Hybridverfahren zur Luteingewinnung aus Mikroalgen: Kopplung von Hochdruckextraktion mit adsorptiver Aufreinigung

Hybridverfahren zur Luteingewinnung aus Mikroalgen: Kopplung von Hochdruckextraktion mit adsorptiver Aufreinigung

Hybridverfahren zur Luteingewinnung aus Mikroalgen: Kopplung von Hochdruckextraktion mit adsorptiver Aufreinigung

Jörg Schäffer¹, Natalie Leitenberger², Christoph Lindenberger², Sabine Grüner-Lempart¹,

 ¹Hochschule Weihenstephan-Triesdorf, Fakultät Bioingenieurwissenschaften, Am Hofgarten 10, 85354 Freising,

²Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden, Fakultät Maschinenbau/Umwelttechnik, Kaiser-Wilhelm-Ring 23, 92224 Amberg

 

Die biotechnologische Produktion von Wertstoffen aus Mikroalgen stellt eine nachhaltige Alternative zur konventionellen Gewinnung aus pflanzlichen Rohstoffen dar. Mikroalgen zeichnen sich durch hohe Wachstumsraten, geringe Flächenansprüche und die Möglichkeit der Kultivierung in geschlossenen Photobioreaktoren unter kontrollierten Bedingungen aus [1, 2]. Lutein, ein antioxidatives Xanthophyll aus der Gruppe der Carotinoide, gewinnt aufgrund seiner gesundheitsfördernden Eigenschaften, insbesondere bei der Prävention der altersbedingten Makuladegeneration, zunehmend an industrieller Bedeutung [3].

Der vorliegende Beitrag untersucht die Gewinnung von Lutein aus der Süßwassergrünalge Chlamydomonas asymmetrica mittels eines hybriden Prozesses, bestehend aus fraktionierter Hochdruckextraktion mit überkritischem CO₂ unter Einsatz eines Co-Solvents sowie anschließender Festbettadsorption an Kieselgel. Neben einer Lutein-angereicherten Fraktion mit ausgeprägten antioxidativen Eigenschaften wurde eine lipidreiche Fraktion isoliert, die trotz ihres hohen Gehalts an ungesättigten Fettsäuren ein prooxidatives Verhalten zeigte. Dieses Ergebnis widerspricht der erwarteten antioxidativen Wirkung und deutet auf komplexe Wechselwirkungen innerhalb der Extraktmatrix hin.

Die Entfernung der Lipidfraktion führt zu einem lipidarmen, geruchlosen Extrakt, der das vollständige Pigmentspektrum von C. asymmetrica (mit Ausnahme von β-Carotin) enthält. Die antioxidative Aktivität, bestimmt über Peroxidzahl und DPPH-Deradikalisierung, ist vergleichbar mit der eines standardisierten Rosmarinextrakts. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung einer gezielten Prozessführung zur Gewinnung hochreiner Pigmentfraktionen und liefern neue Erkenntnisse zur Rolle coextrahierter Lipide bei der Beeinflussung antioxidativer Eigenschaften.

Literatur

[1]        E. Jacob-Lopes, M. I. Queiroz und L. Q. Zepka, Hg. Pigments from microalgae handbook. Cham, Switzerland: Springer, 2020.

[2]        J. Hahm, „Process Concept and Designs for Value Added Chain of the Phototrophic Algae Chlamydomonas asymmetrica: Verfahrenskonzept und Entwürfe für die Wertschöpfungskette der phototrophen Alge Chlamydomonas asymmetrica,“ 2018.

[3]        J. W. Erdman et al., „Lutein and Brain Function,“ Foods (Basel, Switzerland), Early Access. doi: 10.3390/foods4040547.