Approcci sostenibili per l'estrazione della clorofilla da Chlorella vulgaris destinata ad applicazioni alimentari

Abstract

La crescente attenzione verso fonti sostenibili di ingredienti alimentari e composti bioattivi ha incrementato l’interesse per le microalghe, considerate biomasse ad elevato valore nutrizionale e funzionale. In questo contesto, la presente tesi ha avuto come obiettivo la caratterizzazione della biomassa liofilizzata di Chlorella vulgaris e la valutazione di approcci estrattivi sostenibili per il recupero di composti bioattivi di interesse. Lo studio ha previsto la determinazione della composizione nutrizionale della biomassa, la sua caratterizzazione colorimetrica e spettroscopica e il confronto tra diverse tecniche estrattive applicate al recupero di lipidi e pigmenti fotosintetici. I risultati hanno confermato il valore nutrizionale di C. vulgaris, evidenziando la presenza delle principali biomolecole e dei pigmenti fotosintetici caratteristici della specie. Per il recupero della frazione lipidica sono state confrontate metodiche convenzionali e tecnologie innovative di intensificazione del processo, quali estrazione assistita da ultrasuoni ed estrazione assistita da microonde, risultata la soluzione più efficace. Parallelamente, è stata valutata l’estrazione di clorofille e carotenoidi mediante ultrasuoni utilizzando etanolo come solvente food-grade, in accordo con i principi della chimica verde. L’applicazione degli ultrasuoni ha favorito il recupero dei pigmenti rispetto alle condizioni estrattive convenzionali, evidenziando il ruolo della disgregazione cellulare nell’efficienza del processo. Nel complesso, il lavoro conferma il potenziale di C. vulgaris come fonte sostenibile di composti bioattivi e dimostra l’efficacia di strategie estrattive innovative e a basso impatto ambientale per la valorizzazione della biomassa microalgale, contribuendo allo sviluppo di ingredienti funzionali e processi più sostenibili per applicazioni alimentari e nutraceutiche.

The growing interest in sustainable sources of food ingredients and bioactive compounds has increased attention toward microalgae, which are recognized as biomasses with high nutritional and functional value. In this context, the present thesis aimed to characterize freeze-dried Chlorella vulgaris biomass and to evaluate sustainable extraction approaches for the recovery of bioactive compounds of interest. The study included the determination of the biomass nutritional composition, its colorimetric and spectroscopic characterization, and the comparison of different extraction techniques applied to the recovery of lipids and photosynthetic pigments. The results confirmed the nutritional value of C. vulgaris, highlighting the presence of the main biomolecules and photosynthetic pigments characteristic of the species. For lipid recovery, conventional methods were compared with innovative process-intensification technologies, including Ultrasound-Assisted Extraction (UAE) and Microwave-Assisted Extraction (MAE), the latter proving to be the most effective approach. In parallel, the extraction of chlorophylls and carotenoids was investigated using UAE with ethanol as a food-grade solvent, in accordance with the principles of green chemistry. The application of ultrasound enhanced pigment recovery compared with conventional extraction conditions, highlighting the key role of cell disruption in improving extraction efficiency. Overall, this work confirms the potential of C. vulgaris as a sustainable source of bioactive compounds and demonstrates the effectiveness of innovative, low-environmental-impact extraction strategies for the valorization of microalgal biomass. The findings contribute to the development of functional ingredients and more sustainable processes for food and nutraceutical applications.