Göbələkdən xitin və xitosan istehsalı
Ultrasonikasiya göbələk kimi göbələk mənbələrindən xitin və xitosan azad etmək üçün yüksək effektiv üsuldur. Yüksək keyfiyyətli biopolimer əldə etmək üçün xitin və xitosan aşağı axın emalında depolimerləşdirilməli və deasetilləşdirilməlidir. Ultrasəs köməyi ilə depolimerizasiya və deasetilizasiya yüksək effektiv, sadə və sürətli bir texnikadır ki, bu da yüksək molekulyar çəki və üstün bioavailability ilə yüksək keyfiyyətli xitozanlarla nəticələnir.
Ultrasonikasiya yolu ilə göbələkdən alınan xitin və xitosan
Lentinus edodes (shiitake), Ganoderma lucidum (Lingzhi və ya reishi), Inonotus obliquus (chaga), Agaricus bisporus (düymə göbələkləri), Hericium erinaceus (aslan yal), Cordyceps sinensis (tırtıllı göbələk) (Griceps fungus) kimi yeməli və müalicəvi göbələklər odun toyuqları), Trametes versicolor (Coriolus versicolor, Polyporus versicolor, hindquyruğu) və bir çox başqa göbələk növləri qida kimi və bioaktiv birləşmələrin çıxarılması üçün geniş istifadə olunur. Bu göbələklər, eləcə də emal qalıqları (göbələk tullantıları) xitosan istehsalı üçün istifadə edilə bilər. Ultrasonikasiya yalnız göbələk hüceyrə divarının strukturundan xitinin sərbəst buraxılmasını təşviq etmir, həm də ultrasəs yardımı ilə depolimerizasiya və deasetilasiya yolu ilə xitinin qiymətli xitosana çevrilməsini təmin edir.
Xitinin xitosana depolimerizasiyası və deasetilləşməsi sonication tərəfindən təşviq edilir
Ultrasonikasiya göbələklərdən xitin çıxarmaq üçün istifadə olunur. Bundan əlavə, ultrasəs yüksək keyfiyyətli xitosan əldə etmək üçün xitin depolimerizasiyasını və deasetilizasiyasını təşviq edir.
Zond tipli ultrasəs sistemindən istifadə edərək intensiv ultrasəsləmə, xitosanın əmələ gəlməsinə səbəb olan xitinin depolimerizasiyasını və deasetilizasiyasını təşviq etmək üçün istifadə olunan bir texnikadır. Xitin xərçəngkimilərin, həşəratların ekzoskeletlərində və bəzi göbələklərin hüceyrə divarlarında olan təbii polisaxariddir. Chitosan xitin molekulundan asetil qruplarını çıxararaq xitindən əldə edilir.
Mantar xitininin xitozana çevrilməsi üçün ultrasəs proseduru
Xitindən xitosanın istehsalı üçün intensiv ultrasəs tətbiq edildikdə, xitin asqısı adətən 20 kHz-dən 30 kHz-ə qədər olan yüksək intensivlikli, aşağı tezlikli ultrasəs dalğaları ilə səslənir. Proses mayedə mikroskopik vakuum qabarcıqlarının əmələ gəlməsi, böyüməsi və dağılmasına aid olan intensiv akustik kavitasiya yaradır. Kavitasiya lokallaşdırılmış son dərəcə yüksək kəsici qüvvələr, yüksək temperatur (bir neçə min dərəcə Selsi) və təzyiqlər (bir neçə yüz atmosferə qədər) kavitasiya qabarcıqlarını əhatə edən maye yaradır. Bu ekstremal şərtlər xitin polimerinin parçalanmasına və sonrakı deasetilasiyaya kömək edir.
İki göbələk növündən olan xitinlərin və xitozanların SEM təsvirləri: a) L. vellereusdan olan xitin; b) P.ribisdən olan xitin; c) L.vellereusdan olan xitozan; d) P.ribisdən olan xitozan.
şəkil və araşdırma: © Erdoğan et al., 2017
Xitinin ultrasəs depolimerizasiyası
Xitinin depolimerləşməsi mexaniki qüvvələrin, məsələn, mikro axın və maye axınının birgə təsiri, həmçinin boşluq zamanı əmələ gələn sərbəst radikallar və digər reaktiv növlər tərəfindən törədilən ultrasəslə başlayan kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə baş verir. Kavitasiya zamanı yaranan yüksək təzyiq dalğaları xitin zəncirlərinin kəsilmə gərginliyinə məruz qalmasına səbəb olur və nəticədə polimer daha kiçik parçalara parçalanır.
Xitinin ultrasəs deasetilasiyası
Delimerizasiya ilə yanaşı, intensiv ultrasəs də xitinin deasetilasiyasına kömək edir. Deasetilasiya xitin molekulundan asetil qruplarının çıxarılmasını nəzərdə tutur ki, bu da xitosanın əmələ gəlməsinə səbəb olur. Güclü ultrasəs enerjisi, xüsusən də kavitasiya zamanı yaranan yüksək temperatur və təzyiqlər deasetilasiya reaksiyasını sürətləndirir. Kavitasiyanın yaratdığı reaktiv şərait xitindəki asetil əlaqələrini pozmağa kömək edir, nəticədə sirkə turşusu sərbəst buraxılır və xitin xitosana çevrilir.
Ümumiyyətlə, intensiv ultrasəsləmə xitin polimerini parçalamaq və xitosana çevrilməni asanlaşdırmaq üçün lazımi mexaniki və kimyəvi enerjini təmin etməklə həm depolimerləşmə, həm də deasetilasiya proseslərini gücləndirir. Bu texnika əczaçılıq, kənd təsərrüfatı və biotibbi mühəndislik də daxil olmaqla müxtəlif sənaye sahələrində çoxsaylı tətbiqləri ilə xitindən xitosanın istehsalı üçün sürətli və səmərəli üsul təklif edir.
Güclü ultrasəs ilə göbələkdən sənaye xitosan istehsalı
Kommersiya məqsədli xitin və xitosan istehsalı əsasən dəniz sənayesinin tullantılarına (yəni balıqçılıq, qabıqlı balıq yığımı və s.) əsaslanır. Fərqli xammal mənbələri müxtəlif xitin və xitosanın keyfiyyətlərinə səbəb olur ki, bu da mövsümi balıq ovu dəyişmələri səbəbindən istehsal və keyfiyyət dəyişkənliyi ilə nəticələnir. Bundan əlavə, göbələk mənbələrindən əldə edilən xitosan, dəniz mənbələrindən əldə edilən xitosan ilə müqayisədə homojen polimer uzunluğu və daha çox həll olunma kimi üstün xüsusiyyətlər təklif edir. (müq. Ghormade et al., 2017) Vahid xitosan təmin etmək üçün göbələk növlərindən xitinin çıxarılması stabil alternativ istehsala çevrilmişdir. Göbələklərdən xitin və sitiosan istehsalı ultrasəs ekstraksiya və deasetilasiya texnologiyasından istifadə etməklə asanlıqla və etibarlı şəkildə əldə edilə bilər. Güclü sonication xitin sərbəst buraxılması üçün hüceyrə strukturlarını pozur və üstün xitin məhsuldarlığı və ekstraksiya səmərəliliyi üçün sulu həlledicilərdə kütlə transferini təşviq edir. Sonrakı ultrasəs deasetilasiyası xitini qiymətli xitosana çevirir. Həm ultrasəs xitin hasilatı, həm də xitosana deasetilasiya xətti olaraq istənilən kommersiya istehsal səviyyəsinə qədər ölçülə bilər.
Sonication göbələk xitosan istehsalını gücləndirir və istehsalı daha səmərəli və qənaətcil edir.
(şəkil və iş: © Zhu et al., 2019)
Ultrasonikator UP400St göbələklərin çıxarılması üçün: Sonikasiya polisaxaridlər xitin və xitosan kimi bioaktiv birləşmələrin yüksək məhsuldarlığını verir.
Ultrasonik xitin və xitosan deasetilasiyası üçün tədqiqat nəticələri
Zhu və başqaları. (2018) öz araşdırmalarında ultrasəs deasetilasiyasının, aşağı reaksiya temperaturlarında 83-94% deasetilasiya ilə β-chitini xitosana çevirərək mühüm bir irəliləyiş olduğunu sübut etdi. Soldakı şəkildə ultrasəslə deasetilləşdirilmiş xitosanın (90 Vt, 15 dəq, 20 w/v% NaOH, 1:15 (g: ml) SEM təsviri göstərilir. (şəkil və iş: © Zhu et al., 2018)
Onların protokolunda NaOH məhlulu (20 w/v %) NaOH lopalarını DI suda həll etməklə hazırlanmışdır. Qələvi məhlulu daha sonra santrifüj borusuna 1:20 (q: mL) bərk-maye nisbətində GLSP çöküntüsünün (0,5 q) əlavə edildi. Xitosan NaCl (40 ml, 0,2 M) və sirkə turşusuna (0,1 M) 1:1 məhlulun həcmi nisbətində əlavə edildi. Süspansiyon daha sonra zond tipli ultrasəs cihazı (250W, 20kHz) istifadə edərək 60 dəqiqə ərzində 25°C mülayim temperaturda ultrasəsə məruz qaldı. (müq. Zhu və başqaları, 2018)
Pandit və başqaları. (2021) xitozan məhlullarının parçalanma sürətinin polimeri həll etmək üçün istifadə olunan turşu konsentrasiyalarından nadir hallarda təsirləndiyini və əsasən temperaturdan, ultrasəs dalğalarının intensivliyindən və polimeri həll etmək üçün istifadə olunan mühitin ion gücündən asılı olduğunu müəyyən etdi. (müq. Pandit və başqaları, 2021)
Başqa bir araşdırmada Zhu et al. (2019) göbələk xammalı kimi Ganoderma lucidum spor tozlarından istifadə etdi və ultrasəs köməyi ilə deasetilasiyanı və sonikasiya vaxtı, bərk-maye nisbəti, NaOH konsentrasiyası və şüalanma gücü kimi emal parametrlərinin deasetilləşmə (DD) dərəcəsinə təsirini araşdırdı. xitozan. Ən yüksək DD dəyəri aşağıdakı ultrasəs parametrlərində əldə edilmişdir: 80W-də 20 dəqiqə sonication, 10% (g: ml) NaOH, 1:25 (g: ml). Ultrasəs üsulu ilə əldə edilmiş xitosanın səth morfologiyası, kimyəvi qrupları, istilik sabitliyi və kristallığı SEM, FTIR, TG və XRD istifadə edərək tədqiq edilmişdir. Tədqiqat qrupu ultrasəs üsulu ilə istehsal olunan xitosanın deasetilasiya dərəcəsinin (DD), dinamik özlülüyünün ([η]) və molekulyar çəkisinin (Mv¯) əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdığını bildirir. Nəticələr biotibbi tətbiqlər üçün uyğun olan xitosan üçün yüksək güclü istehsal üsulu olan göbələklərin ultrasəs deasetilasiyası texnikasını vurğuladı. (müq. Zhu və başqaları, 2019)
Ultrasonik Depolimerizasiya və Deasetilasiya ilə Üstün Chitosan Keyfiyyəti
Xitin / xitosanın çıxarılması və depolimerləşməsinin ultrasəslə idarə olunan prosesləri dəqiq idarə olunur və ultrasəs prosesinin parametrləri xammala və hədəflənmiş son məhsulun keyfiyyətinə (məsələn, molekulyar çəki, deasetilasiya dərəcəsi) uyğunlaşdırıla bilər. Bu, ultrasəs prosesini xarici amillərə uyğunlaşdırmağa və üstün nəticə və səmərəlilik üçün optimal parametrləri təyin etməyə imkan verir.
Ultrasonik deasetilləşdirilmiş xitosan əla bioavailability və biouyğunluq göstərir. Ultrasəs üsulu ilə hazırlanmış xitosan biopolimerləri biotibbi xassələrə görə termal yolla əldə edilən xitosanla müqayisə edildikdə, ultrasəs üsulu ilə istehsal olunan xitosan həm Escherichia coli (E. coli) və həm də Staphylococcus aureus (S. aureus) üçün əhəmiyyətli dərəcədə təkmilləşdirilmiş fibroblast (L929 hüceyrə) canlılığı və gücləndirilmiş antibakterial aktivlik nümayiş etdirir.
(müq. Zhu və başqaları, 2018)
100 × böyüdülmüş elektron mikroskopiya (SEM) şəkilləri a) gladius, b) ultrasəslə müalicə olunan gladius, c) β-xitin, d) ultrasəslə müalicə olunan β-xitin və e) xitosan (mənbə: Preto et al. 2017)
Chitin və Chitosan Emalı üçün Yüksək Performanslı Ultrasonik Avadanlıq
Xitinin parçalanması və xitinin xitosana desetilasiyası yüksək amplitüdlər verə bilən, proses parametrləri üzərində dəqiq idarəolunma təklif edən və ağır yük altında və tələbkar mühitlərdə 24/7 işlədilə bilən güclü və etibarlı ultrasəs avadanlıqları tələb edir. Hielscher Ultrasonics məhsul çeşidi bu tələbləri etibarlı şəkildə yerinə yetirir. Görkəmli ultrasəs performansından əlavə, Hielscher ultrasəs cihazları əhəmiyyətli iqtisadi üstünlük olan yüksək enerji səmərəliliyi ilə öyünür. – xüsusilə kommersiya irimiqyaslı istehsalda istifadə edildikdə.
Hielscher ultrasəs cihazları, proses ehtiyaclarınızı optimal şəkildə uyğunlaşdırmaq üçün sonotrodlar, gücləndiricilər, reaktorlar və ya axın hüceyrələri kimi aksesuarlarla təchiz oluna bilən yüksək performanslı sistemlərdir. Rəqəmsal rəngli displey, sonikasiya işlərini əvvəlcədən təyin etmək seçimi, inteqrasiya olunmuş SD kartda avtomatik məlumat qeydi, uzaqdan brauzer nəzarəti və bir çox başqa xüsusiyyətlərlə Hielscher ultrasəs cihazları ən yüksək proses nəzarətini və istifadəçi dostu olmasını təmin edir. Sağlamlıq və ağır yükdaşıma qabiliyyəti ilə birləşən Hielscher ultrasəs sistemləri istehsalda etibarlı iş atınızdır. Xitinin parçalanması və deasetilasiyası hədəf çevrilməni və yüksək keyfiyyətli son xitosan məhsulunu əldə etmək üçün güclü ultrasəs tələb edir. Xüsusilə xitin lopalarının parçalanması və depolimerizasiya/deasetilasiya mərhələləri üçün yüksək amplitüdlər və yüksək təzyiqlər çox vacibdir. Hielscher Ultrasonics sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitüdləri asanlıqla çatdırır. 200µm-ə qədər amplitüdlər 24/7 əməliyyatda davamlı olaraq işlədilə bilər. Daha yüksək amplitüdlər üçün xüsusi ultrasəs sonotrodları mövcuddur. Hielscher ultrasəs sistemlərinin güc qabiliyyəti təhlükəsiz və istifadəçi dostu bir prosesdə səmərəli və sürətli depolymerizasiya və deasetilasiyaya imkan verir.
ilə ultrasəs reaktor 2000W ultrasəs zondu UIP2000hdT göbələklərdən xitin çıxarılması və sonrakı depolimerizasiya / deasetilizasiya üçün
| Partiya Həcmi | Axın | Tövsiyə olunan Cihazlar |
|---|---|---|
| 1 ilə 500 ml | 10-200 ml/dəq | UP100H |
| 10 ilə 2000 ml | 20 - 400 ml/dəq | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 ilə 4L/dəq | UIP2000hdT |
| 10-100 l | 2 ilə 10 L / dəq | UIP4000hdT |
| na | 10-100 l/dəq | UIP16000 |
| na | daha böyük | klaster UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizdən soruşun!
Ultrasonikasiya ilə təkmilləşdirilmiş sinergetik xitin müalicəsi
Ənənəvi kimyəvi və enzimatik xitin deasetilizasiyasının çatışmazlıqlarını (yəni, aşağı səmərəlilik, yüksək enerji dəyəri, uzun emal müddəti, zəhərli həlledicilər) aradan qaldırmaq üçün yüksək intensivlikli ultrasəs xitin və xitosan emalına inteqrasiya edilmişdir. Yüksək intensivlikli sonikasiya və nəticədə akustik kavitasiyanın təsiri polimer zəncirlərinin sürətlə kəsilməsinə gətirib çıxarır və polidispersiyanı azaldır, bununla da xitosanın sintezini təşviq edir. Bundan əlavə, ultrasəs kəsmə qüvvələri məhlulda kütlə köçürməsini gücləndirir ki, kimyəvi, hidrolitik və ya enzimatik reaksiya güclənir. Ultrasəs xitin müalicəsi kimyəvi üsullar, hidroliz və ya enzimatik prosedurlar kimi artıq mövcud olan xitin emal üsulları ilə birləşdirilə bilər.
Ultrasonik Yardımlı Kimyəvi Deasetilizasiya və Depolimerizasiya
Xitin qeyri-reaktiv və həll olunmayan biopolimer olduğundan, həll olunan və bioloji əlçatan olan xitosan əldə etmək üçün demineralizasiya, deproteinləşdirmə və depolimerizasiya/deasetilasiya prosesindən keçməlidir. Bu proses addımları HCl kimi güclü turşularla və NaOH və KOH kimi güclü əsaslarla müalicəni əhatə edir. Bu ənənəvi proses addımları səmərəsiz, yavaş olduğundan və yüksək enerji tələb etdiyindən, sonikasiya ilə prosesin intensivləşdirilməsi xitosan istehsalını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır. Güclü ultrasəsin tətbiqi xitosanın məhsuldarlığını və keyfiyyətini artırır, prosesi günlərdən bir neçə saata qədər azaldır, daha yumşaq həlledicilərə imkan verir və bütün prosesi enerjiyə qənaət edir.
Xitinin Ultrasonik Təkmilləşdirilmiş Deproteinləşdirilməsi
Vallejo-Dominguez və başqaları. (2021) xitin deproteinləşməsi ilə bağlı araşdırmalarında tapdılar ki, “biopolimerlərin istehsalı üçün ultrasəsin tətbiqi xitinin zülal tərkibini, eləcə də hissəcik ölçüsünü azaldır. Ultrasəs köməyi ilə yüksək deasetilləşmə dərəcəsinə və orta molekulyar çəkiyə malik xitozan istehsal edilmişdir.”
Chitin Depolimerizasiyası üçün Ultrasəs Hidroliz
Kimyəvi hidroliz üçün xitin deasetilasiyası üçün ya turşular, ya da qələvilər istifadə olunur, lakin qələvi deasetilizasiya (məsələn, natrium hidroksid NaOH) daha geniş istifadə olunur. Turşu hidrolizi ənənəvi kimyəvi deasetilizasiyaya alternativ üsuldur, burada xitin və xitosanı depolimerləşdirmək üçün üzvi turşu məhlullarından istifadə olunur. Turşu hidrolizi üsulu daha çox xitin və xitosanın molekulyar çəkisi homojen olması lazım olduqda istifadə olunur. Bu ənənəvi hidroliz prosesi yavaş, enerji və xərc tələb edən proses kimi tanınır. Güclü turşulara olan tələbat, yüksək temperatur və təzyiqlər hidrolitik xitosan prosesini çox bahalı və vaxt aparan prosedura çevirən amillərdir. İstifadə olunan turşular zərərsizləşdirmə və duzsuzlaşdırma kimi aşağı axın proseslərini tələb edir.
Yüksək güclü ultrasəsin hidroliz prosesinə inteqrasiyası ilə xitin və xitosanın hidrolitik parçalanması üçün temperatur və təzyiq tələbləri əhəmiyyətli dərəcədə azaldıla bilər. Bundan əlavə, sonication aşağı turşu konsentrasiyaları və ya daha yumşaq turşuların istifadəsinə imkan verir. Bu, prosesi daha davamlı, səmərəli, qənaətcil və ekoloji cəhətdən təmiz edir.
Ultrasəslə Yardımlı Kimyəvi Deasetilasiya
Xitinin və xitosanın kimyəvi parçalanması və deaktilyasiyası əsasən xitin və ya xitosanın mineral turşular (məsələn, hidroklor turşusu HCl), natrium nitrit (NaNO) ilə müalicəsi ilə həyata keçirilir.2) və ya hidrogen peroksid (H2O2). Ultrasəs deasetilasiya sürətini yaxşılaşdırır, bununla da hədəflənmiş deasetilasiya dərəcəsini əldə etmək üçün tələb olunan reaksiya müddətini qısaldır. Bu o deməkdir ki, sonikasiya tələb olunan 12-24 saatlıq emal müddətini bir neçə saata qədər azaldır. Bundan əlavə, sonikasiya kimyəvi konsentrasiyaları əhəmiyyətli dərəcədə aşağı salmağa imkan verir, məsələn, ultrasəsdən istifadə etmədən 65% (ağırlıq/ağırlıq) tələb olunarkən sonikasiyadan istifadə etməklə 40% (ağırlıq/ağırlıq) natrium hidroksid.
Ultrasəs-enzimatik deasetilizasiya
Enzimatik deasetilasiya mülayim, ekoloji cəhətdən zərərsiz bir emal forması olsa da, onun səmərəliliyi və xərcləri qənaətcil deyil. Mürəkkəb, zəhmət tələb edən və son məhsuldan fermentlərin aşağı axınla ayrılması və təmizlənməsinə görə, fermentativ xitin deasetilasiyası kommersiya istehsalında həyata keçirilmir, ancaq elmi tədqiqat laboratoriyasında istifadə olunur.
Enzimatik deasetilasiyadan əvvəl ultrasəslə əvvəlcədən müalicə xitin molekullarını parçalayır, bununla da səth sahəsini genişləndirir və fermentlər üçün daha çox səth hazırlayır. Yüksək performanslı sonikasiya enzimatik deasetilasiyanı yaxşılaşdırmağa kömək edir və prosesi daha qənaətcil edir.
Hielscher Ultrasonics, laboratoriya, pilot və sənaye miqyasında qarışdırma tətbiqləri, dispersiya, emulsiya və ekstraksiya üçün yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Ospina Álvarez S.P., Ramírez Cadavid D.A., Escobar Sierra D.M., Ossa Orozco C.P., Rojas Vahos D.F., Zapata Ocampo P., Atehortúa L. (2014): Comparison of extraction methods of chitin from Ganoderma lucidum mushroom obtained in submerged culture. Biomed Research International 2014.
- Valu M.V., Soare L.C., Sutan N.A., Ducu C., Moga S., Hritcu L., Boiangiu R.S., Carradori S. (2020): Optimization of Ultrasonic Extraction to Obtain Erinacine A and Polyphenols with Antioxidant Activity from the Fungal Biomass of Hericium erinaceus. Foods, Dec 18;9(12), 2020.
- Erdoğan, Sevil & Kaya, Murat & Akata, Ilgaz (2017): Chitin extraction and chitosan production from cell wall of two mushroom species (Lactarius vellereus and Phyllophora ribis). AIP Conference Proceedings 2017.
- Zhu, L., Chen, X., Wu, Z., Wang, G., Ahmad, Z., & Chang, M. (2019): Optimization conversion of chitosan from Ganoderma lucidum spore powder using ultrasound‐assisted deacetylation: Influence of processing parameters. Journal of Food Processing and Preservation 2019.
- Li-Fang Zhu, Jing-Song Li, John Mai, Ming-Wei Chang (2019): Ultrasound-assisted synthesis of chitosan from fungal precursors for biomedical applications. Chemical Engineering Journal, Volume 357, 2019. 498-507.
- Zhu, Lifang; Yao, Zhi-Cheng; Ahmad, Zeeshan; Li, Jing-Song; Chang, Ming-Wei (2018): Synthesis and Evaluation of Herbal Chitosan from Ganoderma Lucidum Spore Powder for Biomedical Applications. Scientific Reports 8, 2018.
- G.J. Price, P.J. West, P.F. Smith (1994): Control of polymer structure using power ultrasound. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 1, Issue 1, 1994. S51-S57.
Bilməyə Dəyər Faktlar
Xitinin ultrasəs çıxarılması və deasetilasiyası necə işləyir?
Güclü ultrasəs dalğaları maye və ya şlam halına salındıqda (məsələn, həlledicidə xitindən ibarət süspansiyon), ultrasəs dalğaları mayenin içindən keçərək alternativ yüksək təzyiq/aşağı təzyiq dövrlərinə səbəb olur. Aşağı təzyiq dövrləri zamanı bir neçə təzyiq dövrü ərzində böyüyən dəqiqəlik vakuum qabarcıqları (kavitasiya qabarcıqları) yaranır. Müəyyən bir ölçüdə, baloncuklar daha çox enerji qəbul edə bilməyəndə, yüksək təzyiq dövrü zamanı şiddətlə partlayırlar. Bubble partlaması intensiv kavitasiya (sözdə sonomexanik) qüvvələrlə xarakterizə olunur. Bu sonomexaniki şərtlər kavitasiya qaynar nöqtəsində yerli olaraq baş verir və müvafiq olaraq 4000K və 1000atm-ə qədər çox yüksək temperatur və təzyiqlərlə xarakterizə olunur; eləcə də müvafiq yüksək temperatur və təzyiq fərqləri. Bundan əlavə, sürəti 100 m/s-ə qədər olan mikro turbulentlər və maye axınları yaranır. Göbələklərdən və xərçəngkimilərdən xitin və xitosanın ultrasəs üsulu ilə çıxarılması, həmçinin xitin depolimerizasiyası və deasetilasiyası əsasən sonomexaniki təsirlərdən qaynaqlanır: təlaş və turbulentliklər hüceyrələri pozur və kütlə ötürülməsini təşviq edir və həmçinin turşu və ya qələvi həlledicilərlə birlikdə polimer zəncirlərini kəsə bilər.
Ultrasonikasiya yolu ilə xitin çıxarılmasının iş prinsipi
Ultrasonik ekstraksiya göbələklərin hüceyrə quruluşunu effektiv şəkildə pozur və hüceyrə divarından və hüceyrənin daxili hissəsindən hüceyrədaxili birləşmələri (yəni, xitin və xitozan kimi polisaxaridlər və digər bioaktiv fitokimyəvi maddələr) həllediciyə buraxır. Ultrasonik ekstraksiya akustik kavitasiyanın iş prinsipinə əsaslanır. Ultrasəs / akustik kavitasiyanın təsiri yüksək kəsici qüvvələr, turbulentliklər və sıx təzyiq fərqləridir. Bu sonomexaniki qüvvələr xitinoz göbələk hüceyrə divarları kimi hüceyrə strukturlarını pozur, göbələk biomaterialı ilə həlledici arasında kütlə köçürməsini təşviq edir və sürətli bir prosesdə çox yüksək ekstrakt məhsuldarlığı ilə nəticələnir. Bundan əlavə, sonikasiya bakteriya və mikrobları öldürərək ekstraktların sterilizasiyasını təşviq edir. Sonikasiya yolu ilə mikrobların inaktivasiyası hüceyrə membranına dağıdıcı kavitasiya qüvvələrinin, sərbəst radikalların istehsalının və lokallaşdırılmış istilik nəticəsində əmələ gəlir.
Ultrasonication vasitəsilə Depolimerizasiya və Deasetilizasiyanın İş Prinsipi
Polimer zəncirləri kavitasiya qabarcığının ətrafındakı ultrasəslə yaradılan kəsmə sahəsində tutulur və çökən boşluğa yaxın olan polimer rulonun zəncir seqmentləri daha uzaqdakılardan daha yüksək sürətlə hərəkət edəcək. Daha sonra polimer seqmentlərinin və həlledicilərin nisbi hərəkəti səbəbindən polimer zəncirində gərginliklər yaranır və bunlar parçalanmaya səbəb olmaq üçün kifayətdir. Beləliklə, proses polimer məhlullarında ~2° olan digər kəsmə təsirlərinə bənzəyir və çox oxşar nəticələr verir. (bax. Price və başqaları, 1994)
xitin
Xitin N-asetilqlükozamin polimeridir (poli-(β-(1-4)-N-asetil-D-qlükozamin), xərçəngkimilər və həşəratlar kimi onurğasızların ekzoskeletində geniş yayılmış təbii polisaxariddir. kalamar və mürekkepbalığı, eləcə də göbələklərin hüceyrə divarları göbələk hüceyrə divarının quruluşuna daxil olan xitin, göbələk hüceyrə divarının formasından və sərtliyindən məsuldur depolimerizasiya prosesi vasitəsilə.
xitozan xitinin ən geniş yayılmış və ən qiymətli törəməsidir. Bu, N-asetil-qlükozamin və qlükozamindən ibarət olan b-1,4 qlikozid ilə əlaqəli yüksək molekulyar ağırlıqlı polisaxariddir.
Xitosan kimyəvi və ya enzimatik yolla əldə edilə bilər N-deasetilasiya. Kimyəvi deasetilasiya prosesində asetil qrupu (R-NHCOCH3) yüksək temperaturda güclü qələvi ilə parçalanır. Alternativ olaraq, xitosan enzimatik deasetilasiya yolu ilə sintez edilə bilər. Bununla belə, sənaye istehsalı miqyasında kimyəvi deasetilasiya üstünlük verilən üsuldur, çünki deasetilaz fermentlərinin yüksək qiyməti və əldə edilən aşağı xitosan məhsuldarlığı səbəbindən enzimatik deasetilasiya əhəmiyyətli dərəcədə az effektivdir. Ultrasonication (1→4)-/β-linkage (depolimerizasiya) kimyəvi deqradasiyası gücləndirmək və yüksək keyfiyyətli xitosan əldə etmək üçün xitin deacetylation təsir etmək üçün istifadə olunur.
Sonikasiya enzimatik deasetilasiya üçün ilkin müalicə kimi tətbiq edildikdə, xitosanın məhsuldarlığı və keyfiyyəti də yaxşılaşır.
Hielscher Ultrasonics yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir laboratoriya üçün sənaye ölçüsü.