Ultrasonic ekstraktion af Spirulina pigmenter
Ultralydsekstraktion har vist sig at være yderst effektiv til isolering af overlegne kvalitets ekstrakter af mikroalger. Spirulina pigmenter som phycocyanin er kendt som superfood, som bidrager til sundhedsmæssige fordele på grund af deres høje indhold af antioxidanter, vitaminer og proteiner. For at fremstille stærkt koncentrerede kosttilskud såsom pulvere og tabletter, skal de blå pigmenter ekstraheres fra Spirulina alger.
Spirulina
Arthrospira arthrospira (a. arthrospira) og arthrospira Maxima (a. Maxima) er kendt under betegnelsen spirulina. Spirulina er blågrønne alger, som er rige på aminosyrer og antioxidanter. Med en høj belastning af næringsstoffer som proteiner, enzymer, mineraler, og vitamin A, K, B12, jern og mangan, de er kategoriseret som en superfood. Alge slægten Arthrospira har et særligt højt indhold af proteiner. Dens proteinindhold spænder fra 53 til 68% af tør vægt og tilbyder hele spektret af alle essentielle aminosyrer. Desuden har Arthrospira store mængder af flerumættede fedtsyrer (PUFAs), som er ca. 1,5 til 2% af det totale lipidindhold på 5 til 6%. Disse PUFAs indeholder γ-linolensyre (GLA), en essentiel Omega-6 fedtsyre. Yderligere bioaktive forbindelser af Arthrospira omfatter vitaminer, mineraler samt fotosyntetiske pigmenter.
Bemærk: videnskabeligt, spirulina arthrospira (s. arthrospira) og spirulina Maxima (s. Maxima) betegnes korrekt som arthrospira arthrospira (a. arthrospira) og arthrospira Maxima (a. Maxima). Begge arter blev engang klassificeret i slægten Spirulina og er indtil i dag i daglig tale kendt under Spirulina navnet. Selv om indførelsen af to separate slægter af arthrospira og spirulina nu er almindeligt accepteret, er udtrykket Spirulina ofte brugt som paraply term.
Ultralyd Spirulina ekstraktion
Ultralyds celleforstyrrende stoffer (også betegnet som ultralyds udsugningsanlæg) er velkendte for deres evne til at åbne celler for at frigive intracellulær materiale. Når intense ultralydsbølger er koblet til væsker, opstår fænomenet akustisk kavitation. Cavitational kræfter forstyrre cellevægge og forbedrer masseoverførsel, således at de bioaktive mål forbindelser transporteres fra cellen i væsken.
Ultralydsekstraktion fra celler: den mikroskopiske tværsnit (TS) viser mekanismen af handlinger under ultralydsekstraktion fra celler (forstørrelse 2000x) [ressource: Vilkhu et al. 2011]
Fordele ved ultralydsekstraktion
- højt udbytte
- Overlegen ekstraktkvalitet
- udvinding Hurtig
- Mild, ikke-termisk proces
- forskellige opløsningsmidler
- sikker
- nem at betjene
- lineær opdeling
- Lav vedligeholdelse
- hurtig RoI
Ekstraktions protokol
Prabuthas et al. (2011) har udviklet følgende ekstraktions protokol for at opnå en høj kvalitet phycocyanin ekstrakt: phycocyanin ekstraktion blev evalueret i form af phycocyanin koncentration ved hjælp af destilleret vand og 1% CaCl2 opløsning. Havalger Spirulina anvendes i tørret form, da den våde biomasse straks udnyttes af bakterier og begynder nedbrydning på grund af dens ernæringsmæssige sammensætning. For at undgå disse problemer anbefales det derfor at anvende tørret algebiomasse. Ekstraktionen blev udført ved at blande 0,1 g tørret biomasse med mængden af opløsningsmidlet, sonikering blev udført tid og amplitude i henhold til det eksperimentelle design. Prøve suspensionerne blev soniseret ved hjælp af en Hielscher s UP50H ultralyds celle disruptor, efterfulgt af centrifugering i 15 minutter ved 13500rpm ved hjælp af kølet centrifuge. Phycocyanin og proteinindholdet under ekstraktionen med forskellige opløsningsmidler var calciumchlorid og destilleret vand undersøgt.
Den maksimale mængde phycocyanin, 0.3116 mg/ml blev opnået i calciumchloridopløsning efterfulgt af 0.299 mg/ml i destilleret vand. Den maksimale mængde protein, 63,63% blev opnået i destilleret vand solvent og 54,69% i calciumchloridopløsning. Så CaCl2 løsning blev fundet til det bedste opløsningsmiddel til ekstraktion af phycocyanin med ultralyd assistance.
Højtydende ultralyds Ekstraktorer til Spirulina ekstraktion
Hielscher er din langsigtede erfarne partner, når det kommer til kraftfuld, pålidelig ultralydsekstraktion af bioactives fra plante-og fytobiomasse. Alle ultralyds ekstraktorer kan betjenes 24/7 og er velegnede til kommerciel produktion af diæt ekstrakter. Vores produktsortiment dækker hele spektret fra mindre håndholdte biodisruptorer til pilot Ultralydapparater og industrielle ultralydssystemer. Forskellige tilbehør såsom forskellige sonotroder og flowcellereaktorer giver mulighed for optimal tilpasning til dine proceskrav. Alle Hielscher ultralydsprocessorer er robuste, nemme at betjene og designet til brugervenlighed. Vores digitalstyrede Ultralydapparater kommer med et indbygget SD-kort til automatisk protokollering af sonikering data.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:
| Batch Volumen | Strømningshastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 1 til 500 ml | 10 til 200 ml / min | UP100H |
| 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 til 20L | 0.2 til 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 til 100 l | 2 til 10 l / min | UIP4000 |
| na | 10 til 100 l / min | UIP16000 |
| na | større | klynge af UIP16000 |
- Langvarig erfaring i sonikering
- høj kvalitet
- robusthed
- 24/7 drift
- Tør-Run beskyttet
- lineær skalerbarhed
- Fremragende kundeservice
- Lav vedligeholdelse
- uddannelse & installationsservice
- Teknisk Center
- Processudvikling
- Skræddersyet ultralyds udstyr
Vores veluddannede medarbejdere sikrer høj kundeservice og professionel rådgivning.
Kontakt os i dag! Vi er glade for at anbefale dig den mest egnede ultralyds Extractor til din applikation.
High-Power ultralyd ekstraktorer fra Lab til pilot og industriel skala.
Litteratur / Referencer
- 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 Værd at vide
Spirulina
Spirulina er en slags cyanobakterier (også kendt som cyanophyta), som er en fylum af bakterier, der får deres energi gennem fotosyntese. De er de eneste fotosyntetiske prokaryoter i stand til at producere ilt. Navnet cyanobakterier kommer fra bakteriens farve (græsk: κυανός, translit. kyanós, Lit. Blue). På grund af deres farve kaldes de også blågrønne alger, selvom udtrykket alger i moderne brug er begrænset til eukaryoter. Spirulina arthrospira (S. arthrospira) er et multifilamentøst prokaryotisk cyanobakterium, som let kan dyrkes som monokultur i åbne damme eller lukkede bioreaktorer. C-phycocyanin (C-PC) er det største phycobiliprotein i spirulina.
Spirulina ekstrakter
Spirulina er et populært kosttilskud afledt af biomasse af marine cyanobakterier (blågrønalger). De to Spirulina arter, der anvendes til fremstilling af vegansk protein og pigment kosttilskud er Arthrospira platensis og Arthrospira Maxima. Ekstrakten frigivet fra disse microalgaes er rig på antioxidanter, aminosyrer og vitaminer. Derfor tilsættes det blå ekstrakt pulver til juice, smoothies, shakes og drikkevarer og giver dem en smuk intens blå farve. Alternativt kan Spirulina ekstrakt indtages i tabletform.
Phycocyanin allophycocyanin og phycoerythrin er et pigment-protein komplekser fra den lette høst af phycobiliprotein-familien, som er kendt for deres intense lyseblå farve. Phycocyanin er et tilbehør pigment til klorofyl. Da alle phycobiliproteiner er vandopløselige, er de ikke til stede i membranen, i stedet fycobiliproteiner er bundet som aggregater (såkaldte phycobilisomes) til cellemembranen.
Ultralydsekstraktion og celle afbrydelse
Ultralyd-assisteret ekstraktion (UAE) bruges til at frigive og isolere bioaktive forbindelser fra plantemateriale såvel som væv.
For ultralyds ekstraktionsprocesser kobles intense ultralydbølger til et medium, hvor bølgerne genrer vekslende kompression og ekspansion. Under komprimeringen/ekspansions cyklusserne skabes der vakuum bobler, som vokser over flere cyklusser, indtil de ikke kan absorbere mere energi, så de implodere voldsomt. Boble implosionen producerer en meget energisk tilstand med lokalt forekommende temperaturer på op til 5000K, trykforskelle på 1000atm, varme-og afkølingshastigheder over 1010 K/s samt flydende jetfly med hastigheder på 280m/s. Dette fænomen er kendt som akustisk kavitation.
Ultralydsekstraktion er baseret på akustisk kavitation og dens hydrodynamiske forskydningskræfter