Oferta tecnológica
Foodomics, CIAL, CSIC+UAM
OFERTA DE TRANSFERENCIA DEL CONOCIMIENTO
GRUPO Y UNIVERSIDAD:
Científico responsable: ELENA IBÁÑEZ / ALEJANDRO CIFUENTES
Nombre: GRUPO FOODOMICS
Departamento/sección: BIOACTIVIDAD Y ANÁLISIS DE ALIMENTOS
Facultad /Centro: INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN EN CIENCIAS DE LA ALIMENTACIÓN, CIAL (CSIC-UAM)
e-mail: ELENA.IBANEZ@CSIC.ES
Teléfono: 91 0017 900
Página web con información adicional: www.cial.uam-csic.es/pagperso/foodomics
TÍTULO:
INGREDIENTES BIOACTIVOS: OBTENCIÓN MEDIANTE TECNOLOGÍAS VERDES (EXTRACCIÓN SUPERCRÍTICA Y SUBCRÍTICA) Y CARACTERIZACIÓN DESDE EL PUNTO VISTA ÓMICO.
Descripción:Nuestra optimización de los procesos de extracción se basa eminentemente en procesos verdes. Considerando verde tanto el tipo de disolventes (CO2 supercrítico, etanol, agua) como por el estudio de los mismos mediante técnicas de Análisis de Ciclo de Vida. Sin olvidar técnicas de fraccionamiento y purificación mediante procesos mediados por el efecto antisolvente y/o extracciones secuenciales, teniendo siempre en mente el concepto de biorefinería. Entre los diversos compuestos que han sido objetivo de nuestros procesos de extracción supercrítica y subcrítica se encuentran los antioxidantes de plantas aromáticas (ácido carnósico y rosmarínico de romero), los carotenoides y lípidos de diversos organismos marinos como algas, microalgas y cianobacterias (Spirulina, Haematoccoccus, Neochloris, Sargassum...). Además de fuentes naturales otra de las líneas del grupo se basa en el aprovechamiento de subproductos de la industria alimentaria. El grupo de investigación cuenta con equipos de extracción de diversa escala para tratar desde unos pocos miligramos de muestra hasta medio kilo, tanto con CO2 en condiciones supercríticas como con disolventes verdes (etanol, limoneno, lactato de etilo) o agua en condiciones subcríticas, sin olvidar nuevos solventes aplicados al campo de la extracción como los Gas Expanded Liquids. Además, el grupo cuenta con experiencia en el diseño y modificación de equipos.
Por otro lado, el grupo cuenta con diversos equipos y personal altamente especializado en la caracterización química por técnicas instrumentales como LC, CE, GC acoplado a diversos detectores, entre ellos, espectrometría de masas (trampas de iones, tiempo de vuelo, triple cuadrupolo). Nuestro grupo de investigación ha sido el primero en definir esta nueva disciplina de la Foodomica (Alimentómica en español) (ver Mass Spectrom. Rev. 31 (2012) 49-69, Electrophoresis 31 (2010) 205; J. Chromatogr. A 1216 (2009) 7109). Desde este grupo de investigación se pretende obtener una perspectiva ómica en las caracterizaciones que se realizan (Transcriptómica, Proteómica, Metabolómica...). Sin olvidar la caracterización funcional de los extractos tanto mediante técnicas químicas como in vitro o en líneas celulares
¿Cómo funciona? / ¿En qué consiste?: (aproximadamente 500 palabras)
Desarrollo de procesos limpios empleando diversas técnicas de extracción con fluidos presurizados, tanto extracción supercrítica (CO2) como subcrítica (solventes verdes, gas expanded liquids...). Se emplean tanto en extracción directa como en extracciones secuenciales que permiten obtener distintas fracciones en un mismo equipo, a modo de biorefinería.
Por ejemplo, en este artículo publicado en Green Chemistry (Gilbert et al. Downstream processing of Isochrysis galbana: a step towards microalgal biorefinery. Green Chem., 2015, 17, 4599-4609) se realizaron extracciones sucesivas sobre la misma materia prima para obtener fracciones de polaridad creciente (pigmentos y lípidos con CO2, pigmentos y lípidos polares con CO2 y etanol, antioxidantes, proteínas y azúcares con etanol y luego con agua). Dicho proceso se basa en el concepto de biorefinería y forma parte del trabajo realizado en un proyecto de la Unión Europea.
O bien, en este otro publicado en Journal of Supercritical fluids ( Sánchez-Camargo et al Supercritical antisolvent fractionation of rosemary extracts obtained by pressurized liquid extraction to enhance their antiproliferative activity. J. Supercrit. Fluids, 2016, 107, 581-589) en el que se trató romero con etanol:agua a alta presión y temperatura, el extracto obtenido se purificó con CO2 supercrítico mediante fraccionamiento por efecto antisolvente, posteriormente se hizo un estudio de actividad anticancerígena de las fracciones así obtenidas.
Como último ejemplo un dispositivo desarrollado por el grupo; proceso WEPO (Water Extraction and Particle formation On-line) de extracción y precipitación simultánea de extractos complejos, patente nº P-200900164 & PCT/ES10/070025. Consistente en realizar extracciones con agua subcrítica (alta presión y temperatura) y secar el extracto mientras se va obteniendo gracias al uso de CO2 supercrítico y N2. Proceso útil por ejemplo para extractos de romero con alta actividad antioxidante y cuya ventaja medioambiental ha sido evaluada mediante análisis de ciclo de vida (Rodríguez-Meizoso et al Life cycle assessment of green pilot-scale extraction processes to obtain potent antioxidants from rosemary leaves. J. Supercrit. Fluids, 2012, 72, pp. 205-212).
Ventajas:
La principal ventaja de colaboración con nuestro grupo es la posibilidad de desarrollar y optimizar procesos a pequeña-mediana escala, así como poder tener una caracterización detallada del extracto obtenido. No solo contamos con diversos equipos de extracción y con la posibilidad de modificar todo lo necesario en los equipos, sino que contamos sistemas de análisis instrumental avanzados como HPLC, GC o CE acoplados a espectrometría de masas, así como diversos métodos de análisis in vitro.
¿Dónde se ha desarrollado?:
El grupo de investigación Foodomics cuenta con más de 15 años dedicados a la investigación, dedicados a la obtención y caracterización de ingredientes bioactivos de muy diversas fuentes, principalmente plantas y microalgas. El grupo está formado por cuatro investigadores doctores de plantilla (dos profesores de investigación, un científico titular y un técnico superior de I+D) y cuatro investigadores predoctorales y un posdoctoral.
El germen del grupo estuvo en el Instituto de Fermentaciones Industriales. Desde 2010 ejercemos nuestra labor en el Inst. de Investigación en Ciencias de la Alimentación, centro mixto ubicado en el campus de excelencia CSIC-UAM.
Y además:
El grupo cuenta con varios sistemas de extracción supercrítica comerciales (Suprex, Helix) así como con un sistema de diseño casero altamente modular y funcional. Además, contamos con equipamiento para extracción subcrítica (ASE, Helix).
Por otro lado los equipos de análisis de que disponemos son HPLC-DAD-MS (trampa de iones y triple cuadrupolo), GC-MS, CE-MS (trampa de iones y TOF)
Knowledge Transfer Offer
GROUP/UNIVERSITY:
Contact Person: ELENA IBÁÑEZ / ALEJANDRO CIFUENTES
Name: FOODOMICS
Department/Section: BIOACTIVITY AND FOOD ANALYSIS
School/Center: INSTITUTE OF RESEARCH IN FOOD SCIENCES, CIAL (CSIC-UAM)
e-mail: elena.ibanez@csic.es
Phone: +34 91 0017 900
Web: www.cial.uam-csic.es/pagperso/foodomics
TITLE:
BIOACTIVE INGREDIENTS: GREEN TECHNOLOGIES EXTRACTION (SUBCRITICAL AND SUPERCRITICAL FLUID EXTRACTION) AND OMIC CHARACTERIZATION
Description: (500 words approximately)
Our optimization of extraction processes is based in green technologies. Considering green both, the kind of solvents (ethanol, water or supercritical CO2) and the process study based in Life Cycle analysis. Also taking care of fractionation and purification process by antisolvent effect and/or sequential extraction, always taking into consideration the Biorefinery concept. Among the different compounds that we have obtained and purified are antioxidants from aromatic plants (carnosic, rosmarinic acids from rosemary), carotenoids and lipids from aquatic living been such as algae, microalgae and cyanobacteria (Spirulina, Haematoccoccus, Neochloris, Sargassum...). Despite raw natural sources, another research line in our group is the exploitation of by-products and residues of food industry. We have extraction equipments from different scales to treat from a few miligrams to half kg, both with supercritical CO2 and with pressurized liquid solvents (ethanol, limonene, ethyl lactate) and water, beside new solvents such as Gas Expanded Liquids. Moreover, our group has experience designing and tuning equipments to adapt them depending on the process.
Besides, our group has several equipments and highly specialized personnel for chemical characterization by instrumental techniques such as LC, CE and GC coupled to different detectors, among them mass spectrometry (ion trap, time of flight or triple quadrupole). Our group was the first one defining the new scientific disciple called Foodomics (Mass Spectrom. Rev. 31 (2012) 49-69, Electrophoresis 31 (2010) 205; J. Chromatogr. A 1216 (2009) 7109). We pretent to obtain an omic perspective in characterization (transcriptomics, proteomics, metabolomics...) but also keeping in mind the functional characterization of extracts by chemical techniques or in vitro or in cell lines.
How does it work? /What is it about?: (500 word approximately)
We develop clean processed using different extraction techniques with pressurized solvent both in supercritical (CO2) and subcritical conditions (green solvents, Gas Expanded Liquids). They are used in direct extraction and/or in sequential extraction that allow obtaining different fractions in one single equipment based in a biorefinery concept.
For example, in this article published in Green Chemistry (Gilbert et al. Downstream processing of Isochrysis galbana: a step towards microalgal biorefinery. Green Chem., 2015, 17, 4599-4609) a sequential extraction process was set up using the same raw material to obtain fractions in increasing polarity (pigments and lipids with CO2, polar lipids and pigments with CO2 and ethanol, antioxidants, proteins and carbohydrates with ethanol and later with water). This process is based in the biorefinery concept and its part of the work done for a UE project.
Also in this one published in the Journal of Supercritical fluids (Sánchez-Camargo et al Supercritical antisolvent fractionation of rosemary extracts obtained by pressurized liquid extraction to enhance their antiproliferative activity. J. Supercrit. Fluids, 2016, 107, 581-589) an extract of Rosemary was obtained with pressurized ethanol:water, this extract was purified with supercritical CO2 by means of antisolvent fractionation, later a study of anticarcinogenic activity of the obtained fractions was done.
As a last example a device developed in our group. WEPO process (Water Extraction and Particle formation On-line) that consist of extraction and precipitation in line of complex extracts, patented with numbers P-200900164 & PCT/ES10/070025. It consists of doing extraction with subcritical water (high pressure and temperature) and drying the extract while it's being obtained using hot N2 and SC-CO2. This process is useful to obtain extracts with very high antioxidant activity, the environmental advantages of the process has been evaluated by means of Life Cycle Analysis (Rodríguez-Meizoso et al Life cycle assessment of green pilot-scale extraction processes to obtain potent antioxidants from rosemary leaves. J. Supercrit. Fluids, 2012, 72, pp. 205-212).
Advantages:(300 words maximum)
The main advantage of collaborating with Foodomics group is the possibility of developing and optimizing process at lab and mean scale, as well as, having a detailed characterization of the extract. We have not only extraction equipments (with the possibility of modify them) but also we have advance instrumental techniques such as HPLC, GC or CE coupled to mass spectrometry and other methods of in vitro analysis.
Where has it been developed?: (200 words approximately)
Foodomics research group has more than 15 years devoted to research, devoted to obtention and characterization of bioactive ingredients from different sources mainly plants and microalgae. The group is formed four PhD researchers (two professors, a tenured researcher and a R+D high technician) and four predoc and a posdoc researcher.
The origin of the group was in the extinted Institute of Industrial Fermentation. Since 2010 our work is done in the Institute of Research in Food Sciences, which is a research center formed by Univ. Autonoma de Madrid (UAM) and the High Council for Scientific Research (CSIC) as part of the Campus of International Excellence, in Cantoblanco, Madrid.
And also: (100 words maximum)
The group has several commercial systems for Supercritical Fluid Extraction (Suprex, Helix) as well as a home-made system, highly modular and tunable. Beside, we have equipments for subcritical or pressurized liquid extraction in different scales (ASE, Helix).
Furthermore, we have analytical systems such as HPLC-DAD-MS (ion trap, triple quadrupole, GC-MS, CE-MS (ion trap, TOF).