The Andean lupin (Lupinus mutabilis) is one of the lost crops of Incas and has been grown in South America and as a food crop for thousands of years. The seeds are the main source of commercial value regarding the high content of oil (about 20%), protein (about 43%) and carbohydrates (about 33%). A European Union H2020 project, LIBBIO, aims to develop and optimize the breeding and cropping of the Andean lupin in the Europe, and to process the lupin seeds for new and high-value products for consumers and for incorporation into otherproducts. This study works at optimizing the oil extraction from the lupin seeds using supercritical carbon dioxide (scCO2), which has been tested for lupin oil extraction and is advantageous over organic extractants due to the mild operating temperature, costeffectiveness, nontoxicity, and easy post-separation.In the study designed by response surface methodology, the operating pressure,temperature, scCO2 flowrate, and sample mesh size, were investigated on their effect on the oil extraction efficiency. The pressure, scCO2 flowrate and mesh size were found to affect the extraction efficiency significantly. The higher the pressure and the smaller the mesh, the more oil was extracted over a specific period. Optimally about 85% of the oil was extracted by scCO2 compared with conventional Soxhlet extraction using hexane as the extractant. Oleicacid (46%) and Linoleic acid (32%) are the two main fatty acids in the extracted oil. About 80% of the fatty acids are unsaturated. The stearic acid is one of the main saturated fatty acids, which has relatively positive effects on human health to others. The pressure was found to significantly affect the fractions of the saturated and unsaturated fatty acids. The content of tocopherols in the extracted oil ranged from 1 to 20 mg/100g oil, which is comparable withliterature value.
Lupineschillen (lupine zaadhuid) zijn een reststroom van lupineverwerking. Lupineschillen vormen 25% van de totale biomassa van de lupineboon, terwijl sojaschillen slechts 5% van de totale biomassa van de sojaboon zijn. Er zijn onvoldoende rendabele toepassingen voor lupineschillen waardoor de rentabiliteit van de lupine supply chain achter blijft bij de veel competitievere soja supply chain. Lupineschillen zijn rijk aan de actieve stof lupeol waarvan recent farmaceutische en cosmetische anti-aging werkingen zijn vastgesteld, waaronder anti-tumor werking. Lupeol komt naast lupine ook in hoge concentraties voor in berkenbast. Berkenbast bevat bovendien een chemische voorloper van lupeol namelijk betuline. Recentelijk is er een chemische syntheseroute ontwikkeld voor lupeol op basis van betuline. Als deze syntheseroute kosteneffectief is, dan kan deze route de ontwikkeling van nieuwe toepassingen van lupineschillen blokkeren.Het doel van deze studie is het opstellen van een circulair ontwerp voor lupeol extractie uit twee reststromen met behulp van superkritische CO2 extractie en de kosteneffectiviteit van deze circulaire ontwerpen met elkaar vergelijken voor het selecteren van het meest optimale proces voor lupeol extractie en/of synthese. Bovendien worden mogelijke cosmetische anti-aging effecten van lupeol getest.Met behulp van superkritische CO2 extractie is het mogelijk om lupeol kosteneffectief uit lupineschillen te extraheren. De alternatieve syntheseroute van lupeol uit betuline zoals deze in de wetenschappelijke literatuur was gepubliceerd bleek niet reproduceerbaar te zijn. Patentliteratuur leverde een reproduceerbare syntheseroute. Vergelijking van de twee routes was nog niet mogelijk vanwege de lage omzetting efficiënties van de syntheseroute. Daarnaast zijn er mogelijke intellectuele eigendom issues. De effectiviteit van lupeol is in vitro en in vivo getest. Hieruit bleek dat lupeol in tegenstelling tot de literatuur minimale effecten had op huidcellen. De huidelasticiteit bij proefpersonen nam enigszins toe na gebruik van een cosmetische formulering met lupeol.Uit onze studie is gebleken dat we kosteneffectief lupeol kunnen extraheren met behulp van superkritische CO2, dat de alternatieve routes voor lupeol synthese nog niet mogelijk zijn en dat we enige anti-aging effecten van lupeol hebben kunnen vinden bij toepassing in cosmetische producten.
Lupineschillen (lupine zaadhuid) zijn een reststroom van lupineverwerking. Lupineschillen vormen 25% van de totale biomassa van de lupineboon, terwijl sojaschillen slechts 5% van de totale biomassa van de sojaboon zijn. Er zijn onvoldoende rendabele toepassingen voor lupineschillen waardoor de rentabiliteit van de lupine supply chain achter blijft bij de veel competitievere soja supply chain. Lupineschillen zijn rijk aan de botanisch actieve stof lupeol waarvan recent farmaceutische en cosmetische anti-aging werkingen zijn vastgesteld, waaronder anti-tumor werking. Lupeol komt naast lupine ook in hoge concentraties voor in berkenbast. Berkenbast bevat bovendien een chemische voorloper van lupeol namelijk betuline. Recentelijk is er een chemische synthese route ontwikkeld voor lupeol op basis van betuline. Als deze synthese route kosten effectief is, dan kan deze route de ontwikkeling van nieuwe toepassingen van lupineschillen blokkeren. Het doel van deze studie is het opstellen van een circulair ontwerp voor lupeol extractie uit twee reststromen met behulp van superkritische CO2 extractie en de kosteneffectiviteit van deze circulaire ontwerpen met elkaar vergelijken voor het selecteren van het meest optimale proces voor lupeol extractie en/of synthese. Daarnaast worden effecten van verschillende lupeol extracten (lupineschil en berkenbast) met in-vitro testen vastgesteld en met elkaar vergeleken.
