Ultrazvukové extrakce astaxanthin pro vyšší výnosy
- Astaxanthin je vysoce silné antioxidanty používané v farmaceutických a výživových doplňcích.
- Pro výrobu vysoce kvalitního Astaxanthinu z přírodních zdrojů, jako jsou řasy, je vyžadována Vysokovýkonná extrakční technika.
- Ultrazvuková extrakce je mechanická léčba, která při velmi krátké době extrakce poskytuje vysoké výnosy z astaxantenu.
Vysoce výkonné sonikátory pro vysoce kvalitní extrakty astaxanthinu
Ultrazvuková extrakce je vysoce výkonná extrakční technika, která využívá intenzivní ultrazvukové vlny k extrakci astaxanthinu z přírodních zdrojů, jako jsou mikrořasy, krill nebo korýši. Astaxanthin je přirozeně se vyskytující karotenoidní pigment známý pro své silné antioxidační vlastnosti a různé přínosy pro zdraví. Běžně se používá jako doplněk stravy a potravinářské barvivo. Lear, jak sonikace pomáhá zlepšit proces extrakce astaxanthinu!
MultiSonoReactor pro lepší extrakci astaxanthinu pomocí vysoce výkonného ultrazvuku
Ultrazvuková extrakce astaxanthin z řas
Látka pro dietní doplňky, které jsou konzumovány lidmi a zvířaty pro jejich zdravotní přínos, je látka získávaný z mořských plodů nebo získaný z řas H. pluvialis. Haematococcus Bzikavka je zelená mikroalga, která produkuje vysoký látka obsah při použití stresových podmínek, například vysoké slanosti, nedostatku dusíku, vysoké teploty a světla. S až 9,2 mg/g astaxantenu na buňky řas (= až 3,8% sušiny H. Bzikavka), Haematococcus Bzikavka shromažďuje velmi vysoký obsah přírodního Astaxanthinu a je proto upřednostňovaným organismem pro výrobu Astaxanthinu.
Aby se uvolnil astaxanthin ze zelených mikrořas, musí být buňky řas narušeny. Ultrazvuku je dobře zavedena pro účely narušení buněk, lýzy a izolace bioaktivních sloučenin auch jako lipidy, antioxidanty, polyfenoly a přírodní pigmenty. Vysoce výkonný ultrazvuk vytváří čistě mechanické síly, které narušují buněčné stěny smykovými silami a způsobují uvolňování bioaktivních látek, jako je astaxanthin.
Ultrazvuková extrakce Astaxantenu z kvasinek
Phaffia rhodozyma je kvasinky bohaté na astaxanthin. Avšak silná buněčná stěna P. rhodozyma, která se skládá hlavně z glukanu a je zodpovědná za tuhost buněk, činí narušení buněk a izolaci astaxanthinu náročným úkolem. Výzkumníci (Gogate et al. 2015) zjistili, že ultrazvuková extrakce v kombinaci s kyselinou mléčnou zesiluje narušení buněk a činí extrakci astaxanthinu z P. rhodozyma zelenější, šetrnější k životnímu prostředí. Používali kyselinu mléčnou jako médium pro narušení a ethanol jako rozpouštědlo pro extrakci. Maximální výtěžek astaxanthinu (90%) byl získán pro ultrazvukem asistovanou extrakci založenou na použití kyseliny mléčné 3 M s dobou narušení 15 min. Výkonné ultrazvukové extraktory, jako je UIP4000hd (4kW, viz obr. vlevo) v kombinaci s tlakovým průtokovým reaktorem, umožňují generování velmi intenzivní kavitace. Kavitační smykové síly narušují buněčné stěny kvasinek a podporují přenos hmoty mezi vnitřkem buňky a rozpouštědlem.
- Vynikající výnos
- Vysokorychlostní extrakce – během několika minut
- Vysoce kvalitní výtažky – Mírné, non-termální
- Zelená rozpouštědla (např. voda/ethanol)
- nákladově efektivní
- Snadný a bezpečný provoz
- Nízké investiční a provozní náklady
- 24/7 operace pod těžkým clem
- Zelená, ekologicky šetrný způsob
Extrakce ultrazvukem – v režimu dávkového nebo trvalého toku
Astaxanthin je lipofilní sloučenina a může být rozpuštěn v rozpouštědlech (např. 48,0% ethanolu v octanu ethylacetátu) a oleji (např. sójové oleje).
Dávkové: Ultrazvukové extrakční procesy mohou být provozovány jako jednoduché dávkové zpracování nebo jako vložené zpracování, kde se médium nepřetržitě krmí ultrazvukovým průtokovým reaktorem.
Dávkové zpracování je snadný postup, kdy se extrakce provádí šarží po dávkách. Hielscher Ultrasonics nabízí ultrazvukové procesory pro malé až velké série, tedy 1L až 120L.
Pro zpracování šarží 5 až 10L doporučujeme UP400St s sonotrode S24d22L2D (viz obr. vlevo).
Pro zpracování šarží cca 120L doporučujeme Sonicator UIP2000hdT s sonotrodou RS4d40L4.
Průtoky: U větších objemů a v plném rozsahu komerční extrakce je nepřetržitý kapalný proud odsáván ultrazvukovým reaktorem, kde je rozpouštědlo/Botanická suspenze intenzivně sondovaná.
Pro objem cca 8L/min doporučujeme UIP4000hdT s sonotroldou RS4d40L3 a průtokovou buňkou FC130L4-3G0
UIP2000hdT (2kW) pro extrakci velkého rozsahu dávek
Vysoce výkonné Ultrahlasové Oniátory pro extrakci
Hielscher Ultrasonics se specializuje na výrobu vysoce výkonných sonicators pro výrobu vysoce kvalitních extraktů z rostlin, kvasinek a buněk. Široké produktové portfolio Hielscher Ultrasonics se pohybuje od malých, výkonných laboratorních ultrasonicators až po robustní bench-top a plně průmyslové systémy, které poskytují vysoce intenzivní ultrazvuk pro efektivní extrakci a izolaci bioaktivních složek, jako je astaxanthin, quercetin, kofein, kurkumin, terpeny atd. Všechny digitální sonicators od 200W do 16,000W jsou vybaveny intuitivním menu s programovatelným nastavením, barevným dotykovým displejem pro pohodlné ovládání, integrovanou SD kartou pro automatické nahrávání dat, dálkovým ovládáním prohlížeče a mnoha dalšími uživatelsky přívětivými funkcemi. Sonotrody a průtokové buňky (části, které jsou v kontaktu s médiem) mohou být autoklávovány a snadno se čistí. Všechny naše ultrasonicators jsou postaveny pro 24/7 provoz, vyžadují nízkou údržbu a jsou snadno a bezpečně ovladatelné.
Digitální barevný displej umožňuje uživatelsky přívětivé ovládání ultrazvukového zařízení. Naše systémy jsou schopny dodávat od nízkých až po velmi vysoké amplitudy. Pro extrakci chemických sloučenin, jako je astaxanthin, nabízíme speciální ultrazvukové sonotrody (také známé jako ultrazvukové sondy nebo rohy), které jsou optimalizovány pro citlivou izolaci vysoce kvalitních účinných látek. Hielscher nabízí speciální sonotrody pro vysoké amplitudy v kombinaci s tlakovými průtokovými buňkami, které jsou schopny generovat extrémní kavitační smykové síly, které narušují i velmi robustní kvasinkové buňky. Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje provoz 24/7 při vysoké službě a v náročných prostředích.
Přesné řízení ultrazvukových parametrů procesu zajišťuje reprodukovatelnost a standardizaci procesu. Hielscher průmyslové, automatizované ultrazvukové extrakční systémy jsou určeny pro vysoké výrobní kapacity vysoce kvalitních extraktů a zároveň snižují práci, náklady a energii.
Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!
Literatura / Reference
- B. Brands and M. Kleinke (2022): Astaxanthin production in Xanthophyllomyces dendrorhous grown in medium containing watery extracts from vegetable residue streams. IOP Conference Series: Earth Environ. Sci. 1034, 2022.
- Chougle, J.A.; Singha, R.S.; Baik, O.-D.(2014): Recovery of Astaxanthin from Paracoccus NBRC 101723 using Ultrasound-Assisted Three Phase Partitioning (UA-TPP). Separation Science and Technology, 49, 2014.
- Gogate et al. (2015): Ultrasound-assisted Intensification of Extraction of Astaxanthin from Phaffia rhodozyma. Indian Chemical Engineer 2015, 57:3-4, 240-255.
- Zou et al. (2013): Response Surface Methodology for Ultrasound-Assisted Extraction of Astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Marine Drugs 2013, 11, 1644-1655.
- Farid Chemat, Natacha Rombaut, Anne-Gaëlle Sicaire, Alice Meullemiestre, Anne-Sylvie Fabiano-Tixier, Maryline Abert-Vian (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 34, 2017. 540-560.
Fakta Worth Knowing
Extrakce sono
Ultrazvuková extrakce nebo sono-extrakce je založena na principu akustické kavitace.
Při použití intenzivních ultrazvukových vln na kapalné systémy dochází k akustickým kavitaci, což je jev vzniku, růstu a případného zhroucení vakuových bublinek (viz. obr. níže). Během šíření ultrazvukových vln oscilují bublinky a rostou, dokud nedosáhnou bodu, kdy nemohou absorbovat více energie. Na vrcholu růstu bublin prudce zkolabují, což způsobuje místní tepelné, mechanické a chemické účinky. Mechanické efekty zahrnují vysoké tlaky do 1000 bankomatů, turbulencí a intenzivní smykové síly. Tyto síly narušují buněčné stěny a podporují hromadný přenos mezi vnitřním interiérem a rozpouštědlem uvolňující bioaktivní sloučeniny do okolní kapaliny (tj. z rozpouštědla).
Akustická kavitace, generovaná nízkofrekvenčním ultrazvukem s vysokou intenzitou, vytváří intenzivní smykové síly a lokálně se vyskytující vysoké tlakové a teplotní rozdíly, které poskytují nezbytný dopad na narušení buněk, intenzivní míchání a přenos hmoty. Tyto ultrazvukové smykové síly se úspěšně používají pro extrakci konopí.
Byla dobře prozkoumala Ultrazvuková extrakce sloučenin z botanik a buněčné tkáně. Aplikace vysoce intenzivních ultrazvukových vln podporuje těžební procesy významně. Kromě intenzifikace procesů – což má za následek vyšší výnosy a kratší dobu extrakce – Tepelná degradace a ztráta složek citlivých na teplotu se brání, protože sonikace je netepelné ošetření. Kromě toho má Ultrazvuková extrakce nízké investice a provozní náklady, omezuje použití rozpouštědel a/nebo umožňuje použití zelenější rozpouštědla, která z něj činí úsporné a ekologicky šetrné extrakčního technika. Pro výrobu bioaktivních sloučenin s úspornými zisky byly z potravinářského průmyslu přijaty konvenční extrakční metody (UAE).
Silné ultrazvukové vlny narušují buněčnou matrici biologických struktur a uvolňují bioaktivní sloučeniny. Přenos hmoty mezi rostlinným materiálem a rozpouštědlem se zintenzivňuje. Díky těmto mechanismům je ultrazvuková extrakce vysoce účinná pro extrakci konopí.
astaxanthin
Astaxanthin se odlišuje tmavě červenou barvou. Jedná se o pigmentu rozpustný v tuku, který se vyskytuje v řasách (např. haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorkokcidiostatum), kvasinek (např. Phaffia rhodozyma), lososa, pstruha, krill, garnátů a rakvách. Astaxanthin je považován za superantioxidant, protože jeho antioxidační potence je 10 až dvacetkrát silnější než mnoho jiných karotenoidů, jako jsou beta-karoten, Lutein a zeaxanthin, a stokrát silnější než alfa-tokoferol (vitamín E ).
Astaxanthin (3, 3 ′-dihydroxy-β, β′-karotene-4, 4 ′-dion) je Keto-karotenoid a patří k větší třídě chemických sloučenin známých jako terpeny (jako tetraterpenoid), která se skládá z pěti uhlíkových prekurzorů, isopentenyl difosfátu a dimethylallyl difosfát. Astaxanthin je klasifikován jako typ karotenoid sloučenin s komponentami obsahujícími kyslík, jmenovitě hydroxylové (-OH) nebo keton (C = O), jako je zeaxanthin nebo canthaxanthin. Astaxanthin je metabolit zeaxanthin a/nebo kanthaxanthin, obsahující hydroxylové i ketové funkční skupiny. Jako mnoho karotenoidů je látka pigmentu rozpustný v lipidu a je odlišen červenou barvou. Karotenoidy, včetně astaxaninu, jsou dobře známé svou antioxidační schopností.
Astaxanthin je červený pigmentu, přirozeně původem z dešťů (haematococcus pluvialis) a kvasinek zvaného Xanthophyllomyces dendrorhous (známý také jako Phaffia rhodozyma). Řasy prochází jedním nebo kombinací podmínek od nedostatku živin, zvýšené slanosti a přílišného slunečního svitu, aby se vytvořil astaxanthin. Druhy, které konzumují tyto stresově sladkovodní řasy, jako jsou losos, červený pstruh, pražený mořský chléb, plameňák, korýši (např. krevetky, krill, Krabi, humři, raci), odrážejí pigmentaci červených oranžových odstínů v jejich vzhledu.
Jako doplněk je látka podáván pro své zdraví a léčbu nemocí. Astaxanthin je dobře ustavená nutraceutická Správa, která zlepšuje kožní vřesoviště (např. zmenšení vrásky, poškození sluncem spálením apod.).
Navíc, látka se stále více věnuje svému použití k léčbě Alzheimerovy choroby, Parkinsonovy nemoci, cardio-vaskulárních chorob, vysokému cholesterolu, nemocí jater, poskvrnění makulární degenerace a prevenci rakoviny.
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od Laboratoř na průmyslové velikosti.