Hielscher Ultrasəs Texnologiyası

Ultrasonik çıxarılma və qoruma

Ultrasəs vasitəsi ilə hüceyrə strukturlarının (lilizat) parçalanması intra-hüceyrəli birləşmələrin çıxarılması və ya mikrobial inaktivasiya üçün istifadə olunur.

Fon

Mikrobiologiya, ultrasəs əsasən ilə bağlıdır hüceyrə pozulması (lysis) və ya Parçalanma (Allinger 1975). Yüksək sıxlıqlarda mayelərin sonicating zaman, sıx media daxil təbliğ edən səs dalğaları yüksək təzyiq (sıxılma) və aşağı təzyiq (nadir hala) dövründən, tezliklərə bağlı dərəcələri alternativ nəticələnir.
Aşağı təzyiq dövründə yüksək intensivlikli ultrasəs dalğaları maye sıxılmış kiçik vakuum baloncukları və ya boşluqlar yaradır. Baloncuklar daha çox enerji ala bilməyəcək bir həcmdə olduqda, yüksək təzyiq dövrü ərzində şiddətlə dağılırlar. Bu fenomen cavitasiya deyilir. Implosion zamanı çox yüksək temperatur (təxminən 5000 K) və təzyiqlər (təxminən 2,000atm) yerli olaraq əldə edilir. Kavitasiya balonunun implosiyası da 280m / s sürətinə qədər sıx sıxıntılarla nəticələnir. Nəticədə kəsmə qüvvələri hüceyrə zərfini mexaniki şəkildə pozur və maddi köçürməni artırır. Ultrasəs istifadə edilən sonikasiya parametrlərinə bağlı olaraq hüceyrələrə ya dağıdıcı və ya konstruktiv təsir göstərə bilər.

mobil dağılması

Gərgin sonikasiya fermentləri və ya proteinlər nəticəsində hüceyrələrdən və ya subcelluler orqanellərdən sərbəst buraxıla bilər mobil dağılması. Bu vəziyyətdə bir solvent halında həll ediləcək mürəkkəb bir həllsiz bir struktura əlavə olunur. Bunun çıxarılması üçün hüceyrə membranı məhv edilməlidir. Hücre pozulması həssas bir prosesdir, çünki hüceyrə divarının içində yüksək osmotik təzyiqə qarşı çıxa bilir. Hüceyrə zibil və nuklein turşuları və ya məhsulun denatürasiyası daxil olmaqla, bütün hüceyrə məhsullarının qarşısını almaq üçün hüceyrə pozulmasının yaxşı idarə olunması tələb olunur.
Ultrasonikasiya hüceyrənin parçalanması üçün yaxşı nəzarət edilən bir vasitə kimi xidmət edir. Bunun üçün ultrasəsin mexaniki təsirləri həlledici maddələrin hüceyrə materiallarına daha sürətli və daha tam girişi təmin edir və kütləvi ötürülməni artırır. Ultrasəs bir həllin bir bitki toxumasına daha çox nüfuzuna çatır və kütləvi ötürülməni yaxşılaşdırır. Kavitasiyanı yaradan ultrasəs dalğaları hüceyrə divarlarını pozur və matris komponentlərinin sərbəst buraxılmasını asanlaşdırır.

kütləötürmə

Ümumiyyətlə, ultrasəs hüceyrə membranlarının ionlara ötürülməsinə gətirib çıxara bilər (Mummery 1978) və hüceyrə membranlarının selektivliyini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər. Ultrasəsin mexaniki fəaliyyəti toxumanın tərkibində həlledicilərin yayılmasını dəstəkləyir. Ultrasəs hüceyrə divarını cavitasiya kəsici qüvvələrlə mexaniki şəkildə pozduğundan, hüceyrədən solventə köçürməni asanlaşdırır. Ultrasonik kavitasiya ilə hissəcik ölçüsünün azaldılması qatı və maye fazası arasındakı təmasda səth sahəsini artırır.

Protein və ferment çıxarılması

Xüsusilə hüceyrələr və subcellular hissəciklərdə saxlanan fermentlər və zülalların çıxarılması yüksək intensiv ultrasəsin (Kim 1989), bitki və toxumların tərkibində olan bir həlledici ilə üzvi birləşmələrin hasilatı əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıla bilər. Buna görə ultrasəs yeni potensial bioaktiv komponentlərin çıxarılması və izolyasiyasında potensial fayda var, məsələn, mövcud proseslərdə yaranan qeyri-məhsul akışlarının qeyri-istifadəsi. Ultrasəs həmçinin ferment müalicəsinin təsirlərini gücləndirməyə kömək edə bilər və bu, lazım olan ferment miqdarını azalda bilər və ya çıxarılabilən müvafiq maddələrin məhsuldarlığını artırır.

Lipid və Proteinlər

Ultrasonikasiya tez-tez lipidlərin və zülalların bitki toxumlarından çıxarılması, məsələn, soya fasulyəsi (məsələn, un və ya yağlı soya fasulyələri) və ya digər yağ toxumlarının yaxşılaşdırılması üçün istifadə olunur. Bu vəziyyətdə, hüceyrə divarlarının məhv edilməsi basaraq (soyuq və ya isti) asanlaşdırır və buna görə də qatı qaşığı yağdan və ya yağdan basaraq pasta azaldır.

Südsiz ultrasonik ekstraktın dağılmış protein məhsuldarlığına təsiri göstərildi Moulton et al. The sonication dağılmış protein zəmanət / solvent nisbəti 1:10 1:30 dəyişib kimi tədricən bərpa etdi. Ultrasəsin, soya zülalının demək olar ki, hər hansı bir kommersiya məntəqəsində peptikləşdirə biləcəyini və qalın çöküntülər istifadə edildikdə tələb olunan sonikasiya enerjisinin ən aşağı olduğu göstərdi. (Moulton et al. 1982)

Tətbiq olunur: meyvələrdən sitrus yağı, torpaq xardalından yağı, peanut, təcavüz, bitki yağı (echinacea), canola, soy, qarğıdalı

Fenolik Bileşiklerin və Antosiyaninlərin Azaldılması

Pektinazlar, selülazlar və hemiselellazlar kimi fermentlər, hüceyrə divarlarını aşağı salmaq və şirənin çıxarılması üçün şirələrin emalında geniş istifadə olunur. Hüceyrə divar matrisinin pozulması da fenolik birləşmələr kimi suyun tərkibindəki komponentləri azad edir. Ultrasəs ekstraksiya prosesini yaxşılaşdırır və buna görə də fenolik mürəkkəb, alkaloidlər və meyvə suyunun artımına gətirib çıxara bilər.

Ultrasonik müalicənin fenolik birləşmələrin və antosiyaninlərin üzüm və berry matrisindən, xüsusən də yabanı yosunlardan (Vaccinium myrtillus) və qara qarağat (Ribes) suyu daxilində araşdırıldı VTT Biotexnologiya, Finlandiya (MAXFUN EU-Project) istifadə edərək Ultrasonik Processor UIP2000hd əriməsi, əriməsi və enziminin inkübasyonundan sonra. Ultrasəs ilə birləşdirildikdə hüceyrə divarlarının enzimatik müalicə ilə pozulması (qarğıdalı üçün Pectinex BE-3L və qara qarağat üçün Biopectinase CCM) təkmilləşdirilmişdir. “ABŞ müalicəsi yabka suyu fenol konsentrasiyasını 15% -dən çox artırır. […] ABŞ-ın (ultrasəs) təsiri pektin və müxtəlif hüceyrə divar arxitekturasının yüksək tərkibi səbəbindən meyvə ağacından çox meyvə suyu emalında daha çox meyvəli meyvələr olan qarğıdalı qəhvəyi ilə daha əhəmiyyətlidir. […] suyun içindəki fenolik birləşmələrin konsentrasiyası enzim inkübasyonundan sonra ABŞ (ultrasəs) müalicəsini istifadə edərək 15-25% artmışdır.” (Mokkila et al. 2004)

Mikrob və Enzim İnaktivasiyası

Mikrob və ferment inaktivasiyası (qorunma), məsələn meyvə şirələri və souslar, qida emalında ultrasəsin başqa bir tətbiqidir. Bu gün qısa dövrlərdə temperaturun yüksəlməsi ilə qorunma (Pasteurisation) hələ də uzun raf ömrü (qorunma) gətirib çıxaran mikrob və ya enzim inaktivasiyası üçün ən çox işləmə üsuludur. Yüksək temperatura məruz qalması səbəbindən, bu istilik metodu bir çox ərzaq məhsulu üçün çox vaxt əlverişsizdir.
İstilik katalizli reaksiyalardan və makromoleküllərin modifikasiyasından, bitki və heyvan strukturlarının deformasiyasından yeni maddələrin istehsalı keyfiyyətin itkisi ilə azalda bilər. Buna görə termal müalicə sensor xüsusiyyətləri, yəni doku, ətir, rəng, qoxu və qida xüsusiyyətləri, yəni vitaminlər və zülallar istenmeyen dəyişikliklərə səbəb ola bilər. Ultrasəs effektiv qeyri-termal (minimal) emal alternatividir.

Kavitasiyadan yerli yaradılmış istilik və yaranan radikallar sonication tərəfindən fermentlərin inaktivləşdirilməsinə səbəb ola bilər (El'piner 1964). Yoxlama səviyyəsinin kifayət qədər aşağı səviyyədə olması struktur və metabolik dəyişikliklər hüceyrələrində məhv edilmədən meydana gələ bilər. Peroksidazın ən çox xam və unblanched meyvə və tərəvəzlərdə tapılan və xüsusən off-tatlar və qaşınma piqmentlərinin inkişafı ilə əlaqəli ola biləcək fəaliyyəti ultrasəsin istifadəsi ilə əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər. Yüksək temperaturda müalicəyə dözən və istiliklə işlənmiş süd və digər süd məhsullarının keyfiyyətini və şəffaflığını azalda bilən lipaz və proteaz kimi termorezistent fermentlər ultrasəs, istilik və təzyiqin eyni zamanda tətbiqi ilə daha təsirli hala gətirilə bilər (MTS).

Ultrasound kimi qidalandırıcı patogenlərin məhv olma potensialını nümayiş etdirdi E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, Kriptosporidium kistlərivə Poliovirus.

Aşağıdakiler üçün tətbiq olunur: cücə, marmelad və ya yağışların qorunması, məsələn icecream, meyvə şirələri və souslar, ət məhsulları, süd

Ultrasəs Sinerjisi, İstilik və təzyiq ilə

Ultrasonikləşmə, digər anti-mikrobial üsullarla birləşdirildikdə tez-tez daha təsirli olur:

  • termo-sonikasiya, yəni istilik və ultrasəs
  • mano-sonication, yəni təzyiq və ultrasəs
  • mano-termo-sonikasiya, yəni təzyiq, istilik və ultrasəs

Ultrasəsin istilik və / və ya təzyiqlə birlikdə tətbiq edilməsi məsləhət görülür Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus sereus, Bacillus sterotermophilus, Saccharomyces cerevisiae və Aeromonas hydrophila.

Proses İnkişafı

Yüksək hidrostatik təzyiq (HP), sıxılmış karbon dioksid (cCO2) və superkritik karbon dioksid (ScCO2) və yüksək elektrik sahə darvazaları (HELP) kimi digər qeyri-termik proseslərdən fərqli olaraq, ultrasəs laboratoriya və ya kürəküstü skalada asanlıqla sınaqdan keçirilə bilər – genişlənmə üçün təkrarlanabilən nəticələr yaradır. İntensivlik və kavitasiya xüsusiyyətləri konkret məqsədlərə nail olmaq üçün xüsusi ekstraksiya prosesinə asanlıqla uyğunlaşdırıla bilər. Genlik və təzyiq geniş bir sıra ilə dəyişə bilər, məsələn, ən enerji səmərəli hasilatı qurulmasını təyin etmək. Çətin toxumalar ultrasonikləşmədən əvvəl maketizasiya, daşlama və pulverizasiya edilməlidir.

E.coli

Bioloji xüsusiyyətlərinin öyrənilməsi və xarakterizə edilməsi üçün kiçik miqdarda rekombinant proteinlərin istehsal edilməsi üçün, E.coli seçki bakteriyasıdır. Təmizləmə etiketləri, məsələn, polyhistidin quyruqları, beta-galaktozidaz və ya maltozun bağlanması
zülallar, çoxu analitik məqsədlər üçün yetərli bir saflıq ilə hüceyrə ekstraktlarından ayırmaq üçün sıxlıqla rekombinant proteinlərə birləşdirilir. Ultrasonikləşmə xüsusilə istehsal məhsuldarlığı az olduqda və rekombinant proteinin strukturunu və fəaliyyətini qorumaq üçün protein azadını maksimum dərəcədə təmin etməyə imkan verir.

Xəstəliyin pozulması E.coli hüceyrələr ümumi Chymosin proteinini çıxarmaq üçün araşdırıldı Kim və Zayas.

Zəfəran çıxarılması

Saffron dünya bazarında ən bahalı zövq kimi tanınır və zərif ətirli, acı dad və cəlbedici sarı rəng ilə fərqlənir. Zəfəran ədviyyatı zəfəran çiçəyi çiçəyin qırmızı damarından əldə edilir. Quruduqdan sonra bu parçalar mətbəxdə və ya rəngləmə vasitəsi kimi ədviyyat olaraq istifadə olunur. Safranın intensiv xarakteristik ləzzət xüsusilə üç birləşmədən ibarətdir: crocins, microcrocin and safranal.

Kadkhodaee və Hemmati-Kakhki ultrasonication hasilat səmərəsini əhəmiyyətli dərəcədə artıran və emal müddətini əhəmiyyətli dərəcədə azaldıran bir işdə göstərdi. Əslində, ultrasəs ekstraksiyası ilə nəticələr İSO tərəfindən təklif olunan ənənəvi soyuq suyun çıxarılması ilə müqayisədə daha yaxşı idi. Araşdırmalarına görə Kadkhodaee və Hemmati-Kakhki Hielscher istifadə edirlər ultrasəs cihaz UP50H. Pulse sonication ilə yaxşı nəticələr əldə edilmişdir. Bu, qısa pulse intervallarının davamlı ultrasonik müalicədən daha təsirli olduğunu ifadə edir.

Oksidləşmə

Nəzarət intensivliyində, ultrasəsin biotransformasiya və fermantasiya üçün tətbiqi yaxşı nəticələnə bilən bioloji təsirlər səbəbindən və asanlaşdıran hücum kütləvi nəqlinə görə bioprozinqə səbəb ola bilər. Ultrasəsin (20kHz) nəzarət edilən tətbiqinin xolesterolun xolestenona oksidləşməsinə təsirləri Rhodococcus eritropolis ATCC 25544 (əvvəllər Nocardia eritropolis) tərəfindən araşdırıldı bar.

Xolesterol + O2 = Xolesterin-4-en-3-biri + H2The2

Bu sistem sterol və steroidlərin substratın mikro məhsuldar çevrilmələrinə və məhsulların suda həll edilməyən qatı maddələrə xasdır. Buna görə də, bu sistem, həm hüceyrələrin, həm də qatıların ultrasəs (Bar, 1987). Hüceyrələrin struktur bütövlüyünü qoruyan və metabolik aktivliyini qoruyan kifayət qədər az ultrasəs intensivliyində Bar, hər 10mn ilə 5s üçün sonikasiya edildikdə, 1.0 və 2.5 g / L xolesterinin mikrobial çöküntülərində biotransformasiyanın kinetik dərəcələrində əhəmiyyətli bir artım müşahidə etdi 0.2W / cm² güclü bir çıxış. Ultrasəs kolesterol oksidazın (2.5 q / l) enzimatik oksidləşməsinə təsir göstərməmişdir.

Avantajlı Texnologiya

Ekstraksiya və qida mühafizəsi üçün ultrasonik kavitasiyanın istifadəsi yalnız təhlükəsiz və ekoloji cəhətdən səmərəli, həm də səmərəli və iqtisadi cəhətdən tətbiq edilə bilən yeni güclü emal texnologiyasıdır. Homogenizing və qoruyucu təsiri meyvə şirələri və püresi (məsələn, narıncı, alma, qreypfrut, mango, üzüm, gavalı) və tərəvəz sousları və şorba üçün, pomidor sousu və ya qumqara çorbası kimi asanlıqla istifadə edilə bilər.

İnformasiya tələb!

Ekstraksiya və qorunma üçün ultrasəsin istifadəsi ilə bağlı əlavə məlumat tələb etmək istəyirsinizsə, aşağıdakı formu istifadə edin.









Xahiş edirik unutmayın Gizlilik Siyasəti.


ədəbiyyat

Allinger, H. (1975) Amerika Laboratoriyası, 7 (10), 75 (1975).

Bar, R. (1987): Ultrasəsli Təkmilləşdirilmiş Bioprocesses, Biotexnologiya və Mühəndislik, Cilt. 32, Pp. 655-663 (1987).

El'piner, IE (1964): Ultrasəs: Fiziki, kimyəvi və bioloji təsirlər (Consultants Bureau, New York, 1964), 53-78.

Kadkhodaee, R .; Hemmati-Kakhki, A .: Saffrondan aktiv tərkibli ultrasəs çıxarılması: İnternet nəşrləri.

Kim, SM und Zayas, JF (1989): Ultrasəs ilə ximosin ekstraktı işlənmə parametrləri; J. Qida Sci. 54: 700.

Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K (2004) Berry suyu emalında fermentlər ilə güc ultrasəsini birləşdirin, at: 2-ci int. Konf. Qida və İçkilərin Biyokatalizasiyası, 19-22.9.2004, Stuttgart, Almaniya.

Moulton, KJ, Wang, LC (1982): Soy Bean Proteinin Davamlı Ultrasonik Ekstraksiyasında Pilot Bitki Tədqiqatı: Qida Elmləri jurnalı, cild 47, 1982.

Mummery, CL (1978): Fibroblastlarda ultrasəsin in vitro təsiri: Ph.D. London Universiteti, London, İngiltərə, 1978.