Ekstraktion af caroten fra mikroalger er en vigtig udviklingsretning for naturlige pigmenter og funktionelle ingredienser.
Superkritisk co₂ -ekstraktion
Princip
Anvender den høje permeabilitet og opløselighed af CO₂ under superkritiske forhold (højt tryk og specifik temperatur) til selektivt at ekstrahere caroten.
Behandle
- Forbehandling:Tør og pulveriser mikroalger (såsom Dunaliella Salina) for at forstyrre cellevæggene.
- Ekstraktionsbetingelser:
Tryk: 30–40 MPa (30 MPa for Dunaliella Salina, 40 MPa for andre mikroalger)
Temperatur: 45–60 grad (45 grader for Dunaliella Salina; 60 grader for Scenedesmus Almeriensis)
CO₂ Strømningshastighed: 10 L/H (Dunaliella Salina) eller 1 g/min (for andre alger)
Tid: 5–6 timer.
- Optimering:Tilsæt en entrainer (såsom ethanol) for at øge opløseligheden af -karoten i co₂.
Fordele
- Ekstraktionsudbytte når op til 95,09% (Salina), og cis-isomerforholdet når 82%, hvilket indikerer højere aktivitet.
- Ingen opløsningsmiddelrester, høj produktrenhed og overholdelse af fødevarer/farmaceutiske standarder.
Vandlig to-fase ekstraktion (ATPS)
Princip
Et hydrofilt opløsningsmiddel (alkohol) bruges til at danne et to -faset system med salt/sukker, der beriger -karoten i den organiske fase.
Fælles systemer og processer
- Ethanol-acetone/ammoniumsulfatsystem (for spirulina):
15% (ethanol + acetone) + 24% ammoniumsulfat;
6% fast-væskeforhold, pH 8,0, ekstraktion ved 30 grader, ekstraktionsudbytte 94,55%.
- Ethanol-n-butanol-system:
8,2% ethanol + 36% n-butanol, fast-væskeforhold 1:20, ultrasonication i 3 minutter, udbytte 3,13 mg/g.
- TERT-BUTANOL-MALTOSE SYSTEM:
Ultralydassisteret ekstraktion (90 W, 5 min), udbytte 3,19 mg/g.
Ultralydassisteret opløsningsmiddelekstraktion
Princip
Ultrasonisk kavitation ødelægger mikroalgercellevæggen og accelererer opløsningsmiddelindtrængning.
Nøgle operationelle tip
- Opløsningsmiddelkombinationer:
Petroleumsether-acetone, methanol-acetone eller tetrahydrofuran;
N-butanol-ethanolblanding (reducerer brugen af giftige opløsningsmidler).
- Parameteroptimering:
Ultralydskraft: 90–325 W;
Tid: 3–5 minutter (overdreven brug kan forårsage isomerisering).
Enzymassisteret ekstraktion
Princip
Cellulase og pectinase hydrolyserer mikroalgercellevæggen for at frigive intracellulære komponenter.
Procedure
- Mikroalgeropslæmning er forbehandlet med en enzymopløsning (pH 4,5–5,0) ved 40–50 grad;
- Sekundær ekstraktion udføres med et organisk opløsningsmiddel (f.eks. N-hexan).
Begrænsninger
Enzymer inaktiveres let i organiske opløsningsmidler, så tidspunktet for opløsningsmiddeltilsætning skal kontrolleres omhyggeligt.
Mikrobølge-assisteret ekstraktion
Trin
- Mikroalgepulver blandes med 95% ethanol og acetone (f.eks. En forhold på 1: 2);
- Mikrobølgebehandling udføres (effekt 300–600 W) i mindre end 10 minutter.
Risici
Overophedning kan forårsage termisk nedbrydning eller isomerisering af -karoten.
Teknologisammenligning og udvælgelsesanbefalinger
| Metode | Ekstraktionshastighed/udbytte | Tid | Gældende mikroalgae type | Industrielt potentiale |
| Superkritisk co₂ -ekstraktion | 95.09% | 5–6 timer | Dunaliella, Spirulina | ★★★★★ (omkostninger med høj udstyr) |
| Vandig to-fase ekstraktion | 94.55% | <30 minutes | Spirulina | ★★★★ |
| Ultralydassisteret opløsningsmiddelekstraktion | >90% | 3–5 timer | Forskellige mikroalger | ★★★★ |
| Enzymatisk hydrolyse | 80–85% | 1–2 timer | Mikroalger med tykkere cellevægge | ★★★ |
Nøgleovervejelser
- Stabilitetskontrol: -Karoten nedbrydes let af lys, varme og ilt. Hele processen skal udføres i mørke og under nitrogen.
- Omfattende anvendelse af algerester: For eksempel indeholder resten efter -karotenekstraktion fra Dunaliella polysaccharider (10%), som kan isoleres yderligere for anti -tumoraktive komponenter.
- Opløsningsmiddelrester: Til mad/farmaceutisk brug skal det overholde GB 2760 eller FDA-standarder, og superkritiske eller lavt giftige to-fase vandige systemer foretrækkes.