Ekstrahiranje -karoten iz mikroalg je pomembna razvojna smer za naravne pigmente in funkcionalne sestavine.
Superkritična ekstrakcija Co₂
Načelo
Uporablja visoko prepustnost in topnost Co₂ v nadkritičnih pogojih (visok tlak in specifična temperatura) za selektivno ekstrakcijo -karoten.
Proces
- Predobdelava:Suhi in prah mikroalge (kot je Dunaliella salina), da motijo celične stene.
- Pogoji ekstrakcije:
Pritisk: 30–40 MPa (30 MPa za Dunaliella Salina, 40 MPa za druge mikroalge)
Temperatura: 45–60 stopinj (45 stopinj za Dunaliella Salina; 60 stopinj za Scenedesmus almeriensis)
Pretok pretoka: 10 l/h (Dunaliella salina) ali 1 g/min (za druge alge)
Čas: 5–6 ur.
- Optimizacija:Dodajte udeleženca (kot je etanol), da povečate topnost -karotena v Co₂.
Prednosti
- Donos ekstrakcije doseže do 95,09% (salina), razmerje cis-izomera pa doseže 82%, kar kaže na večjo aktivnost.
- Brez ostankov topila, visoka čistost izdelka in skladnost s standardi hrane/farmacevtskih izdelkov.
Vodna dvofazna ekstrakcija (ATP)
Načelo
Hidrofilno topilo (alkohol) se uporablja za tvorbo dvofaznega sistema s soljo/sladkorjem, obogatitev -karoten v organski fazi.
Skupni sistemi in procesi
- Sistem etanol-acetona/amonijevega sulfata (za Spirulina):
15% (etanol + aceton) + 24% amonijev sulfat;
6% razmerje med trdno-tekočino, pH 8,0, ekstrakcija pri 30 stopinjah, ekstrakcijski izkoristek 94,55%.
- Sistem etanol-N-butanol:
8,2% etanol + 36% n-butanol, razmerje med trdno-tekočino 1:20, ultrazvoka za 3 minute, donos 3,13 mg/g.
- TERT-butanol-maltozni sistem:
Ekstrakcija z ultrazvokom (90 W, 5 min), donos 3,19 mg/g.
Ekstrakcija topila z ultrazvokom
Načelo
Ultrazvočna kavitacija uniči celično steno mikroalg in pospešuje penetracijo topila.
Ključni operativni nasveti
- Kombinacije topila:
Naftni eter-aceton, metanol-aceton ali tetrahidrofuran;
Zmes n-butanol-etanola (zmanjša uporabo strupenih topil).
- Optimizacija parametrov:
Ultrazvočna moč: 90–325 W;
Čas: 3–5 minut (prekomerna uporaba lahko povzroči izomerizacijo).
Encimsko podprto ekstrakcija
Načelo
Celulaza in pektinaza hidrolizirajo celično steno mikroalg, da sprostijo znotrajcelične komponente.
Postopek
- Mikroalgae gnojila se predhodno obdela z encimsko raztopino (pH 4,5–5,0) pri 40–50 stopinj;
- Sekundarna ekstrakcija se izvaja z organskim topilom (npr. N-heksan).
Omejitve
Encimi se zlahka inaktivirajo v organskih topilih, zato je treba čas dodajanja topila skrbno nadzorovati.
Ekstrakcija s pomočjo mikrovalovne pečice
Koraki
- Mikroalgae v prahu mešamo z 95% etanolom in acetonom (npr. Razmerje 1: 2);
- Mikrovalovna obdelava se izvaja (moč 300–600 W) manj kot 10 minut.
Tveganja
Pregrevanje lahko povzroči toplotno razgradnjo ali izomerizacijo -karotena.
Priporočila za primerjavo in izbiro tehnologije
| Metoda | Hitrost ekstrakcije/donos | Čas | Uporabna vrsta mikroalg | Industrijski potencial |
| Superkritična ekstrakcija Co₂ | 95.09% | 5–6 ur | Dunaliella, Spirulina | ★★★★★ (visoki stroški opreme) |
| Vodna dvofazna ekstrakcija | 94.55% | <30 minutes | Spirulina | ★★★★ |
| Ekstrakcija topila z ultrazvokom | >90% | 3–5 ur | Različne mikroalge | ★★★★ |
| Encimska hidroliza | 80–85% | 1–2 ure | Mikroalge z debelejšimi celičnimi stenami | ★★★ |
Ključni premisleki
- Nadzor stabilnosti: -Aroten se zlahka razgradi s svetlobo, toploto in kisikom. Celoten postopek je treba izvesti v temi in pod dušikom.
- Celovita uporaba ostankov alg: na primer ostanek po ekstrakciji karotena iz Dunaliella vsebuje polisaharide (10%), ki jih je mogoče nadalje izolirati za protitumorske aktivne komponente.
- Ostanki topila: Za uporabo hrane/farmacevtske izdelke mora biti v skladu s standardi GB 2760 ali FDA, prednostni so nadkritični ali nizko-cevni dvofazni vodni sistemi.