In this Doctoral Thesis, pressurized liquid extraction (PLE) to obtain aqueous protein extracts with antioxidant potential and microwave-assisted extraction (MAE) to recover oil with nutritional and biological properties from farmed sea bass, sea bream, and salmon side streams have been used. The optimization of the extraction conditions was carried out using the response surface methodology. The study of the molecular weight distribution of the extracts' protein fraction by SDS-PAGE electrophoresis revealed that the optimal extracts contained more protein fragments of lower molecular weight than the extracts obtained by conventional agitation. The optimal extracts of salmon viscera showed the best both protein recovery (92%) and antioxidant capacity TEAC and ORAC values (3700 and 7800 equivalents of Trolox µM, respectively). Using mass spectrometry (nanoESI qTOF) and subsequent bioinformatic analysis, GPP and GAA were the most repeated amino acid sequences with antioxidant potential encrypted in the peptide chains identified in salmon viscera extracts (PLE). The best oil yield was observed in salmon viscera (92% of total lipid content). The main fatty acids of the oils, analyzed by gas chromatography with a flame ionization detector (GC-FID), were oleic acid (36-38%), linoleic acid (14-18%), palmitic acid (10-15 %), docosahexaenoic acid (DHA, 7-13%), and eicosapentaenoic acid (EPA, 4-6%). Oils from sea bass and sea bream heads presented higher levels of DHA than oils from salmon side streams, also showing greater antibacterial activity. Cellular assays using mouse macrophages (RAW 264.7) showed an anti-inflammatory effect of all oils at concentrations below 65 µg/mL, as well as a reduction of the cellular oxidation reaction greater than 75% by salmon viscera oils. Cellular cytotoxicity assays showed that the breast cancer cell line (MCF-7) was the most susceptible to the effect of the sea bass and sea bream heads oils (GI50 = 38-93 µg/mL) while the lung cancer cell line (NCI-H460) was more sensitive to the action of salmon backbones oils (GI50 = 76-142 µg/mL). On the other hand, the presence of heavy metals and mycotoxins in fish side streams was investigated. The concentrations of arsenic, mercury, cadmium, and lead analized by inductively coupled plasma spectrometry mass detector (ICP-MS) were found below the limits established by the European authorities for commercialized fish products, except for cadmium (0.068 µg/g) in sea bream viscera. Through liquid chromatography coupled with high-resolution mass spectrometry TOF (LC-ESI-qTOF-MS), the mycotoxin deoxyvalenol (DON) was identified at trace levels (<0.5 ppb) in sea bass viscera. Considering the results obtained, farmed fish side streams contain nutritional and/or bioactive compounds that make them a valuable raw material for their valorization under a circular economy approach.En la presente Tesis Doctoral se han utilizado la extracción mediante líquidos presurizados (PLE) para la obtención de extractos proteicos con potencial antioxidante y la extracción asistida por microondas (MAE) para la recuperación de aceite con propiedades nutricionales y biológicas, a partir de subproductos de lubina, dorada y salmón de cultivo. La optimización de las condiciones de extracción se realizó mediante la metodología de superficie de respuesta. El estudio de la distribución de pesos moleculares de la fracción proteica de los extractos mediante electroforesis SDS-PAGE reveló que los extractos óptimos contenían más fragmentos proteicos de menor peso molecular que los extractos obtenidos por agitación convencional. Los extractos óptimos de vísceras de salmón presentaron los mejores valores de recuperación de proteínas (92%) y de capacidad antioxidante TEAC y ORAC (3700 y 7800 equivalentes de Trolox µM, respectivamente). La espectrometría de masas (nanoESI qTOF) y posterior análisis bioinformático mostraron que GPP y GAA fueron las secuencias de aminoácidos con potencial antioxidante más repetidas en las cadenas peptídicas identificadas en los extractos de vísceras de salmón obtenidos por PLE. El mejor rendimiento de aceite se observó en las vísceras de salmón (92% del contenido total de lípidos). Los principales ácidos grasos de los aceites, analizados por cromatografía de gases con detector de ionización de llama (GC-FID), fueron ácido oleico (36-38 %), ácido linoleico (14-18 %), ácido palmítico (10-15 %), ácido docosahexaenoico (DHA, 7-13%) y ácido eicosapentaenoico (EPA, 4-6%). Los aceites de cabezas de lubina y dorada presentaron niveles más altos de DHA que los aceites de subproductos de salmón, exhibiendo también una mayor actividad antibacteriana. Los ensayos celulares utilizando macrófagos de ratón (RAW 264.7) mostraron efecto antiinflamatorio de todos los aceites a concentraciones inferiores a 65 µg/mL, así como una reducción de la reacción de oxidación celular superior al 75% por parte de los aceites de vísceras de salmón. Los ensayos de citotoxicidad celular mostraron que la línea celular de cáncer de mama (MCF-7) fue la más susceptible al efecto de los aceites de cabezas de lubina y dorada (GI50 = 38-93 µg/mL), mientras que la línea celular de cáncer de pulmón (NCI- H460) fue más sensible a la acción de los aceites de esqueletos de salmón (GI50 = 76-142 µg/mL). Por otra parte, se investigó la presencia de metales pesados y micotoxinas en los subproductos de pescado. Las concentraciones de arsénico, mercurio, cadmio y plomo analizadas mediante espectrometría de plasma acoplada inductivamente a detector de masas (ICP-MS) se encontraron por debajo de los límites establecidos por las autoridades europeas para productos pesqueros comercializados, excepto para el cadmio (0,068 µg/g) en las vísceras de dorada. Además, mediante cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas de alta resolución TOF (LC-ESI-qTOF-MS), se identificó la micotoxina deoxivalenol (DON) en niveles traza (<0,5 ppb) en las vísceras de lubina. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, los subproductos de pescado de cultivo contienen compuestos nutricionales y/o bioactivos que los convierten en una materia prima valiosa para su valorización bajo un enfoque de economía circular.