Kollagenin ultrasəslə ekstraksiyası
- Kollagen zülallarla zəngindir və müxtəlif sənaye tətbiqlərində, məsələn, qida, əczaçılıq, əlavələr və s. sahələrdə geniş istifadə olunur.
- Ultrasəslə emal kollagenin fermentativ və ya turşu ilə ekstraksiyası ilə asanlıqla birləşdirilə bilər.
- Kollagenin ekstraksiyası prosesinə ultrasəsin tətbiqi daha yüksək çıxım və daha sürətli ekstraksiya ilə nəticələnir.
Ultrasəsin kollagen ekstraksiyasına təsiri
Yüksək intensivlikli ultrasəs maye mühitdə aparılan proseslərdə, məsələn, ekstraksiya, sonokimya və s. zamanı kütlə ötürülməsini yaxşılaşdırmaq üçün geniş istifadə olunur. Kollagenin ekstraksiyası (kollagenin təcrid edilməsi kimi də tanınır) ultrasəslə emal vasitəsilə əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıla bilər. Ultrasəslə emal kollagen substratının parçalanmasına kömək edir, kollagen fibrillərini açır və beləliklə, fermentativ hidrolizi və ya turşu ilə emalı asanlaşdırır.
Ultrasəsin köməyi ilə fermentativ ekstraksiya
Ultrasəslə emal ferment aktivliyini artırmaq qabiliyyəti ilə tanınır. Bu təsir pepsin aqreqatlarının ultrasəslə dispersləşdirilməsinə və deaqlomerasiya edilməsinə əsaslanır. Bircins şəkildə dispersləşdirilmiş fermentlər kütlə ötürülməsi üçün daha böyük səth təmin edir ki, bu da daha yüksək ferment aktivliyi ilə əlaqəlidir. Bundan əlavə, güclü ultrasəs dalğaları kollagen fibrillərini açır və nəticədə kollagen sərbəstləşir.
Ultrasəslə pepsin ekstraksiyası: Ultrasəslə emalla birləşdirilən pepsin kollagen çıxımını təxminən 124%-ə qədər artırır və adi pepsin hidrolizi ilə müqayisədə ekstraksiya müddətini əhəmiyyətli dərəcədə qısaldır. Dairəvi dixroizm analizi, atom qüvvə mikroskopiyası və FTIR ekstraksiya edilmiş kollagenin üçlü spiral quruluşunun ultrasəslə emaldan təsirlənmədiyini və bütöv qaldığını sübut etmişdir. (Li et al. 2009) Bu, ultrasəsin köməyi ilə pepsin ekstraksiyasını qida sənayesi üçün olduqca praktik edir və əhəmiyyətli dərəcədə daha qısa emal müddətində daha yüksək zülal əldəetmə göstəriciləri təmin edir.
İribuynuzlu heyvan vətərindən kollagenin ultrasəslə və ultrasəssiz ekstraksiyasının müqayisəli tədqiqində ultrasəslə emal (20kHz, impuls rejimi 20/20 san.) daha yüksək çıxım və səmərəlilik göstərmişdir. Adi ekstraksiya sirkə turşusunda pepsinlə 48 saat ərzində aparılmışdır. Ultrasəs ekstraksiyası eyni şəraitdə aparılmış, lakin ultrasəslə emala (3–24 h) və pepsinə (24–45 saat) məruzqalma müddətləri dəyişdirilmiş və nəticədə ümumi emal müddəti 48 saat olmuşdur. Ultrasəs–pepsin ekstraksiyası kollagen ekstraksiyasında daha yüksək səmərəlilik göstərərək 6,2% çıxıma çatmışdır, adi ekstraksiyanın çıxımı isə 2,4% olmuşdur. Ən yaxşı nəticələr ultrasəs ekstraksiyasının müddəti 18 h olduqda əldə edilmişdir. Ekstraksiya edilmiş kollagen zədələnməmiş fasiləsiz spiral quruluşu, yaxşı həllolma qabiliyyəti və kifayət qədər yüksək termiki sabitlik göstərmişdir. Bu o deməkdir ki, ultrasəs–pepsin ekstraksiyası əldə olunan kollagenin keyfiyyətinə zərər vermədən təbii kollagenin ekstraksiyasının səmərəliliyini artırmışdır. (Ran and Wang 2014)
Ultrasəsin köməyi ilə turşu ekstraksiyası
Kim və başqalarının (2012) tədqiqatında Yapon dəniz xanısının (Lateolabrax japonicus) dərisindən turşuda həll olan kollagenin ekstraksiyası 0,5 M sirkə turşusunda 20 kHz tezlikdə ultrasəslə emaldan sonra daha yüksək çıxım və daha qısa ekstraksiya müddəti göstərmişdir. Ultrasəslə ekstraksiya kollagenin əsas komponentlərini, daha dəqiq desək, α1, α2 və β zəncirlərini dəyişdirməmişdir.
Yumurta qabıqlarından zülalın ultrasəslə ekstraksiyası
Ultrasəslə ilkin emaldan keçirilmiş fermentativ hidrolizatlar daha yaxşı funksional xassələrə malik olmuşdur. Toyuq yumurtasının qabığından funksional zülal hidrolizatlarının ultrasəslə ekstraksiyası zamanı həllolma, emulsiyalaşdırma, köpük əmələ gətirmə və su saxlama xassələri yaxşılaşır.
Yumurta qabığının membranı bol təbii resursdur və I, V və X tip kollagen, lizozim, osteopontin və sialoprotein daxil olmaqla təxminən 64 zülaldan ibarətdir. Bu, yumurta qabıqlarını zülalların ekstraksiyası üçün maraqlı xammala çevirir. Ultrasəslə ekstraksiya vasitəsilə zülalın sərbəstləşməsi və funksionallığı əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıla bilər ki, bu da sürətli, səmərəli və qənaətli proseslə nəticələnir.
Ultrasəs prosesləri: Laboratoriya miqyasından sənaye miqyasına
Ultrasəsin köməyi ilə qələvi ekstraksiyası
bu zülalları ekstraksiya etmək və həll etmək üçün
Yumurta qabığının membranından zülalın ekstraksiyası zamanı ultrasəs–qələvi emalı membranın ümumi zülal miqdarının 100%-nə yaxın həll edilmiş zülal çıxımı ilə nəticələnmişdir. Ultrasəs kavitasiyası daha böyük zülal topalarını yumurta qabığının membranından ayırmış və onun birləşmələrinin həll olmasını asanlaşdırmışdır. Zülalın quruluşu və xassələri ultrasəslə emal nəticəsində zədələnməmiş və bütöv qalmışdır. Zülalların antioksidant xassələri ultrasəsin köməyi ilə qələvi emalı və adi ekstraksiya zamanı eyni olmuşdur.
Jelatinin ultrasəslə ekstraksiyası
Dondurulmuş və havada qurudulmuş mintay dəriləri kollagen toxumasını ayırmaq və emala köməkçi vasitə kimi güclü ultrasəslə emaldan istifadə edərək 45°C-də dörd saat ərzində kollagenin denaturasiyası yolu ilə jelatin ekstraksiya etmək üçün soyuq duz, qələvi və turşu məhlulları ilə emal edilmişdir. Jelatin çıxımı, pH, şəffaflıq, gelin möhkəmliyi və özlü-elastik xassələr, eləcə də PAGE-SDS üsulu ilə müəyyən edilmiş molekulyar kütlə paylanması qiymətləndirilmişdir. Su hamamında 45°C-də dörd saat ərzində ekstraksiya edilmiş jelatindən nəzarət nümunəsi kimi istifadə edilmişdir. Güclü ultrasəslə emal nəzarət nümunəsi ilə müqayisədə ekstraksiya çıxımını 11,1% artırmış, gelin möhkəmliyi isə 7% azalmışdır. Ultrasəslə ekstraksiya edilmiş jelatində gelləşmə temperaturu da daha aşağı olmuşdur (4,2°C). Bu davranış jelatinlərdəki polipeptid yumaqlarının molekulyar kütlə paylanmasındakı fərqlərlə əlaqəlidir. Güclü ultrasəslə ekstraksiya dondurulmuş və havada qurudulmuş balıq dərilərindən jelatin ekstraksiyasını artırmaq üçün istifadə edilə bilər. (Olson et al. 2005)
Sənaye ultrasəs sistemləri
Hielscher Ultrasonics laboratoriya miqyasından masaüstü və sənaye miqyasına qədər güclü ultrasəs sistemləri təchiz edir. Optimal ekstraksiya məhsuldarlığını təmin etmək üçün çətin şəraitdə etibarlı ultrasəslə emal fasiləsiz aparıla bilər. Bütün sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitudalar təmin edə bilir. 200µm-ə qədər amplitudalarla 24/7 iş rejimində fasiləsiz işləmək asanlıqla mümkündür. Daha yüksək amplitudalar üçün xüsusi hazırlanmış ultrasəs sonotrodları mövcuddur. Hielscher şirkətinin ultrasəs avadanlığının möhkəmliyi ağır iş yükü altında və çətin mühitlərdə 24/7 işləməyə imkan verir.
Prosesinizin tələbləri ilə bağlı bu gün bizimlə əlaqə saxlayın! Prosesiniz üçün uyğun ultrasəs sistemini sizə məmnuniyyətlə tövsiyə edərik!
Hielscher şirkətinin yüksək güclü ultrasəs homogenizatorları istənilən proses miqyası üçün – laboratoriyadan istehsalata qədər – mövcuddur.
Ədəbiyyat/İstinadlar
- Álvarez, Carlos; Lélu, Pauline; Lynch, Sarah A.; Tiwari, Brijesh K. (2018): Ultrasəsin köməyi ilə ardıcıl turşu/qələvi izoelektrik həll etmə və çökdürmə (ISP) ekstraksiyasından istifadə edərək bütöv skumbriya balığından zülalın əldə edilməsinin optimallaşdırılması. LWT – Food Science and Technology Cild 88, February 2018. 210–216.
- Jain, Surangna; Kumar Anal, Anil (2016): Ultrasəsin köməyi ilə ekstraksiya (UAE) və fermentativ hidroliz vasitəsilə toyuq yumurtasının qabıq membranından (ESM) funksional zülal hidrolizatlarının ekstraksiyasının optimallaşdırılması. LWT – Food Science and Technology Cild 69, June 2016. 295–302.
- Kim, H.K.; Kim, Y.H.; Kim, Y.J.; Park, H.J.; Lee, N.H. (2012): Ultrasəslə emalın Lateolabrax japonicus dəniz xanısının dərilərindən kollagen ekstraksiyasına təsiri. Fisheries Science Cild 78, Say 78; 2013. 485–490.
- Li, Defu; Mu, Changdao; Cai, Sumei; Lin, Wei (2016): Kollagenin fermentativ ekstraksiyasında ultrasəs şüalandırması. Ultrasonics Sonochemistry Cild 16, Say 5; 2009. 605–609.
- Olson, D.A., Avena Bustillos, R.D., Olsen, C.W., Chiou, B., Yee, E., Bower, C.K., Bechtel, P.J., Pan, Z., Mc Hugh, T.H. (2005): Balıq jelatininin ekstraksiyası üçün emala köməkçi vasitə kimi güclü ultrasəsin qiymətləndirilməsi. Konfrans tezisi № 71C-26. IFT illik toplantısı. July 2005. New Orleans, LA.
- Ran, X.G.; Wang, L.Y. (2014): Ət sənayesinin əlavə məhsullarından kollagen ekstraksiyası üçün ultrasəs və pepsin emalının birlikdə istifadəsi. Journal of the Science of Food and Agriculture 94(3), 2014. 585–590.
- Schmidt, M.M.; Dornelles, R.C.P.; Mello, R.O.; Kubota, E.H.; Mazutti, M.A.; Kempka, A.P.; Demiate, I.M. (2016): Kollagenin ekstraksiyası prosesi. International Food Research Journal 23(3), 2016. 913–922.
- Siritientong, Tippawan; Bonani, Walter; Motta, Antonella; Migliaresi, Claudio; Aramwit, Pornanong (2016): Bombyx mori ipək ştamının və ekstraksiya müddətinin serisinin molekulyar və bioloji xüsusiyyətlərinə təsiri. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Cild 80 , Say 2, 2016. 241–249.
- Zeng, J.N.; Jiang, B.Q.; Xiao, Z.Q., Li, S.H. (2011): Ultrasəslə ilkin emal şəraitində papainlə balıq pulcuqlarından kollagenin ekstraksiyası. Advanced Materials Research, Cild 366, 2011. 421–424.
Bilməyə dəyər faktlar
Kollagen
Kollagen heyvan orqanizmlərindəki müxtəlif birləşdirici toxumaların hüceyrəxarici məkanında əsas struktur zülaldır. Birləşdirici toxumanın əsas komponenti olaraq, məməlilərdə ən bol olan zülaldır,[1] bütün orqanizmin zülal miqdarının 25%-dən 35%-ə qədərini təşkil edir. Kollagen uzunsov fibrillər əmələ gətirən üçlü spirallar yaratmaq üçün bir-birinə sarılmış amin turşularından ibarətdir. Kollagenin ən yüksək miqdarı vətərlər, bağlar və dəri kimi lifli toxumalarda mövcuddur. Kollagenin üç tipi fərqləndirilir:
I tip kollagen: dəri, saç, dırnaqlar, orqanlar, sümük və bağlardakı zülalın 90%-ni təmin edir
II tip kollagen: qığırdaqdakı zülalın 50–60%-ni, oynaq qığırdağındakı kollagenin 85–90%-ni təmin edir
III tip kollagen: sümük, qığırdaq, dentin, vətər və digər birləşdirici toxumalardakı lifli zülalı zülallarla təmin edir
Orqanizmdə kollagen
Üç kollagen tipinin hər biri orqanizmdə müxtəlif funksiyaları yerinə yetirən fərqli zülallardan ibarətdir. I və III tip kollagenin hər ikisi dəri, əzələlər, sümük, saç və dırnağın əsas komponentləridir. Onlar bunların sağlamlığı, böyüməsi və bərpası üçün lazımdır. II tip kollagen əsasən qığırdaqda və oynaqlarda olur.
I və III tip kollagenin hər ikisi əvəzolunmaz amin turşuları hesab edilən 19 amin turşusunu ehtiva edir. Onlar fibroblastlar (birləşdirici toxumalardakı hüceyrələr) və osteoblastlar (sümük əmələ gətirən hüceyrələr) tərəfindən istehsal olunur. I və III tip kollagendəki ən mühüm zülallara qlisin, prolin, alanin və hidroksiprolin daxildir. III tip lifli skleroproteindir.
Qlisin kollagendə ən yüksək miqdarda olan amin turşusudur. Prolin qlisindən sintez edilə bilən və oynaqlara və vətərlərə töhfə verən əvəzolunan amin turşusudur. Hidroksiprolin kollagenin sabitliyinə töhfə verən amin turşusudur. Alanin zülalların biosintezi üçün mühüm amin turşusudur.
I və III tip kimi, II tip kollagen də fibrillər əmələ gətirir. Kollagenin bu fibrilyar şəbəkəsi proteoqlikanların tutulub saxlanmasına imkan verdiyi üçün qığırdaqda mühüm əhəmiyyət daşıyır. Bundan əlavə, o, toxumaya dartılma möhkəmliyi verir.
Mənbələr və istifadə sahələri
Kollagen məməlilərin, məsələn, iribuynuzlu heyvanların və donuzların birləşdirici toxumasında bol miqdarda olan lifli zülaldır. Kollagenin böyük hissəsi
donuz dərilərindən və sümüklərindən, eləcə də iribuynuzlu heyvan mənşəli mənbələrdən ekstraksiya edilir. Kollagen ekstraksiyası üçün alternativ mənbələr balıqlar və ev quşlarıdır. Kollagen digər məhsullarla yanaşı qidalarda, qida əlavələrində, əczaçılıq/tibbi məhsullarda və kosmetikada geniş istifadə olunur. Kollagen ekstraksiyası böyüyən biznes sahəsidir, çünki bu zülal müxtəlif sənaye proseslərində sintetik maddələri əvəz edə bilər.