Ultrasonication to Improve Algae Cell Disruption and Extraction

Alge, makro- i mikroalge, sadrže mnoge vrijedne spojeve, koji se koriste kao hranjiva hrana, dodaci hrani ili kao gorivo ili gorivo. Da bi se oslobodile ciljne supstance iz ćelije algi potrebna je potentna i efikasna tehnika poremećaja ćelija. Ultrazvučni ekstraktori su vrlo efikasni i pouzdani kada je u pitanju vađenje bioaktivnih spojeva iz botanika, algi i gljivica. Dostupni u laboratoriji, klupi-top i industrijskoj skali, Hielscher ultrazvučni ekstraktori su uspostavljeni u proizvodnji ekstrakta izvedenih ćelija u proizvodnji hrane, farme i bio-goriva.

Alge kao vredan resurs za ishranu i gorivo

Ćelije algi su svestran izvor bioaktivnih i energetski bogatih spojeva, kao što su proteini, ugljikohidrati, lipidi i druge bioaktivne tvari kao i alkane. To čini alge izvorom hrane i nutricionih spoja kao i za goriva.
Mikroalge su cijenjen izvor lipida, koji se koriste za ishranu i kao krmna goriva (npr. biodizel). Soji morskog fitoplanktona Dicrateria, kao što je Dicrateria rotunda, poznati su kao alge koje proizvode benzin, koje mogu sintetizirati niz zasićenih ugljikovodika (n-alkana) iz C10H22 do C38H78, koji su kategorizirani kao benzin (C10–C15), dizel ulja (C16–C20), i goriva ulja (C21–C38).
Zbog svoje nutricione vrijednosti, alge se koriste kao "funkcionalna hrana" ili "nutraceuticals". Važne mikrohranljive tvari koje se izdvajaju iz algi uključuju karotenoide asaksantina, fukoksantina i zeaksantina, fukoidana, laminari i druge glukane među brojnim drugim bioaktivnim supstancama koje se koriste kao nutricioni dodaci i farmaceutski proizvodi. Karagenan, alginat i drugi hidrokoloidi se koriste kao dodaci hrani. Lipidi algi se koriste kao izvor veganske omega-3, a koriste se i kao gorivo ili kao stoka za proizvodnju biodizela.

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.

Ultrazvučni ekstraktor UIP2000hdT sa reaktorom od nehrdljivog čelika za komercijalno ekstrakciju lipida, proteina i antioksidanata iz algi.

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Alge Cell Disruption and Extraction by Power Ultrasound

Ultrazvučni ekstraktori ili jednostavno ultrasonikatori se koriste za izdvajanje vrijednih spoja iz malih uzoraka u laboratoriji kao i za proizvodnju u velikim komercijalnim razmjerima.
Ćelije algi su zaštićene kompleksnim ćelijskim zidnim matricama, koje su sačinjene od lipida, celuloze, proteina, glikoproteina, i polisaharida. Baza većine zidova ćelija algi izgrađena je od mikrofibrilarne mreže unutar gel-poput proteinske matrice; međutim, neke mikroalge su opremljene neorganskim krutim zidom koji se sačinjava od opaline silicijevih frustula ili kalcij-karbonata. Da bi se dobila bioaktivna spoja iz algalske biomase, neophodna je efikasna tehnika poremećaja ćelija. Osim tehnoloških faktora ekstrakcije (dakle, metode ekstrakcije i opreme), na efikasnost poremećaja i ekstrakcije ćelija algi snažno utiču i razni faktori ovisni o algama kao što su sastav ćelijskog zida, lokacija željene biomolekule u ćelijama mikroalga, te faza rasta mikroalgi tokom berbe.

Kako radi ultrazvučni poremećaj i ekstrakcija algi?

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.Kada se ultrazvučni talasi visokog inteziteta spoje putem ultrazvučne sonde (poznate i kao ultrazvučni rog ili sonotrode) u tečnost ili mulj, zvučni talasi putuju kroz tečnost i stvaraju tako naizmjenični ciklusi visokog pritiska / niskog pritiska. Tokom ovih ciklusa visokog pritiska / niskog pritiska, javljaju se minutni vakuumski mjehurići ili šupljine. Kavitacioni mjehurići nastaju kada lokalni pritisak padne tokom ciklusa niskog pritiska dovoljno daleko ispod zasićenog pritiska pari, što je vrijednost koju daje vlažna čvrstoća tekućine na određenoj temperaturi. Koji rastu preko nekoliko ciklusa. Kada ovi vakuumni mjehurići dostižu veličinu, gdje ne mogu apsorbirati više energije, mjehurić implodira nasilno tokom ciklusa visokog pritiska. Implozija kavitacionih mjehurića je nasilan, energetski gusti proces koji stvara intenzivne udarne talase, turbulencije i mikro-avione u tekućini. Osim toga, stvaraju se lokalizirani vrlo visoki pritisci i vrlo visoke temperature. Ovi ekstremni uslovi su lako sposobni da poremete ćelijske zidove i membrane i da oslobode intraćelijske spojeve na efikasan, efikasan i brz način. Intraćelijski spojevi kao što su proteini, polisaharidi, lipidi, vitamini, minerali i antioksidanti se time mogu efikasno izvući pomoću ultrazvučnika moći.

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

The ultrasonicator UP400St idealan je za ometanje i ekstrakciju bioaktivnih spoja iz algi u manjim grupama (cca 8-10L)

Ultrazvučna kavitacija za poremećaj i ekstrakciju ćelija

UP400St with stirrer for cell disintegration, disruption and extractionKada je izložena intenzivnoj ultrazvučnoj energiji, zid ili membrana bilo koje vrste ćelije (uključujući botaničku, sisačku, algalnu, gljivičnu, bakterijsku itd.) je poremećena i ćelija je rastrgana u manje fragmente mehaničkim silama energetski guste ultrazvučne kavitacije. Kada je ćelijski zid slomljen, ćelijski metaboliti poput proteina, lipida, nukleirne kiseline i hlorofila se oslobađaju iz ćelijske zidne matrice kao i iz ćelijske unutrašnjosti i prebacuju se u okolni kulturni medij ili otapao.
Gore opisan mehanizam ultrazvučne / akustične kavitacije ometa cijele algalne ćelije ili gas i tekuće vakuole unutar ćelija ozbiljno. Ultrazvučna kavitacija, vibracije, turbulencije i mikro streaming promoviraju prijenos mase između unutrašnjosti ćelije i okolnog otavara tako da su biomolekuli (dakle metaboliti) efikasni i brzo oslobođeni. Budući da je sonication čisto mehanički tretman koji ne zahtijeva ošte, otrovne i/ili skupe hemikalije.
Visoki intenzivitet, ultrazvuk niske frekvencije stvara ekstremne energetski gustoće, sa visokim pritiscima, temperaturama i visokim silama smicanja. Ove fizičke sile promovišu poremećaj ćelijskih struktura kako bi se oslobodili intraćelijski spojevi u medij. Stoga se ultrazvuk niske frekvencije uglavnom koristi za ekstrakciju bioaktivnih supstanci i goriva iz algi. U poređenju sa konvencionalnim metodama ekstrakcije kao što su ekstrakcija otapala, milanje zrna ili homogenizacija visokog pritiska, ultrazvučna ekstrakcija excelira tako što se većina bioaktivnih spoja (kao što su lipidi, proteini, polisaharidi i mikrohranljivi tvari) iz sonoporirane i poremećene ćelije. Primjenom pravih uslova procesa, ultrazvučna ekstrakcija daje superiorne prinose ekstrakcije unutar vrlo kratkog trajanja procesa. Na primjer, ultrazvučni ekstraktori visokih performansi pokazuju izvrsne performanse ekstrakcije iz algi, kada se koriste sa prilagođenim otavara. U kiselom ili alkalnom mediju, zid algalnih ćelija se porozno i nabora, što dovodi do povećanih prinosa pri niskoj temperaturi (ispod 60°C) u kratkom vremenu sonikacije (manje od 3 sata). Kratko trajanje ekstrakcije na blagim temperaturama sprečava degradaciju fukoidana, tako da se dobije visoko bioaktivni polisaharid.
Ultrasonication je također metoda za transformaciju fukoidana visoke molekularne težine u fucoidan niske molekularne težine, koji je znatno bioaktivniji zbog svoje debrandirajuće strukture. Sa svojom visokom bioaktivnošću i biopristupnošću, fucoidan niske molekularne težine je zanimljiv spoj za farmaceutske i sisteme za isporuku lijekova.

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Case Studies: Ultrasonic Extraction of Algae Compounds

Ultrazvučna efikasnost ekstrakcije i optimizacija ultrazvučnih parametara ekstrakcije su široko proučavani. U nastavku možete pronaći uzorne rezultate za rezultate ekstrakcije putem ultrasonicationa iz raznih vrsta algi.

Ekstrakcija proteina iz Spiruline koristeći Mano-Thermo-Sonication

Istraživačka grupa prof. Chemat (University of Avignon) istraživala je učinke manotermosonication (MTS) na ekstrakciju proteina (kao što je fikocijanin) iz suhe Arthrospira platensis cijanobakterije (poznat i kao spirulina). Mano-Thermo-Sonication (MTS) je primjena ultrazvučnika u kombinaciji sa povišenim pritiscima i temperaturama kako bi se intenzivirao ultrazvučni proces ekstrakcije.
"Prema eksperimentalnim rezultatima, MTS je promovirao prijenos mase (visoka efektivna difuzivnost, De) i omogućio da dobije 229% više proteina (28,42 ± 1,15 g/100 g DW) nego konvencionalni proces bez ultrazvuka (8,63 ± 1,15 g/100 g DW). Sa 28,42 g proteina na 100 g suhe spirulina biomase u ekstraktu, stopa oporavka proteina od 50% ostvarena je u 6 efektivnih minuta sa kontinuiranim MTS procesom. Mikroskopska opažanja su pokazala da je akustična kavitacija uticala na filamente spiruline različitim mehanizmima kao što su fragmentacija, sonoporacija, detekturacija. Ove različite pojave olakšavaju ekstrakciju, oslobađanje i solubilizaciju bioaktivnih spoja spiruline." [Vernès et al., 2019]

Ultrasonic extraction of spirulina protein from Arthrospira platensis cyanobacteria.

Optičke mikroskopske slike čitavih spiurulina filamenata podvrgnutih tretmanu MTS-a tokom vremena. Vaga bar (slika A) = 50 μm za sve slike.
slika i studija: ©Vernès et al. 2019

Ultrazvučni Fucoidan i Glucan Ekstrakcija iz Laminaria digitata

Istraživačka grupa TEAGASC-a dr. Tiwari istraživala je vađenje polisaharida, dakle fukoidana, laminarina i totalnih glukana, iz makroalgae Laminaria digitata pomoću ultrasonicator UIP500hdT. Ultrazvučno asistirani parametri ekstrakcije (UAE) koji su proučavani pokazali su značajan uticaj na nivoe fukoze, FRAP i DPPH. Nivoi od 1060,75 mg/100 g ds, 968,57 mg/100 g ds, 8,70 μM trolox/mg fde i 11,02% dobiveno je za fukozu, ukupno glukane, FRAP i DPPH, odnosno u optimizovanim uslovima temperature (76%)C), vremenu (10 min) i ultrazvučnoj amplitudi (100%) koristeći 0,1 M HCl kao otapao. Opisani uslovi UAE su tada uspješno primijenjeni na druge ekonomski relevantne smeđe makroalge (L. hyperborea i A. nodosum) kako bi se dobili polisaharidi bogati ekstrakti. Ova studija pokazuje primjenjivost UAE-a za poboljšanje ekstrakcije bioaktivnih polisaharida iz raznih makroalgalnih vrsta.

Ultrazvučna fitokemska ekstrakcija iz F. vesiculosus i P. canaliculata

Istraživački tim García-Vaquero usporedio je različite tehnike ekstrakcije romana uključujući ultrazvučno izvlačenje visokih performansi, Ultrazvuk-mikrovalna ekstrakcija, mikrovalna ekstrakcija, ekstrakcija uz pomoć hidrotermalne pomoći i ekstrakcija uz pomoć visokog pritiska kako bi se ocijenila efikasnost ekstrakcije iz smeđe mikroalge vrste Fucus vesiculosus i Pelvetia canaliculata. Za ultrasonication, koristili su Hielscher UIP500hdT ultrazvučni ekstraktor. Anylsis prinosa ekstrakcije je otkrio da je ultrazvučna ekstrakcija postigla najviše prinose većine fitohemikalije iz oba F. vezikuloza. To znači, najviši prinosi spojeva ekstrahovanih iz F. vezikulusa pomoću ultrazvučni ekstraktor UIP500hdT bili su: ukupan sadržaj fenola (445,0 ± 4,6 mg ekvivalenta galne kiseline/g), ukupan sadržaj lorotanina (362,9 ± 3,7 mg ekvivalenta loroglucinola/g), ukupan sadržaj flavonoida (286,3 ± 7,8 mg ekvivalenta kvercetina/g) i ukupan sadržaj tanina (189,1 ± 4,4 mg ekvivalenta katehina/g).
U svojoj istraživačkoj studiji, tim je zaključio da bi upotreba ultrazvučno asistirana ekstrakcije "u kombinaciji sa 50% etanolikom rastvorom kao ekstrakcionim otapićem mogla biti obećavajuća strategija koja cilja na vađenje TPC-a, TPHC, TFC i TTC, uz smanjenje ko-ekstrakcije nepoželjnih ugljikohidrata i iz F. vezikuloza i P. canaliculata, uz obećavajuće primjene pri upotrebi tih spojeva kao farmaceutika, nutraceutika i kozmetičkih proizvoda." [García-Vaquero et al., 2021]

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

Skala gore mano-termo-sonication na Univerzitetu u Avignonu koristeći Hielscher ultrasonicators: iz laboratorijske opreme UIP1000hdT (A) na opremu pilotske skale UIP4000hdT (B, C & D). Na slici D je shematizirana transveralna sekcija ultrazvučne ćelije protoka FC100K.
slika i studija: ©Vernès et al. 2019

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

Ultrazvučno inline ekstraktorsko podešavanje sa ćelijama protoka: 2x UIP1000hdT ultrasonicators sa reaktorima celija protoka za kontinuirano ekstrakciju algi

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Ultrasonic extractor for algae disruption in an open vessel

UIP1000hdT (1kW, 20kHz) ultrazvučni ekstraktor sa stilerom za prekid i ekstrakciju algi kao sto su chlorella , spirulina , nannochloropsis , broen alge kao i druge mikro- i makro-alge .

Prednosti ultrazvučne ekstrakcije algi

  • Velika efikasnost ekstrakcije
  • Superiorni prinosi izvlačenja
  • brz proces
  • Niske temperature
  • Pogodan za izdvajanje termolabilnih spoja
  • Kompatibilan sa bilo kojom Otopom
  • Niska potrošnja energije
  • Tehnika zelenog izvlačenja
  • Jednostavno i siguran rad
  • Niske investicije i operativne troškove
  • 24/7 operacija pod teškim dužnostima

Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi za poremećaj algi

Hielscher-ova najsavremenija ultrazvučna oprema omogućava potpunu kontrolu parametara procesa, kao što su amplituda, temperatura, pritisak i ulaz energije.
Za ultrazvučnu ekstrakciju, parametri kao što su veličina čestica sirovine, tip otapa, omjer čvrstog i otapao, i vrijeme ekstrakcije mogu biti raznoliki i optimizirani za najbolje rezultate.
Budući da je ultrazvučna ekstrakcija metoda netermalne ekstrakcije, izbjegava se toplinska degradacija bioaktivnih sastojaka prisutnih u sirovini kao što su alge.
Sveukupno, prednosti kao što su visoki prinos, kratko vrijeme ekstrakcije, niska temperatura ekstrakcije, a male količine otavara čini sonication superiornom metodom ekstrakcije.

Ultrasonic Extraction: Established in Lab and Industry

Ultrazvučna ekstrakcija se široko primjenjuje za ekstrakciju bilo koje vrste bioaktivnih spoja iz botaničkih, algi, bakterija i ćelija sisača. Ultrazvučna ekstrakcija je uspostavljena kao jednostavna, troškovno efikasna i vrlo efikasna koja izdvaja druge tradicionalne tehnike ekstrakcije višim prinosima ekstrakcije i kraćim trajanjem obrade.
Sa labosom, klupama i potpuno industrijskim ultrazvučnim sistemima koji su lako dostupni, ultrazvučna ekstrakcija je danas dobro uspostavljena i pouzdana tehnologija. Hielscher ultrazvučni ekstraktori su instalirani širom svijeta u industrijskim objektima za preradu koji proizvode hranu- i farmako-razreda bioaktivnih spoja.

Obradi standardizaciju sa Hielscher Ultrasonikom

Ekstrakti izvedeni iz algi, koji se koriste u hrani, farmaceutici ili kozmetici, moraju biti proizvedeni u skladu sa Dobrim proizvodnim praksama (GMP) i prema standardiziranim specifikacijama obrade. Hielscher Ultrasonicsovi digitalni sistemi ekstrakcije dolaze sa inteligentnim softverom, što olakšava precizno podešavanje i kontrolu procesa sonikacije. Automatsko snimanje podataka piše sve parametre ultrazvučnog procesa kao što su energija ultrazvuka (totalna i neto energija), amplituda, temperatura, pritisak (kada se montira temp i senzori pritiska) sa datumom i vremenskim pečatom na ugrađenoj SD-kartici. Ovo vam omogućava da revidirate svaki ultrazvučno obrađen lot. Istovremeno, osigurana je reroducibilnost i kontinuirano visok kvalitet proizvoda.

Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:

Batch Volumen protok Preporučeni uređaji
1 do 500ml 10 do 200ml / min UP100H
10 do 2000mL 20 do 400mL / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 do 20L 00,2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100l 2 do 10L / min UIP4000hdT
N / A. 10 do 100L / min UIP16000
N / A. veći klaster UIP16000

Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!

Traži više informacija

Molimo koristite formular ispod da Zatražit dodatne informacije o ultrazvučnim procesorima, aplikacijama i cijeni. Biće nam drago da diskutujemo o vašem procesu sa vama i da vam ponudimo ultrazvučni sistem.









Molim vas, obratite se našem Politika privatnosti.


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

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulgaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim skalama.

Književnost/reference



Činjenice vredi znati

Alge: Macroalgae, Microalgae, Phytoplankton, Cyanobacteria, Seaweed

Pojam alge je neformalna, koja se koristi za veliku i raznoliku grupu fotosintetičke eukaryotske organizme. Alge se uglavnom smatraju protistima, ali se ponekad klasificiraju i kao vrsta biljaka (botaničkih) ili horomista. U zavisnosti od njihove ćelijske strukture, oni se mogu razlikujeti u makroalge i mikroalge, poznate i kao fitoplankton. Makroalge su višećelijski organizmi, često poznati kao alge. Klasa makroalgi sadrži razne vrste makroskopskih, višecelijskih, morskih algi. Termin fitoplankton se uglavnom koristi za mikroskopske morske jednoćelijske alge (mikroalge), ali može uključivati i cijanobakterije. Fitoplankton je široka klasa različitih organizama uključujući fotosintezujućih bakterija kao i mikroalge i oklopno oblokane kokolitofore.
Kako alge mogu biti jednoćelijske ili višećelijske sa filamentnim (string-like) ili biljnim strukturama, često ih je teško klasificirati.

Naj kultiviranije makroalge (alge) su eucheuma spp., Kappaphycus alvarezii, Gracilaria spp., Saccharina japonica, Undaria pinnatifida, Pyropia spp., i Sargassum fusiforme. Eucheuma i K. alvarezii se uzgajaju za carrageenan, hidrokoloidni gelling agens; Gracilaria se uzgaja za proizvodnju agara; dok se ostale vrste hrane za hranu i ishranu.
Još jedan tip morske trave je kelp. Kelpsi su velike smeđe alge morske alge koje čine red Laminariales. Kelp je bogat alginatom, ugljikohidratom, koji se koristi za zgusavanje proizvoda kao što su sladoled, žele, preljev za salatu, i pasta za zube, kao i sastojak u nekoj psećoj hrani i u proizvedenoj stvari. Alginatski prah se također često koristi u općoj stomatologiji i ortodontici. Kelp polisaharidi kao što je fucoidan se koriste u njegu kože kao gelling sastojci.
Fucoidan je sulfirani vodeno rastvorni heteropolizaharidi, prisutni u više vrsta smeđih algi. Komercijalno proizvedeni fucoidan se uglavnom izdvaja iz vrsta u moru Fucus vesiculosus, Cladosiphon okamuranus, Laminaria japonica i Undaria pinnatifida.

Istaknute alge Genera i Vrste

  • Hlorela je rod od oko trinaest vrsta jednoćelijskih zelenih algi (microalga) koje pripadaju podjeli Hlorophyta. Ćelije hlorele imaju sferni oblik, promjera su oko 2 do 10 μm, i bez flagele. Njihovi hloroplasti sadrže zelene fotosintetske pigmente hlorofil-a i -b. Jedna od najkorištenijih chlorella vrsta je Chlorella vulgaris, koja se popularno koristi kao dodatak prehrani ili kao dodatak hrani bogatoj proteinima.
  • Spirulina (Arthrospira platensis cyanobacteria) je filamentna i višećelijska plavo-zelena alga.
  • Nannochloropsis oculata je vrsta roda Nannochloropsis. To je jednoćelijska mala zelena alga, nađena i u morskom i slatkovodnom. Nannokloropsis alge se karakteriziraju sfernim ili blago ovoidnim ćelijama promjera 2–5 μm.
  • Dicrateria je rod haptofita, koji sačinjava tri vrste Dicrateria gilva, Dicrateria inornata, Dicrateria rotunda i Dicrateria vlkianum. Dicrateria rotunda (D. rotunda) može sintetizirati ugljikovodika ekvivalentne petroleju (zasićenim ugljikovodicima s brojem ugljika u rasponu od 10 do 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 proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija u industrijske veličine.