Ekstrakcja -karoten z mikroalg jest ważnym kierunkiem rozwoju naturalnych pigmentów i składników funkcjonalnych.
Wydajna ekstrakcja Co₂
Zasada
Wykorzystuje wysoką przepuszczalność i rozpuszczalność CO₂ w warunkach nadkrytycznych (wysokie ciśnienie i temperatura specyficzna) do selektywnego wyodrębnienia -karotenu.
Proces
- Obróbka wstępna:Sucha i sproszkowana mikroalg (takie jak Dunaliella Salina) w celu zakłócenia ścian komórkowych.
- Warunki ekstrakcji:
Ciśnienie: 30–40 MPa (30 MPa dla Dunaliella Salina, 40 MPa dla innych mikroalgów)
Temperatura: 45–60 stopni (45 stopni dla Dunaliella Salina; 60 stopni dla Scenedesmus almeriensis)
Szybkość przepływu CO₂: 10 l/h (Dunaliella Salina) lub 1 g/min (dla innych glonów)
Czas: 5–6 godzin.
- Optymalizacja:Dodaj porywacza (takiego jak etanol), aby zwiększyć rozpuszczalność -karoten w Co₂.
Zalety
- Wydajność ekstrakcji osiąga do 95,09% (Salina), a stosunek izomeru cis osiąga 82%, co wskazuje na wyższą aktywność.
- Brak pozostałości rozpuszczalnika, wysokiej czystości produktu i zgodności ze standardami żywności/farmaceutycznymi.
Wodne ekstrakcja dwufazowa (ATP)
Zasada
Hydrofilowy rozpuszczalnik (alkohol) służy do utworzenia systemu dwufazowego z solą/cukrem, wzbogacając -karoten w fazie organicznej.
Wspólne systemy i procesy
- System siarczanu etanolu/acetonu/amonu (dla spirulina):
15% (etanol + aceton) + 24% siarczan amonu;
6% stosunek stałego ciecz, pH 8,0, ekstrakcja przy 30 stopni, wydajność ekstrakcji 94,55%.
- System etanolu-n-butanolu:
8.2% etanol + 36% n-butanol, stosunek stałego cieczowego 1:20, ultradźwięki przez 3 minuty, daj 3,13 mg/g.
- System tert-butanol-maltoza:
Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękiem (90 W, 5 min), wydajność 3,19 mg/g.
Ekstrakcja rozpuszczalników wspomagana ultradźwiękiem
Zasada
Kawitacja ultradźwiękowa niszczy ścianę komórkową mikroalgi, przyspieszając penetrację rozpuszczalnika.
Kluczowe wskazówki operacyjne
- Kombinacje rozpuszczalników:
Eter-aceton ropy naftowej, metanol-aceton lub tetrahydrofuran;
mieszanka n-butanolu-etanolu (zmniejsza stosowanie toksycznych rozpuszczalników).
- Optymalizacja parametrów:
Moc ultradźwiękowa: 90–325 W;
Czas: 3–5 minut (nadmierne użycie może spowodować izomeryzację).
Ekstrakcja wspomagana przez enzym
Zasada
Celluaza i pektynaza hydrolizują ścianę komórkową mikroalg, aby uwolnić składniki wewnątrzkomórkowe.
Procedura
- Zawiewkę mikroalgi jest wstępnie traktowana roztworem enzymatycznym (pH 4,5–5,0) przy 40–50 stopniach;
- Wtórna ekstrakcja wykonuje się z rozpuszczalnikiem organicznym (np. N-heksan).
Ograniczenia
Enzymy są łatwo inaktywowane w rozpuszczalnikach organicznych, więc czas dodawania rozpuszczalnika musi być starannie kontrolowany.
Ekstrakcja wspomagana mikrofalami
Kroki
- Mikroalga proszek miesza się z 95% etanolem i acetonem (np. Stosunek 1: 2);
- Przeprowadzane jest obróbka mikrofalowa (moc 300–600 W) przez mniej niż 10 minut.
Ryzyko
Zmokanie może powodować degradację termiczną lub izomeryzację -karoten.
Porównanie technologii i zalecenia dotyczące selekcji
| Metoda | Wskaźnik/wydajność ekstrakcji | Czas | Obowiązujący typ mikroalg | Potencjał przemysłowy |
| Wydajna ekstrakcja Co₂ | 95.09% | 5–6 godzin | Dunaliella, Spirulina | ★★★★★ (wysoki koszt sprzętu) |
| Wodne ekstrakcja dwufazowa | 94.55% | <30 minutes | Spirulina | ★★★★ |
| Ekstrakcja rozpuszczalników wspomagana ultradźwiękiem | >90% | 3–5 godzin | Różne mikroalgi | ★★★★ |
| Hydroliza enzymatyczna | 80–85% | 1–2 godziny | Mikroalgi z grubszymi ścianami komórkowymi | ★★★ |
Kluczowe rozważania
- Kontrola stabilności: -karoten jest łatwo degradowany przez światło, ciepło i tlen. Cały proces należy wykonać w ciemności i pod azotem.
- Kompleksowe wykorzystanie pozostałości glonów: na przykład pozostałość po ekstrakcji karotenu z Dunalella zawiera polisacharydy (10%), które można dalej izolować dla aktywnych składników przeciwnowotworowych.
- Pozostałość rozpuszczalnika: W przypadku użytku żywnościowego/farmaceutycznego musi być zgodne ze standardami GB 2760 lub FDA oraz preferowane są nadkrytyczne lub niskotoksyczne dwufazowe systemy wodne.