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ePaper created 2017-03-14, 09:55:24 | version 1.49.03
Protein (löslich) Protein (unlöslich) Omega-3-Fettsäuren / EPA Fucoxanthin Lutein 100 200 300 0 Relativer Anteil der Gesamtbiomasse in g kg–1 600 500 (cid:23)(cid:19)(cid:19) 0 5 10 15 20 25 30 35 (cid:23)(cid:19) Relativer Wert der Gesamtbiomasse in € kg–1 2 2 3 m u t u n r o c i r t . P 1 WERTSTOFFE AUS MIKROALGEN FÜR DIE LEBENSMITTELANWENDUNG F elix Der wenskus, Ulrike S chmid -St aig er Mikroalgen – Integrierte Nutzung für die Ernährung Mikroalgen können, basierend auf CO2 und Sonnenlicht, eine Vielzahl von Stoffen bilden, welche für den Nahrungs- und Futtermittelsektor sowie für Kosmetikunternehmen interes- sant sind (Abb. 4). Neben ungesättigten Omega-3-Fettsäuren wie Eicosapentaensäure (EPA; C20:5 n-3) leisten insbesondere photosyntheseassoziierte Pigmente, beispielsweise Fucoxan- thin oder Lutein, sowie Phytosterole einen großen Beitrag zur Wertschöpfung aus Algenbiomasse. Viele Inhaltsstoffe weisen gesundheitsfördernde Eigenschaften auf, die für die Ernäh- rung genutzt werden können. Die große Bandbreite der Inhaltsstoffe und die unterschied- liche Zusammensetzung verschiedener Mikroalgenspezies machen eine gezielte Aufarbeitung der Biomasse notwendig. Dabei ist das primäre Ziel, hochwertige Bestandteile effektiv zu gewinnen und zugleich die technofunktionellen und ernäh- rungsphysiologischen Eigenschaften der Produkte zu erhalten. Im Rahmen des Forschungsprogramms Bioökonomie Baden- Württemberg wird im Forschungsverbund »Mikroalgen – Inte- grierte Nutzung für die Ernährung« die möglichst vollständige Verwertung der verschiedenen Fraktionen, in Koppel- und Kaskadennutzung, angestrebt, um nachhaltige Prozesse für die Bioökonomie zu entwickeln. Bestandteilen wie EPA und den Carotinoiden, auch die Hauptfraktionen, bestehend aus Proteinen sowie unpolaren Triglyceriden, sequenziell fraktioniert werden. Die Aufarbei- tungstechnik wird prinzipiell bestimmt durch den chemischen Charakter und die Marktspezii kation, etwa dem geforderten Reinheitsgrad des Produktes. Hinzu kommt eine schonende Extraktion, die sowohl die Funktionalität der Produkte erhält, als auch die Gewinnung weiterer Zellkomponenten erlaubt. Zudem soll ein energieaufwendiger Trocknungsschritt weitest- gehend vermieden werden. Selektive Extraktion und Scale-up der Verfahren Zum Einsatz kommt hierbei insbesondere die als »Pressurized Liquid Extraction« (PLE) bezeichnete Hochdruck-Flüssigextrak- tion, welche die Extraktion feuchter Biomasse mit geeigneten organischen Lösungsmitteln erlaubt. Die Extraktionseigen- schaften ausgewählter Lösungsmittel unter Druck bei ver- schiedenen Extraktionsbedingungen (z. B. Extraktionstempe- ratur) wurden hierzu am Fraunhofer IGB untersucht (Abb. 1). Im Anschluss an die bereits durchgeführte Optimierung der Extraktionsparameter im Labormaßstab wird zurzeit in Koope- ration mit den Verbundpartnern der Universität Hohenheim ein Scale-up dieses PLE-Verfahrens in den Technikumsmaßstab durchgeführt. Aufarbeitung von Algeninhaltsstoffen Drei Mikroalgenstämme (Phaeodactylum tricornutum, Chlorella vulgaris und Nannochloropsis oceanica) wurden ausgewählt, welche sich grundlegend in Größe, Zellwandauf- bau und Inhaltstoffen unterscheiden. Durch die Kombination aufeinanderfolgender Extraktionsverfahren sollen aus der Mikroalgenbiomasse, neben mittel- und hochpreisigen Eine Alternative zur PLE stellt die Extraktion mit überkritischen Fluiden (engl. Supercritical Fluids, SCF) dar. Zur Erhöhung der Polarität können den überwiegend unpolaren überkritischen Fluiden (z. B. Kohlenstoffdioxid) Co-Solventen wie Ethanol zugesetzt werden. Das unterschiedliche Extraktionsverhalten ohne und mit Co-Solvent wird gezielt auch für die Separation (Kaskadenextraktion) von unpolaren Triacylglyceriden und 5 0