Entwicklung von Zellaufschluss- und Extraktionsverfahren zur Kaskadennutzung von Algenbiomasse
Mikroalgen können eine Vielzahl von Stoffen bilden, welche für den Ernährungssektor interessant sind. Abhängig von der eingesetzten Spezies und den Kultivierungsbedingungen bilden sie große Mengen von Fettsäuren als Triacylglyceride (bis zu 70% der Trockenmasse), Proteinen (bis zu 50% der Trockenmasse), polare Membranlipide mit Omega-3-Fettsäuren (bis zu 7% der Trockenmasse) sowie verschiedene Carotinoide und Phytosterole.
Aufgrund der großen Bandbreite der Inhaltsstoffe und der unterschiedlichen Zellwandeigenschaften verschiedener Mikroalgenspezies ist eine gezielte Aufarbeitung der Biomasse notwendig, um hochwertige Nährstoffe aus Mikroalgen effektiv gewinnen zu können. Im Forschungsverbund "Mikroalgen - Integrierte Nutzung für die Ernährung" wird die möglichst vollständige Verwertung der verschiedenen Fraktionen, in Koppel- und Kaskadennutzung, angestrebt, um nachhaltige Prozesse für die Bioökonomie zu entwickeln.
Gemeinsam mit den Partnern wurden drei Mikroalgenstämme (Phaeodactylum tricornutum, Chlorella vulgaris und Nannochloropsis sp.) ausgewählt, die sich grundlegend in Größe, Zellwandaufbau und der Biomassezusammensetzung unterscheiden. Durch die Kombination geeigneter Zellaufschlussmethoden (z.B. mechanisch mittels Kugelmühle) mit Extraktions- und Fraktionierungsverfahren (z.B. überkritische CO2 Extraktion, Accelerated Solvent Extraction) konnten Prozesse entwickelt werden, mit denen die Biomasse für die Verwendung im Nahrungsmittelsektor aufgearbeitet werden kann. Dazu werden die Zellen zunächst schonend aufgeschlossen, um lipophile und hydrophile Fraktionen in aufeinanderfolgenden Extraktions- und Separierungsschritten zu gewinnen. Die technofunktionalen Eigenschaften und die ernährungsphysiologische Bewertung erzeugten Extrakte wurde in Kooperation mit den anderen Teilprojekten durchgeführt.
Es konnte gezeigt werden, dass sich die Mikroalgenbiomasse gezielt fraktionieren lässt ohne dabei die Inhaltsstoffe hinsichtlich ihrer ernährungsphysiologischen Eigenschaften grundlegend zu schädigen. Besonders die lipophilen Fraktionen der eingesetzten Mikroalgenspezies offenbaren dabei ein großes Potential im Hinblick auf zukünftige Ernährungsapplikationen.
| Projekttitel | Entwicklung von Zellaufschluss- und Extraktionsverfahren zur Kaskadennutzung von Algenbiomasse |
| Institution | Universität Stuttgart, Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie |
| Beteiligte Wissenschaftler | Dr. Ursula Schließmann, Felix Derwenskus (Universität Stuttgart) Dr. Ulrike Schmid-Staiger (Fraunhofer IGB) |
| Projektstatus | abgeschlossen |