Desarrollo y optimización de una metodología de extracción de larvas de Tenebrio molitor para la obtención de extractos con péptidos de interés biológico

Abstract

[Resumen] Los insectos comestibles están cobrando especial importancia para la comunidad científica gracias a sus beneficiosas características tanto para la salud humana como animal, así como para su empleo en la agricultura sostenible. Esto es debido a su reconocido valor nutricional ya que se ha visto que poseen compuestos bioactivos a base de lípidos, proteínas y/o péptidos de interés agronómico. Sin embargo, sus características organolépticas no son atractivas para los consumidores y por ello, numerosas investigaciones estudian métodos de extracción de proteínas de insectos para agregarlos a diferentes productos alimentarios o a diversos formulados comercializables como bioestimulantes agrícolas. Actualmente, se desperdician grandes cantidades de residuos provenientes de la industria hortofrutícola que pueden ser empleados para la cría de estos insectos comestibles aplicando así los principios de bioeconomía y economía circular. El principal objetivo a abordar en el presente estudio es la puesta a punto de una metodología de extracción eficaz que permita el aislamiento de péptidos y/o proteínas bioactivas a partir de larvas de Tenebrio molitor alimentadas con pienso control, para su posterior empleo en diversos productos con potencial interés comercial tanto en el campo de la sanidad animal como vegetal. Para ello, se probaron dos métodos de extracción, con y sin ultrasonidos, realizando una eliminación de lípidos antes o después de la extracción, a dos proporciones de biomasa de insecto:disolvente cada uno (1:3 y 1:5) y llevando a cabo una o dos extracciones consecutivas. Posteriormente, se ha evaluado la eficacia de las extracciones teniendo en cuenta diversos factores: la cantidad de extracto obtenido, su contenido total de proteínas, su actividad antimicrobiana y antioxidante y la cantidad de péptidos detectados e identificados. Tras los resultados obtenidos en los diferentes ensayos se ha determinado que el método de extracción más adecuado para obtener el mayor rendimiento de los extractos es un método de extracción basado en un paso previo de eliminación de lípidos, seguido de una extracción empleando sonicación directa, ya que, el residuo sólido obtenido gracias al mismo fue mayor. Además, como era de esperar cuando se realizan dos extracciones se obtienen más gramos de residuo sólido. Estos resultados se ven apoyados por la concentración proteica obtenida mediante Bradford, el porcentaje de inhibición de DPPH y el número de péptidos aislados. Sin embargo, no se ha encontrado ningún péptido con actividad biológica.

[Resumo] Os insectos comestibles cobran especial importancia para a comunidade científica grazas ás súas características beneficiosas para a saúde humana e animal, así como polo seu emprego na agricultura sostible. Isto débese ao seu recoñecido valor nutricional, posto que se comprobou que posúen compostos bioactivos a base de lípidos, proteínas e/ou péptidos de interese agronómico. Porén, as súas características organolépticas non son atractivas para os consumidores e, por iso, numerosas investigacións estudan métodos de extracción de proteínas dos insectos para engadila a diferentes produtos alimenticios ou a diversas formulacións comercializables como bioestimulantes agrícolas. Na actualidade, desperdícianse grandes cantidades de residuos da industria hortofrutícola que poden ser utilizados para a cría destes insectos comestibles, aplicando así os principios da bioeconomía e da economía circular. O principal obxectivo a tratar neste estudo é o desenvolvemento dunha metodoloxía de extracción eficiente que permita o illamento de péptidos e/ou proteínas bioactivas de larvas de Tenebrio molitor alimentadas con penso control, para o seu posterior uso en diversos produtos con potencial interese comercial tanto no ámbito da sanidade animal e vexetal. Para iso probáronse dous métodos de extracción, con e sen ultrasóns, realizando unha eliminación de lípidos antes ou despois da extracción, en dúas proporcións de biomasa de insectos:disolvente cada unha (1:3 e 1:5) e realizando unha ou dúas extraccións consecutivas. Posteriormente, avaliouse a eficacia das extraccións tendo en conta diversos factores: a cantidade de extracto obtido, o seu contido total de proteínas, a súa actividade antimicrobiana e antioxidante e a cantidade de péptidos detectados e identificados. Tralos resultados obtidos nas diferentes probas, determinouse que o método de extracción máis axeitado para obter o maior rendemento dos extractos é un método de extracción baseado nun paso previo de eliminación de lípidos, seguido dunha extracción mediante sonicación directa, xa que, o residuo sólido obtido grazas a el foi maior. Ademais, como era de esperar, cando se realizan dúas extraccións obtéñense máis gramos de residuo sólido. Estes resultados están apoiados pola concentración de proteína obtida por Bradford, a porcentaxe de inhibición de DPPH e o número de péptidos illados. Non obstante, non se atopou ningún péptido con actividade biolóxica.

[Abstract] Edible insects are gaining special importance for the scientific community thanks to their beneficial characteristics for both human and animal health, as well as for their use in sustainable agriculture. This is due to its recognized nutritional value, since it has been seen that they have bioactive compounds based on lipids, proteins and/or peptides of agronomic interest. However, its organoleptic characteristics are not attractive to consumers and, therefore, numerous investigations study methods of extracting proteins from insects to add them to different food products or to various marketable formulations as agricultural biostimulants. Currently, large amounts of waste from the fruit and vegetable industry are wasted that can be used to breed these edible insects, thus applying the principles of bioeconomy and circular economy. The main objective to be addressed in this study is the development of an efficient extraction methodology that allows the isolation of peptides and/or bioactive proteins from Tenebrio molitor larvae fed with control feed, for their subsequent use in various products with potential commercial interest both in the field of animal and plant health. To do this, two extraction methods were tested, with and without ultrasound, performing a lipid removal before or after extraction, at two proportions of insect biomass:solvent each (1:3 and 1:5) and carrying out one or two consecutive extractions. Subsequently, the efficacy of the extractions has been evaluated taking into account various factors: the amount of extract obtained, its total protein content, its antimicrobial and antioxidant activity and the amount of peptides detected and identified. After the results obtained in the different tests, it has been determined that the most suitable extraction method to obtain the highest yield of the extracts is an extraction method based on a previous step of lipid elimination, followed by an extraction using direct sonication, since that, the solid residue obtained thanks to it was greater. In addition, as expected, when two extractions are carried out, more grams of solid residue are obtained. These results are supported by the protein concentration obtained by Bradford, the percentage of DPPH inhibition and the number of isolated peptides. However, no peptide with biological activity has been found.