Ανάπτυξη εκχυλισμάτων από μικροφύκη και μελέτη της αντιοξειδωτικής δράσης τους και της περιεκτικότητάς τους σε βιοδραστικά συστατικά - Στραμάρκου, Μαρίνα (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Σχεδιασμού και Ανάλυσης Διεργασιών, 2016)
Σκοπός της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η ανάπτυξη εκχυλισμάτων από μικροφύκη πλούσιων σε αντιοξειδωτικά και βιοδραστικές ουσίες με υψηλή βιολογική αξία και ικανών να ενταχθούν σε συστήματα τροφίμων. Στις μέρες μας, η αξιοποίηση των θαλάσσιων πόρων αποτελεί πυλώνα της βιοοικονομίας της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Τα μικροφύκη αποτελούν έναν θαλάσσιο πόρο με μεγάλο βιομηχανικό ενδιαφέρον, παρουσιάζοντας ευρύ φάσμα εφαρμογών, που αφορά όχι μόνο τις ιχθυοκαλλιέργειες, αλλά και άλλους βιομηχανικούς τομείς. Οι βιομηχανίες χημικών, φαρμάκων, καλλυντικών και ενέργειας διερευνούν τις δυνατότητες των μικροφυκών, αλλά ο τομέας των τροφίμων, είναι αυτός που ενδεχομένως επωφελείται περισσότερο από την τεχνολογία τους. Τα μικροφύκη αποτελούν μια ιδιαίτερα ελκυστική πηγή ποικίλων μορίων υψηλής αξίας, όπως πρωτεΐνες, λιπαρά οξέα και βιταμίνες. Η υψηλή περιεκτικότητά τους, όμως, σε φυσικές χρωστικές, που λειτουργούν και ως αντιοξειδωτικά, όπως τα καροτενοειδή, συμπεριλαμβανομένων του β-καροτενίου και της ασταξανθίνης,καθώς και οι χλωροφύλλες, είναι το χαρακτηριστικό που προσδίδει στα μικροφύκη υψηλή εμπορική αξία. Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία, τέσσερα είδη μικροφυκών: Spirulina Platensis, Chlorella Vulgaris, Haematococcus Pluvialis και το διάτομο Phaeodactylum Tricornutum επιλέχθηκαν ως πρώτες ύλες για την ανάκτηση λειτουργικών εκχυλισμάτων. Για τον σκοπό αυτό, εφαρμόστηκε η φιλική προς το περιβάλλον και υψηλού βιομηχανικού ενδιαφέροντος μέθοδος εκχύλισης με υπερήχους, χρησιμοποιώντας διάφορους διαλύτες στις βέλτιστες συνθήκες (χρόνος εκχύλισης 5 min, θερμοκρασία 30°C, ισχύς υπερήχων 450 Watt και αναλογία στερεού: διαλύτη 1 gr ξηρού βάρους: 20 ml διαλύτη). Οι διαλύτες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν οργανικοί πετροχημικής προέλευσης, όπως η αιθανόλη, το εξάνιο και η ακετόνη, καθώς και φυτικής προέλευσης, όπως το λεμονένιο, το σογιέλαιο και το έλαιο με μεσαίας αλυσίδας τριγλυκερίδια (MCT). H τεχνική της εκχύλισης εφαρμόστηκε σε φρέσκα και ξηρά δείγματα με σκοπό την μελέτη της επίδρασης της ξήρανσης στην ανάκτηση των βιοδραστικών ουσιών. Το περιεχόμενο όλων των εκχυλισμάτων σε ολικά καροτενοειδή, β-καροτένιο και χλωροφύλλες προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας την φασματομετρία UV-Vis. Εκτός αυτών, στην περίπτωση της Spirulina Platensis μετρήθηκε η περιεκτικότητα σε φυκοκυανίνη και στην περίπτωση του Haematococcus Pluvialis, η περιεκτικότητα σε ασταξανθίνη. Η αντιοξειδωτική δράση των εκχυλισμάτων και της βιομάζας των μικροφυκών αξιολογήθηκε με βάση την ικανότητα δέσμευσης της σταθερής ελεύθερης ρίζας DPPH. Η Spirulina Platensis και η Chlorella Vulgaris αποδείχθηκαν πλούσιες πηγές καροτενοειδών και χλωροφυλλών, ενώ η μέθοδος DPPH απέδειξε ότι ο Haematococcus Pluvialis και το Phaeodactylum Tricornutum εμφανίζουν υψηλή αντιοξειδωτική δράση. Λαμβάνοντας υπόψη την φύση του διαλύτη, η ακετόνη και το εξάνιο μπορούν να αντικατασταθούν από διαλύτες ικανούς να εφαρμοστούν σε συστήματα τροφίμων, όπως το νερό και η αιθανόλη στην εκχύλιση της Chlorella Vulgaris και της Spirulina Platensis, ενώ στην περίπτωση του Phaeodactylum Tricornutum το λεμονένιο αποδεικνύεται ο πλέον αποτελεσματικός στην ανάκτηση των καροτενοειδών. Τέλος, η μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε ασταξανθίνη εμφανίζεται στα εκχυλίσματα του Haematococcus Pluvialis με σογιέλαιο.