熱力学と触媒のジャーナル
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概要

微細藻類からの細胞破壊と加圧液体抽出によるカロテノイドの抽出

ヨーゼフ・タウハー、サーシャ・ベア、フィリップ・シュヴェルナ、ドミニク・ホフマン、マグダレーナ・ヒュマー、ライナー・ブッフホルツ、アンナ・ベッカー

微細藻類は、カロテノイドなどの高価値化合物の生産に非常に有望な生物です。しかし、これまでのところ、効率的なプロセスの欠如により商業利用が妨げられており、現在実行可能な菌株はごくわずかです。最も関連のある要因の 1 つは、細胞破壊や抽出などの下流処理にかかる労力が大きいことです。したがって、提示された研究は、微細藻類によるカロテノイド生産のこれら 2 つのステップを調査し、最適化することに専念しました。6 つの異なる細胞破壊技術 (高圧ホモジナイザー、ボールミル、Ultra Turrax、凍結融解の繰り返し、凍結乾燥、超音波処理) が、Haemotococcus pluvialis、Chromochloris zofingiensis、Chlorella sorokinianaの 3 種についてラボ スケールで比較されました。カロテノイドの回収率は、加圧溶媒抽出後に HPLC-UV/Vis で測定しました。さらに、溶媒、温度、期間、サイクル数など、適用された抽出方法に影響を与える要因を最適化し、最高の回収率を達成しました。ボールミルや高圧ホモジナイザーなどの粗い機械的方法は、調査した 3 つの菌株すべてにおいて細胞破壊に最も高い有効性を示したが、非機械的方法、すなわち凍結融解の繰り返しサイクルがアスタキサンチン、ルテイン、β カロチンの抽出効率に与える影響は、細胞サイズと細胞壁の硬さに反比例して増加した。H . pluvialisの場合、凍結融解の繰り返しにより、高圧ホモジナイザーと比較して抽出収率が 240 倍低下したが、C. sorokinianaでは両方の方法が同等であった。試験した 6 つの溶媒のうち、ジクロロメタンが最高のカロチン回収収率をもたらし、n-ヘキサンと比較して 3 倍高かった。抽出温度を室温から 120°C まで変化させたところ、60°C で最適値を示した。10 分間の 1 サイクル後にほぼ完全な抽出に達した。ここで示したデータは、将来のスケールアップのために、細胞破壊および抽出プロセスをラボ規模で最適化する必要があることを示している。