Las algas están ganando peso como fuente de alimento sostenible, especialmente ante la creciente demanda de alternativas a la proteína animal. Son ricas en aminoácidos esenciales, ácidos grasos poliinsaturados, vitaminas y minerales. Sin embargo, acceder a estos nutrientes sigue siendo un reto, ya que están atrapados dentro de complejas paredes celulares que dificultan su absorción en nuestro organismo.

Comprender la nanoestructura de estas barreras y cómo influye en sus propiedades mecánicas es esencial para diseñar estrategias de procesamiento de alimentos que faciliten la liberación de estos compuestos para la nutrición humana.

A diferencia de estudios anteriores, que utilizaban tratamientos químicos agresivos que dañaban estas estructuras, el equipo del CIAL desarrolló un método más suave —adaptado de una técnica utilizada para plantas terrestres— para extraer el contenido interno de la célula manteniendo las paredes celulares prácticamente inalteradas. Este trabajo, realizado como parte del proyecto ERC Consolidator PRODIGEST y publicado recientemente en la revista Food Hydrocolloids, permitió estudiar las paredes celulares de las algas en un estado muy similar al que presentan en la naturaleza.

A continuación, el grupo investigador probó cómo los métodos comunes de procesamiento de alimentos —como la cocción al vapor y las ondas sonoras de alta frecuencia (ultrasonidos)— afectan a la composición y a la estructura multiescala de las dos especies de algas. Midieron el contenido de proteínas, lípidos y cenizas, así como el perfil de carbohidratos de las muestras, y evaluaron la integridad estructural de las paredes celulares antes y después de los tratamientos mecánicos (ultrasonidos) y térmicos (cocción al vapor).

Los experimentos de dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS) en la línea de luz NCD-SWEET del Sincrotrón ALBA fueron fundamentales para comprender cómo los diferentes componentes se organizaban espacialmente e interactuaban dentro de las paredes celulares nativas, y cómo cambiaba esa organización tras el procesamiento.

Al integrar estas técnicas, los investigadores hallaron diferencias clave en la nanoestructura de las dos especies de algas y en sus respuestas al procesamiento. Las paredes celulares de Ulva lacinulata contienen celulosa como principal componente estructural. Esta estructura cristalina se conservó en gran medida durante la cocción al vapor, pero se vio fuertemente alterada por el tratamiento con ultrasonidos, que provocó una degradación significativa de la pared celular y la liberación de proteínas y polisacáridos. Por el contrario, el principal componente del esqueleto de las paredes celulares de Porphyra dioica consiste en porfiranos semicristalinos, que resultaron ser mucho más resistentes a los ultrasonidos. En esta especie, la cocción al vapor favoreció la liberación de proteínas y la migración de algunos polisacáridos hacia la matriz extracelular, mientras que los ultrasonidos alteraron la estructura cristalina de los porfiranos pero preservaron la integridad celular debido a la matriz extracelular densa y de tipo gel.

En conjunto, desde una perspectiva nutricional, el tratamiento con ultrasonidos parece más eficaz para Ulva lacinulata, ya que aumenta la ruptura de la pared celular y la liberación de nutrientes, mientras que la cocción al vapor es más adecuada para Porphyra dioica, al promover el acceso a los nutrientes sin comprometer su integridad estructural.

Este trabajo se encuentra entre los pocos que han logrado resolver la organización nativa a nanoescala de las paredes celulares de las macroalgas. Gracias a las mediciones de dispersión de rayos X de alta resolución en el Sincrotrón ALBA, el estudio establece una conexión clara entre el "andamio" físico de las algas y su accesibilidad nutricional, ofreciendo valiosas perspectivas para la industria alimentaria.

(Arriba) Gráficos de Kratky de SAXS de las algas nativas y sus paredes celulares concentradas, antes y después de ser sometidas a tratamientos de vapor y ultrasonidos (US). (Izquierda) Ulva, (Derecha) Nori. Las flechas indican características estructurales. (Abajo) Perfil de monosacáridos de las paredes celulares concentradas de las algas Ulva y Nori antes y después de los tratamientos de vapor y US.