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.
Plant parasitaire aaltjes (nematoden) zijn een groot probleem in de land- en tuinbouw. Chemische bestrijding is niet langer gewenst. Biologische bestrijding van aaltjes is een welkom alternatief. Het Afrikaantje (Tagetes erecta) is een biologische bestrijder van het uiterst schadelijke wortellesie aaltje Pratylenchus penetrans, dat veel schade in de bollen- en aardappelteelt veroorzaakt. De inzet van Tagetes wordt beperkt door de hoge teeltkosten zonder dat daar een oogstbaar product tegenover staat. Tagetes wordt na teelt in zijn geheel in de bodem als groenbemester ingewerkt. De bloemen van Tagetes zijn rijk aan de carotenoïde inhoudstoffen luteïne en zeaxanthine. Luteïne heeft een actieve werking onder andere bij het voorkomen van leeftijd gerelateerde netvlies degeneratie (ARMD) en als anti-aging ingrediënt bij huidverzorgende cosmetica. Luteïne is een krachtig antioxidant en beschermt de huid tegen schadelijke UV-stralen. Het doel van dit onderzoek is het ontwikkelen van een circulair ontwerp voor het duurzaam bestrijden van plant parasitaire aaltjes met Tagetes vanggewassen waarbij restproducten van de biologische bestrijding benut worden voor creëren van producten met extra toegevoegde waarde voor anti-aging cosmetica. Op deze wijze ontstaat een nieuwe productieketen die een volwaardig alternatief is voor chemische grondontsmetting waarbij tegelijkertijd hoogwaardige consumententoepassingen mogelijk zijn. Luteïne is met superkritische CO2 als groen extractie middel in zeer zuivere vorm uit de bloemen van Afrikaantjes geëxtraheerd. Mogelijke verbetering is door ook plantaardige olie (zonnebloemolie) te gebruiken. Luteïne extracten zijn in-vitro en in-vivo getest. Luteïne voorkwam collageen afbraak in huidcellen. Gebruik van luteïne rijke cosmetische crèmes door vrijwilligers verhoogde huidhydratie en huid elasticiteit.Kosten-Baten analyse van het circulaire luteïne productieproces met superkritisch CO2 extractie liet zien dat deze keten in principe rendabel kan zijn als plantaardige al mede-oplosmiddel gebruikt wordt. Hiermee is in principe een duurzaam circulair proces te creëren voor zowel biologische betrijding van planteziekten als voor hoogwaardige consumentenproducten.
Biopolymeren vormen een potentieel interessant alternatief voor conventioneel op olie gebaseerde polymeren, omdat zij geen fossiele grondstoffen gebruiken voor de productie. Daarentegen is het productie procedé afhankelijk van energie en toevoegmiddelen die weer bijdragen aan het verbruik van energie en de emissie van onder andere broeikasgassen en zijn de grondstoffen van belang, zoals het gebruik van reststromen uit de afvalverwerking of andere biomaterialen. Binnen het project Circulaire Biopolymeren Waardeketens zijn meerdere productiemethoden bestudeerd om polyhydroxyalkanoaten (PHAs) te maken uit organische reststromen: GFT en afvalwaterslib, een bijproduct uit de afvalwaterzuivering. Productie en extractie van PHAs kan middels diverse routes. In het project zijn meerdere extractieroutes bestudeerd betreffende hun mogelijkheden. Als onderdeel van het project is een levenscyclusanalyse (LCA) gedaan om de milieu-impact van de productie van de biopolymeren in kaart te brengen.
MULTIFILE
Micro and macro algae are a rich source of lipids, proteins and carbohydrates, but also of secondary metabolites like phytosterols. Phytosterols have important health effects such as prevention of cardiovascular diseases. Global phytosterol market size was estimated at USD 709.7 million in 2019 and is expected to grow with a CAGR of 8.7% until 2027. Growing adoption of healthy lifestyle has bolstered demand for nutraceutical products. This is expected to be a major factor driving demand for phytosterols. Residues from algae are found in algae farming and processing, are found as beachings and are pruning residues from underwater Giant Kelp forests. Large amounts of brown seaweed beaches in the province of Zeeland and are discarded as waste. Pruning residues from Giant Kelp Forests harvests for the Namibian coast provide large amounts of biomass. ALGOL project considers all these biomass residues as raw material for added value creation. The ALGOL feasibility project will develop and evaluate green technologies for phytosterol extraction from algae biomass in a biocascading approach. Fucosterol is chosen because of its high added value, whereas lipids, protein and carbohydrates are lower in value and will hence be evaluated in follow-up projects. ALGOL will develop subcritical water, supercritical CO2 with modifiers and ethanol extraction technologies and compare these with conventional petroleum-based extractions and asses its technical, economic and environmental feasibility. Prototype nutraceutical/cosmeceutical products will be developed to demonstrate possible applications with fucosterol. A network of Dutch and African partners will supply micro and macro algae biomass, evaluate developed technologies and will prototype products with it, which are relevant to their own business interests. ALGOL project will create added value by taking a biocascading approach where first high-interest components are processed into high added value products as nutraceutical or cosmeceutical.
To treat microbial infections, antibiotics are life-saving but the increasing antimicrobial resistance is a World-wide problem. Therefore, there is a great need for novel antimicrobial substances. Fruit and flower anthocyanins have been recognized as promising alternatives to traditional antibiotics. How-ever, for future application as innovative alternative antibiotics, the full potential of anthocyanins should be further investigated. The antimicrobial potential of anthocyanin mixtures against different bacterial species has been demonstrated in literature. Preliminary experiments performed by our laboratories, using grape, rose and red cabbage anthocyanins against S. aureus and E. coli confirmed the antimicrobial potential of these substances. Hundreds of different anthocyanin entities have been described. However, which of these entities hold antimicrobial effects is currently unknown. Our preliminary data show that an-thocyanins extracted from grape, rose and red cabbage contain different collections of anthocyanin entities with differential antimicrobial efficacies. Our focus is on the extraction and characterization of anthocyanins from various crop residues. Grape peels are residues in the production of wine, while red rose and tulip leaves are residues in the production of tulip bulbs and regular horticulture. The presence of high-grade substances for pharmacological purposes in these crops may provide an innovative strategy to add value to other-wise invaluable crop residues. This project will be performed by the collaborative effort of our institute together with the Medi-cal Microbiology department of the University Medical Center Groningen (UMCG), 'Wijnstaete', a small-scale wine-producer (Lemelerveld) and Imenz Bioengineering (Groningen), a company that develops processes to improve the production of biobased chemicals from waste products. Within this project, we will focus on the antimicrobial efficacy of anthocyanin-mixtures from sources that are abundantly and locally available as a residual waste product. The project is part of a larger re-search effect to further characterize, modify and study the antimicrobial effects of specific anthocy-anin entities.
Bamboe is een hoogwaardig, zeer bestendig snelgroeiend natuurproduct waarvan de productie wordt gedomineerd door Azië. Het wordt al eeuwen toegepast in Europa als decoratief en constructief materiaal voor (interieur)architectuur en gebruiksvoorwerpen. Bamboe wordt beschouwd als een duurzaam alternatief voor de toenemende schaarste aan duurzame, inheemse (hard)houtsoorten. De huidige subtropische teelt en verwerking van bamboe, gekenmerkt door mono-culturele plantages, inefficiënt watergebruik tijdens het groeiproces en het gebruik van schadelijke conserveringsmiddelen bij verwerking van bamboevezels, ondermijnen het duurzaam potentieel. Bovendien veroorzaakt het vervoer van Azië naar Europa een CO2-uitstoot die de CO2-opname van bamboe tenietdoet. Om van Europees bamboe een duurzaam materiaal te maken onderzoekt het ArtEZ-lectoraat Tactical Design op verzoek van diverse MKB-partners hoe we een nieuwe, duurzame waardeketen kunnen ontwikkelen – van teelt tot product – op basis van Europees geteelde bamboe voor toepassingen in interieur en exterieur die zowel economisch als ecologisch kan concurreren met Aziatisch bamboe en Europees hout. Aanleiding is de aanplant in 2017 van de eerste bamboeplantage in Zuid-Portugal conform Europese en lokale regelgeving rondom biodiversiteit en watergebruik. In 2021 vindt op deze plantage de eerste oogst plaats. Het is daarmee de eerste poging bamboe op grote schaal, transparant en duurzaam in Europa te telen. De vraag is hoe deze bamboe duurzaam verwerkt en de reststromen meervoudig verwaard kunnen worden binnen Europa voor bouw, interieur, meubels en textiel met gebruik van zowel de bamboestam als van lignine (voor lijmproducten), vezels en cellulose (voor garens/textiel). Om deze vragen te beantwoorden is een consortium samengesteld van innovatieve bedrijven die representatief zijn voor en kunnen bijdragen aan een duurzame keten voor bamboeproducten zoals BambooLogic (bamboeproducent), Bambooder (vezelextractie), Inducoat (duurzame coating), Miscancell (cellulose-extractie) en BSM Factory (meubelproducent) die i.s.m. met kennisinstellingen (WUR, Stichting Hout Research), productontwerpers en ontwerpstudenten duurzame prototypes zullen ontwikkelen van halffabricaten, bouw- en interieurproducten met Europees bamboe.
