Fatty acid yield and composition in the diatom Craspedostauros sp. Effects of pre-treatment, preservation, and storage

Loading...
Thumbnail Image

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Abstract

Diatoms are unicellular microalgae that produce silicified cell walls, called frustules, a sustainable alternative to high-purity industrial silica, conventionally synthesized from mined quartz sand, the second most used non-renewable resource and primary source of industrial silica. Diatoms also accumulate substantial lipid fractions including polyunsaturated fatty acids (PUFAs) with nutraceutical value and triacylglycerols suitable for biodiesel. Co-producing both would improve resource efficiency and strengthen the economics of microalgal biorefining, yet the practical feasibility in industrial conditions remains largely unexplored. This study characterizes the fatty acid (FA) profile of Craspedostauros sp., a previously uncharacterized production strain, while evaluating the influence of pre-treatment method (untreated control, dilute acid at 1 % H2SO4, and probe ultrasonication), preservation strategy (freeze-drying and refrigerated wet storage), and storage duration (up to 4 months) on FA yield and composition. FAs were extracted using a modified Folch-based solvent method and evaluated against the traditional Folch method by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The two extraction methods were found to return similar average yields but with performance dependent on pre-treatment. Frustule integrity was assessed by scanning electron microscopy (SEM), showing no visible frustule breakage following dilute acid treatment in either fresh or freeze dried biomass. Total extractable FA content ranged from 0.70 to 8.72 % dry weight (6.95 to 87.16 µg mg⁻¹ dry weight) across treatments, with a profile notably rich in the PUFAs EPA and ARA. The highest yield was recovered from freeze-dried biomass after 4 months of room temperature storage following dilute-acid pre-treatment, indicating that FA content depleted over 3 months (90.6 % loss relative to immediate extraction in untreated biomass) can be substantially recovered. These findings provide the first baseline FA characterization for Craspedostauros sp. and identify practical pre-treatment and storage combinations relevant to frustule and lipid co production at industrial scale.

Description

Kiselalger är encelliga mikroalger som bildar skal av kiseldioxid, så kallade frustuler, ett hållbart alternativ till industriell kiseldioxid av hög renhetsgrad som konventionellt utvinns ur kvartssand, den näst mest använda icke-förnybara resursen. Kiselalger ackumulerar även betydande lipidfraktioner, däribland fleromättade fettsyror med hälsofrämjande egenskaper och triacylglyceroler lämpliga för biodiesel. Att utvinna båda fraktionerna skulle förbättra resurs effektiviteten och stärka lönsamheten i mikroalgbaserad bioraffinering, dock är de praktiska möjligheterna under industriella förhållanden till stor del outforskade. Denna studie karakteriserar fettsyraprofilen hos Craspedostauros sp., en tidigare icke-karakteriserad produktionsstam och utvärderar hur förbehandlingsmetoder (obehandlad kontroll, utspädd syra med 1 % H2SO4 och ultraljudsprob), konserveringsstrategier (frystorkning och kyld våtlagring) och lagringstider (upp till 4 månader) påverkar fettsyrornas mängd och sammansättning. Fettsyrorna extraherades med en modifierad Folch-metod baserad på organiska lösningsmedel och utvärderades mot den traditionella Folch-metoden med hjälp av gaskromatografi-masspektrometri. De två extraktions metoderna resulterade i liknande genomsnittliga mängder men var beroende av förbehandlingen. Frustulernas integritet bedömdes med svepelektronmikroskopi och visade inga synliga skador efter förbehandling med utspädd syra i färsk eller frystorkad biomassa. Den totala extraherade fettsyramängden varierade mellan 0,70 och 8,72 % av torrvikt (6,95 till 87,16 µg mg⁻¹ torrvikt) beroende på behandling och profilen var särskilt rik på de fleromättade fettsyrorna EPA och ARA. Den största mängden erhölls från frystorkad biomassa som förbehandlats med utspädd syra efter 4 månaders lagring i rumstemperatur. Detta indikerar att fettsyror som bedömts försvunna efter 3 månader (90,6 % förlust jämfört med omedelbar extraktion i obehandlad biomassa) i stor utsträckning kan återfås. Dessa resultat utgör den första grundläggande fettsyrakarakteriseringen för Craspedostauros sp. och identifierar praktiska kombinationer av förbehandling och lagring som är relevanta för att utvinna både frustuler och lipider i industriell skala.

Keywords

Citation

ISBN

Articles

Department

Defence location

Endorsement

Review

Supplemented By

Referenced By