Hajelscher ultrazvuk tehnologije

Ultrazvučna ekstrakcija i zaštita

Raspada ćelijske strukture (lizu) pomoću ultrazvuka se koristi za vađenje unutar ćelijski jedinjenja ili mikroba inaktivaciju.

pozadina

U mikrobiologiji, ultrazvuk je primarno povezan sa ćelija poremećaj (lizu) ili Dezintegracija (Allinger 1975). Kada sonikatora tekućine na visokim intenzitetima, zvuk valova koje propagiraju u tečnom mediju rezultirati naizmjenično visokog pritiska (kompresija) i niskog pritiska (razrjeđivanje) ciklusi, sa stopama u zavisnosti od frekvencije.
Tokom ciklusa niskog pritiska, visokog intenziteta ultrazvučnih valova stvoriti mali vakuum mjehurići ili šupljina u tečnosti. Kada se mjehurići postići volumen na kojem se više ne apsorbiraju energiju, oni kolaps nasilno tijekom ciklusa pod visokim pritiskom. Ovaj fenomen se naziva kavitacija. Tokom implozija vrlo visoke temperature (cca. 5,000K) i pritisaka (cca. 2,000atm) se donose na lokalnom nivou. Urušavanja kavitacije mjehur također rezultira tečnim mlazove do 280m / s brzina je rezultat sile smicanja slomiti kovertu ćelije mehanički i poboljšati prijenos materijala. Ultrazvuk može imati bilo destruktivno ili konstruktivno efekte na ćelije u zavisnosti od sonication parametara u radnom odnosu.

ćelija raspada

Pod intenzivnim enzima sonication ili proteina može biti pušten iz ćelije ili subćelijskih organele kao rezultat ćelija raspada. U ovom slučaju, spoj će biti raspušten u otapalo je zatvorena u nerastvorljivo strukture. Da bi se izvući, stanične membrane mora biti uništena. Cell poremećaj je osjetljiv proces, jer sposobnost zida ćelije da izdrže visoke osmotski pritisak iznutra. Dobru kontrolu poremećaja ćelija je potrebno, kako bi se izbjegla nesmetano puštanje svih intracelularne proizvoda, uključujući Phagocytosis i nukleinskih kiselina, ili denaturacije proizvoda.
Ultrasonication služi kao dobro kontrolirati sredstva za mobilne dezintegracije. Za ovo, mehaničke efekte ultrazvuka daju brže i potpunije prodiranje otapala u ćelijske materijala i poboljšanje prenosa mase. Ultrazvuk postiže veće penetracije otapala u postrojenje tkivo i poboljšava prenosa mase. Ultrazvučnih talasa generiranje kavitacija poremetiti ćelijske zidove i olakšati otpuštanje komponenti matrice.

prijenos mase

U principu, ultrazvuk može dovesti do permeabilization ćelijskih membrana za ione (Muveseo 1978), A to može značajno smanjiti selektivnost ćelijske membrane. Mehaničke aktivnost ultrazvuka podržava difuzije otapala u tkivo. Kao ultrazvuk razbija zid ćelije mehanički strane kavitacije sile smicanja, olakšava prijenos iz ćelije u otapalo. smanjenje veličine čestica od ultrazvučne kavitacije povećava površinu u kontaktu između čvrste i tečne faze.

Proteina i enzima Ekstrakcija

U posebno ekstrakcija enzima i proteina pohranjene u stanicama i subćelijskih čestice je jedinstvena i efikasnu primjenu ultrazvuka visokog intenziteta (Kim 1989), Kao vađenje organskih spojeva sadržanih unutar tijela biljaka i sjemena po otapalo može znatno poboljšati. Stoga ultrazvuk ima potencijalnu korist u ekstrakcije i izolacije novih potencijalno bioaktivnih komponenti, npr od ne-koristiti nusproizvod potoci formirana u tekućem procesu. Ultrazvuk također može pomoći da se intenzivira posljedica liječenja enzima, a to smanjuje količinu enzima potrebnih ili povećati prinos na izvlačenje relevantnih spojeva.

Lipidi i proteini

Ultrasonication se često koristi za poboljšanje ekstrakcije lipida i proteina iz biljnog sjemena, kao što su soja (npr brašno ili obezmašćenih soje) ili drugih uljarica. U ovom slučaju, uništavanje ćelija zidova olakšava pritiskom (hladno ili vruće) i time smanjuje preostale ulja ili masti u pritiskom na tortu.

Utjecaj kontinuiranog ultrazvučnog ekstrakcija na prinos rasutih proteina je pokazano Moulton Et Al. Na sonication povećao oporavak rasutog proteina progresivno kao pahuljica / rastvarača odnos promijenjen 1:10-01:30. To je pokazalo da ultrazvuk je u mogućnosti da peptize proteina soje na gotovo bilo koje komercijalne propusnost i da je energija sonication potrebne bio najniži, kada su se koristili deblji premaza. (Moulton Et Al. 1982)

Se primjenjuju na: Citrus ulje od voća, vađenje nafte iz tla senf, kikiriki, silovanja, biljka ulje (ehinacea), uljane repice, soje, kukuruza

Oslobođenje fenolnih spojeva i Antocijani

Enzimi, kao što su pektinaza, cellulases i hemicellulases su naširoko koristi u obradi soka kako bi se razgrađuju ćeliju zidove i poboljšati sok extractability. Prekida matrice ćelija zid i oslobađa komponente, kao što su fenola u sok. Ultrazvuk poboljšava proces ekstrakcije i stoga može dovesti do povećanja fenolne spoj, alkaloidi i sok od prinosa, obično lijevo u press kolač.

Korisni efekti ultrazvučnih tretmana na oslobođenje fenola i antocijana od grožđa i bobičastog matrice, posebno od borovnice (Vakcinij myrtillus) I crne ribizle (Ribes) U sok, je istraživao VTT biotehnologiju, Finska (MAXFUN EU-projekta) koristeći Ultrazvučni procesor UIP2000hd nakon odmrzavanja, gnječenje i enzima inkubacije. Prekida ćelije zidova tretman enzimskih (Pectinex BE-3L za borovnice i Biopectinase CCM za crni ribizli) je poboljšana u kombinaciji s ultrazvuka. “Američki liječenje povećava koncentracija fenolnih jedinjenja borovnica sok za više od 15%. […] Utjecaj SAD (ultrazvuk) bio je značajniji sa crnim ribizle, koji su veći izazov bobice u obradi soka od borovnice zbog visokog sadržaja pektina i drugu ćeliju zid arhitekture. […] Koncentracija fenolnih spojeva u sok povećana za 15-25% pomoću SAD (ultrazvuk) tretman nakon enzima inkubacije.” (Mokkila Et Al. 2004)

Mikroba i enzima inaktivacije

Mikroba i enzima inaktivacije (očuvanje), npr u voćnim sokovima i umacima je još jedna primjena ultrazvuka u prehrambenoj. Danas, očuvanje strane visina temperature za kratko vrijeme (Pasterizacija) je i dalje najčešći način obrade za mikrobiološke ili enzima inaktivacije koji vodi do duži rok trajanja (očuvanje). Zbog izloženosti visokim temperaturama, to termalna metoda često ide na štetu za mnoge prehrambene proizvode.
Proizvodnju novih supstanci iz reakcije topline katalizovanih i modifikaciju makromolekula, kao i deformacije biljnih i životinjskih strukture mogu smanjiti do gubitka kvaliteta. Stoga, termičke obrade može izazvati nepoželjne promene senzornih atributa, i.e. tekstura, okus, boja, miris, i prehrambene kvalitete, i.e. vitamine i proteine. Ultrazvuk je efikasan netermičkih (minimalna) alternativne obrade.

Toplote lokalnom nivou od strane kavitacije i stvorili radikala može dovesti do inaktivacije enzima sonication (El'piner 1964). Na dovoljno nizak nivo sonication strukturne i metaboličke promjene mogu se javiti u ćelijama bez njihovog uništenja. Aktivnost peroksidaze, koja se nalazi u većini sirovim i unblanched voće i povrće, a može se posebno povezana s razvojem off-okusa i bruniranje pigmentima mogu se znatno smanjiti upotrebom ultrazvuka. Thermoresistant enzima, kao što su lipaza i proteaza da izdrži tretman ultra-visoke temperature i koji mogu smanjiti kvalitetu i rok trajanja toplinski obrađenog mlijeka i drugih mliječnih proizvoda mogu biti efikasnije inaktiviraju istovremenu primjenu ultrazvuka, topline i pritiska (MTS).

Ultrazvuk je pokazao svoj potencijal u uništavanju hranom patogena, poput E. coli, salmonela, ascaris, Giardia, kriptospora cisteI Poliovirus.

Se primjenjuju na: očuvanje džem, marmelada ili preliva, npr za sladoled, voćni sokovi i umaka, mesnih prerađevina, mliječni

Sinergije Ultrazvuk sa temperature i tlaka

Ultrasonication je često efikasniji u kombinaciji sa drugim anti-mikrobne metode, kao što su:

  • termo-sonication, i.e. topline i ultrazvuk
  • mano-sonication, i.e. pritisak i ultrazvuk
  • Mano-termo-sonication, i.e. pritisak, vrućine i ultrazvuk

Kombinovani primjena ultrazvuka s topline i / ili pritiska se preporučuje za Bacillus subtilis, Bacillus coagulans Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae, i Aeromonas hydrophila.

razvoj procesa

Za razliku od drugih ne-termalnih procesa, kao što su visoki hidrostatički pritisak (HP), komprimirani ugljen-dioksida (cCO2) i natkritične ugljen-dioksida (ScCO2) i visoke električnog polja impulsa (HELP), ultrazvuk se može lako testirati u laboratoriju ili klupa-top skale – generiranje ponovljive rezultate za scale-up. Intenzitet i karakteristike kavitacija se lako može prilagoditi specifičnim procesom ekstrakcije ciljati specifične ciljeve. Amplituda i pritisak mogu varirati u širokom rasponu, npr identificirati energetski najefikasniji ekstrakcija setup. Tough tkiva treba podvrgnuti maceracije, brušenje ili pulverizacija prije ultrasonication.

E. coli

Za proizvodnju male količine rekombinantnog proteina za proučavanje i karakterizaciju njihovih bioloških svojstava, E. coli je bakterija izbora. Pročišćavanje tagova, npr polyhistidine rep, beta-galaktozidaze, ili maltoza-binding
proteini, se obično pridružio na rekombinantni proteini kako bi ih odvojiti od ćelije ekstrakti s čistoćom dovoljno za većinu analitičke svrhe. Ultrasonication omogućuje maksimalno oslobađanje proteina, posebno kada je prinos proizvodnja je niska i da se očuva strukture i aktivnosti rekombinantnih proteina.

Narušavanju E. coli ćelije kako bi se izdvojiti ukupno Chymosin proteina je proučavao Kim i Zayas.

šafran Izdvajanje

Šafran je poznat kao najskuplji začin na svjetskom tržištu, a odlikuje delikatan okus, gorak okus i atraktivan žute boje. The Saffron začin se dobija iz crvene stigmu cvijet šafrana šafran. Nakon sušenja, ti dijelovi se koriste kao začin u kulinarstvu ili kao sredstvo za bojenje. Intenzivan karakterističan okus šafrana rezultata, posebno od tri jedinjenja: crocins, picrocrocin i safranal.

Kadkhodaee i Hemmati-Kakhki pokazali su u studiji koja ultrasonication znatno povećao prinos ekstrakcije i smanjuje vrijeme obrade znatno. U stvari, rezultati ekstrakcijom ultrazvukom bili upadljivo bolji od tradicionalne hladne ekstrakcije vode, što je predloženo od strane ISO. Za svoja istraživanja, Kadkhodaee i Hemmati-Kakhki su koristili Hielscher je ultrazvučnog uređaja UP50H. Najbolji rezultati postignuti su sa pulsirajuće sonication. To znači da kratki puls intervalima bila efikasnija od kontinuiranog ultrazvučnog tretmana.

oksidacija

Na pod kontrolom intenziteta, primjena ultrazvuka u biotransformacije i fermentacije može rezultirati u poboljšane Biološka obrada, zbog izazvane bioloških efekata i zbog olakšana ćelijski masovno transfer. Uticaj kontrolirane primjene ultrazvuka (20kHz) na oksidaciju holesterola u cholestenone po mirovanja ćelije Rodococcus erythropolis ATCC 25544 (nekada Nocardia erythropolis) Je istraživao Bar.

Holesterol + O2 = Cholest-4-en-3-on + H2The2

Ovaj sistem je tipično za mikrobiološke transformacije steroli i steroidi u tom podlogu i proizvodi su vode nerastvorljivo čvrste materije. Dakle, ovaj sistem je prilično jedinstven po tome kako ćelije i materije mogu biti predmet efekat ultrazvuka (Bar, 1987). Na dovoljno niska ultrazvučnog intenziteta koji je sačuvao strukturni integritet ćelije i održavaju njihovu metaboličku aktivnost, bar uočen značajan poboljšanje u kinetički stope biotransformacije u mikroba premaza od 1,0 i 2,5 g / L kolesterol kad sonicated za 5s svaki 10mn s izlaznu snagu od 0,2 W / cm². Ultrazvuk nije pokazao učinak na enzimsku oksidaciju holesterola (2.5g / L) od holesterola oksidaze.

prednosti Tehnologija

Korištenje ultrazvučne kavitacije za vađenje i čuvanje hrane je nova moćna tehnologija obrade koja se ne može sa sigurnošću i ekološki prihvatljiv, ali i primjenjuje samo na efikasan i ekonomičan način. Na homogenizaciju i očuvanje efekt lako se može koristiti za voćnih sokova i kašica (npr naranče, jabuke, grejp, mango, grožđe, šljiva), kao i za povrće umake i juhe, kao što su paradajz sos ili šparoga supu.

Zatražite više informacija!

Molimo koristite obrazac ispod, ako želite da zatraži dodatne informacije u vezi sa upotrebom ultrazvuka za vađenje i čuvanje.









Molim vas, obratite se našem Politika privatnosti.


literatura

Allinger, H. (1975): Američka laboratorija, 7 (10), 75 (1975).

Bar, R. (1987): Ultrazvuk Enhanced bioprocesa, U: Biotehnologija i inženjering, Vol. 32, str. 655-663 (1987).

El'piner, Š.I. (1964): Ultrazvuk: fizička, hemijska i biološka efekti (Consultants Bureau, New York, 1964), 53-78.

Kadkhodaee, R .; Hemmati-Kakhki, A .: Ultrazvučno Vađenje aktivnih supstanci iz Saffron, u: Internet izdanja.

Kim, S. M. i Zayas, J.F. (1989): Obrada parametara ekstrakcije chymosin ultrazvukom; u J. Food Sci. 54: 700.

Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K (2004): Kombinirajući moć ultrazvuk sa enzimima u bobičastog voća za preradu soka, Na: 2. Int. Conf. Biokataliza hrane i pića, 19-22.9.2004, Stuttgart, Njemačka.

Moulton, K.J., Wang, L.Č. (1982): Pilot-Plant Studija Kontinuirano Ultrazvučno Vađenje Soja Protein, u: Journal of Food Science, Volume 47, 1982.

Mummery, Č.L. (1978): Učinak ultrazvuka na fibroblaste in vitro, u: prof.dr. Disertacija, Univerzitet u Londonu, London, Engleska, 1978.