Marine Macroalgae: a natural resource to food applications

Abstract

Seaweeds have been used for centuries in Asian countries, however, only recently they started being used in western societies. Due to their sustainable characteristics and ability to fight climate changes, as well as the increased awareness of the impact of diet on human health, there is a growing interest in the exploration and development of functional foods based in macroalgae sources. Overall, macroalgae carbohydrate, protein, lipidic and phenolic contents are an attractive pool of bioactive molecules that can be transformed for the development of healthy products. However, the intrinsic variability of these compounds, whose values can interchange by life-stage, seasonality, and environmental parameters (such as climatic change and grazing), sometimes within the same population, challenge standardization of methods and values for these organisms. Seaweed’s capability to gather components, whether beneficial or toxic, led to the development of thresholds and consumption limits, as well as daily recommended intakes of singular compounds found in these organisms. Another food safety rule concerning humans, in addition to chemical regulations, pertains to microbiology. It is essential to prevent the spread of pathogens and contamination in seaweeds to safeguard consumers. Although praised as beneficial compounds and non-toxic, “the difference between a cure and a poison is the dose” and a clear definition of the nutraceutical content within consumed macroalgae species is necessary. As such, this work aims to explore and determine levels of important nutraceutical values (protein, lipids, carbohydrates) as well as other defined beneficial molecules, such as pigments and phenolic compounds, based on described standard methodologies, in the following macroalgae: Fucus vesiculosus, Undaria pinnatifida (Phaeophyceae), Calliblepharis jubata and Osmundea pinnatifida (Rhodophyta). The characterization of nutritional composition of these marine macroalgae was based on species from the western Coast of Portugal and also from information reported in the literature. This study highlights Calliblepharis jubata as the most interesting macroalgae in terms of biochemical profile and, thus, with beneficial properties and applications in industrial sector, followed by Fucus vesiculosus.

Em países asiáticos a utilização de algas marinhas remonta a vários séculos atrás. No entanto, só recentemente as sociedades ocidentais começaram a utilizá-las. Devido às suas características sustentáveis e ao seu potencial para combater as alterações climáticas, bem como ao aumento da consciência do impacto da alimentação na saúde humana, há um crescente interesse na exploração e desenvolvimento de alimentos funcionais à base de macroalgas. No geral, os valores de hidratos de carbono, proteínas, lípidos e compostos fenólicos das macroalgas constituem uma atraente fonte de moléculas bioativas que podem ser transformadas para o desenvolvimento de produtos saudáveis. No entanto, a variabilidade intrínseca desses compostos, cujos valores podem variar conforme a fase do seu ciclo de vida, a sazonalidade e os parâmetros ambientais (como as próprias alterações climáticas ou aquilo que absorvem), às vezes dentro da mesma população, desafiam a padronização de métodos e valores para estes organismos. A capacidade das algas marinhas em acumular componentes, quer benéficos quer tóxicos, levou ao estabelecimento de limites de consumo e ingestões diárias recomendadas de compostos singulares encontrados nesses organismos. Além da regulamentação química, outra preocupação relacionada com a segurança alimentar diz respeito à microbiologia. É essencial prevenir a propagação de agentes patogénicos e contaminação nas algas marinhas para proteger os consumidores. Embora vistos como compostos benéficos e não tóxicos, "a diferença entre um remédio e um veneno é a dose", e uma definição clara do conteúdo nutracêutico dentro das espécies de macroalgas consumidas é necessária. Assim, este trabalho, tendo por base metodologias padronizadas, tem como objetivo explorar e determinar os níveis de importantes valores nutracêuticos (proteínas, lípidos, hidratos de carbono), bem como outras moléculas benéficas, como pigmentos e compostos fenólicos, nas seguintes macroalgas: Fucus vesiculosus, Undaria pinnatifida (Phaeophyceae), Calliblepharis jubata e Osmundea pinnatifida (Rhodophyta). A caracterização da composição nutricional dessas macroalgas marinhas foi baseada em espécies da costa oeste de Portugal e também em informações relatadas na literatura. Este estudo destaca Calliblepharis jubata como a macroalga mais interessante em termos de perfil bioquímico e, portanto, com mais propriedades benéficas e aplicações no setor industrial, seguida do Fucus vesiculosus.