Karoteenin uuttaminen mikrolevistä on tärkeä kehityssuunta luonnollisille pigmenteille ja funktionaalisille ainesosille.
Ylikriittinen co₂ -uutto
Periaate
Hyödyntää CO₂: n korkeaa läpäisevyyttä ja liukoisuutta ylikriittisissä olosuhteissa (korkea paine ja spesifinen lämpötila) karoteenin selektiiviseen poimimiseksi.
Käsitellä
- Esikäsittely:Kuivaa ja jauheta mikroleviä (kuten Dunaliella salina) soluseinien häiritsemiseksi.
- Uuttamisolosuhteet:
Paine: 30–40 MPa (30 MPa Dunaliella Salinalle, 40 MPa muille mikroleville)
Lämpötila: 45–60 astetta (45 astetta Dunaliella salina; 60 astetta Scenedesmus almeriensis)
CO₂ Virtausnopeus: 10 l/h (Dunaliella salina) tai 1 g/min (muille leville)
Aika: 5–6 tuntia.
- Optimointi:Lisää merkintä (kuten etanoli) lisätäksesi karoteenin liukoisuutta co₂: een.
Edut
- Uuttamistuotto saavuttaa jopa 95,09% (salina), ja cis-isomeerisuhde saavuttaa 82%, mikä osoittaa korkeamman aktiivisuuden.
- Ei liuotinjäämiä, korkean tuotteen puhtautta ja elintarvike-/farmaseuttisten standardien noudattamista.
Vesipitoinen kaksivaiheinen uutto (ATP)
Periaate
Hydrofiilistä liuotinta (alkoholia) käytetään muodostamaan kaksivaiheinen järjestelmä suola/sokerilla, rikastuttaen -karoteenia orgaanisessa vaiheessa.
Yleiset järjestelmät ja prosessit
- Etanoli-asetoni/ammoniumsulfaattijärjestelmä (spirulina):
15% (etanoli + asetoni) + 24% ammoniumsulfaatti;
6% kiinteän ja nesteen suhde, pH 8,0, uutto 30 asteessa, uuttotuotanto 94,55%.
- Etanol-n-butanolijärjestelmä:
8,2% etanolia + 36% N-butanoli, kiinteän nesteen suhde 1:20, ultraääni 3 minuutin ajan, sato 3,13 mg/g.
- Tert-butanolimaltososijärjestelmä:
Ultraääniavusteinen uutto (90 W, 5 min), sato 3,19 mg/g.
Ultraääniavusteinen liuottimen uuttaminen
Periaate
Ultraääni -kavitaatio tuhoaa mikrolevien soluseinämän, kiihtyvän liuottimen tunkeutumisen.
Keskeiset operatiiviset vinkit
- Liuotinyhdistelmät:
Öljyeetteriasetoni, metanoli-asetoni tai tetrahydrofuraani;
N-butanoli-etanoliseos (vähentää myrkyllisten liuottimien käyttöä).
- Parametrien optimointi:
Ultraääni teho: 90–325 W;
Aika: 3–5 minuuttia (liiallinen käyttö voi aiheuttaa isomerointia).
Entsyymi-avusteinen uutto
Periaate
Sellulaasi ja pektinaasi hydrolysoivat mikrolevien soluseinämän solunsisäisten komponenttien vapauttamiseksi.
Menettely
- Mikrolevien lietteet on esikäsitelty entsyymiliuoksella (pH 4,5–5,0) 40–50 asteessa;
- Toissijainen uutto suoritetaan orgaanisella liuottimella (esim. N-heksaani).
Rajoitukset
Entsyymit inaktivoidaan helposti orgaanisissa liuottimissa, joten liuotinlisäyksen ajoitusta on valvottava huolellisesti.
Mikroaaltouuni-avusteinen uutto
Askeleet
- Mikrolausjauhetta sekoitetaan 95 -prosenttisella etanolilla ja asetonilla (esim. A 1: 2 -suhde);
- Mikroaaltouuni suoritetaan (teho 300–600 W) alle 10 minuutin ajan.
Riskejä
Ylikuumeneminen voi aiheuttaa karoteenin lämpöhajoamisen tai isomerisaation.
Teknologian vertailu- ja valintasuositukset
| Menetelmä | Poistonopeus/sato | Aika | Sovellettava mikrolevan tyyppi | Teollisuuspotentiaali |
| Ylikriittinen co₂ -uutto | 95.09% | 5–6 tuntia | Dunaliella, Spirulina | ★★★★★ (Korkean laitteen kustannukset) |
| Vesipitoinen kaksivaiheinen uutto | 94.55% | <30 minutes | Spirulina | ★★★★ |
| Ultraääniavusteinen liuottimen uuttaminen | >90% | 3–5 tuntia | Erilaisia mikroleviä | ★★★★ |
| Entsymaattinen hydrolyysi | 80–85% | 1–2 tuntia | Mikrolevat, joissa on paksummat soluseinät | ★★★ |
Keskeiset näkökohdat
- Stabiilisuuden hallinta: -karoteenia hajotetaan helposti valolla, lämmöllä ja hapella. Koko prosessi on suoritettava pimeässä ja typen alla.
- Levien jäännöksen kattava hyödyntäminen: Esimerkiksi Dunaliellasta peräisin oleva karoteenin uutto sisältää polysakkarideja (10%), jotka voidaan edelleen eristää kasvaimen vastaisille aktiivisille komponenteille.
- Liuotinjäännös: Ruoan/farmaseuttisen käytön kannalta sen on noudatettava GB 2760- tai FDA-standardeja, ja ylikriittiset tai matalan myrkylliset kaksivaiheiset vesipitoiset järjestelmät ovat edullisia.