Ultrazvukové Kolagen Extrakce
- Kolagen je bohatá na proteiny a je široce používán v rozličných průmyslových aplikacích, např. potraviny, farmaceutický, přísady atd.
- Sonikace lze snadno kombinovat s enzymatickou nebo kyselou extrakcí kolagenu.
- Provádění ultrazvukem do procesu extrakce kolagenu vede k vyšším výtěžkům a rychlejší extrakci.
Ultrazvukové Účinky na kolagenu Extraction
Ultrazvuk s vysokou intenzitou se široce používá pro zlepšení hromadného přenosu v mokrých procesech, například při těžbě, sonochemii atd. Extrakce (také známá jako kolagen izolace) kolagenu může být významně zlepšena ultrazvukem. Pomůcky pro sonáž během rýhu kolagenu, otevírá kolagen fibrit, a proto je usnadněna enzymatická hydrolýza nebo kyselá úprava.
Ultrazvukově asistovaná Enzymatická extrakce
Sonikace je známý pro svou schopnost zvyšovat aktivitu enzymu. Tento účinek je založen na ultrazvukové disperze a rozdružování pepsinu agregátů. Homogenně dispergované enzymy poskytují zvýšenou plochu pro přenos hmoty, která je v korelaci s vyšší aktivitou enzymu. Kromě toho, že výkonné ultrazvukové vlny otevírá kolagenová vlákna tak, že kolagen je uvolněné.
Ultrazvukové Pepsin Extrakce: Pepsin v kombinaci s ultrazvukem zvyšuje výtěžnost kolagenu až na cca. 124% a výrazně zkracuje dobu extrakce ve srovnání s běžnou hydrolýzou pepsinu. Analýza kruhového dichroismu, mikroskopie atomové síly a FTIR ukázaly, že struktura trojitého šroubovice extrahovaného kolagenu nebyla ovlivněna sonikací a zůstala nedotčena. (Li et al., 2009) Toto dělá ultrasonograficky asistovanou extrakci pepsinu velmi praktickou pro potravinářský průmysl a nabízí vyšší míru obnovy bílkovin za podstatně kratší dobu zpracování.
V srovnávací studii ultrazvukového a non-ultrazvukového extrahování kolagenu z bovinní šlachy se ultrazvuková léčba (20 kHz, impulsní režim 20/20 sekund) přesvědčila vyšší výtěžností a účinností. Obvyklá extrakce byla provedena pepsinem v kyselině octové po dobu 48 hodin. Ultrazvuková extrakce byla prováděna za stejných podmínek, ale doba expozice sonikaci (3 až 24 hodin) a pepsinu (24 až 45 hodin) se měnila, což vedlo k celkovému 48 hodinovému zpracování. Extrakce ultrazvukem-pepsin ukázala vynikající účinnost extrakce kolagenu, dosahovala výtěžku 6,2%, když konvenční výtěžek extrakce byl 2,4%. Nejlepších výsledků bylo dosaženo při ultrazvukové extrakci 18 hodin. Extrahovaný kolagen vykazuje nepoškozenou kontinuální strukturu šroubovice, dobrou rozpustnost a poměrně vysokou tepelnou stabilitu. to znamená, že ultrazvuková extrakce pepsinu zlepšila účinnost extrakce přirozeného kolagenu bez poškození kvality výsledného kolagenu. (Ran a Wang 2014)
Ultrazvukem asistované kyselé extrakce
Ve studii Kim et al. (2012), extrakce kyselinou rozpustného kolagenu z kůže japonského mořský okoun (Lateolabrax japonicus) prokázala zvýšený výtěžek a zkrácení doby extrakce po působení ultrazvuku s frekvencí 20 kHz v 0,5 M kyseliny octové. Extrakce ultrazvukem neovlivnilo hlavní složky kolagenu a přesněji a1, a2 a beta řetězce.
Ultrazvukové extrakce proteinu z vaječných skořápek
Ultrazvukem předčištěná enzymatické hydrolyzáty měl lepší funkční vlastnosti. Pro ultrazvukové extrakci funkčních bílkovinných hydrolyzátů z kuřecí vaječné skořápky, rozpustnost, emulgátory, pěny a vodní hospodářství vlastnosti jsou zlepšeny.
Skořápka membrána je bohatý přírodní zdroj a sestává z asi 64 proteinů, včetně typu I, V a X kolagenu, lysozym, osteopontin a sialoprotein. To činí skořápek zajímavou surovinou pro extrakci proteinů. S ultrazvukovou extrakci, uvolňování proteinu a funkčnost může být významně zlepšena což má za následek rychlý, účinný a ekonomický způsob.
Ultrazvukové procesy: Od Laboratoř na Průmyslový Měřítko
Ultrazvukově asistovaná Alkalická extrakce
k extrakci a rozpuštění tyto proteiny
Pro extrakci proteinů z vaječných skořápek membrány, ultrazvukem a alkalických léčba vedla rozpuštěné výtěžku proteinu se blíží 100% z celkového skořápka membránového proteinu. Ultrazvuková kavitace oddělit větší proteiny shluky z vaječných skořápek membrány a usnadnil solubilizace jeho sloučenin. Struktura proteinu a vlastnosti nebyly poškozeny působením ultrazvuku a zůstal neporušený. Antioxidační vlastnosti proteinů byly stejné pro ultrazvukové asistované zpracování alkalickou a konvenční extrakce.
Ultrazvukové Želatina Extrakce
Zmrazené a vzduchem sušené pollockové kůže byly ošetřeny chladným fyziologickým roztokem, alkalickými a kyselými roztoky pro oddělení kolagenové tkáně a extrahované želatiny pomocí denaturace kolagenu při 45 ° C po dobu 4 hodin za pomoci ultrazvuku jako pomocného činidla. Byly vyhodnoceny výtěžky želatiny, pH, čirost, síla gelu a viskoelastické vlastnosti, stejně jako distribuce molekulové hmotnosti stanovená metodou PAGE-SDS. Želatina extrahovaná ve vodní lázni při teplotě 45 ° C po dobu čtyř hodin byla použita jako kontrola. Účinná ultrazvuková léčba zvýšila výtěžnost extrakce o 11,1% ve srovnání s kontrolou, zatímco síla gelu se snížila o 7%. Teplota gelování byla rovněž nižší u želatiny extrahované ultrazvukem (4,2 ° C). Toto chování je spojeno s rozdíly v distribuci molekulových hmotností polypeptidových cívek v želatinách. Výkonovou ultrazvukovou extrakci lze použít ke zvýšení extrakce želatiny ze zmrazených a vzduchem sušených ryb. (Olson et al., 2005)
průmyslové ultrazvukové systémy
Hielscher Ultrazvuk dodává výkonné ultrazvukové systémy z laboratoře na bench-top a průmyslovém měřítku. K zajištění optimálního výkonu odsávání, spolehlivé použití ultrazvuku v náročných podmínkách se může provádět kontinuálně. Všechny průmyslové ultrazvukové procesory mohou přinést velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200 um lze snadno průběžně probíhat 24/7 provoz. Pro ještě vyšší amplitudy, přizpůsobené ultrazvukové sonotrody jsou k dispozici. Robustnost ultrazvuku Hielscher umožňuje na 24/7 provoz v těžkých a náročných prostředích.
Prosím, kontaktujte nás ještě dnes s Vašimi požadavky procesu! Budeme rádi, aby vám doporučí vhodný ultrazvukový systém pro váš proces!
Hielscher je ultrazvukové vysoce výkonné homogenizátory jsou k dispozici pro všechny procesní měřítku – z laboratoře do výroby.
Literatura / Reference
- Álvarez, Carlos; Lelu, Pauline; Lynch, Sarah A .; Tiwari, Brijesh K. (2018): Optimalizované zotavení protein z makrely celých ryb pomocí sekvenční kyselina / alkalická izoelektrická solubilizace srážení (ISP) extrakce za pomoci ultrazvuku. LWT – Food Science and Technology, sv. 88 února 2018. 210-216.
- Jain, Surangna; Kumar Anal, Anil (2016): Optimalizace extrakce funkčních bílkovinných hydrolyzátů z kuřecí skořápky membrány (Příjemci) ultrazvukem asistované extrakci (UAE) a enzymatickou hydrolýzu. LWT – Food Science and Technology, sv. 69, červen 2016. 295-302.
- Kim, H.K .; Kim, Y.H .; Kim, Y.J .; Park, H.J .; Lee, N. H. (2012): Vliv působení ultrazvuku na extrakci kolagenu z kůží na mořský okoun Lateolabrax japonicus. Rybolov Science Volume 78, Issue 78; 2013. 485-490.
- Li, Defu; Mu, Changdao; Cai, Sumei; Lin, Wei (2016): ozáření ultrazvukem při extrakci enzymatické kolagenu. Ultrazvuk Sonochemistry svazek 16, číslo 5; 2009. 605-609.
- Olson, D. A., Avena Bustillos, R. D., Olsen, C. W., Chiou, B., Yee, E., Bower, C. K., Bechtel, P. J., Pan, Z., Mc Hugh, T.H. (2005): Hodnocení energie ultrazvuku jako pomůcka při zpracování k extrakci rybí želatiny. Setkání Abstract No. 71C-26. IFT Annual Meeting. Července 2005. New Orleans, LA.
- Ran, X.G .; Wang, L.Y. (2014): Využití ultrazvuku a pepsinu ošetření v tandemu pro extrakci kolagenu z masného průmyslu vedlejších produktů. Journal of vědy o výživu a zemědělství, 94 (3), 2014. 585-590.
- Schmidt, M.M .; Dornelles, R.C.P .; Mello, R.O .; Kubota, E.H .; Mazutti, M.A .; Kempka, A.P .; Demiate, I. M. (2016): Kolagen extrakce. International Food Research Journal 23 (3), 2016. 913-922.
- Siritientong, Tippawan; Bonani, Walter; Motta, Antonella; Migliaresi, Claudio; Aramwit, Pornanong (2016): Účinky Bombyx mori hedvábí kmene a čas extrakce na molekulární a biologické vlastnosti sericinu. Bioscience, Biotechnology, a Biochemistry sv. 80, Iss. 2, 2016. 241-249.
- Zeng, J.N .; Jiang, B.Q .; Xiao, Z.Q., Li, S. H. (2011): Extrakce kolagenu z rybích šupin papainem za ultrazvukové předúpravě. Advanced Materials Research, Volume 366, 2011. 421-424.
Fakta Worth Knowing
kolagen
Kolagen je hlavní strukturální protein v extracelulárním prostoru v různých pojivových tkání ve zvířecích těl. Jako hlavní složka pojivové tkáně, to je nejhojnější protein savců, [1], které tvoří od 25% do 35% obsahu celotělové proteinu. Kolagen se skládá z aminokyselin navinut spolu tvořit triple-helix se vytvoří z prodloužených vláken. Nejvyšší množství kolagenu jsou přítomné v vláknitých tkáních, jako šlach, vazů a kůže. Existují tři typy kolagenu je třeba odlišit:
Kolagen typu I: poskytuje 90% bílkovin v kůži, vlasy, nehty, orgánů, kostí, šlach
Kolagen typu II: poskytuje 50-60% proteinu v chrupavky, 85-90% kolagenu v kloubní chrupavky
Kolagenu typu III: poskytuje proteiny vláknitého proteinu v kosti, chrupavky, šlachy, dentin a jiných pojivových tkání
Kolagen v těle
Každý z těchto tří typů kolagenu se skládá z různých proteinů, které plní různé účely v těle. Typy kolagenu I a III jsou obě hlavní složky kůže, svalů, kostí, vlasů a nehtů. Ty jsou nezbytné pro jejich zdraví, růst a přestavba. Typ kolagen II se většinou nacházejí v chrupavce a kloubů.
Kolagen typu I a III oba obsahují 19 aminokyselin, které jsou považovány za esenciální aminokyseliny. Jsou produkovány fibroblasty (buňky v pojivové tkáni) a osteoblasty (buňky, které tvoří kosti) .v nejdůležitějších proteinů v kolagenu typu I a III zahrnují glycin, prolin, alanin, a hydroxyprolin. Typu III je vláknitý skleroprotein.
Glycin je aminokyselina s nejvyšším množstvím v kolagenu. Prolin je neesenciální aminokyselina, která může být syntetizována z glycinu a přispívá k kloubů a šlach. Hydroxyprolin je aminokyselina, která přispívá ke stabilitě kolagenu. Alanin je aminokyselina důležitá pro biosyntézu proteinů.
Jako typ I a III, kolagen typu II dělá formě fibril. Tato fibrilární síť kolagenu je důležitý v chrupavce, protože je umístěna umožňuje pro zachycení proteoglykanů. Kromě toho zajišťuje pevnost v tahu na tkáně.
Zdrojích a využití
Kolagen je vláknitý protein, který je hojně přítomny v pojivové tkáni savců, např. skotu, prasat. Většina kolagen se extrahuje
z prasečí kůže a kostí a ze zdrojů skotu. Alternativní zdroj pro extrakci kolagenu jsou ryby a drůbež. Kolagen je široce používán v potravinách, potravních doplňků, farmaceutických / lécích, a kosmetických přípravků mimo jiné produkty. Extrakce kolagen je rostoucí obchodní protože tento protein může nahradit syntetické činidla v různých průmyslových procesech.