Ανάκτηση βιοδραστικών ουσίων απο φύκη με χρήση
υπερκρίσιμου CO2

Ασπρούδης, Δημοσθένης; Asproudis, Dimosthenis

dc.contributor.author	Ασπρούδης, Δημοσθένης	el
dc.contributor.author	Asproudis, Dimosthenis	en
dc.date.accessioned	2024-01-22T10:08:04Z
dc.date.available	2024-01-22T10:08:04Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58607
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26303
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Προχωρημένη θερμοδυναμική	el
dc.subject	Μακροάλγη	el
dc.subject	Πράσινες τεχνολογίες	el
dc.subject	Φύκια	el
dc.subject	Υπερκρίσιμη εκχύλιση	el
dc.subject	Υπερκρίσιμα ρευστά	el
dc.subject	Macroalgae	en
dc.subject	Thermodynamics	en
dc.subject	Ulva	en
dc.subject	Algae	en
dc.subject	Supercritical extraction	en
dc.title	Ανάκτηση βιοδραστικών ουσίων απο φύκη με χρήση υπερκρίσιμου CO2	el
dc.title	Recovery of bioactive compounds from algae using supercritical CO2	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Χημική Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-07-07
heal.abstract	Η Ulva είναι ένα μακροάλγος το οποίο τα τελευταία χρόνια έχει αποκτήσει ιδιαίτερη προσοχή από την παγκόσμια επιστημονική κοινότητα. Ο λόγος είναι τα πλούσια βιοδραστικά συστατικά της, τα οποία της προσδίδουν μοναδικές ιδιότητες, αντικαρκινικές, αντιοξειδωτικές, αντιβακτηριακές κ.α. Έτσι λοιπόν βρίσκει ευρεία εφαρμογή σε τομείς όπως είναι τα τρόφιμα, τα φάρμακα και η κοσμητολογία. Ακόμη, είναι πολλά υποσχόμενη η χρήση της για την παραγωγή βιοκαυσίμων. Η Υπερκρίσιμη Εκχύλιση (ΥΕ) αποτελεί μια «πράσινη» μέθοδο εκχύλισης, η οποία μελετάται εδώ και πολλά χρονιά και αποτελεί μια διεργασία που μπορεί να αντικαταστήσει έως έναν βαθμό τις παραδοσιακές συμβατικές μεθόδους. Ως διαλύτης στην ΥΕ χρησιμοποιείται συνήθως το CO2, το οποίο είναι μη τοξικό, μη εύφλεκτο και φιλικό προς το περιβάλλον. Επίσης λόγω της χαμηλής κρίσιμης θερμοκρασίας του, η διεργασία γίνεται σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες με αποτέλεσμα να μην καταστρέφονται τα θερμοευαίσθητα συστατικά. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της εκχύλισης του μακροάλγους Ulva, με χρήση υπερκρίσιμου CO2. Ειδικότερα, μελετάται η επίδραση της πίεσης, της θερμοκρασίας και της ροής του CO2, στην απόδοση, στην αντιοξειδωτική δράση, στο ολικό φαινολικό περιεχόμενο και στις συγκεντρώσεις χλωροφυλλών και καροτενοειδών. Επίσης, πραγματοποιείται μοντελοποίηση της διεργασίας και στατιστική ανάλυση των πειραματικών αποτελεσμάτων. Οι πιέσεις που μελετήθηκαν ήταν 100, 175 και 250 bar, οι θερμοκρασίες 40, 50 και 60 οC και η ροή του διαλύτη 1, 1.75 και 2.5 kg CO2/h. Επίσης μελετήθηκε και η επίδραση της προσθήκης συν – διαλύτη, ώστε να επιτευχθούν καλύτερες αποδόσεις και ποιοτικότερα εκχυλίσματα. Ως συν – διαλύτης χρησιμοποιήθηκε η αιθανόλη σε ποσοστό 10%κ.β. Ως προς την ανάλυση των εκχυλισμάτων, η αντιοξειδωτική δράση μελετήθηκε με την βοήθεια του παράγοντα αντιοξειδωτικής δράσης IC50, ο οποίος υπολογίζεται με την μέθοδο της ελεύθερης ρίζας DPPH. Το ολικό φαινολικό περιεχόμενο υπολογίστηκε με την μέθοδο Folin – Ciocalteu και οι συγκεντρώσεις των χλωροφυλλών και των καροτενοειδών μετρήθηκαν φασματοφωτομετρικά. Τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι οι υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες έχουν θετική επίδραση στην απόδοση της εκχύλισης αλλά και στην ποιότητα των εκχυλισμάτων. Ειδικότερα βρέθηκε ότι οι βέλτιστες συνθήκες ήταν στα 250 bar, 60oC και 1 kg /h. Μετρήθηκε απόδοση 10.2 %, ΙC50 = 31.56 mgεκχ/mL συγκέντρωση φαινολικών ίση με 1.43 mgGAE / gβιομάζας, συγκέντρωση καροτενοειδών ίση με 1.10 mg/gβιομάζας και συγκέντρωση χλωροφυλλών 6.34 mg/gβιομάζας. Ακόμα, η χρήση συν – διαλύτη οδήγησε σε αύξηση της απόδοσης και της δραστικότητας των εκχυλισμάτων. Τέλος, στο κομμάτι της μοντελοποίησης και της στατιστικής ανάλυσης, αναπτύχθηκαν αξιόπιστα μοντέλα για την απόδοση, τα καροτενοειδή και τις χλωροφύλλες, ενώ δεν βρέθηκε καλή συσχέτιση για την αντιοξειδωτική δράση και τα φαινολικά Οι επιδράσεις της πίεσης και της θερμοκρασίας και στα 3 μοντέλα φάνηκαν να είναι αυτές που έχουν πρωταρχικό ρόλο. 11 Συμπερασματικά, η χρήση της υπερκρίσιμης εκχύλισης για την ανάκτηση βιοδραστικών συστατικών από μακροάλγη αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη πράσινη μέθοδο, ιδιαίτερα με την προσθήκη μικρού ποσοσστού συνδιαλύτη.	el
heal.abstract	Ulva is a macroalgae which has received special attention from the scientific community in recent years. This is due to its bioactive components which have anticancer, antioxidant, antibacterial etc. properties. This way, it has a wide range of uses in food, drug and cosmetic industry. It is also a promising biomass for the the production of biofuels. Supercritical Fluid Extraction (SFE) is a "green" extraction method that has been studied for many years, and is a process that can replace traditional conventional methods to a certain degree. In the case of SFE, CO2 is usually used as a solvent which is non toxic, non flammable and environmentally friendly. Because of its low critical temperature, the process is also carried out at relatively low temperatures and thus thermal degradation of thermolabile components is avoided. The purpose of this thesis is to study the extraction of the macroalgae Ulva, using supercritical CO2. Specifically, the effect of pressure, temperature and CO2 flow rate is studied, on the yield, the antioxidant activity, the total phenolic content and the chlorophyll and carotenoid concentrations in the extract. Also, modeling of the process and statistical analysis of the experimental results were carried out. The pressures investigated were 100, 175 and 250 bar, the temperatures 40, 50 and 60 oC and the solvent flow was 1.75 and 2.5 kg CO2 per hour. In order to obtain higher yields and improve the quality of extract, use of ethanol as co - solvent was also studied at a percentage of 10% by weightAs regards the analysis of extracts, the antioxidant activity factor, IC50, calculated using a DPPH Free Radical Method, has been used to study the Antioxidant Activity. The Folin Ciocalteu method was used to calculate the total content of phenols, and spectrophotometrical measurements were carried out to measure the chlorophyll and carotenoid concentrations. According to the experimental results, both extraction yield and quality of extracts were positively affected by higher extraction pressures and temperatures. The optimum conditions were found to be 250 bar, 60oC and 1 kg/h. A yield of 10.2 %, IC50 = 31.56 mgextr/mL , phenolic concentration equal to 1.43 mgGAE / gbiomass, carotenoid concentration equal to 1.10 mg/gbiomass and chlorophyll concentration 6.34 mg/gbiomass were measured at these conditions. Furthermore, it was found that the use of a co – solvent affected positively the extract yield and activity. Finally, reliable models have been developed for the yield and the concentrations of carotenoids and chlorophylls, as a function of process parameters using proper statistical methods. Unfortunately, no good correlation was established for IC50 and phenolic content. In all three models, the influence of temperature and pressure was found to play the most important role. All in all, this work proved that the use of supercritical extraction for the recovery of bioactive compounds from macroalgae seems to be very promising, particularly when a small amount of co-solvent is employed.	en
heal.advisorName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.committeeMemberName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.committeeMemberName	Μαγουλάς, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Κόλλια, Κωνσταντίνα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	73 σ.
heal.fullTextAvailability	false