Qida əlavələri üçün yosunların ultrasəslə ekstraksiyası
Ultrasəs ekstraksiyası yosun hüceyrələrini effektiv və sürətlə parçalamaq üçün ən üstün üsuldur. Ultrasəslə emal bioaktiv birləşmələrin bütün miqdarını sərbəstləşdirə bilər ki, bu da ultrasəs texnikasını yüksək dərəcədə səmərəli edir.
Ultrasəs vasitəsilə yosunlardan zülalları, lipidləri və fenol birləşmələrini necə ekstraksiya etmək olar
Yosun və mikroyosun növləri zülallar, lipidlər, karotinoidlər, piqmentlər (məsələn, fikosianinlər, astaksantin və s.), fenol birləşmələri və polisaxaridlər (məsələn, karragenanlar) kimi bioloji aktiv birləşmələrlə zəngindir. Bu xüsusiyyət onları qida məhsulları və qida əlavələri üçün ekstraktların istehsalında geniş istifadə olunan təbii xammala çevirir. Qida əlavələri üçün geniş istifadə olunan yosun növləri Arthrospira maxima və (spirulina kimi də tanınır), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis və Ulva spp.-dir. Yosunlar yüksək keyfiyyətli zülalların, lipidlərin, uzun zəncirli çoxdoymamış yağ turşularının (PUFA, yəni omeqa-3), polisaxaridlərin (məsələn, alginat, karragenan, β-qlükanlar), vitaminlərin və antioksidantların yaxşı mənbəyi kimi tanınır.
Spirulina zülallar (quru kütlənin 50–70%-i) kimi yüksək dəyərli bioaktiv birləşmələrlə zəngin olan, geniş istifadə edilən yosun növüdür. Spirulina FDA (Amerika Birləşmiş Ştatlarının Qida və Dərman İdarəsi) tərəfindən GRAS (ümumən təhlükəsiz hesab edilən) kimi təsdiqləndiyinə görə, spirulina və spirulina ekstraktları satışa çıxarılan qida məhsullarında və ya qida əlavələri kimi istifadə edilə bilər.
Yosunların ultrasəslə ekstraksiyasının üstünlükləri
Ultrasəs ekstraksiyası yüksək çıxım, etibarlılıq, təhlükəsizlik, sadəlik və ətraf mühitə uyğunluq kimi bir çox cəhətdən alternativ ekstraksiya üsullarını üstələyir.
Tam ekstraksiya çıxımı
Yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazları yosun hüceyrələrini açıb parçalayır və nəticədə hüceyrədaxili material sərbəstləşir. Bununla ultrasəs ekstraksiyası fikobiliproteinlər, karotinoidlər, lipidlər və fenol birləşmələri kimi bioaktiv birləşmələrin tam spektrini sərbəstləşdirir.
Fikobiliproteinləri üç əsas qrupa ayırmaq olar: xloro-fikosianinlər, allofikosianinlər və fikoeritrinlər. C-fikosianin qida və əczaçılıq məhsullarında geniş istifadə olunan təbii mavi piqmentdir. Ultrasəs ekstraksiyası zülalların tam spektrini sərbəstləşdirir.
SonoStation – 2x 2kW ultrasəs cihazları, qarışdırılan çən və nasosdan ibarət ultrasəs sistemi – ekstraksiya üçün istifadəsi rahat olan sistemdir.
Yüksək ekstraksiya səmərəliliyi
Duangsee və b. (2009) Arthospira biokütləsindən bioaktiv birləşmələrin ekstraksiyası üçün iki fərqli üsulu (ultrasəsin köməyi ilə həlledici ekstraksiyasını və təkrar dondurma və əritmə yolu ilə ekstraksiyanı) sınaqdan keçirmiş və ultrasəslə həlledici ekstraksiyasının dondurma və əritməyə (15,6%) nisbətən daha yüksək ekstraksiya səmərəliliyi (22,1%) verdiyini müəyyən etmişlər. Ultrasəslə emal ilə təkrar dondurma və əritmə zamanı hüceyrələrin parçalanmasının müqayisəsi ultrasəslə emalın daha effektiv olduğunu göstərir. Ultrasəs kavitasiyası yosun hüceyrələrini sürətlə və effektiv şəkildə parçalayır və təkrar dondurma və əritmə ilə emal edilmiş spirulina hüceyrələri ilə müqayisədə daha yüksək hüceyrə parçalanmasına səbəb olur.
Ultrasəslə emal təkrar dondurma və əritmə ilə müqayisədə hüceyrə örtüyünün parçalanmasında daha effektiv olmuşdur. Fikosianinin ekstraksiya çıxımı emal temperaturunun ekstraksiya səmərəliliyinə təsir etdiyini göstərmişdir.
Sürətli ekstraksiya prosesi
Yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs sistemləri yüksək amplitudalar vasitəsilə yosun suspenziyasına yüksək ultrasəs gücü ötürə bilər. Bu, ultrasəs ekstraksiyasını çox sürətli emal üsuluna çevirir.
Temperaturun idarə edilməsi
Ultrasəslə emal qeyri-termik, sırf mexaniki ekstraksiya texnikasıdır. Ekstraksiya temperaturu rəqəmsal Hielscher ultrasəs cihazına naqillə qoşulan taxılıb-çıxarılan temperatur sensoru vasitəsilə dəqiq idarə edilə bilər. Hielscher şirkətinin rəqəmsal ultrasəs cihazlarının proqram təminatı temperatur hədlərini təyin etməyə imkan verir, beləliklə temperatur həddinə çatdıqda ultrasəs homogenizatoru işini müvəqqəti dayandırır. Temperaturun dəqiq idarə edilməsi fikobiliproteinlər, vitaminlər, polifenollar, polisaxaridlər, lipidlər və digər bioaktiv birləşmələr kimi istiliyə həssas maddələrin termik parçalanmasının qarşısını almağa imkan verir.
Müxtəlif həlledicilərlə uyğunluq
Ultrasəslə emal demək olar ki, istənilən həlledici ilə uyğundur. Ultrasəs ekstraksiyasının su və ya etanol kimi ekoloji həlledicilərlə birgə tətbiqi təmiz ekstraktlar verir. Ekstraksiya həllediciləri olan etanol və su GRAS (ümumən təhlükəsiz hesab edilən) statusuna malik olduğuna görə, bu ultrasəs ekstraktları qida məhsullarına təhlükəsiz şəkildə əlavə edilə bilər.
Təkrarlana bilmə və prosesin standartlaşdırılması
Hielscher şirkətinin rəqəmsal ultrasəs cihazları intellektual proqram təminatı və ideal ekstraksiya parametrləri üçün ətraflı işlənmiş müxtəlif tənzimləmələrlə təchiz edilir. Proqram təminatı ultrasəs prosesinin bütün parametrlərini (məsələn, amplituda, xalis güc, ümumi güc, temperatur, təzyiq, vaxt, tarix) qeydə alır və ultrasəslə emal məlumatlarını daxili SD kartdakı CSV faylına yazır. Bu, ekstraksiya prosesinizi standartlaşdırmağa, ultrasəslə emalı və alınan məhsulun keyfiyyətini yaxından izləməyə imkan verir. Bu xüsusiyyətlər həm prosesin standartlaşdırılması tələblərinə, həm də Yaxşı İstehsalat Təcrübələrinə (GMP) əməl etməyinizə kömək edir; ekstraktlar əlavələr, qida və ya əczaçılıq məhsulları üçün istehsal olunduqda bunların hər ikisi çox böyük əhəmiyyət daşıyır.
Fikosianinin ultrasəslə ekstraksiyası protokolu
Mazumder və b. (2017) Arthospira platensis-dən fikosianin və fenol birləşmələrinin ultrasəslə ekstraksiyası üçün optimal emal parametrlərini araşdırmışlar. Fikosianinin (29,9 mg/g) və ümumi fenol birləşmələrinin (2,4 mg/g) maksimum çıxımı 40% etanol konsentrasiyasında, 34,9°C ekstraksiya temperaturunda, UP50H (50 watts, 30kHz) ultrasəs cihazından 95% amplitudada istifadə etməklə, 104,7 sec ekstraksiya müddətində əldə edilmişdir.
Vernès və b. (2019) spirulinadan zülalları ekstraksiya etmək üçün UIP1000hdT (1000W, 20kHz) ultrasəs cihazından istifadə etmişlər. Ultrasəs cihazı BS2d34 sonotrodu və ultrasəs axın reaktoru ilə təchiz edilmişdir (axın hüceyrəsi və Seepex nasosu ilə ultrasəs ekstraksiya qurğusunun dəqiq quruluşu üçün aşağıdakı şəklə baxın).
UIP1000hdT – manotermosonikasiya (MTS) qurğusu və laboratoriya miqyasında spirulinadan zülal ekstraksiyamız
mənbə: Vernes və b. 2019
Tədqiqat nəticələri göstərir ki, zülal çıxımı üçün optimallaşdırılmış ultrasəs ekstraksiyası şəraiti bir qədər yüksəldilmiş temperatur və təzyiqi əhatə edir (manotermosonikasiya, MTS adlandırılır). MTS kütlə ötürülməsini artırır və ultrasəssiz ənənəvi proseslə (8,63 ± 1,15 g/100 g quru kütlə) müqayisədə 229% daha çox zülal (28,42 ± 1,15 g/100 g quru kütlə) əldə etməyə imkan verir.
Ekstraktda hər 100 g quru spirulina biokütləsinə görə 28,42 g zülal əldə edilməklə, fasiləsiz ultrasəslə emal prosesində cəmi 6 dəqiqə ərzində 50% zülalın bərpa dərəcəsinə nail olunmuşdur. Mikroskopik görüntüləmə göstərir ki, akustik kavitasiya spirulina filamentlərinə fraqmentasiya, sonoporasiya və strukturun pozulması kimi müxtəlif mexanizmlərlə təsir edir. Bu müxtəlif təsirlər spirulinanın bioaktiv birləşmələrinin ekstraksiyasını, sərbəstləşməsini və həll olmasını asanlaşdırır və daha effektiv edir, nəticədə yüksək keyfiyyətli zülalın yüksək çıxımı əldə olunur.
Ultrasəslə ekstraksiya edilmiş zülalların keyfiyyətinə gəlincə, amin turşuları ultrasəslə emal nəticəsində parçalanmamışdır, lakin ənənəvi ekstraksiya ilə müqayisədə ultrasəslə emal zamanı daha böyük miqdarda mövcuddur.
Manotermosonikasiya ilə yüksəldilmiş təzyiq və temperatur olmadan aparılan ultrasəs ekstraksiyası müqayisə edildikdə, ekstraksiya çıxımı və səmərəliliyindəki fərq yalnız minimaldır. Buna görə də, təkcə ultrasəsin tətbiqi spirulina zülalları ilə zəngin, yüksək keyfiyyətli ekstrakt istehsal etmək üçün ən qənaətcil və ən asan texnika hesab edilir. Ultrasəs ekstraksiyası laboratoriya miqyasında spirulinadan zülal ekstraksiyası üçün uyğun olan, pilot və sənaye miqyasına asanlıqla genişləndirilə bilən ekoloji, ətraf mühitə uyğun ekstraksiya texnikasıdır. (bax: Vernès və b. 2019)
UP400St ilə 8L həcmli partiyada yosunların ultrasəslə ekstraksiyası
Yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs ekstraktorları
Kiçik miqyasda əldə edilmiş bütün ekstraksiya nəticələri daha böyük istehsal güclərinə xətti şəkildə miqyaslandırıla bilər. Hielscher Ultrasonics şirkətinin laboratoriyadan sənaye ekstraksiya sistemlərinə qədər geniş məhsul çeşidində nəzərdə tutduğunuz proses məhsuldarlığı üçün ən uyğun ultrasəs cihazı mövcuddur. Uzunillik təcrübəyə malik əməkdaşlarımız texniki mümkünlük sınaqları və prosesin optimallaşdırılmasından ultrasəs sisteminizin yekun istehsal səviyyəsində quraşdırılmasına qədər sizə kömək edəcəklər.
Hielscher Ultrasonics – təkmil ekstraksiya avadanlığı
Hielscher Ultrasonics şirkətinin məhsul çeşidi kiçik miqyasdan böyük miqyasa qədər yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs ekstraktorlarının bütün çeşidini əhatə edir. Əlavə aksesuarlar prosesiniz üçün ən uyğun ultrasəs cihazı konfiqurasiyasını asanlıqla yığmağa imkan verir. Optimal ultrasəs qurğusu nəzərdə tutulan məhsuldarlıqdan, həcmdən, xammaldan, partiya və ya axın prosesindən və vaxt qrafikindən asılıdır. Hielscher şirkətinin ultrasəs avadanlığının möhkəmliyi yüksək yüklənmə altında və tələbkar mühitlərdə 24/7 işləməyə imkan verir. Ultrasəs ekstraksiyası proseslərinin xətti miqyaslandırıla bilməsi istehsalı sadə və etibarlı şəkildə artırmağa imkan verir. Ultrasəs ekstraksiyası proseslərinin miqyasının xətti artırılması haqqında daha ətraflı oxuyun!
Aşağıdakılar kimi müxtəlif aksesuarlar arasından seçin:
- müxtəlif ölçülü, diametrli və formalı sonotrodlar
- 200µm və daha yüksək amplitudalar üçün sonotrodlar
- müxtəlif həcmli və həndəsi formalı axın hüceyrəsi reaktorları
- amplitudanın gücləndirmə əmsalını artırmaq və ya azaltmaq üçün çoxsaylı gücləndirici buynuzlar
- ultrasəs ekstraktoru, çən, qarışdırıcı və nasosdan ibarət SonoStation kimi tam ultrasəslə emal qurğuları
- taxılıb-çıxarılan temperatur sensorları
- taxılıb-çıxarılan təzyiq sensorları
Yaxşı təlim keçmiş, uzunillik təcrübəyə malik əməkdaşlarımız sizə məsləhət verəcək və ekstraksiya prosesinizin tələblərinə ən uyğun ultrasəs sistemini tövsiyə edəcəklər!
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal məhsuldarlığı haqqında məlumat verir:
| Partiyanın həcmi | Axın sürəti | Tövsiyə olunan cihazlar |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha yüksək | cihazlar qrupu: UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizə sual verin!
Yüksək güclü ultrasəs homogenizatorları laboratoriya miqyasından pilot və sənaye miqyasına qədər.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Anupriya Mazumder; P. Prabuthas; Hari Niwas Mishra (2017): Optimization of ultrasound-assisted solvent extraction of phycocyanin and phenolics from Arthospira platensis var. ‘lonor’ biomass. Nutrafoods (2017) 16:231-239.
- Vernès L., Abert-Vian M., El Maâtaoui M., Tao Y., Bornard I., Chemat F. (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry 54, 2019. 48-60.
- Merlyn Sujatha Rajakumar and Karuppan Muthukumar (2018): Influence of pre-soaking conditions on ultrasonic extraction of Spirulina platensis proteins and its recovery using aqueous biphasic system. Separation Science and Technology 2018.
- Smriti Kana Pyne, Paramita Bhattacharjee, Prem Prakash Srivastav (2020): Process optimization of ultrasonication-assisted extraction to obtain antioxidant-rich extract from Spirulina platensis. Sustainability, Agri, Food and Environmental Research 8(4), 2020.
- Zhou, Jianjun; Min Wang, Francisco J. Barba, Zhenzhou Zhu, Nabil Grimi (2023):
A combined ultrasound + membrane ultrafiltration (USN-UF) process for enhancing saccharides separation from Spirulina (Arthrospira platensis). Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 85, 2023. - Rachen Duangsee, Natapas Phoopat, Suwayd Ningsanond (2009): Phycocyanin extraction from Spirulina platensis and extract stability under various pH and temperature. Asian Journal of Food and Agro-Industry 2009, 2(04), 819-826.
Bilməyə dəyər faktlar
Spirulina nədir?
Prokariot bakteriya olan spirulina karotinoidlər, xlorofil və fikosianin kimi piqmentlərlə zəngindir. Karotinoidlər (məsələn, narıncı-sarı piqment olan β-karotin), xlorofil və fikosianin müvafiq olaraq quru kütlənin 0,4, 1,0 və 14%-i miqdarında mövcud ola bilər. Fikosianin sianobakteriyaların sitoplazmatik membranındakı fotosintetik lamellalarda yerləşən, biliprotein adlandırılan mavi-yaşıl zülaldır.
O, qida əlavəsi və qida boyası, qidalandırıcı əlavə kimi və immunodiaqnostik tətbiqlərdə istifadə olunur.
Yosunların emalında ultrasəslə emaldan necə istifadə olunur?
Ultrasəslə emal çökməni sürətləndirərək yosunların toplanmasını asanlaşdırır. Yosun biokütləsinin ultrasəslə emalı zamanı yosun hüceyrəsinin daxilindəki, yosunların üzməsini təmin edən qaz vakuolları parçalanır və boşalır. Vakuollar qazdan azad olduqda yosun hüceyrələri dibə çökür və bu, yosun biokütləsinin qatılaşdırılmasını və ayrılmasını asanlaşdırır. Yosunların ultrasəs vasitəsilə toplanması haqqında daha ətraflı oxuyun!
Sonrakı proses mərhələsində ultrasəslə emal yosunlardan qida maddələrinin və bioaktiv birləşmələrin ekstraksiyası üçün qəbul olunmuş və yüksək dərəcədə səmərəli texnikadır. Yosunların ultrasəslə ekstraksiyası haqqında daha ətraflı oxuyun!