Sklizeň mikrořas zlepšená sonikací
Mikrořasy jsou bohaté na lipidy, bílkoviny a mikroživiny, což z nich činí cenný zdroj živin. Vzhledem ke strukturní odolnosti buněčných stěn řas a potřebě následné extrakce intracelulárních sloučenin – zejména lipidů a mikroživin – je zapotřebí netermická, vysoce účinná technologie. Společnost Hielscher nabízí se svými sonikátory vynikající řešení zpracování, které usnadňuje a zlepšuje dva zásadní kroky zpracování – koncentraci biomasy a dezintegraci buněk.
Sonikátor UIP1000hdT pro zpracování řas
Jeden sonikátor – dva kroky ve zpracování řas
- Nedestruktivní sklizeň řas
Bez narušení životaschopnosti a bez poškození integrity typické mnohobuněčné spirálovité struktury Arthrospira platensis. Mírné ultrazvukové vibrace a kavitace způsobují kolaps plynových vezikul uvnitř buněk Arthrospira platensis, čímž umožňují sedimentaci jinak plovoucích buněk. To usnadňuje koncentraci biomasy řas. - Dezintegrace buněk pro extrakci (lipidy, bílkoviny, bioaktivní sloučeniny)
Ve druhém procesním kroku, extrakci, se intenzivní sonikace používá k narušení buněčné struktury Arthrospira platensis za účelem uvolnění intracelulárních sloučenin, jako jsou lipidy, bílkoviny a bioaktivní sloučeniny.
Zjistěte více o ultrazvukové extrakci řas!
Sklizeň řas podpořená ultrazvukem
Ve studii Lecina et al. (2015) byly kultury sinic Arthrospira fusiformis (také Arthrospira platensis) podrobeny nedisruptivní sonikaci, která prokázala významné usnadnění sedimentace a získávání biomasy. Aplikací ultrazvukových polí nízké intenzity (≤0,5 W/mL) vědci vyvolali reverzibilní flokulaci bez narušení životaschopnosti či morfologie buněk – což je požadavek pro aplikace vyžadující intaktní biomolekuly nebo životaschopné buňky pro další kultivaci.
Díky „nedisruptivnímu sonikačnímu ošetření lze tyto mikrořasy snadno usadit, a tím koncentrovat biomasu přibližně 30násobně při dosažení výtěžnosti získání kolem 80–85%.“ (Lecina et al., 2015)
Ultrazvukový extraktor UIP2000hdT s reaktorem z nerezové oceli pro komerční extrakci lipidů, bílkovin a bioaktivních sloučenin z řas.
Vysoce výkonné sonikátory pro sklizeň a extrakci řas
Sonikátory Hielscher jsou pokročilé, vysoce výkonné ultrazvukové procesory konstruované pro laboratorní i průmyslové aplikace, díky čemuž jsou ideálně vhodné pro pracovní postupy sklizně a extrakce řas. Ve fázi sklizně umožňují systémy Hielscher přesnou sonikaci nízké intenzity, která podporuje agregaci a sedimentaci buněk bez poškození jejich integrity. Následně jejich schopnosti vysoké intenzity umožňují řízenou dezintegraci buněk, která usnadňuje účinné uvolňování intracelulárních lipidů, pigmentů a mikroživin. Díky nastavitelným amplitudám a cyklickému režimu, kontinuálním provozním režimům a robustní konstrukci podporují sonikátory Hielscher škálovatelné, energeticky účinné biozpracování – což z nich činí klíčový nástroj moderních biorafinerií řas.
- vysoká účinnost
- nejmodernější technologie
- spolehlivost a robustnost
- nastavitelné, přesné řízení procesu
- vsádkově i inline
- pro jakýkoli objem
- inteligentní software
- chytré funkce (např. programovatelnost, protokolování dat, dálkové ovládání)
- snadná a bezpečná obsluha
- nenáročná údržba
- CIP (čištění na místě)
Návrh, výroba a poradenství – kvalita Made in Germany
Ultrazvukové přístroje Hielscher jsou proslulé nejvyšší kvalitou a nejvyššími konstrukčními standardy. Robustnost a snadná obsluha umožňují hladkou integraci našich ultrazvukových přístrojů do průmyslových zařízení. Drsné podmínky a náročná prostředí ultrazvukové přístroje Hielscher snadno zvládají.
Hielscher Ultrasonics je společnost s certifikací ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrazvukové přístroje vyznačující se nejmodernější technologií a uživatelskou přívětivostí. Ultrazvukové přístroje Hielscher samozřejmě vyhovují požadavkům CE a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.
Níže uvedená tabulka vám poskytuje orientační představu o přibližné kapacitě zpracování našich ultrazvukových přístrojů:
| Objem vsádky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 až 150L | 3 až 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 až 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | větší | klastr zařízení UIP16000hdT |
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro aplikace míchání, dispergaci, emulgaci a extrakci v laboratorním, poloprovozním i průmyslovém měřítku.
Literatura / Reference
- Martí Lecina, Jordi Prat, Carlos J. Paredes, Jordi J. Cairó (2025): Non-disruptive sonication of A. fusiformis (A. platensis) cultures facilitates its harvesting. Algal Research, Volume 7, 2015. 1-4.
- 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. - Vernès, Léa; Vian, Maryline; Maâtaoui, Mohamed; Tao, Yang; Bornard, Isabelle; Chemat, Farid (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry, 54, 2017.
Často kladené otázky
Jak se vyvolává sedimentace buněk?
Sedimentace buněk je vyvolána především kolapsem intracelulárních plynových vezikul, který narušuje regulaci vztlaku. To vede ke zvýšení hustoty buněk, což způsobuje, že buňky klesají z fotické zóny, zejména u planktonních organismů, jako jsou sinice.
Co jsou plynové vakuoly v buňkách?
Plynové vakuoly jsou plynem naplněné struktury ohraničené bílkovinami, které se vyskytují u vodních prokaryot, včetně sinic. Zajišťují řízení vztlaku, díky čemuž mohou buňky upravovat svou vertikální polohu ve vodním sloupci pro optimální přístup ke světlu a živinám.
Co jsou sinice?
Sinice jsou fotosyntetizující prokaryota produkující kyslík, která se běžně vyskytují ve sladkovodním i mořském prostředí. Hrají klíčovou roli ve fixaci dusíku a primární produkci a za eutrofních podmínek mohou vytvářet škodlivé květy řas.
Co je Arthrospira fusiformis?
Arthrospira fusiformis je vláknitá planktonní sinice známá svou spirálovitou morfologií. Daří se jí v alkalických sodných jezerech a je hlavní složkou potravy plameňáků. Komerčně se pěstuje jako „Spirulina“ pro svůj vysoký obsah bílkovin a živin.
Jak sonikace působí na řasy?
Ultrazvukové ošetření narušuje buňky řas prostřednictvím kavitace, což vede k poškození membrán, kolapsu plynových vezikul a zhoršení fotosyntézy. U sinic, jako je Microcystis aeruginosa, se citlivost vůči sonikaci zvyšuje po buněčném dělení, pravděpodobně v důsledku strukturní zranitelnosti v pozdní světelné fázi denního cyklu.
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratorní až po průmyslovou velikost.