Ultrasonication за подобряване на прекъсването и извличането на клетки от водорасли

Водораслите, макро- и микроводораслите съдържат много ценни съединения, които се използват като хранителни храни, добавки в храните или като гориво или гориво фуражен запас. За да се освободят целевите вещества от клетката на водораслите се изисква мощна и ефикасна техника за разрушаване на клетките. Ултразвуковите екстрактори са високоефективни и надеждни, когато става въпрос за извличане на биоактивни съединения от ботанически, водорасли и гъбички. Предлага се в лаборатория, пейка-отгоре и промишлен мащаб, Hielscher ултразвукови екстрактори са установени в производството на извлечени от клетки екстракти в производството на храни, фарма и био-гориво.

Водорасли като ценен ресурс за хранене и гориво

Клетките на водораслите са универсален източник на биоактивни и богати на енергия съединения, като протеини, въглехидрати, липиди и други биоактивни вещества, както и алкани. Това прави водорасли източник на храна и хранителни съединения, както и за горива.
Микроводораслите са ценен източник на липиди, които се използват за хранене и като фуражни фо биогорива (напр. биодизел). Щамове на морски фитопланктон Dicrateria, като Dicrateria ротондата, са известни като бензинопроизводителни водорасли, това може да синтезира серия от наситени въглеводороди (n‐алкани) от C10Н22 към C38Н78, които са категоризирани като бензин (C10 – C15), дизелови масла (C16 – C20), и горивни масла (C21 – C38).
Поради хранителната си стойност водораслите се използват като "функционални храни" или "хранителни продукти". Важни хранителни микроелементи, извлечени от водорасли, включват каротеноидите астаксантин, фукоксантин и зеаксантин, фукоидан, ламинари и други глюкана сред множество други биоактивни вещества се използват като хранителни добавки и фармацевтични продукти. Карагенан, алгинат и други хидроколоиди се използват като добавки в храните. Липидите от водорасли се използват като веган омега-3 източник и също се използват като гориво или като фуражен запас за производство на биодизел.

Ultrasonic extractor with stainless steel reactor for the sommerical extraction of lipids, proteins and bioactive compounds from algal specien such as microalgae, macroalgae, phytoplankton and seaweed.

Ултразвуков екстрактор UIP2000hdT с реактор от неръждаема стомана за търговско извличане на липиди, протеини и антиоксиданти от водорасли.

Искане на информация




Забележете нашите Правила за поверителност,


Прекъсване на клетките на водораслите и екстракция чрез ултразвук на захранването

Ултразвукови екстрактори или просто ултразвукови средства се използват за извличане на ценни съединения от малки проби в лабораторията, както и за производството в голям търговски мащаб.
Водорасли клетка са защитени от сложни матрици клетъчна стена, които са съставени от липиди, целулоза, протеини, гликопротеини, и полизахариди. Основата на повечето клетъчни стени от водорасли е изградена от микрофибриларна мрежа в рамките на гелоподобна протеинова матрица; някои микроводорасли обаче са оборудвани с неорганична твърда стена, съставена от опалинови силициеви фрустули или калциев карбонат. За да се получат биоактивни съединения от algal biomass, е необходима ефикасна техника за разрушаване на клетките. Освен технологичните фактори на екстракция (т.е., метод на екстракция и оборудване), ефективността на прекъсването и извличането на водорасли клетки също е силно повлияна от различни зависими от водорасли фактори като състав на клетъчната стена, местоположение на желаната биомолекула в микроводораслите клетки, както и етап на растеж на микроводораслите по време на прибирането на реколтата.

Как функционира ултразвуковото прекъсване и извличане на клетки от водорасли?

A variety of microscopic unicellular and colonial freshwater algae, which can be disrupted by ultrasonication in order to extract valuable bioactive compounds such as proteins, lipids, polysaccharides and antioxidants. Hielscher Ultrasonics manufactures high-performance ultrasonic extractors for commercial algae extraction.Когато ултразвуковите вълни с висока интензивност са съчетани чрез ултразвукова сонда (известна още като ултразвуков рог или сонотрод) в течност или течен тор, звуковите вълни пътуват през течността и създават по този начин редуващи се цикли с високо налягане / ниско налягане. По време на тези цикли с високо налягане / ниско налягане се появяват минута вакуумни мехурчета или кухини. Кавитационните мехурчета се появяват, когато локалното налягане падне по време на циклите на ниско налягане достатъчно далеч под наситеното парно налягане, стойност, дадена от якостта на опън на течността при определена температура. Тези, които растат в продължение на няколко цикъла. Когато тези вакуумни мехурчета достигнат размер, където не могат да абсорбират повече енергия, балонът имплодира бурно по време на цикъл с високо налягане. Имплозията на кавитационни мехурчета е буен, енергийно плътен процес, който генерира интензивни ударни вълни, турбуленти, и микро-струи в течността. Освен това се създават локализирани много високи налягания и много високи температури. Тези екстремни условия са лесно способни да нарушат клетъчните стени и мембрани и да освободят вътреклетъчните съединения по ефективен, ефикасен и бърз начин. Вътреклетъчните съединения като протеини, полизахариди, липиди, витамини, минерали, и антиоксиданти могат по този начин ефективно да се извлече с помощта на ултразвук мощност.

Ultrasonic extractor UP400ST for small to mide-size algae disruption and extraction

Ултразвуковият мотор UP400St е идеален за нарушаване и извличане на биоактивни съединения от водорасли в по-малки партиди (прибл. 8-10L)

Ултразвукова кавитация за разрушаване на клетките и екстракция

UP400St with stirrer for cell disintegration, disruption and extractionКогато са изложени на интензивна ултразвукова енергия, стената или мембраната на всякакъв вид клетка (включително ботаническа, бозайник, algal, гъбична, бактериална и т.н.) се нарушава и клетката се разкъсва на по-малки фрагменти от механичните сили на енергийно плътна ултразвукова кавитация. Когато клетъчната стена е счупена, клетъчните метаболити като протеин, липид, нуклеинова киселина и хлорофил се освобождават от матрицата на клетъчната стена, както и от клетъчния интериор и се прехвърлят в околната култура среда или разтворител.
Гореописаният механизъм на ултразвукова / акустична кавитация нарушава цели водорасли клетки или газ и течни вакуоли в рамките на клетките тежко. Ултразвуковата кавитация, вибрациите, турбулентите и микро стриймингът насърчават масовия трансфер между клетъчния интериор и околния разтворител, така че биомолекулите (т.е. метаболитите) да бъдат ефективни и бързо освободени. Тъй като ултразвукът е чисто механично лечение, което не изисква сурови, токсични и/или скъпи химикали.
Високо интензивният, нискочестотен ултразвук създава екстремни енергийно плътни условия, с участието на високи налягания, температури и високи сили на срязване. Тези физически сили насърчават нарушаването на клетъчните структури с цел освобождаване на вътреклетъчни съединения в средата. Следователно нискочестотният ултразвук до голяма степен се използва за извличане на биоактивни вещества и горива от водорасли. Когато в сравнение с конвенционалните методи за екстракция като екстракция с разтворител, смилане на мъниста или хомогенизация с високо налягане, ултразвуковата екстракция превъзхождение чрез освобождаване на повечето от биоактивните съединения (като липиди, протеини, полизахариди и микроелементи) от сонопорираната и нарушена клетка. Прилагането на правилните условия на процеса, ултразвуковата екстракция дава превъзходни добиви на екстракция в рамките на много кратка продължителност на процеса. Например високоефективни ултразвукови екстрактори показва отлична производителност на екстракция от водорасли, когато се използва с подходящ разтворител. В кисела или алкална среда, алкалната клетъчна стена става пореста и набръчкана, което води до повишени добиви при ниска температура (под 60°C) за кратко време на ултразвук (по-малко от 3 часа). Кратката продължителност на екстракция при леки температури предотвратява разграждането на фукоидана, така че да се получи силно биоактивен полизахарид.
Ultrasonication също е метод за трансформиране на фукоидан с високо молекулно тегло в фукоидан с ниско молекулно тегло, което е значително по-биоактивно поради разклонената си структура. Със своята висока биоактивност и биодостатъчност, фукоиданът с ниско молекулно тегло е интересно съединение за фармацевтични продукти и системи за доставка на наркотици.

Искане на информация




Забележете нашите Правила за поверителност,


Казуси: Ултразвукова екстракция на водорасли съединения

Ултразвуковата ефективност на екстракцията и оптимизирането на параметрите на ултразвуковата екстракция са широко проучени. По-долу можете да намерите примерни резултати за резултатите от екстракцията чрез ултразвук от различни видове водорасли.

Екстракция на протеини от Спирулина с помощта на Мано-Термо-Ултразвукова

Изследователската група на проф. Chemat (Университет на Авиньон) изследва ефектите на манотермосоникация (MTS) върху екстракцията на протеини (като фикоцианин) от суха Arthrospira platensis цианобактерии (известен също като спирулина). Mano-Thermo-Sonication (MTS) е прилагането на ултразвук, съчетано с повишени налягания и температури, за да се засили процесът на ултразвукова екстракция.
"Според експериментални резултати MTS насърчава масовия трансфер (висока ефективна дифузност, De) и дава възможност да получи 229% повече протеини (28,42 ± 1,15 g/100 g DW) от конвенционалния процес без ултразвук (8,63 ± 1,15 g/100 g DW). С 28,42 g протеини на 100 g суха биомаса от спирулина в екстракта е постигната честота на възстановяване на протеините от 50% за 6 ефективни минути с непрекъснат mTS процес. Микроскопски наблюдения показаха, че акустичната кавитация е въздействала на спиралинови нишки чрез различни механизми като разпокъсаност, сонопорация, детекстурация. Тези различни явления правят екстракцията, освобождаването и разтворимостта на биоактивните съединения spirulina по-лесни." [Vernès et al., 2019]

Ultrasonic extraction of spirulina protein from Arthrospira platensis cyanobacteria.

Оптична микроскопия изображения на цели спираулина нишки, подложени на mTS лечение с течение на времето. Скала лента (картина А) = 50 μm за всички снимки.
картина и проучване: ©Vernès et al. 2019

Ултразвуков фукоидан и глюкан екстракция от Ламинария дигитата

Изследователската група teaGASC на д-р Тивари изследва извличането на полизахариди, т.е. фукоидан, ламинарин и общо глюкани, от макроалгите Laminaria digitata с помощта на ултразвуков UIP500hdT. Изследваните ултразвуково подпомагани параметри на екстракция (ОАЕ) показаха значително влияние върху нивата на фукозата, FRAP и DPPH. Нива от 1060,75 mg/100 g ds, 968,57 mg/100 g ds, 8,70 μM тролокс/mg fde и 11,02% са получени за фукоза, общо глюкани, FRAP и DPPH съответно при оптимизирани условия на температура (76‟C), време (10 min) и ултразвукова амплитуда (100%) с помощта на 0,1 M HCl като разтворител. След това описаните условия на ОАЕ бяха приложени успешно към други икономически значими кафяви макроалги (L. hyperborea и A. nodosum), за да се получат богати на полизахарид екстракти. Това проучване показва приложимостта на ОАЕ за засилване на извличането на биоактивни полизахариди от различни макроалгални видове.

Ултразвукова фитохимична екстракция от Е. везикулозно и П. каналикулата

Изследователският екип на García-Vaquero сравни различни техники за извличане на романи, включително високоефективна ултразвукова екстракция, Екстракция с ултразвук-микровълнова печка, екстракция с микровълнова печка, екстракция с хидротермално подпомагане и екстракция с високо налягане, подпомагана с цел оценка на ефективността на екстракцията от кафявия микроводораслов вид Fucus vesiculosus и Pelvetia canaliculata. За ултразвук те използваха Hielscher UIP500hdT ултразвуков екстрактор. Anylsis на добивите на екстракция разкри, че ултразвукова екстракция постигна най-високи добиви на повечето фитохимикъли от двете F. везикулозност. Това означава, най-високите добиви на съединения, извлечени от F. vesiculosus с помощта на ултразвуков екстрактор UIP500hdT са били: общо съдържание на фенолни (445,0 ± 4,6 mg еквиваленти на галова киселина/g), общо съдържание на хлоротанин (362,9 ± 3,7 mg еквиваленти на/ж), общо съдържание на флавоноиди (286,3 ± 7,8 mg еквиваленти на кверцетин/g) и общо съдържание на танин (189,1 ± 4,4 mg еквиваленти на катехини/g).
В проучването си изследвания екипът заключи, че използването на ултразвуково подпомагана екстракция "в комбинация с 50% етанолов разтвор като екстракционен разтворител може да бъде обещаваща стратегия, насочена към извличането на TPC, TPhC, TFC и TTC, като същевременно се намалява съвместното извличане на нежелани въглехидрати както от F. vesiculosus, така и от P. canaliculata, с обещаващи приложения при използване на тези съединения като фармацевтични продукти, нутрацевтика и козметични продукти." [Гарсия-Вакеро и др., 2021]

Spirulina Protein Extraction using Hielscher ultrasonic extractors can be linearly sclaed from small to large production.

Мащабиране на мано-термо-ултразвук в Университета в Авиньон с помощта на ultrasonicators Hielscher: от лабораторно оборудване UIP1000hdT А) до оборудване за пилотни мащаби UIP4000hdT (Б, В & D). На картина D е схематизирана трансверсална секция на клетката за ултразвуков поток FC100K,
картина и проучване: ©Vernès et al. 2019

Ultrasonic algae disruption and extraction in continuous in-line mode for the release lipids, proteins, polysaccharides and other bioactive substances.

Ултразвукова настройка на инлайн екстрактор с поточни клетки: 2x UIP1000hdT ultrasonicators с реактори на поточни клетки за непрекъсната екстракция на водорасли

Искане на информация




Забележете нашите Правила за поверителност,


Ultrasonic extractor for algae disruption in an open vessel

UIP1000hdT (1kW, 20kHz) ултразвуков екстрактор с бъркалка за нарушаване и екстракция на водорасли като Хлорела, спирулина, Нанохлоропсис , броени водорасли, както и други микро- и макро-водорасли.

Предимствата на ултразвуковата екстракция на водорасли

  • Висока ефективност на екстракция
  • Превъзходни добиви на екстракция
  • бърз процес
  • Ниски температури
  • Подходящ за извличане на термолабилни съединения
  • Съвместим с всеки разтворител
  • Нискоенергийна консумация
  • Техника за извличане на зелено
  • Удобна и безопасна експлоатация
  • Ниски инвестиционни и оперативни разходи
  • 24/7 операция при тежкотоварни

Високопроизводителни ултразвукови екстрактори за нарушаване на водорасли

състоянието на най-съвременните ултразвуково оборудване Hielscher се дава възможност за пълен контрол върху параметрите на процеса, като амплитуда, температура, налягане и разход на енергия.
За ултразвукова екстракция могат да бъдат разнообразни и оптимизирани за най-добри резултати параметри като размер на частиците на суровината, тип разтворител, съотношение твърдо към разтворителя и време за екстракция.
Тъй като ултразвуковата екстракция е метод на нетермична екстракция, се избягва термично разграждане на биоактивните съставки, присъстващи в суровината като водорасли.
Като цяло предимствата като висок добив, кратко време на екстракция, ниска температура на екстракция, а малките количества разтворител прави ултразвука превъзходния метод на екстракция.

Ултразвукова екстракция: Установена в лабораторията и индустрията

Ултразвуковата екстракция се прилага широко за извличане на всякакъв вид биоактивно съединение от ботанически, водорасли, бактерии и клетки от бозайник. Ултразвуковата екстракция е установена като проста, рентабилна и високоефективна, която отличи други традиционни техники за екстракция чрез по-високи добиви на екстракция и по-кратка продължителност на обработката.
С лаборатория, пейка-отгоре и напълно промишлени ултразвукови системи лесно достъпни, ултразвукова екстракция е в днешно време утвърдена и доверена технология. Hielscher ултразвукови екстрактори са инсталирани в световен мащаб в промишлени преработвателни съоръжения, които произвеждат храна- и фарма клас биоактивни съединения.

Стандартизация на процесите с Hielscher Ultrasonics

Екстрактите, получени от водорасли, които се използват в храните, фармацевтичните продукти или козметиката, трябва да бъдат произведени в съответствие с Добрите производствени практики (ДМП) и в рамките на стандартизирани спецификации за преработка. Цифровите системи за извличане на Hielscher Ultrasonics идват с интелигентен софтуер, което улеснява прецизното задаване и управление на процеса на ултразвук. Автоматичното записване на данни пише всички ултразвукови параметри на процеса като ултразвукова енергия (обща и нетна енергия), амплитуда, температура, налягане (когато са монтирани датчици за темп и налягане) с печат за дата и час на вградената SD-карта. Това ви позволява да ревизирате всяка ултразвуково обработена партида. В същото време се осигурява възпроизводимост и непрекъснато високо качество на продукта.

Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators:

Партида том Дебит Препоръчителни Devices
1 до 500mL 10 до 200 ml / мин UP100H
10 до 2000mL 20 до 400 ml / мин Uf200 ः т, UP400St
00,1 до 20L 00,2 до 4 л / мин UIP2000hdT
10 до 100L 2 до 10 л / мин UIP4000hdT
п.а. 10 до 100 L / мин UIP16000
п.а. по-голям струпване на UIP16000

Свържете се с нас! / Попитай ни!

Поискайте повече информация

Моля, използвайте формата по-долу, за да поискате допълнителна информация за ултразвукови процесори, приложения и цена. Ще се радваме да обсъдим процеса с вас и да ви предложим ултразвукова система, която отговаря на вашите изисквания!









Моля, обърнете внимание, че нашите Правила за поверителност,


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори за смесване на приложения, дисперсия, емулгиране и екстракция на лаборатория, пилот и промишлен мащаб.

Литература / Препратки



Факти заслужава да се знае

Водорасли: Макроалги, Микроводорасли, Фитопланктон, Цианобактерии, Водорасли

Терминът водорасли е неформален, използван за голяма и разнообразна група фотосинтетични еукариотни организми. Водораслите се считат най-вече за протисти, но понякога те също се класифицират като вид растение (ботанически) или хоромисти. В зависимост от клетъчната им структура те могат да бъдат диференцирани на макроводорасли и микроводорасли, известни още като фитопланктон. Макроалгите са многоклетъчни организми, често известни като морски водорасли. Класът макроалги съдържа различни видове макроскопски, многоклетъци, морски водорасли. Терминът фитопланктон се използва главно за микроскопични морски едноклетъчни водорасли (микроводорасли), но може да включва и цианобактерии. Фитопланктонът е широк клас различни организми, включително фотосинтезни бактерии, както и микроводорасли и бронирани коколитофори.
Тъй като водораслите могат да бъдат едноклетъчни или многоклетъчни с нишообразни (низа-подобни) или растителни подобни структури, те често са трудни за класифициране.

Най-култивираните макроалги (морски водорасли) видове са Eucheuma spp., Капафикус алварезий, Gracilaria spp., Захарина японика, Ундария пинатифида, Pyropia spp., и Sargassum fusiforme. Eucheuma и K. alvarezii се култивират за карагенан, хидроколоидален гелинг агент; Gracilaria се отглежда за производство на агар; докато другите видове се формоват за храна и хранене.
Друг тип водорасли е келп. Келпите са големи кафяви водорасли водорасли, които съставят поръчката Laminariales. Келп е богат на алгинат, въглехидрати, Който се използва за сгъстяване на продукти като сладолед, желе, салатен дресинг, и паста за зъби, както и съставка в някои кучешка храна и в произведени стоки. Алгинат прах също се използва често в общата стоматология и ортодонтия. Келп полизахариди като фукоидан се използват в грижата за кожата като желиращи съставки.
Фукоидан е сулфатиран водоразтворим хетерополизахариди, присъстващи в множество видове кафяви водорасли. Комерсиално произвежданият фукоидан се извлича главно от вида морски водорасли Fucus vesiculosus, Cladosiphon okamuranus, Laminaria japonica и Undaria pinnatifida.

Видни водорасли родове и видове

  • Хлорела е род от около тринадесет вида едноклетъчни зелени водорасли (микроалга), принадлежащи към делението Chlorophyta. Клетките на хлорелата имат сферична форма, с диаметър около 2 до 10 μm и нямат флагела. Техните хлоропласти съдържат зелените фотосинтетични пигменти хлорофил-а и -б. Един от най-използваните видове Хлорела е Chlorella vulgaris, който популярно се използва като в хранителна добавка или като богата на протеини добавка храна.
  • Спирулина (Arthrospira platensis цианобактерии) е нишкова и многоклетъчна синьо-зелена алга.
  • Нанохлоропсис окулата е вид от род Нанохлоропсис. Това е едноклетъчно малко зелено водорасли, намерени както в морската, така и в сладката вода. Нанохлоропсите водорасли се характеризират със сферични или леко овоидни клетки с диаметър 2–5 μm.
  • Dicrateria е род хаптофити, включващ трите вида Dicrateria gilva, Dicrateria inornata, Dicrateria ротондата, и Dicrateria vlkianum. Dicrateria rotunda (D. rotunda) може да синтезира въглеводороди, еквивалентни на нефт (наситени въглеводороди с въглероден номер, вариращ от 10 до 38).

High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да се промишлени размери.