A karotin extrahálása a mikroalgákból a természetes pigmentek és a funkcionális összetevők fontos fejlődési iránya.
Szuperkritikus Co₂ extrahálás
Alapelv
Használja a CO₂ nagy permeabilitását és oldhatóságát szuperkritikus körülmények között (nagy nyomás és specifikus hőmérséklet) a karotin szelektív extrahálására.
Folyamat
- Előkezelés:Száraz és porlasztva a mikroalgákat (például a Dunaliella salinát), hogy megzavarja a sejtfalakat.
- Extrakciós feltételek:
Nyomás: 30–40 MPa (30 MPa a Dunaliella salinához, 40 MPa más mikroalgákhoz)
Hőmérséklet: 45–60 fok (45 fok Dunaliella salina; 60 fok a Scenedesmus Almeriensisnél)
Co₂ Áramlási sebesség: 10 L/H (Dunaliella salina) vagy 1 g/perc (más algák esetén)
Idő: 5–6 óra.
- Optimalizálás:Adjon hozzá egy entrainer (például etanolt), hogy növelje a -karotin oldhatóságát a CO₂ -ban.
Előnyök
- Az extrakciós hozam eléri a 95,09% -ot (salina), és a cisz-izomer arány eléri a 82% -ot, jelezve a magasabb aktivitást.
- Nincs oldószermaradék, a magas termék tisztaságának és az élelmiszer-/gyógyszerészeti előírásoknak való megfelelés.
Vizes kétfázisú extrahálás (ATP)
Alapelv
Hidrofil oldószert (alkoholt) használunk egy kétfázisú rendszer kialakításához sóval/cukorral, dúsítva -karotint a szerves fázisban.
Közös rendszerek és folyamatok
- Etanol-aceton/ammónium-szulfát rendszer (a spirulina számára):
15% (etanol + aceton) + 24% ammónium -szulfát;
6% szilárd-folyadék arány, pH 8,0, extrahálás 30 fokos, extrakciós hozam 94,55%.
- Etanol-N-butanol rendszer:
8,2% etanol + 36% n-butanol, szilárd-folyadék arány 1:20, ultrahang 3 percig, 3,13 mg/g hozam.
- Tert-butanol-maltózrendszer:
Ultrahanggal segített extrahálás (90 W, 5 perc), 3,19 mg/g hozam.
Ultrahanggal segített oldószer extrahálás
Alapelv
Az ultrahangos kavitáció elpusztítja a mikroalgák falfalát, felgyorsítva az oldószer behatolását.
Legfontosabb operatív tippek
- Oldószer kombinációk:
Kőolaj-éter-aceton, metanol-aceton vagy tetrahidrofurán;
N-butanol-etanol keverék (csökkenti a mérgező oldószerek használatát).
- Paraméterek optimalizálása:
Ultrahang teljesítmény: 90–325 W;
Idő: 3–5 perc (a túlzott használat izomerizációt okozhat).
Enzim-asszisztált extrakció
Alapelv
Celluláz és pektináz hidrolizálja a mikroalgas sejtfalat az intracelluláris komponensek felszabadításához.
Eljárás
- A mikroalgák iszapját enzimoldattal (pH 4,5–5,0) előkezeljük 40–50 fokon;
- A másodlagos extrakciót szerves oldószerrel (pl. N-hexán) végezzük.
Korlátozások
Az enzimek könnyen inaktiválhatók a szerves oldószerekben, így az oldószer hozzáadásának ütemezését gondosan kell ellenőrizni.
Mikrohullámú támogatás
Lépés
- A mikroalgaport 95% etanollal és acetonnal keverjük össze (pl. 1: 2 arány);
- A mikrohullámú kezelést (300–600 W teljesítmény) kevesebb, mint 10 percig végezzük.
Kockázatok
A túlmelegedés termikus lebomlást vagy a -karotin izomerizációját okozhatja.
Technológiai összehasonlítás és kiválasztási ajánlások
| Módszer | Extrakciós sebesség/hozam | Idő | Alkalmazható mikroalgák típus | Ipari potenciál |
| Szuperkritikus Co₂ extrahálás | 95.09% | 5–6 óra | Dunaliella, Spirulina | ★★★★★ (magas berendezések költségei) |
| Vizes kétfázisú kivonás | 94.55% | <30 minutes | Spirulina | ★★★★ |
| Ultrahanggal segített oldószer extrahálás | >90% | 3–5 óra | Különböző mikroalgák | ★★★★ |
| Enzimatikus hidrolízis | 80–85% | 1–2 óra | Mikroalgák vastagabb sejtfalakkal | ★★★ |
Kulcsfontosságú megfontolások
- Stabilitásszabályozás: -A karotint könnyen lebomlik a fény, a hő és az oxigén. A teljes folyamatot sötétben és nitrogén alatt kell elvégezni.
- Az algamaradványok átfogó felhasználása: Például a Dunaliella -karotin -extrahálás utáni maradék poliszacharidokat (10%) tartalmaz, amelyet tovább lehet izolálni a tumorellenes aktív komponensekhez.
- Oldószermaradék: Élelmezési/gyógyszerészeti felhasználáshoz meg kell felelnie a GB 2760 vagy az FDA szabványoknak, és előnyben részesítik a szuperkritikus vagy alacsony mérgező kétfázisú vizes rendszereket.