Extraer -caroteno de microalgas es una dirección de desarrollo importante para pigmentos naturales e ingredientes funcionales.
Extracción supercrítica de co₂
Principio
Utiliza la alta permeabilidad y solubilidad de CO₂ en condiciones supercríticas (alta presión y temperatura específica) para extraer selectivamente -caroteno.
Proceso
- Pretratamiento:Secar y pulverizar microalgas (como Dunaliella salina) para interrumpir las paredes celulares.
- Condiciones de extracción:
Presión: 30–40 MPa (30 MPa para Dunaliella salina, 40 MPa para otras microalgas)
Temperatura: 45–60 grados (45 grados para Dunaliella salina; 60 grados para Scenedesmus almeriensis)
Caudal de CO₂: 10 l/h (Dunaliella salina) o 1 g/min (para otras algas)
Tiempo: 5–6 horas.
- Mejoramiento:Agregue un intrainador (como el etanol) para aumentar la solubilidad de -caroteno en CO₂.
Ventajas
- El rendimiento de la extracción alcanza hasta 95.09% (Salina), y la relación cis-isomer alcanza el 82%, lo que indica una mayor actividad.
- No hay residuos de solvente, alta pureza de productos y cumplimiento de los estándares alimenticios/farmacéuticos.
Extracción acuosa de dos fases (ATPS)
Principio
Se usa un disolvente hidrofílico (alcohol) para formar un sistema de dos fases con sal/azúcar, enriqueciendo el caroteno en la fase orgánica.
Sistemas y procesos comunes
- Sistema de etanol-acetona/sulfato de amonio (para espirulina):
15% (etanol + acetona) + 24% sulfato de amonio;
Relación sólida-líquido del 6%, pH 8.0, extracción a 30 grados, el rendimiento de la extracción del 94.55%.
- Sistema de etanol-n-butanol:
8,2% de etanol + 36% n-butanol, relación sólida-líquido 1:20, ultrasonicación durante 3 minutos, produce 3.13 mg/g.
- Sistema Tert-Butanol-Maltosa:
Extracción asistida por ultrasonido (90 W, 5 min), rendimiento de 3.19 mg/g.
Extracción con solvente asistido por ultrasonido
Principio
La cavitación ultrasónica destruye la pared celular de las microalgas, acelerando la penetración del disolvente.
Consejos operativos clave
- Combinaciones de solventes:
Petroleum Ether-acetona, metanol-acetona o tetrahidrofurano;
Mezcla de n-butanol-etanol (reduce el uso de solventes tóxicos).
- Optimización de parámetros:
Potencia de ultrasonido: 90–325 W;
Tiempo: 3–5 minutos (el uso excesivo puede causar isomerización).
Extracción asistida por enzimas
Principio
La celulasa y la pectinasa hidrolizan la pared celular de las microalgas para liberar componentes intracelulares.
Procedimiento
- La suspensión de microalgas está pretratada con una solución enzimática (pH 4.5–5.0) a 40–50 grados;
- La extracción secundaria se realiza con un disolvente orgánico (p. Ej., N-hexano).
Limitaciones
Las enzimas se inactivan fácilmente en solventes orgánicos, por lo que el momento de la adición de solventes debe controlarse cuidadosamente.
Extracción asistida por microondas
Pasos
- El polvo de microalgas se mezcla con etanol y acetona al 95% (p. Ej., Una relación 1: 2);
- El tratamiento con microondas se realiza (potencia 300–600 W) durante menos de 10 minutos.
Riesgos
El sobrecalentamiento puede causar la degradación térmica o la isomerización de -caroteno.
Recomendaciones de comparación de tecnología y selección
| Método | Tasa de extracción/rendimiento | Tiempo | Tipo de microalgas aplicable | Potencial industrial |
| Extracción supercrítica de co₂ | 95.09% | 5–6 horas | Dunaliella, espirulina | ★★★★★ (alto costo de equipo) |
| Extracción acuosa de dos fases | 94.55% | <30 minutes | Espirulina | ★★★★ |
| Extracción con solvente asistido por ultrasonido | >90% | 3–5 horas | Varias microalgas | ★★★★ |
| Hidrólisis enzimática | 80–85% | 1–2 horas | Microalgas con paredes celulares más gruesas | ★★★ |
Consideraciones clave
- Control de estabilidad: -Caroteno se degrada fácilmente por la luz, el calor y el oxígeno. Todo el proceso debe realizarse en la oscuridad y bajo nitrógeno.
- Utilización integral de residuos de algas: por ejemplo, el residuo después de la extracción de caroteno de Dunaliella contiene polisacáridos (10%), que pueden aislarse aún más para los componentes activos antitumorales.
- Residuo de solvente: para el uso de alimentos/farmacéuticos, debe cumplir con los estándares GB 2760 o FDA, y se prefieren los sistemas acuosos de dos fases supercríticos o bajos tóxicos.