Journal de thermodynamique et de catalyse
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Abstrait

Rupture cellulaire et extraction liquide sous pression de caroténoïdes à partir de microalgues

Josef Taucher, Sascha Baer, ​​Philipp Schwerna, Dominik Hofmann, Magdalena Hümmer, Rainer Buchholz et Anna Becker

Les microalgues sont des organismes très prometteurs pour la production de composés à haute valeur ajoutée tels que les caroténoïdes. Néanmoins, leur utilisation commerciale est jusqu'à présent entravée par le manque de procédés efficaces et n'est actuellement réalisable que pour très peu de souches. L'un des facteurs les plus pertinents est l'effort important pour le traitement en aval, par exemple, la rupture et l'extraction des cellules. Ainsi, les études présentées ont été consacrées à l'étude et à l'optimisation de ces deux étapes pour la production de caroténoïdes avec des microalgues. Six techniques différentes de rupture cellulaire (homogénéisateur haute pression, broyeur à boulets, Ultra Turrax, congélation et décongélation répétées, lyophilisation, ultra-sonication) ont été comparées à l'échelle du laboratoire pour trois espèces : Haemotococcus pluvialis , Chromochloris zofingiensis et Chlorella sorokiniana . La récupération des caroténoïdes a été déterminée par HPLC-UV/Vis après extraction par solvant sous pression. De plus, les facteurs influençant les méthodes d'extraction appliquées telles que le solvant, la température, la durée et le nombre de cycles ont été optimisés afin d'atteindre les taux de récupération les plus élevés. Alors que les méthodes mécaniques grossières telles que le broyeur à boulets et l'homogénéisateur haute pression ont montré la plus grande efficacité pour la rupture cellulaire des trois souches étudiées, l'influence des méthodes non mécaniques - c'est-à-dire des cycles répétés de congélation et de décongélation - sur l'efficacité de l'extraction de l'astaxanthine, de la lutéine et du β-carotène a augmenté de manière inversement proportionnelle à la taille des cellules et à la rigidité de la paroi cellulaire. Pour H. pluvialis, la congélation et la décongélation répétées ont entraîné un rendement d'extraction 240 fois inférieur à celui de l'homogénéisateur haute pression, tandis que les deux méthodes étaient comparables pour C. sorokiniana . Parmi les six solvants testés, le dichlorométhane a donné le rendement de récupération de carotène le plus élevé, trois fois supérieur à celui du n-hexane. La variation de la température d'extraction de la température ambiante à 120 °C a montré un optimum à 60 °C. Une extraction presque complète a été atteinte après un cycle de 10 minutes. Les données présentées ici démontrent la nécessité d'une optimisation à l'échelle du laboratoire du processus de rupture et d'extraction des cellules pour une mise à l'échelle future