Extraction of proteins from the microalga Scenedesmus obliquus br003 followed by lipid extraction of the wet deproteinized biomass using hexane and ethyl acetate

Bioresource Technology 307 (2020) 123190
2

---

time, and pH were evaluated on the protein yield. The central com-
posite design consisted of an 8 complete factorial design, augmented by
6 axial points on the axis of each variable at a distance of
α = 1.682
from the design center, and
five replicates at the center of the domain
resulting in 19 randomized runs. Actual and coded values are listed in
Table 1
. Samples were centrifuged (5000 g for 10 min at 4 °C) after the
extraction of proteins, and the supernatant was collected for the
quanti
fication of total proteins according to Section 2.2. The coefficient
of determination (R
2
) was used as a guideline to measure the accuracy
of the model.
In order to increase the protein yield, the surfactant sodium dodecyl
sulfate (SDS) was evaluated on the protein extraction of S. obliquus
BR003 using a central composite design. The e
ffects of SDS con-
centration (0.2% to 1.8% w·v
−1
) and pH (0.6 to 12.4) were evaluated
on the protein extraction of S. obliquus BR003 at 60 °C for 3 h.
2.4. Deproteinized biomass of S. obliquus BR003
The deproteinized biomasses of S. obliquus BR003 were produced
using two conditions of protein extraction according to the results of
section 2.3. Prior to the protein extraction, the S. obliquus BR003
powder was suspended in deionized water until 5% (w·v
−1
) total solids.
First, proteins were extracted using optimal conditions of temperature
(60 °C), extraction time (3 h), and pH (12). However, this harsh con-
dition used in protein extraction (i.e. pH 12) requires high consumption
of inputs which limits its scalability. Thus, proteins were extracted
using the moderate conditions of temperature (50 °C), extraction time
(2 h), and pH (10.5) which results in a lower consumption of input.
After the extraction of proteins, the supernatant was collected by cen-
trifugation (5000 g for 10 min at 4 °C) for the determination of dis-
persible proteins as described in Section 2.2.
2.5. E
ffect of protein extraction on the emulsion stability, lipid extraction,
and size distribution of the lipid droplets
The deproteinized biomass of S. obliquus BR003 was resuspended
until 5% (w·v
−1
) total solids, and the pH was adjusted to 9 to assess the
e
ffect of dispersible proteins in the wet lipid extraction. The deprotei-
nized and control biomasses of S. obliquus BR003 were used on the
evaluation of the e
ffect of protein extraction on the emulsion stability,
lipid extraction, and size distribution of the lipid droplets. Wet lipid
extraction was performed using a 1:1:1 ratio of biomass with 5%
(w·v
−1
) total solids, ethyl acetate and hexane; and the mixture was
homogenized using an axial impeller at 250 rpm for 10 min. Samples
were taken at times 0 and 24 h after the mixture and centrifuged at
5000 g for 10 min, then the organic phase was dried at 105 °C for 2 h for
determination of total lipids by gravimetry.
For evaluation of the emulsion stability, samples were taken after
mixing and kept in graduated tubes for 24 h for the determination of
emulsion and solvent release indexes as previously described (
Law
et al., 2017; Soares et al., 2017
). The emulsion index indicates the
volume of the mixture that remains emulsi
fied (emulsion phase) in
relation to the total volume of the mixture (Equation
(1)
). The solvent
release index indicates the percentage of the solvent system that was
released from emulsion phase (organic phase) in relation to the total
volume of the solvent system (Equation
(2)
). Kinetics of the emulsion
and solvent release indexes were calculated at di
fferent times after the
mixture of solvents and biomass: 0, 0.5, 1, 2, 4, 8 and 24 h. Kinetics of
the emulsion and solvent release indexes were determined in quad-
ruplicate.
=
−
−
∙