Les algues estan guanyant pes com a font d'aliment sostenible, especialment a mesura que creix la demanda d'alternatives a la proteïna animal. Són riques en nutrients com aminoàcids essencials, àcids grassos poliinsaturats, vitamines i minerals. Tanmateix, accedir a aquests nutrients continua sent un repte, ja que estan atrapats dins de parets cel·lulars complexes que en dificulten l'absorció al nostre organisme.

Comprendre la nanoestructura d'aquestes barreres i com influeix en les seves propietats mecàniques és essencial per dissenyar estratègies de processament d'aliments que facilitin l'alliberament d'aquests compostos per a la nutrició humana.

A diferència d'estudis anteriors, que utilitzaven tractaments químics agressius que danyaven aquestes estructures, l'equip del CIAL ha desenvolupat un mètode més suau —adaptat d'una tècnica utilitzada per a plantes terrestres— per extreure el contingut intern de la cèl·lula mantenint les parets cel·lulars pràcticament inalterades. Aquest treball, realitzat com a part del projecte ERC Consolidator PRODIGEST i publicat recentment a la revista Food Hydrocolloids, ha permès a l'equip de recerca estudiar les parets cel·lulars de les algues en un en un estat molt semblant al que presenten a la natura.

A continuació, el grup d'investigació va provar com els mètodes comuns de processament d'aliments —com la cocció al vapor i les ones sonores d'alta freqüència (ultrasons)— afecten la composició i l'estructura multiescala de les dues espècies d'algues. Van mesurar el contingut de proteïnes, lípids i cendres, així com el perfil de carbohidrats de les mostres, i van avaluar la integritat estructural de les parets cel·lulars abans i després dels tractaments mecànics (ultrasons) i tèrmics (cocció al vapor).

Els experiments de dispersió de raigs X d'angle petit (SAXS) en la línia de llum NCD-SWEET del Sincrotró ALBA van ser fonamentals per comprendre com els diferents components  s'organitzaven espacialment i interactuaven dins de les parets cel·lulars natives, i com canviava aquesta organització després del processament.

En integrar aquestes tècniques, els investigadors van trobar diferències clau en la nanoestructura de les dues espècies d'algues i en les seves respostes al processament. Les parets cel·lulars d'Ulva lacinulata contenen cel·lulosa com a principal component estructural. Aquesta estructura cristal·lina es va conservar en gran mesura durant la cocció al vapor, però es va veure fortament alterada pel tractament amb ultrasons, que va provocar una degradació significativa de la paret cel·lular i l'alliberament de proteïnes i polisacàrids. Per contra, el principal component de l'esquelet de les parets cel·lulars de Porphyra dioica consisteix en porfirans semicristal·lins, que van resultar ser molt més resistents als ultrasons. En aquesta espècie, la cocció al vapor va afavorir l'alliberament de proteïnes i la migració d'alguns polisacàrids cap a la matriu extracel·lular, mentre que els ultrasons van alterar l'estructura cristal·lina dels porfirans però van preservar la integritat cel·lular gràcies a la matriu extracel·lular densa i de tipus gel.

En conjunt, des d'una perspectiva nutricional, el tractament amb ultrasons sembla més eficaç per a l'Ulva lacinulata, ja que augmenta el trencament de la paret cel·lular i l'alliberament de nutrients, mentre que la cocció al vapor és més adequada per a la Porphyra dioica, promovent l'accés als nutrients sense comprometre la seva integritat estructural.

Aquest treball es troba entre els pocs que han aconseguit resoldre l'organització nativa a nanoescala de les parets cel·lulars de les macroalgues. Gràcies a les mesures de dispersió de raigs X d'alta resolució al Sincrotró ALBA, l'estudi estableix una connexió clara entre la "bastida" física de l'alga i la seva accessibilitat nutricional, oferint valuoses perspectives per a la indústria alimentària.

(Dalt) Gràfics de Kratky de SAXS de les algues natives i les seves parets cel·lulars concentrades, abans i després de ser sotmeses a tractaments de vapor i ultrasons (US). (Esquerra) Ulva, (Dreta) Nori. Les fletxes indiquen característiques estructurals. (Baix) Perfil de monosacàrids de les parets cel·lulars concentrades de les algues Ulva i Nori abans i després dels tractaments de vapor i US.