Olej mikrobiologiczny

Olej jednokomórkowy , znany również jako olej mikrobiologiczny, składa się z wewnątrzkomórkowych lipidów magazynujących, triacygliceroli . Jest podobny do oleju roślinnego , innego oleju produkowanego biologicznie. Wytwarzane są przez mikroorganizmy oleiste, tak określa się te bakterie, pleśnie, algi i drożdże, które mogą gromadzić od 20% do 80% lipidów swojej biomasy. Akumulacja lipidów ma miejsce pod koniec fazy logarytmicznej i trwa w fazie stacji, aż źródło węgla zacznie się zmniejszać wraz z ograniczeniem odżywiania.

Najważniejszym źródłem są niektóre gatunki drożdży, które są w stanie przekształcić pokarm w trójglicerydy i akumulować wytworzone lipidy, gdy są karmione węglowodanami. Produkcja oleju mikrobiologicznego została zbadana do produkcji biodiesla , ponieważ zanieczyszczone węglowodany, takie jak pozostałości rolnicze , np. odpadowa melasa , mogą być wykorzystywane jako surowiec do produkcji oleju.

Produkcja SKO

Mikrobiologiczna produkcja SCO może być prowadzona przez fermentację zanurzoną (SmF) lub w stanie stałym (SSF). Najczęściej stosowanym źródłem węgla jest glukoza. Zawartość lipidów komórkowych powyżej 60% została wytworzona z ksylozy, glukozy i fruktozy jako substratów przy użyciu Mortierella isabellina . Wybór odpowiedniego źródła węgla jest konieczny, ale źródło azotu wpływa na akumulację SCO. W literaturze stosuje się również organiczne i nieorganiczne źródła azotu pojedynczo lub w połączeniu. Należą do nich ekstrakt drożdżowy, mocznik, pepton, glicyna, KNO 3 , NH 4 NO 3 i (NH 4 ) 2 SO 4 . Stosunek C/N wpływa na akumulację lipidów. Zgłoszone stosunki wahają się od 35 do 340 mol mol-1. Zasadniczo mikroorganizmy oleiste można hodować jako hodowle okresowe, okresowe z zasilaniem lub ciągłe. Hodowla M. alpina w reaktorze zbiornikowym z mieszadłem spowodowała wzrost ilości lipidów zgromadzonych w komórkach w porównaniu z wytrząsanymi kolbami.

Zakłócenie

Rozbijanie komórek jest bardzo ważne, ponieważ skuteczność niszczenia komórek bezpośrednio wpływa na późniejsze operacje i ogólną wydajność ekstrakcji. Można to osiągnąć metodami mechanicznymi i niemechanicznymi.

Frezowanie koralików

Komórki ulegają dezintegracji pod wpływem uderzenia kulek mielących i biomasy, a także zagęszczania i ścinania oraz wynikającego z tego transferu energii. Rozbijanie komórek przez mielenie kulek jest proste, skuteczne i odpowiednie dla szerokiej gamy mikroorganizmów.

Homogenizacja

W procesie homogenizacji biomasa jest przetłaczana pod wysokim ciśnieniem przez otwór. Skuteczność niszczenia komórek zależy od zastosowanego nacisku, liczby przejść i drobnoustrojów.

Ultradźwięk

Ultradźwięki wykorzystujące częstotliwości około 25 kHz to kolejna metoda ścinania cieczy, która jest często stosowana w przemyśle i okazała się odpowiednia do rozbijania komórek.

Dekompresja

Rozerwanie komórek przez dekompresję uzyskuje się przez zmieszanie zawiesiny komórek z gazem nadkrytycznym pod ciśnieniem, a następnie zwolnienie ciśnienia. Gaz, który dostał się do komórek, rozszerza się po zwolnieniu ciśnienia i powoduje rozerwanie komórek z powodu wysokiego ciśnienia.

Szok osmotyczny

Szok osmotyczny stosuje się przez wystawienie komórek na działanie pożywki zawierającej wysokie stężenie substancji rozpuszczonej, np. soli lub cukru, wywierającej wysokie ciśnienie osmotyczne, a następnie nagłe rozcieńczenie pożywki powodujące wzrost ciśnienia wewnątrzkomórkowego. Mikroorganizmy ze ścianami komórkowymi nie są niszczone przez szok osmotyczny.

Ekstrakcja

Ekstrakcja Soxhleta

Ekstraktor Soxhleta został wynaleziony przez Franza Soxhleta w 1879 roku do ekstrakcji lipidów z mleka w proszku i jest jedną z najpowszechniejszych półciągłych metod ekstrakcji lipidów ze stałych próbek żywności. Próbka jest suszona, mielona na drobny proszek i umieszczana na porowatym gilzie wewnątrz komory ekstrakcyjnej. Próbkę ekstrahuje się w kilku rundach przemywania rozpuszczalnikiem organicznym (pierwotnie eterem naftowym) pod chłodnicą zwrotną. Po ekstrakcji rozpuszczalnik odparowuje się, a pozostałość waży, uzyskując całkowitą suchą masę wyekstrahowanego lipidu.

Ekstrakcja Folcha

Metoda ekstrakcji Folcha jest ogólnie akceptowana jako standardowa technika odzyskiwania lipidów całkowitych. Pierwotnie została wynaleziona jako prosta metoda ekstrakcji lipidów całkowitych z tkanek zwierzęcych (mózgu, wątroby i mięśni) i wykorzystuje układ rozpuszczalników chloroform:metanol (2:1) oraz dodatek soli do surowego ekstraktu. Po przemyciu surowego ekstraktu wodą lub roztworem soli powstaje układ dwufazowy, z frakcją lipidową w fazie dolnej i frakcją nielipidową w fazie górnej (wodnej). [ potrzebne źródło ]

Ekstrakcja cieczą pod ciśnieniem

Ekstrakcja cieczą pod ciśnieniem (PLE) jest podobna do ekstrakcji Soxhleta, ale wykorzystuje ciekłe rozpuszczalniki w podwyższonych temperaturach i ciśnieniach, co skutkuje zwiększoną wydajnością ekstrakcji dzięki zwiększonej rozpuszczalności i właściwościom przenoszenia masy. Próbkę umieszcza się w komorze ekstrakcyjnej, która jest podgrzewana do temperatury 80–200°C. Rozpuszczalnik jest pompowany do celi ekstrakcyjnej i pozostaje przez pewien czas, zwykle 5–10 min, pod podwyższonym ciśnieniem (10–20 MPa). Następnie wprowadza się świeży rozpuszczalnik i ekstrakt przechowuje się w fiolce zbiorczej. Na koniec cały rozpuszczalnik jest wypychany do fiolki zbiorczej za pomocą azotu pod ciśnieniem.

Ekstrakcja płynami nadkrytycznymi

Płyny nadkrytyczne definiuje się jako każdą substancję powyżej swojej krytycznej temperatury i ciśnienia. Substancje w stanie nadkrytycznym mają wysoce pożądane właściwości, dzięki czemu nadają się do ekstrakcji: mogą przenikać i przenikać przez ciała stałe jak gaz, ale rozpuszczać lipidy lub inne anality jak płyn.

Aplikacje

Odżywianie

Wielonienasycone kwasy tłuszczowe (PUFA) są niezbędne do utrzymania funkcji biologicznych u ssaków, takich jak ludzie, ponieważ ludzie nie mogą syntetyzować tych niezbędnych kwasów tłuszczowych, muszą być pobierane z różnych źródeł pożywienia, takich jak olej rybny i wątroba. Mikroorganizmy oleiste są również potencjalnym źródłem takich kwasów tłuszczowych. Na skalę przemysłową produkcja fermentacyjna może być prowadzona przez fermentację zanurzoną (SmF) lub fermentację w stanie stałym (SSF).

Biodiesel

SCO może być stosowany do produkcji oleju napędowego (estry metylowe lub etylowe kwasów tłuszczowych). Biodiesel może być produkowany ze źródeł roślinnych i zwierzęcych, ale ze względu na troskę o środowisko, ponieważ duży obszar ziemi potrzebny jest do produkcji zakładu produkującego olej napędowy. Podczas gdy źródło mikrobiologiczne zajmuje mniej miejsca i może być bardziej produktywne dzięki zastosowaniu technologii genetycznej do masowej produkcji wymaganego związku. Jednak wysokie koszty wykorzystania SCO do produkcji biodiesla utrudniają produkcję komercyjną.

Oleochemikalia

Oleochemikalia są zwykle definiowane jako produkty chemiczne pochodzące z triacylogliceroli roślinnych lub zwierzęcych. teraz wiemy, że możemy go również wytworzyć ze źródła mikrobiologicznego. Oleochemikalia obejmują kwasy tłuszczowe, alkohole tłuszczowe i estry metylowe. Szczególnie alkohole tłuszczowe i estry między kwasem tłuszczowym a alkoholem tłuszczowym (ester woskowy) mogą być stosowane w różnych gałęziach przemysłu, np. w mydłach, detergentach, dodatkach kosmetycznych, feromonach i aromatach. Ponadto możemy wykorzystać inżynierię metabolitów do produkcji alkoholu tłuszczowego i estrów woskowych z organizmów nieoleistych.

Dalsza lektura

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Microbial_oil&oldid=1142378735 ”