Pengekstrakan -Carotene dari microalgae adalah arah pembangunan penting untuk pigmen semulajadi dan bahan -bahan berfungsi.
Pengekstrakan Co₂ Supercritical
Prinsip
Menggunakan kebolehtelapan yang tinggi dan kelarutan CO₂ di bawah keadaan superkritikal (tekanan tinggi dan suhu tertentu) untuk mengekstrak -carotene secara selektif.
Proses
- Pretreatment:Kering dan pulverize microalgae (seperti Dunaliella salina) untuk mengganggu dinding sel.
- Syarat Pengekstrakan:
Tekanan: 30-40 MPa (30 MPa untuk Dunaliella Salina, 40 MPa untuk microalgae lain)
Suhu: 45-60 darjah (45 darjah untuk dunaliella salina; 60 darjah untuk pemandangan almeriensis)
Kadar aliran CO₂: 10 L/H (Dunaliella Salina) atau 1 g/min (untuk alga lain)
Masa: 5-6 jam.
- Pengoptimuman:Tambah entrainer (seperti etanol) untuk meningkatkan kelarutan -carotene dalam CO₂.
Kelebihan
- Hasil pengekstrakan mencapai sehingga 95.09% (Salina), dan nisbah cis-isomer mencapai 82%, menunjukkan aktiviti yang lebih tinggi.
- Tiada residu pelarut, kesucian produk yang tinggi, dan pematuhan piawaian makanan/farmaseutikal.
Pengekstrakan dua fasa berair (ATPS)
Prinsip
Pelarut hidrofilik (alkohol) digunakan untuk membentuk sistem dua fasa dengan garam/gula, memperkaya -carotene dalam fasa organik.
Sistem dan proses biasa
- Sistem etanol-aset/ammonium sulfat (untuk spirulina):
15% (etanol + aseton) + 24% ammonium sulfat;
6% nisbah pepejal cecair, pH 8.0, pengekstrakan pada 30 darjah, hasil pengekstrakan 94.55%.
- Sistem Ethanol-N-Butanol:
8.2% etanol + 36% n-butanol, nisbah pepejal cecair 1:20, ultrasonication selama 3 minit, hasil 3.13 mg/g.
- Sistem Tert-Butanol-maltosa:
Pengekstrakan bantuan ultrasound (90 W, 5 min), hasil 3.19 mg/g.
Pengekstrakan pelarut yang dibantu ultrasound
Prinsip
Peronggaan ultrasonik memusnahkan dinding sel microalgae, mempercepatkan penembusan pelarut.
Petua operasi utama
- Kombinasi pelarut:
Petroleum eter-aseton, metanol-aseton, atau tetrahydrofuran;
campuran n-butanol-etanol (mengurangkan penggunaan pelarut toksik).
- Pengoptimuman Parameter:
Kuasa ultrasound: 90-325 W;
Masa: 3-5 minit (penggunaan berlebihan boleh menyebabkan isomerisasi).
Pengekstrakan dibantu enzim
Prinsip
Selulase dan pektinase menghidrolisis dinding sel mikroalga untuk melepaskan komponen intrasel.
Prosedur
- Buburan mikroalga adalah pretreated dengan penyelesaian enzim (pH 4.5-5.0) pada 40-50 darjah;
- Pengekstrakan sekunder dilakukan dengan pelarut organik (contohnya, n-heksana).
Batasan
Enzim mudah diaktifkan dalam pelarut organik, jadi masa penambahan pelarut mesti dikawal dengan teliti.
Pengekstrakan yang dibantu oleh gelombang mikro
Langkah
- Serbuk mikroalga dicampur dengan 95% etanol dan aseton (contohnya, nisbah 1: 2);
- Rawatan gelombang mikro dilakukan (kuasa 300-600 W) selama kurang dari 10 minit.
Risiko
Terlalu panas boleh menyebabkan kemerosotan haba atau isomerisasi -carotene.
Perbandingan Teknologi dan Cadangan Pemilihan
| Kaedah | Kadar pengekstrakan/hasil | Masa | Jenis microalgae yang berkenaan | Potensi perindustrian |
| Pengekstrakan Co₂ Supercritical | 95.09% | 5-6 jam | Dunaliella, Spirulina | ★★★★★ (Kos Peralatan Tinggi) |
| Pengekstrakan dua fasa berair | 94.55% | <30 minutes | Spirulina | ★★★★ |
| Pengekstrakan pelarut yang dibantu ultrasound | >90% | 3-5 jam | Pelbagai microalgae | ★★★★ |
| Hidrolisis enzimatik | 80–85% | 1-2 jam | Microalgae dengan dinding sel tebal | ★★★ |
Pertimbangan utama
- Kawalan Kestabilan: -Carotene mudah terdegradasi oleh cahaya, haba, dan oksigen. Seluruh proses mesti dilakukan dalam gelap dan di bawah nitrogen.
- Penggunaan komprehensif sisa alga: Sebagai contoh, residu selepas pengekstrakan karoten dari Dunaliella mengandungi polysaccharides (10%), yang boleh diasingkan lagi untuk komponen aktif anti -tumor.
- Sisa pelarut: Untuk penggunaan makanan/farmaseutikal, ia mesti mematuhi piawaian GB 2760 atau FDA, dan sistem berair dua fasa superkritikal atau rendah toksik lebih disukai.