Neue Verfahren zur selektiven Extraktion
Zum Einsatz kam hier vor allem die als »Pressurized Liquid Extraction« bezeichnete Technik, die auch die Extraktion feuchter Biomasse erlaubt, sowie die Extraktion mittels überkritischer Fluide (Supercritical Fluids, SCF). Zur Erhöhung der Polarität überkritischer Fluide können Kosolventen wie Ethanol eingesetzt werden. Dies führt zu einer selektiven Extraktion polarer Lipide wie Eicosapentaensäure EPA; 20:5 ω-3. Das unterschiedliche Extraktionsverhalten ohne und mit Kosolvent wurde gezielt auch für die aufeinanderfolgende selektive Extraktion von unpolaren Lipiden wie Triglyceriden oder Carotinoiden und polaren Lipiden genutzt. Derzeit werden die Prozessparameter optimiert, mit dem Ziel Fraktionen zu gewinnen, die von den Forschungspartnern auf den Einsatz in Lebensmitteln untersucht werden. Nach Extraktion der lipophilen Wertstofffraktion sollen die Proteine aus der Restbiomasse abgetrennt werden, um sie den Projektpartnern des Forschungsverbundes für die Herstellung von Lebensmitteln zur Verfügung zu stellen. Die verbliebenen Reststoffe eignen sich für die Futtermittelproduktion.
Gewinnung von Eicosapentaensäure (EPA) und Fucoxanthin
Die Kieselalge Phaeodactylum tricornutum ist unter geeigneten Kultivierungsbedingungen in der Lage, große Mengen an mehrfach ungesättigten Fettsäuren, beispielsweise Eicosapentaensäure (EPA, 20:5 ω-3), sowie photosynthese-assoziierte Pigmente wie Fucoxanthin zu bilden. Beide Inhaltsstoffe besitzen verschiedene gesundheitsfördernde und antioxidative Eigenschaften, weshalb die Gewinnung von entsprechenden Extrakten für die Lebensmittel-, Futtermittel- sowie Kosmetikindustrie von großem Interesse ist.
Im Rahmen des Projektes wurde die Kieselalge P. tricornutum in Flachplatten-Airlift-Reaktoren (FPA-Reaktoren) im semi-kontinuierlichen Betrieb bei unterschiedlichen Lichtintensitäten kultiviert und der Einfluss der Lichtverfügbarkeit auf die Zusammensetzung der Biomasse hinsichtlich des EPA- und Fucoxanthingehalts untersucht. Dabei zeigte insbesondere der Fucoxanthingehalt eine signifikante Abhängigkeit von der relativen Lichtverfügbarkeit, das heißt dem Verhältnis von Lichteintrag (auf der Reaktoroberfläche) zu Gesamtbiomasse im Reaktor und Zeit (in µmol Photonen g-1 Biotrockenmasse s-1). In Verbindung mit einer optimierten und gesteuerten Nährstoffversorgung konnten im FPA-Reaktor Fucoxanthingehalte von über 2 Prozent (w/w) erreicht werden [1].
Sowohl EPA als auch Fucoxanthin konnten nach mechanischem Zellaufschluss mittels subkritischer Hochdruckextraktion durch Einsatz geeigneter organischer Lösemittel mit Ausbeuten von über 90 Prozent gewonnen werden. Die Extrakte wurden hinsichtlich ihrer ernährungsphysiologischen Eigenschaften am Institut für Ernährungswissenschaften der Universität Hohenheim untersucht und zeigen eine hohe antioxidative sowie antiinflammatorische Kapazität [2].
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
