Development of aqueous (micellar) two phase systems to continously purify macroalgae compounds

Abstract

Currently, macroalgae have been widely studied as a new raw material in the industry. This high interest is due to the fact that macroalgae have attractive production conditions, as well as having high added value compounds, such as phycobiliproteins. Phycobiliproteins, in particular R-phycoerythrin, are proteins that act as natural light-picking pigments, which have very attractive biological properties, especially antioxidant, anticancer and anti-inflammatory properties. Therefore, given the interesting characteristics of this protein, many companies have developed a high interest in these macromolecules, considering in particular the high potential of these in the pharmaceutical, cosmetic and energy sectors. Having said that, it is necessary to establish efficient extraction and purification methods that allow the use of R-phycoerythrin. In relation to the existing methods, these involve multiple steps, which normally represent processes of high complexity and/or which require a high energy consumption which implies the enhancement of the final product. In this sense, this work will aim to develop and optimize a continuous purification process of R-phycoerythrin using two-phase aqueous micellar systems (AMTPS). These systems appear to be more selective and more biocompatible because they do not interfere with biomolecules. In this work, a separation unit with temperature control will be designed for the first time for the application of AMTPS in continuous flow regime.

Atualmente, as macroalgas têm sido amplamente estudadas como nova matéria-prima na indústria. Este elevado interesse deve-se ao facto de as macroalgas terem condições de produção aliciantes, para além de apresentarem na sua constituição compostos de alto valor acrescentado, como é o caso das ficobiliproteínas. Ficobiliproteínas, em particular a R-ficoeritrina, são proteínas que atuam como pigmentos captadores de luz natural, as quais possuem propriedades biológicas bastante atrativas, especialmente propriedades antioxidantes, anticancerígenas e anti-inflamatórias. Assim sendo, dadas as características interessantes desta proteína, muitas empresas têm vindo a desenvolver um elevado interesse por estas macromoléculas, considerando nomeadamente o elevado potencial destas nos setores farmacêutico, cosmético e energético. Posto isto, é necessário estabelecer métodos de extração e purificação eficientes que permitam a utilização da R-ficoeritrina. Relativamente aos métodos já existentes, estes envolvem múltiplas etapas, as quais representam normalmente processos de elevada complexidade e/ou que requerem um elevado consumo energético o que implica o encarecimento do produto final. Neste sentido, este trabalho terá como objetivo o desenvolvimento e otimização de um processo de purificação da R-ficoeritrina em regime contínuo, utilizando sistemas micelares de duas fases aquosas (AMTPS). Estes sistemas apresentam-se como mais seletivos e mais biocompatíveis, por não interferirem com as biomoléculas. Neste trabalho, será pela primeira vez projetada uma unidade de separação com controlo de temperatura para a aplicação de AMTPS em regime de fluxo contínuo.