Extrahování -karoten z mikrořas je důležitým směrem vývoje pro přírodní pigmenty a funkční složky.
Superkritická extrakce CO₂
Princip
Využívá vysokou propustnost a rozpustnost CO₂ za superkritických podmínek (vysoký tlak a specifická teplota) k selektivnímu extrakci -karotenu.
Proces
- Předběžné ošetření:Suché a rozmělněny mikrořasy (jako je Dunaliella Salina), aby se narušily buněčné stěny.
- Podmínky extrakce:
Tlak: 30–40 MPa (30 MPa pro Dunaliella Salina, 40 MPa pro další mikrořasy)
Teplota: 45–60 stupňů (45 stupňů pro Dunaliella Salina; 60 stupňů pro Scenedemus almeriensis)
Průtok CO₂: 10 l/h (dunaliella salina) nebo 1 g/min (pro jiné řasy)
Čas: 5–6 hodin.
- Optimalizace:Přidejte enátora (jako je ethanol), aby se zvýšila rozpustnost -karotenu v CO₂.
Výhody
- Výtěžek extrakce dosahuje až 95,09% (Salina) a poměr cis-isomeru dosahuje 82%, což ukazuje na vyšší aktivitu.
- Žádné zbytky rozpouštědla, vysoká čistota produktu a dodržování potravin/farmaceutických standardů.
Vodná dvoufázová extrakce (ATP)
Princip
Hydrofilní rozpouštědlo (alkohol) se používá k vytvoření dvoufázového systému se solí/cukrem, obohacuje -karoten v organické fázi.
Běžné systémy a procesy
- Ethanol-aceton/systém síranu amonného (pro spirulinu):
15% (ethanol + aceton) + 24% síranu amonia;
6% poměr pevných látek, pH 8,0, extrakce při 30 stupních, výnos extrakce 94,55%.
- Systém ethanol-n-butanolu:
8,2% ethanol + 36% n-butanol, poměr pevných kapalin 1:20, ultrasonikace po dobu 3 minut, výnos 3,13 mg/g.
- Tert-Butanol-maltose systém:
Extrakce podporovaná ultrazvukem (90 W, 5 minut), výnos 3,19 mg/g.
Extrakce rozpouštědla podporovaná ultrazvukem
Princip
Ultrazvuková kavitace ničí buněčnou stěnu mikrořas a zrychluje pronikání rozpouštědla.
Klíčové operační tipy
- Kombinace rozpouštědla:
Petrolether-aceton, methanol-aceton nebo tetrahydrofuran;
směs n-butanol-ethanolu (snižuje použití toxických rozpouštědel).
- Optimalizace parametrů:
Ultrazvuková síla: 90–325 W;
Čas: 3–5 minut (nadměrné použití může způsobit izomerizaci).
Extrakce asistovaná enzymem
Princip
Celuláza a pektináza hydrolyzují buněčnou stěnu mikrořas pro uvolnění intracelulárních složek.
Postup
- Kaše mikrořas je předem ošetřena enzymovým roztokem (pH 4,5–5,0) při 40–50 stupňů;
- Sekundární extrakce se provádí s organickým rozpouštědlem (např. N-hexan).
Omezení
Enzymy jsou snadno inaktivovány v organických rozpouštědlech, takže načasování přidání rozpouštědla musí být pečlivě kontrolováno.
Extrakce podporovaná mikrovlnnou troubou
Kroky
- Prášek na mikrořasy je smíchán s 95% ethanolem a acetonem (např. A 1: 2 poměr);
- Ošetření mikrovlnné trouby se provádí (výkon 300–600 W) po dobu méně než 10 minut.
Rizika
Přehřátí může způsobit tepelnou degradaci nebo izomerizaci -karotenu.
Doporučení pro srovnání a výběr technologie
| Metoda | Rychlost extrakce/výnos | Čas | Použitelný typ mikrořas | Průmyslový potenciál |
| Superkritická extrakce CO₂ | 95.09% | 5–6 hodin | Dunaliella, Spirulina | ★★★★★ (vysoké náklady na vybavení) |
| Vodná dvoufázová extrakce | 94.55% | <30 minutes | Spirulina | ★★★★ |
| Extrakce rozpouštědla podporovaná ultrazvukem | >90% | 3–5 hodin | Různé mikrořasy | ★★★★ |
| Enzymatická hydrolýza | 80–85% | 1–2 hodiny | Mikrořasy s tlustšími buněčnými stěnami | ★★★ |
Klíčové úvahy
- Kontrola stability: -karoten se snadno degraduje světlem, teplem a kyslíkem. Celý proces musí být prováděn ve tmě a pod dusíkem.
- Komplexní využití zbytků řas: Například zbytek po extrakci -karotenu z dunalily obsahuje polysacharidy (10%), které lze dále izolovat pro protinádorové aktivní složky.
- Zbytek rozpouštědla: Pro použití potravin/farmaceutického použití musí být v souladu s normami GB 2760 nebo FDA a upřednostňují se superkritické nebo nízkotoxické dvoufázové vodné systémy.