Ylikriittinen hiilidioksidiuutto mikrolevien lipidien eristysmenetelmänä

Abstract

Mikrolevät ovat lähinnä vesistöissä eläviä yksisoluisia tai yksinkertaisia monisoluisia kasveja, syanobakteereja tai alkueliöitä. Kyseessä on uusiutuva luonnonvara, jota parhaillaan hyödynnetään muun muassa elintarvikkeina, rehuna ja arvokkaiden biomolekyylien sekä monenlaisten lipidien tuottamisessa. Ylikriittinen hiilidioksidiuutto on potentiaalinen lipidien eristysmenetelmä, jossa ei tarvita ihmisille ja ympäristölle myrkyllisiä liuottimia. Uuton tehoa ja selektiivisyyttä voidaan optimoida vaihtelemalla uuttolämpötilaa ja painetta sekä uuton kestoa ja hiilidioksidin virtausnopeutta. Tutkielman kirjallisuuskatsauksen tavoitteena oli tarkastella teoreettisesti lipidien uuttomenetelmiä, erityisesti ylikriittistä uuttoa, sekä käydä läpi kirjallisuudessa jo esiintyvää aineistoa mikrolevien lipidien laadusta, määrästä ja näihin vaikuttavista tekijöistä. Erityistä huomiota oli tarkoitus kiinnittää kirjallisuuteen koskien kokeellisessa osassa käytettäviä levälajeja. Lisäksi tavoitteena oli tarkastella mikrolevien lipidien mahdollisia käyttösovelluksia. Tutkimuksen kokeellisen osan tavoitteena oli selvittää ylikriittisen hiilidioksidiuuton (SFE) käyttökelpoisuutta mikrolevien lipidien uuttamisessa verrattuna aiemmin käytössä olleeseen ja mikroleviä varten optimoituun kiihdytettyyn liuotinuuttoon (ASE). Tarkoituksena oli myös selvittää ylikriittisen hiilidioksidiuuton uuttoparametrien ja näytekoon vaikutusta uuton tehokkuuteen ja selektiivisyyteen sekä tutkia mikrolevien lipidikoostumusta. Kaikkien tutkittujen lipidikomponenttien SFE-uutolla saavutettu suhteellinen saanto oli poikkeuksetta pienempi verrattuna ASE-uuton saantoon. Kuitenkin vaihtelua oli runsaasti käytettäessä erilaisia uutto-olosuhteita ja etenkin levälajien välillä. Suurin osa lipidisaannosta uuttui SFE:llä jo ensimmäisen 10 minuutin aikana, jonka jälkeen uuttuminen oli vähäistä. Eikosapentaeenihapon (EPA) saanto SFE-uutolla oli suhteellisesti jonkin verran pienempää ASE-uuttoon verrattuna, mikä viittaa siihen, että EPA on kiinnittyneenä lähinnä poolisiin lipideihin, kuten fosfolipideihin tai glykolipideihin. Tutkittavien mikrolevien lipidipitoisuudet olivat melko pieniä moniin kirjallisuudessa esitettyihin lukuihin verrattuna, joten poolisten lipidien osuus kokonaislipideistä on luultavasti kohtalaisen suuri. Toisaalta vertailussa tulee huomioida se, että monissa kirjallisuudessa esitetyissä tuloksissa levät on kasvatettu lipidien kertymistä suosivissa olosuhteissa ja/tai lipidipitoisuus on määritetty gravimetrisesti eikä rasvahappojen summana. SFE-uutto vaikuttaa tehoavan paremmin neutraalilipideihin ja sellaisiin mikroleviin, joiden soluseinä ei ole erityisen vahva