Ultrazvuková extrakce pigmentů spiruliny
Bylo prokázáno, že ultrazvuková extrakce je vysoce účinná pro izolaci extraktů z mikrořas vynikající kvality. Pigmenty spiruliny, jako je fykocyanin, jsou známé jako superpotraviny, které přispívají ke zdraví prospěšným účinkům díky vysokému obsahu antioxidantů, vitamínů a bílkovin. Aby bylo možné vyrábět vysoce koncentrované doplňky, jako jsou prášky a tablety, musí být z řasy spirulina extrahovány modré pigmenty.
Spirulina
Arthrospira platensis (A. platensis) a Arthrospira maxima (A. maxima) jsou známé pod pojmem spirulina. Spirulina jsou modrozelené řasy, které jsou bohaté na aminokyseliny a antioxidanty. S vysokým množstvím živin, jako jsou bílkoviny, enzymy, minerály a vitamíny A, K, B12, železo a mangan, jsou kategorizovány jako superpotraviny. Řasy rodu Arthrospira mají obzvláště vysoký obsah bílkovin. Jeho obsah bílkovin se pohybuje od 53 do 68 % sušiny a nabízí plné spektrum všech esenciálních aminokyselin. Kromě toho má Arthrospira vysoké množství polynenasycených mastných kyselin (PUFA), což je přibližně 1,5 až 2 % z celkového obsahu lipidů 5 až 6 %. Tyto PUFA obsahují kyselinu γ-linolenovou (GLA), esenciální omega-6 mastnou kyselinu. Mezi další bioaktivní sloučeniny Arthrospiry patří vitamíny, minerály a také fotosyntetické pigmenty.
Poznámka: Vědecky jsou Spirulina platensis (S. platensis) a Spirulina maxima (S. maxima) správně označovány jako Arthrospira platensis (A. platensis) a Arthrospira maxima (A. maxima). Oba druhy byly kdysi řazeny do rodu Spirulina a dodnes jsou hovorově známy pod názvem spirulina. Ačkoli je nyní obecně přijímáno zavedení dvou samostatných rodů Arthrospira a Spirulina, termín spirulina se často používá jako zastřešující termín.
Ultrazvuková extrakce spiruliny
Ultrazvukové buněčné disruptory (označované také jako ultrazvukové extraktory) jsou dobře známé pro svou schopnost otevírat buňky za účelem uvolnění intracelulárního materiálu. Když jsou intenzivní ultrazvukové vlny spojeny do tekutin, dochází k jevu akustické kavitace. Kavitační síly narušují buněčné stěny a zvyšují přenos hmoty tak, aby bioaktivní cílové sloučeniny byly transportovány z buňky do kapaliny.
Ultrazvuková extrakce z buněk: mikroskopický příčný řez (TS) ukazuje mechanismus účinku při ultrazvukové extrakci z buněk (zvětšení 2000x) [zdroj: Vilkhu et al. 2011]
Výhody ultrazvukové extrakce
- vysoký výnos
- Špičková kvalita extraktu
- Rychlá extrakce
- Mírný, netepelný proces
- Různá rozpouštědla
- Trezor
- Snadná obsluha
- Lineární škálování
- Nízké nároky na údržbu
- Rychlá návratnost investic
Extrakční protokol
Prabuthas et al. (2011) vyvinuli následující extrakční protokol za účelem získání vysoce kvalitního fykocyaninového extraktu: Extrakce fykocyaninu byla hodnocena z hlediska koncentrace fykocyaninu pomocí destilované vody a 1% roztoku CaCl2. Mořská řasa spirulina se používá v sušené formě, protože vlhká biomasa je okamžitě využita bakteriemi a díky svému nutričnímu složení začíná degradace. Aby se předešlo těmto problémům, doporučuje se použití sušené biomasy řas. Extrakce byla provedena smícháním 0,1 g sušené biomasy s množstvím rozpouštědla, sonikace byla provedena čas a amplituda podle experimentálního plánu. Vzorky suspenze byly sonikovány pomocí Hielscher UP50H ultrazvukový buněčný disruptor, následované centrifugací po dobu 15 minut při 13500 ot./min pomocí chlazené centrifugy. Obsah fykocyaninu a proteinů během extrakce různými rozpouštědly byl zkoumán chlorid vápenatý a destilovaná voda.
Maximální množství fykocyaninu 0,3116 mg/ml bylo získáno v roztoku chloridu vápenatého a následně 0,299 mg/ml v destilované vodě. Maximální množství bílkovin, 63,63 %, bylo získáno v rozpouštědle destilované vody a 54,69 % v roztoku chloridu vápenatého. Takže CaCl2 roztok byl nalezen jako nejlepší rozpouštědlo pro extrakci fykocyaninu s ultrazvukovou asistencí.
Vysoce výkonné ultrazvukové extraktory pro extrakci spiruliny
Hielscher je váš dlouholetý zkušený partner, pokud jde o výkonnou a spolehlivou ultrazvukovou extrakci bioaktivních látek z rostlinné a fyto biomasy. Všechny ultrazvukové extraktory mohou být provozovány 24 hodin denně, 7 dní v týdnu a jsou vhodné pro komerční výrobu dietních extraktů. Náš sortiment pokrývá celé spektrum od menších ručních biodisruptorů až po pilotní ultrazvukové přístroje a průmyslové ultrazvukové systémy. Různá příslušenství, jako jsou různé sonotrody a reaktory s průtočnými články, umožňuje optimální přizpůsobení požadavkům vašeho procesu. Všechny ultrazvukové procesory Hielscher jsou robustní, snadno ovladatelné a navržené pro uživatelskou přívětivost. Naše digitálně řízené ultrazvukové přístroje jsou dodávány s vestavěnou SD kartou pro automatické protokolování sonikačních dat.
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000 |
| Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
- Dlouholeté zkušenosti se sonikací
- vysoce kvalitní
- Robustnost
- Provoz 24/7
- Ochrana proti chodu nasucho
- Lineární škálovatelnost
- Vynikající zákaznický servis
- Nízké nároky na údržbu
- školení & Instalační služba
- Technické centrum
- Vývoj procesů
- Ultrazvukové zařízení na míru
Náš dobře vyškolený personál zajišťuje vysoký zákaznický servis a odborné poradenství.
Kontaktujte nás ještě dnes! Jsme rádi, že vám můžeme doporučit nejvhodnější ultrazvukový extraktor pro vaši aplikaci.
Vysoce výkonné ultrazvukové extraktory od laboratorního po pilotní a průmyslové měřítko.
Literatura/Odkazy
- Merlyn Sujatha Rajakumar and Karuppan Muthukumar (2018): Influence of pre-soaking conditions on ultrasonic extraction of Spirulina platensis proteins and its recovery using aqueous biphasic system. Separation Science and Technology 2018.
- Smriti Kana Pyne, Paramita Bhattacharjee, Prem Prakash Srivastav (2020): Process optimization of ultrasonication-assisted extraction to obtain antioxidant-rich extract from Spirulina platensis. Sustainability, Agri, Food and Environmental Research 8(4), 2020.
- 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. - Bachchhav M.B., Kulkarni M.V., Ingale A.G. (2017): An efficient extraction of phycocyanin by ultrasonication and separation using ‘sugaring out’. Phykos 47 (2): 19-24 (2017).
- Prabuthas P., Majumdar S., Srivastav P.P., Mishra H.N. (2011): Standardization of rapid and economical method for neutraceuticals extraction from algae. Journal of Stored Products and Postharvest Research Vol. 2(5) pp. 93 – 96, May 2011.
Fakta, která stojí za to vědět
Spirulina
Spirulina je druh sinic (známých také jako sinice), které jsou kmenem bakterií, které získávají energii fotosyntézou. Jsou to jediná fotosyntetická prokaryota schopná produkovat kyslík. Název sinice pochází z barvy bakterií (řecky: κυανός, translit. kyanós, dosl. modrá). Díky své barvě se jim také říká modrozelené řasy, i když termín řasy je v moderním použití omezen na eukaryota. Spirulina platensis (S. platensis) je multifilamentní prokaryotická sinice, kterou lze snadno pěstovat jako monokulturu v otevřených jezírkách nebo uzavřených bioreaktorech. C-fykocyanin (C-PC) je hlavním fykobiliproteinem spiruliny.
Extrakty ze spiruliny
Spirulina je oblíbený doplněk stravy získaný z biomasy mořských sinic (modrozelených řas). Dva druhy spiruliny používané k přípravě veganských proteinových a pigmentových doplňků jsou Arthrospira platensis a Arthrospira maxima. Extrakt uvolňovaný z těchto mikrořas je bohatý na antioxidanty, aminokyseliny a vitamíny. Proto se modrý extrakt v prášku přidává do šťáv, smoothies, koktejlů a nápojů a dodává jim krásnou intenzivní modrou barvu. Alternativně lze extrakt ze spiruliny konzumovat ve formě tablet.
Fykocyanin, alophycocyanin a phycoerythrin jsou pigment-proteinové komplexy z rodiny světlosběrných fykobiliproteinů, které jsou známé svou intenzivní světle modrou barvou. Fykocyanin je doplňkový pigment k chlorofylu. Vzhledem k tomu, že všechny fykobiliproteiny jsou rozpustné ve vodě, nejsou přítomny v membráně, místo toho jsou fykobiliproteiny vázány jako agregáty (tzv. fykobilisomy) na buněčnou membránu.
Ultrazvuková extrakce a narušení buněk
Ultrazvukem asistovaná extrakce (SAE) se používá k uvolňování a izolaci bioaktivních sloučenin z fytomateriálu i tkáně.
U ultrazvukových extrakčních procesů jsou intenzivní ultrazvukové vlny spojeny do média, kde vlny generují střídavou kompresi a expanzi. Během cyklů komprese / expanze se vytvářejí vakuové bubliny, které rostou několik cyklů, dokud nemohou absorbovat více energie, takže prudce implodují. Imploze bublin vytváří vysoce energetický stav s lokálně se vyskytujícími teplotami až 5000 K, tlakovými rozdíly 1000 atm, rychlostmi ohřevu a chlazení nad 1010 K/s a také kapalinovými tryskami o rychlostech 280 m/s. Tento jev je známý jako akustická kavitace.
Ultrazvuková extrakce je založena na akustické kavitaci a jejích hydrodynamických smykových silách