Novel mixed aqueous micellar two-phase systems with ionic liquids for the extraction of phycobiliproteins from macroalgae

Abstract

Atualmente verifica-se um interesse crescente na extração de compostos provenientes de recursos naturais, abundantes e renováveis. As macroalgas constituem uma grande parte da matéria-prima marinha barata e renovável, apresentando na sua constituição diversos compostos bioativos de elevado valor acrescentado, nomeadamente as ficobiliproteínas. Este tipo de investigação é crucial para países como Portugal que, dada a sua vasta área costeira, têm a vantagem de possuir uma extensa oferta de biomassa marinha, permitindo a sua valorização. Contudo, os métodos de extração e purificação convencionais têm de ser melhorados e otimizados, visto serem estas as etapas responsáveis pelos maiores custos associados à comercialização destes compostos. Assim, este trabalho objetiva o desenvolvimento de sistemas micelares de duas fases aquosas usando líquidos iónicos como co-surfatantes para a avaliação do seu potencial como método de purificação de ficobiliproteínas. Numa primeira fase, este trabalho pretende alargar o conjunto de sistemas micelares de duas fases aquosas, dado o número muito reduzido destes sistemas em literatura. Desta forma, diversos copolímeros serão usados como surfatantes não-iónicos em combinação com duas famílias distintas de líquidos iónicos (imidazólios e fosfónios), atuando estes como co-surfatantes, na criação de sistemas micelares de duas fases aquosas convencionais e mistos para posteriormente serem aplicados na extração de ficobiliproteínas, em particular da R-ficoeritrina, a partir de algas vermelhas da espécie Gracilaria sp. Os principais resultados obtidos neste trabalho apresentam-se como promissores, uma vez que foi possível obter recuperações de R-ficoeritrina de cerca de 80% e seletividades entre 10 e 15, a partir do uso de amostras reais e, portanto mais complexas.

Nowadays, the extraction of natural compounds from renewal and abundant resources has raised the industrial interest. In this sense, macroalgae constitute a large part of cheap and renewable marine source of biomass that have shown great potential as a platform for the recovery of several high-added value compounds, namely phycobiliproteins. This type of research is crucial for countries like Portugal, since it is possible to take advantage of their privileged geographical location to access the raw materials (seaweeds) and value them. However, the currently extraction and purification processes need to be improved and optimized since they are primarily responsible for some difficulties in the industrial implementation. Consequently, this work addresses the exploitation of novel aqueous micellar two-phase systems (AMTPS) using ionic liquids (ILs) as co-surfactants for the assessment of their potential in the extraction of phycobiliproteins. Moreover, this work intends to create fundamental knowledge through the design of new AMTPS since currently there is a flagrant lack of systems compared the great amount of surfactants available in the market. Thus, several copolymers were used as nonionic surfactants in combination with two distinct families of ILs, namely the imidazolium and phosphonium, acting as co-surfactants to create conventional and mixed AMTPS for the extraction of phycobiliproteins, in particular R-phycoerythrin, from the red macroalgae Gracilaria sp. The initial results are promising since real matrices are used instead of model molecules and it is possible to verify that R-phycoerythrin recoveries are already higher than 80% and selectivities up to 10 and 15.