδειχθεί επηρεάζουν θετικά διάφορες ασθένειες, παρουσιάζοντας ποικίλες δράσεις, όπως αντικαρκινική, αντιοξειδωτική, αντιμικροβιακή, αντιική καθώς επίσης επιδρούν θετικά ανοσοποιητικό σύστημα. Λόγω της παρουσίας βιοδραστικών ενώσεων, τα μικροφύκη θεωρούνται δυνητική πηγή για τη διατροφή του ανθρώπου και των ζώων και ουσίες τους έχουν ήδη ενσωματωθεί σε διάφορα προϊόντα τροφίμων και καλλυντικών. Διάφορες στρατηγικές και τεχνικές καλλιέργειας και απομόνωσης των βιοδραστικών ενώσεων μικροφυκών έχουν αναπτυχθεί τόσο σε ερευνητικό όσο και σε βιομηχανικό επίπεδο με στόχο τη βέλτιστη εμπορευματοποίησή τους σε διάφορους κλάδους, όπως η βιομηχανία τροφίμων, οι υδατοκαλλιέργειες και οι ζωοτροφές, η φαρμακευτική βιομηχανία και η κοσμητολογία. Ωστόσο, η χρήση μικροφυκών εκτός από πλεονεκτήματα παρουσιάζει και μειονεκτήματα που εξετάζονται συνεχώς από ερευνητές και επιστήμονες. Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε εκτενής βιβλιογραφική ανασκόπηση για τα μικροφύκη ως πηγή βιοδραστικών ενώσεων υψηλής προστιθέμενης αξίας που στοχεύουν στην ενίσχυση της υγείας του ανθρώπου, στους τρόπους βελτιστοποίησης των παραμέτρων καλλιέργειάς τους ώστε να ενισχυθεί η παραγωγή βιοδραστικών ενώσεων και στους τρόπους εκχύλισης και απομόνωσης με συμβατικές αλλά και προηγμένες τεχνικές και μεθόδους. Επιπλέον, μελετήθηκε η εμπορική χρήση των ουσιών αυτών στις βιομηχανίες με αναφορά σε κανονιστικές υποθέσεις, ρυθμιστικά πλαίσια και θέματα ασφαλείας που αφορούν την εμπορευματοποίηση και την κατανάλωσή τους. Καθώς το πεδίο εμπορευματοποίησης των μικροφυκών βρίσκεται ακόμα σε πρώιμο στάδιο, υπάρχουν ακόμα πολλά περιθώρια βελτίωσης και απαιτείται περαιτέρω έρευνα σχετικά με τα οφέλη τους στην ανθρώπινη υγεία.

Abstract

Microalgae are photosynthetic microorganisms of enormous biodiversity and are one of the oldest life forms on the planet and the food source for most of the world's biomass. They have the ability to biosynthesise a multitude of bioactive metabolites (such as pigments, carbohydrates, proteins, lipids and fatty acids, phenolic compounds), which through studies have been shown to have a positive effect on various diseases and exhibit a variety of actions such as anti-cancer, antioxidant, antimicrobial, antiviral and immune system effects. Due to the presence of bioactive compounds, microalgae are considered a potential source for human and animal nutrition and their substances have already been incorporated into various food and cosmetic products. Various strategies and techniques for the cultivation and isolation of microalgal bioactive compounds have been developed both at research and industrial level with the aim of their optimal commercialisation in various sectors such as food industry, aquaculture and animal feed, pharmaceutical industry and cosmetology. However, the use of microalgae, besides advantages, also present disadvantages that are constantly being examined by researchers and scientists. In this thesis, an extensive review on microalgae as a source of high value-added bioactive compounds aimed at enhancing human health, ways to optimize their cultivation parameters to enhance the production of bioactive compounds and ways of extraction and isolation using both conventional and advanced techniques and methods will be carried out. In addition, the commercial use of these substances in industries is studied with reference to regulatory affairs, regulatory frameworks and safety issues related to their commercialisation and consumption. As the field of commercialisation of microalgae is still at an early stage, there is still much room for improvement and further research on their benefits to human health is needed.