Ултразвукова екстракция на пигменти от спирулина
Доказано е, че ултразвуковата екстракция е високоефективна за изолиране на висококачествени екстракти от микроводорасли. Пигментите на спирулина като фикоцианин са известни като суперхрани, които допринасят за ползите за здравето поради високото си съдържание на антиоксиданти, витамини и протеини. За да се произвеждат силно концентрирани добавки като прахове и таблетки, сините пигменти трябва да бъдат извлечени от водораслите спирулина.
спирулина
Arthrospira platensis (A. platensis) и Arthrospira maxima (A. maxima) са известни под термина спирулина. Спирулината са синьо-зелени водорасли, които са богати на аминокиселини и антиоксиданти. С високо натоварване от хранителни вещества като протеини, ензими, минерали и витамини А, К, В12, желязо и манган, те са категоризирани като суперхрана. Родът водорасли Arthrospira има особено високо съдържание на протеини. Съдържанието на протеини варира от 53 до 68% от сухото тегло и предлага пълния спектър от всички незаменими аминокиселини. Освен това Arthrospira има големи количества полиненаситени мастни киселини (PUFA), които са приблизително 1,5 до 2% от общото съдържание на липиди от 5 до 6%. Тези PUFAs съдържат γ-линоленова киселина (GLA), основна омега-6 мастна киселина. Други биоактивни съединения на Arthrospira включват витамини, минерали, както и фотосинтетични пигменти.
Забележка: От научна гледна точка, Spirulina platensis (S. platensis) и Spirulina maxima (S. maxima) правилно се наричат Arthrospira platensis (A. platensis) и Arthrospira maxima (A. maxima). И двата вида някога са били класифицирани в рода Spirulina и до днес са разговорно известни под името спирулина. Въпреки че въвеждането на два отделни рода Arthrospira и Spirulina сега е общоприето, терминът спирулина често се използва като общ термин.
Ултразвукова екстракция на спирулина
Ултразвуковите клетъчни разрушители (наричани още ултразвукови екстрактори) са добре известни със способността си да отварят клетките, за да освободят вътреклетъчен материал. Когато интензивните ултразвукови вълни се свържат в течности, възниква явлението акустична кавитация. Кавитационните сили нарушават клетъчните стени и подобряват преноса на маса, така че биоактивните целеви съединения се транспортират от клетката в течността.
Ултразвукова екстракция от клетки: микроскопичното напречно сечение (TS) показва механизма на действие по време на ултразвукова екстракция от клетки (увеличение 2000x) [ресурс: Vilkhu et al. 2011]
Предимства на ултразвуковата екстракция
- висок добив
- Превъзходно качество на екстракта
- бързо извличане
- Мек, нетермичен процес
- Различни разтворители
- Безопасен
- лесен за работа
- Линейно мащабиране
- ниска поддръжка
- Бърза възвръщаемост на инвестициите
Протокол за екстракция
Prabuthas et al. (2011) са разработили следния протокол за екстракция, за да получат висококачествен екстракт от фикоцианин: Екстракцията на фикоцианин е оценена по отношение на концентрацията на фикоцианин с помощта на дестилирана вода и 1% разтвор на CaCl2. Спирулината от морски водорасли се използва в изсушен вид, тъй като влажната биомаса се използва незабавно от бактериите и започва да се разгражда поради хранителния си състав. Следователно, за да се избегнат тези проблеми, се препоръчва използването на изсушена биомаса от водорасли. Екстракцията е извършена чрез смесване на 0,1 g изсушена биомаса с количеството на разтворителя, като се извършва ултразвук по време и амплитуда според експерименталния проект. Суспензиите на пробите са ултразвукови с помощта на ултразвуковия клетъчен разрушител на Hielscher UP50H, последвано от центрофугиране за 15 минути при 13500 об/мин с помощта на хладилна центрофуга. Съдържанието на фикоцианин и протеин по време на екстракцията с различни разтворители са изследвани от калциев хлорид и дестилирана вода.
Максималното количество фикоцианин, 0,3116 mg/ml, е получено в разтвор на калциев хлорид, последван от 0,299 mg/ml в дестилирана вода. Максималното количество протеин, 63,63%, е получено в разтворител на дестилирана вода и 54,69% в разтвор на калциев хлорид. Така че разтворът на CaCl2 е най-добрият разтворител за екстракция на фикоцианин с ултразвукова помощ.
Високоефективни ултразвукови екстрактори за екстракция на спирулина
Hielscher е вашият дългогодишен опитен партньор, когато става въпрос за мощна и надеждна ултразвукова екстракция на биоактивни вещества от растителна и фитобиомаса. Всички ултразвукови екстрактори могат да работят 24/7 и са подходящи за търговско производство на диетични екстракти. Нашата продуктова гама обхваща пълния спектър от по-малки ръчни биоразрушители до пилотни ултразвукови уреди и индустриални ултразвукови системи. Различни аксесоари като различни сонотроди и реактори с проточни клетки позволяват оптимално адаптиране към вашите технологични изисквания. Всички ултразвукови процесори на Hielscher са здрави, лесни за работа и проектирани за удобство за потребителя. Нашите ултразвукови уреди с цифрово управление се доставят с вградена SD карта за автоматично протоколиране на данните от ултразвука.
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | UP100H |
| 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 до 20L | 0.2 до 4 л/мин | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10 л/мин | UIP4000 |
| Н.А. | 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
| Н.А. | Голям | Клъстер от UIP16000 |
- Дългогодишен опит в ултразвука
- високо качество
- Стабилност
- 24/7 работа
- Защитен от сухо движение
- Линейна мащабируемост
- Отлично обслужване на клиентите
- ниска поддръжка
- обучение & Инсталационна услуга
- Технически център
- разработване на процеси
- Персонализирано ултразвуково оборудване
Нашият добре обучен персонал гарантира високо обслужване на клиентите и професионални консултации.
Свържете се с нас днес! Радваме се да ви препоръчаме най-подходящия ултразвуков екстрактор за вашето приложение.
Високомощни ултразвукови екстрактори от лабораторен до пилотен и индустриален мащаб.
Литература/Препратки
- 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. - Bachchhav M.B., Kulkarni M.V., Ingale A.G. (2017): An efficient extraction of phycocyanin by ultrasonication and separation using ‘sugaring out’. Phykos 47 (2): 19-24 (2017).
- Prabuthas P., Majumdar S., Srivastav P.P., Mishra H.N. (2011): Standardization of rapid and economical method for neutraceuticals extraction from algae. Journal of Stored Products and Postharvest Research Vol. 2(5) pp. 93 – 96, May 2011.
Факти, които си струва да знаете
спирулина
Спирулината е вид цианобактерии (известни също като цианофита), които са тип бактерии, които получават енергията си чрез фотосинтеза. Те са единствените фотосинтезиращи прокариоти, способни да произвеждат кислород. Името цианобактерии идва от цвета на бактериите (гръцки: κυανός, транслит. kyanós, букв. синьо). Поради цвета си те се наричат още синьо-зелени водорасли, въпреки че терминът водорасли в съвременната употреба е ограничен до еукариотите. Спирулина платенсис (S. platensis) е мултифиламентозна прокариотна цианобактерия, която може лесно да се отглежда като монокултура в открити езера или затворени биореактори. С-фикоцианин (С-ПК) е основният фикобилипротеин в спирулина.
Екстракти от спирулина
Спирулината е популярна хранителна добавка, получена от биомаса на морски цианобактерии (синьо-зелени водорасли). Двата вида спирулина, използвани за приготвяне на вегански протеинови и пигментни добавки, са Arthrospira platensis и Arthrospira maxima. Екстрактът, освободен от тези микроводорасли, е богат на антиоксиданти, аминокиселини и витамини. Затова синият екстракт на прах се добавя към сокове, смутита, шейкове и напитки и им придава красив интензивен син цвят. Като алтернатива екстрактът от спирулина може да се консумира под формата на таблетки.
Фикоцианин алофикоцианин и фикоеритрин са пигментно-протеинови комплекси от семейството на фикобилипротеините, които са известни със своя интензивен светлосин цвят. Фикоцианинът е допълнителен пигмент към хлорофила. Тъй като всички фикобилипротеини са водоразтворими, те не присъстват в мембраната, вместо това фикобилипротеините се свързват като агрегати (т.нар. фикобилизоми) към клетъчната мембрана.
Ултразвукова екстракция и клетъчно разрушаване
Ултразвуковата екстракция (ОАЕ) се използва за освобождаване и изолиране на биоактивни съединения от фито материал, както и от тъкани.
За процеси на ултразвукова екстракция интензивните ултразвукови вълни се свързват в среда, където вълните генерират редуваща се компресия и разширяване. По време на циклите на компресия/разширяване се създават вакуумни мехурчета, които растат в продължение на няколко цикъла, докато не могат да абсорбират повече енергия, така че да имплодират силно. Имплозията на мехурчета произвежда високоенергийно състояние с локално срещащи се температури до 5000 К, разлики в налягането от 1000 атм, скорости на нагряване и охлаждане над 1010 К/сек, както и течни струи със скорост 280 м/сек. Това явление е известно като акустична кавитация.
Ултразвуковата екстракция се основава на акустична кавитация и нейните хидродинамични сили на срязване