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Publicação
Recovery of Microalgae Protein using Membrane Fractionation and Enzymatic Hydrolysis
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Resumo(s)
Microalgae protein serves as an alternative protein source with nutritional advantages and functional properties. Finding efficient methods to extract and recover proteins from microalgae cells is a critical goal in that context.
Throughout this work, the first operations were carried out in a recently commissioned membrane system at the company A4F with the purpose of protein recovery from three microalgae species: Chlorella sorokiniana, Nannochloropsis gaditana, and Arthrospira platensis. After drying of the membrane products, powders from C.sorokiniana and N.gaditana had a composition of 24% and 60% of protein on a dry weight basis, respectively. The powder from A.platensis had 43% undifferentiated protein and 42% phycocyanin, both in DW basis.
Enzymatic hydrolysis provides an alternative method for protein recovery. The enzymatic hydrolysis process was carried out with carbohydrases at a temperature of 50ºC for a duration of 5 hours. This process utilized a defatted biomass rich in insoluble proteins and carbohydrates, which represents a by-product of a microalgae biorefinery. The enzyme Celluclast did not significantly increase protein solubilization. Viscozyme led to continuous protein increases with higher enzyme dosages, resulting in a 1.4-fold increase at the dosage of 0.6 mL/g DW and a 2.8-fold increase at the dosage of 1.8 mL/g DW.
An In Vitro Protein Digestibility (IVPD) protocol was developed to evaluate the digestibility of the defatted biomass both before and after enzymatic hydrolysis treatment. The results showed that 32% of the defatted biomass was digestible, and the treatment with Celluclast and Viscozyme did not significantly enhance digestibility, except for a notable increase to 75% digestibility achieved with the higher Viscozyme dosage of 1.8 mL/g DW.
A proteína de microalgas representa uma fonte alternativa de proteína com vantagens nutricionais e propriedades funcionais. Encontrar métodos eficientes para extrair e recuperar proteínas das células de microalgas é um objetivo crítico nesse contexto. No decorrer deste trabalho efetuaram-se as primeiras operações num sistema de membrana recentemente comissionado na empresa A4F com o propósito de recuperação de proteínas de três espécies de microalgas: Chlorella sorokiniana, Nannochloropsis gaditana e Arthrospira platensis. Após a secagem dos produtos de membrana, os pós de C.sorokiniana e N.gaditana tinham uma composição de 24% e 60% de proteína em base seca, respetivamente. O pó de A.platensis continha 43% de proteína indiferenciada e 42% de ficocianina, ambos em base seca. A hidrólise enzimática oferece um método alternativo para a recuperação de proteínas. O processo de hidrólise enzimática foi realizado com carboidrases a uma temperatura de 50ºC por um período de 5 horas. Este processo utilizou uma biomassa resultante de uma extração lipídica rica em proteínas insolúveis e hidratos de carbono, que representa um subproduto de uma biorefinaria de microalgas. A enzima Celluclast não aumentou significativamente a solubilização de proteínas. A enzima Viscozyme levou a aumentos contínuos de proteínas solúveis com o aumento da dosagem de enzima, resultando num aumento de 1.4 vezes utilizando a dose de 0.6 mL/g DW e num aumento de 2.8 vezes resultante da dose de 1.8 mL/g DW. Um protocolo de Digestibilidade In Vitro de Proteínas (IVPD) foi desenvolvido para avaliar a digestibilidade da biomassa resultante da extração lipídica antes e após o tratamento de hidrólise enzimática. Os resultados mostraram que 32% da biomassa em questão era digestível, e o tratamento com Celluclast e Viscozyme não melhorou significativamente a sua digestibilidade, exceto por um aumento notável para 75% de digestibilidade alcançado com a dose mais elevada de Viscozyme a 1.8 mL/g DW.
A proteína de microalgas representa uma fonte alternativa de proteína com vantagens nutricionais e propriedades funcionais. Encontrar métodos eficientes para extrair e recuperar proteínas das células de microalgas é um objetivo crítico nesse contexto. No decorrer deste trabalho efetuaram-se as primeiras operações num sistema de membrana recentemente comissionado na empresa A4F com o propósito de recuperação de proteínas de três espécies de microalgas: Chlorella sorokiniana, Nannochloropsis gaditana e Arthrospira platensis. Após a secagem dos produtos de membrana, os pós de C.sorokiniana e N.gaditana tinham uma composição de 24% e 60% de proteína em base seca, respetivamente. O pó de A.platensis continha 43% de proteína indiferenciada e 42% de ficocianina, ambos em base seca. A hidrólise enzimática oferece um método alternativo para a recuperação de proteínas. O processo de hidrólise enzimática foi realizado com carboidrases a uma temperatura de 50ºC por um período de 5 horas. Este processo utilizou uma biomassa resultante de uma extração lipídica rica em proteínas insolúveis e hidratos de carbono, que representa um subproduto de uma biorefinaria de microalgas. A enzima Celluclast não aumentou significativamente a solubilização de proteínas. A enzima Viscozyme levou a aumentos contínuos de proteínas solúveis com o aumento da dosagem de enzima, resultando num aumento de 1.4 vezes utilizando a dose de 0.6 mL/g DW e num aumento de 2.8 vezes resultante da dose de 1.8 mL/g DW. Um protocolo de Digestibilidade In Vitro de Proteínas (IVPD) foi desenvolvido para avaliar a digestibilidade da biomassa resultante da extração lipídica antes e após o tratamento de hidrólise enzimática. Os resultados mostraram que 32% da biomassa em questão era digestível, e o tratamento com Celluclast e Viscozyme não melhorou significativamente a sua digestibilidade, exceto por um aumento notável para 75% de digestibilidade alcançado com a dose mais elevada de Viscozyme a 1.8 mL/g DW.
Descrição
Palavras-chave
Microalgae Membrane Fractionation Proteins Enzymatic Hydrolysis Digestibility