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Exploring the use of natural deep eutectic solvents (NaDES) as a green strategy to extract Schizochytrium sp. lipids
Hanna Pomerenke
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Lebensmittelchemie
Betreuer*in
Doris Marko
DOI
10.25365/thesis.81581
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29386.44982.940199-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Marine oleaginöse Mikroorganismen wie Schizochytrium sp. stellen eine nachhaltige Quelle für mehrfach ungesättigte Fettsäuren dar, insbesondere für Docosahexaensäure (DHA), jedoch bleibt deren effiziente und umweltverträgliche Extraktion eine Herausforderung. In dieser Arbeit wurden Natural Deep Eutectic Solvents (NaDES) als grüne Alternativen zur Lipidextraktion untersucht, mit besonderem Fokus auf Extraktionseffizienz, Rückgewinnbarkeit und biologische Sicherheit. Zu-nächst wurde ein Menthol:Thymol-(Me:Th)-NaDES mittels ultraschallunterstützter Extraktion (UAE) in Kombination mit der Response-Surface-Methodik optimiert. Die sondenbasierte UAE erreichte unter optimierten Bedingungen (10 min, 86 % Amplitude, 100 % Puls) eine maximale vorhergesagte Ausbeute von 61,3 mg FS g⁻¹ Extrakt, welche experimentell mit 54,32 ± 1,73 mg FS g⁻¹ Extrakt bestä-tigt wurde. Trotz effizienter Lipidsolubilisierung war jedoch keine Phasentrennung zwischen NaDES und Extrakt möglich. Zur Überwindung dieser Limitation wurden die optimierten UAE-Bedingungen auf vier hydrophobe, fettsäurebasierte NaDES-Systeme (C8:C12, C8:Me, C8:Th, C8:Ca) übertragen. Im Gegensatz zu Me:Th ermöglichten diese Systeme eine effiziente Lipidrückgewinnung über einen reversiblen Wechsel der Hydrophobizität unter Verwendung von Jeffamine. Unter den getesteten Lösungsmitteln zeigte C8:C12 die beste Gesamtleistung hinsichtlich Extraktionsausbeute, Fettsäure-gehalt und Zusammensetzungsähnlichkeit zu Soxhlet-Extrakten. Die Untersuchung der Zytotoxizität mittels HCEC-1CT- und HCT116-Zellen (CTB- und SRB-Assays) zeigte keine signifikante Verringerung der Zellviabilität für NaDES oder daraus gewonnene Extrakte bei Konzentrationen bis 100 µg mL⁻¹. Insgesamt zeigt diese Arbeit, dass fettsäurebasierte NaDES in Kombination mit Strategien der schaltbaren Hydrophobizität eine effiziente Extraktion und Rückgewinnung von Lipiden aus Schi-zochytrium sp. ermöglichen und damit eine vielversprechende sowie nachhaltigere Alternative zu konventionellen lösungsmittelbasierten Prozessen darstellen.
Abstract
(Englisch)
Marine oleaginous microorganisms such as Schizochytrium sp. represent a sustainable source of polyunsaturated fatty acids, particularly docosahexaenoic acid (DHA), but their efficient and envi-ronmentally compatible extraction remains challenging. This study evaluates natural deep eutectic solvents (NaDES) as green alternatives for lipid extraction, with a particular focus on extraction efficiency, recoverability, and biological safety. A menthol:thymol (Me:Th) NaDES was first opti-mized using ultrasound-assisted extraction (UAE) combined with response surface methodology. Probe-assisted UAE achieved a maximum predicted yield of 61.3 mg FA g⁻¹ extract under optimized conditions (10 min, 86% amplitude, 100% pulse), which was experimentally validated at 54.32 ± 1.73 mg FA g⁻¹ extract. Despite efficient lipid solubilization, phase separation between NaDES and extract was not feasible. To address this limitation, the optimized UAE conditions were transferred to four hydrophobic fatty-acid-based NaDES systems (C8:C12, C8:Me, C8:Th, C8:Ca). In contrast to Me:Th, these systems enabled efficient lipid recovery via reversible hydrophobicity switching using Jeffamine. Among the tested solvents, C8:C12 showed the best overall performance in terms of extraction yield, fatty acid content, and compositional similarity to Soxhlet extracts. Cytotoxicity assessment using HCEC-1CT and HCT116 cells (CTB and SRB assays) demonstrated no significant reduction in cell viability for NaDES or derived extracts at concentrations up to 100 µg mL⁻¹. Overall, this study demonstrates that fatty-acid-based NaDES, in combination with switchable hydrophobi-city strategies, enable efficient extraction and recovery of lipids from Schizochytrium sp., providing a promising and more sustainable alternative to conventional solvent-based processes.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
NaDES Lipidextraktion Schizochytrium sp.
Autor*innen
Hanna Pomerenke
Haupttitel (Englisch)
Exploring the use of natural deep eutectic solvents (NaDES) as a green strategy to extract Schizochytrium sp. lipids
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
XVI, 90 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Doris Marko
Klassifikation
35 Chemie > 35.39 Analytische Chemie. Sonstiges
AC Nummer
AC17945982
Utheses ID
81358
Studienkennzahl
UA | 066 | 659 | |