Functional foods with innovative ingredients from seaweeds and mushrooms sources

Abstract

Recursos naturais, como algas e cogumelos podem ser usados para a obtenção de novos produtos, oferecendo uma forma alternativa e sustentável de originar novos alimentos ou ingredientes funcionais com propriedades biológicas que podem ajudar a desenvolver novas estratégias baseadas na saúde preventiva. A principal força motriz desta tese foi encontrar em algas e cogumelos, extratos com compostos bioativos naturais que possam ser usados no desenvolvimento de novos alimentos funcionais. Com este objectivo, foi efectuada uma abordagem integrada e vários passos foram seguidos numa ordem cronológica. Em primeiro lugar, selecionou-se um conjunto de espécies de algas marinhas assim como um conjunto de espécies de cogumelos comestíveis que foram caracterizados quanto à sua composição química e compostos bioativos potenciais. Tendo sido realizada a sua caracterização, surgiu a necessidade de se aplicar metodologias de extracção adequadas, rentáveis e amigas do ambiente, capazes de extrair ingredientes naturais biologicamente ativos de interesse tanto de algas como de cogumelos. Este objetivo nesta fase levou à segunda etapa do trabalho experimental que envolveu o estudo de várias técnicas de extração (extração com água quente, extração assistida por enzimas e por ultra-sons e extracção sob alta pressão hidrostática), a fim de se caracterizar plenamente o potencial das diferentes fontes naturais, introduzindo em simultâneo diferentes seletividades e eficiências, preservando o máximo de bioatividade. A etapa seguinte desta pesquisa integrada esteve relacionada com a caracterização química mais aprofundada de compostos bioativos presentes nos quatro extratos enzimáticos selecionados de algas (extrato S. muticum obtido com Alcalase e extrato O. pinnatifida obtido com Viscozyme) e de cogumelos (extratos de Ph. nameko obtidos com Celulase e com Flavourzyme) onde as propriedades biológicas alvo foram confirmadas ou verificadas como as mais promissoras. Os extratos selecionados com potenciais propriedades biológicas, após a caracterização química foram avaliados no que respeita à sua estabilidade in vitro para confirmar e consolidar o seu potencial biológico e ser mais explorado na perspectiva do alimento funcional. A última etapa deste trabalho envolveu o desenvolvimento de um novo alimento funcional incorporando-se os dois extratos mais promissores e validados previamente (extrato O. pinnatifida obtido com Viscozyme e extrato Ph. nameko obtido com Flavourzyme) num creme lácteo para barrar, procedendo-se à avaliação do seu potencial biológico e tecnológico. Um creme lácteo de barrar funcional, combinando requeijão e iogurte tipo grego com incorporação dos extratos selecionados foi formulado e explorado com sucesso. O desenvolvimento de alimentos funcionais, ou mesmo de nutracêuticos, a partir de extratos de algas e de cogumelos comestíveis é viável podendo-se estender o estudo da incorporação destes extratos em outros tipos de alimentos como bebidas ou sorvete.

Natural resources such as seaweed and mushrooms can be used to obtain new products, providing an alternative and sustainable manner to provide new functional foods or ingredients with biological properties that may help to develop new strategies based on preventive health. The main driving force of this thesis was to find in seaweeds and mushrooms, extracts with natural bioactive compounds to be used in the development of new functional foods. In order to do so, an integrated approach was established and the various steps were followed chronologically. Firstly, a set of edible seaweeds species and a set of edible mushrooms species were characterised for their proximate composition and potential bioactive compounds. Once the characterization was achieved the need for suitable, fast, cost-effective and environmentally friendly extraction methodologies capable of extracting the biologically active natural ingredients of interest from both the seaweeds and mushrooms led to the second stage. This stage involved the study of several extraction techniques (hot water extraction; enzyme- and ultrasound-assisted extraction and high hydrostatic pressure) in order to fully characterize the potential of the different natural sources, introducing different extraction selectivity and efficiency while aiming at maximum preservation of bioactivity. The next stage in this integrated research was related with the deeper chemical characterization of the bioactive components present in the four enzymatic selected extracts from seaweeds (S. muticum extract obtained with Alcalase and O. pinnatifida extract obtained with Viscozyme) and mushrooms (Ph. nameko extracts obtained with Cellulase and with Flavourzyme) where target biological properties were confirmed or found to be more promising. The selected extracts with potential biological properties, following the chemical characterization went through the evaluation of in vitro stability to confirm and consolidate its biological potential to be further explored within the functional food perspective. The last stage of this thesis involved the development of a new functional food by incorporating the two most promising and validated extracts (O. pinnatifida obtained with Viscozyme and Ph. nameko obtained with Flavourzyme) in a spreadable dairy cream with assessment of their biological and technological potential. A functional dairy spreadable dairy cream combining whey cheese and greek type yoghurt with incorporation of the selected extracts was successfully formulated and explored. The development of functional foods, or even nutraceuticals, from edible seaweed and mushroom extracts is feasible and could be extended studying the incorporation of these extracts in other types of food such as beverages or ice cream.