Ultralydsekstraktion af spirulina-pigmenter
Ultralydsekstraktion har vist sig at være yderst effektiv til isolering af ekstrakter af mikroalger af overlegen kvalitet. Spirulina-pigmenter såsom phycocyanin er kendt som superfood, som bidrager til sundhedsmæssige fordele på grund af deres høje indhold af antioxidanter, vitaminer og proteiner. For at producere højkoncentrerede kosttilskud som pulvere og tabletter skal de blå pigmenter udvindes fra spirulina-algerne.
spirulina
Arthrospira platensis (A. platensis) 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 er de kategoriseret som en superfood. Algeslægten Arthrospira har et særligt højt indhold af proteiner. Dens proteinindhold varierer fra 53 til 68% af tørvægten og tilbyder hele spektret af alle essentielle aminosyrer. Desuden har Arthrospira store mængder flerumættede fedtsyrer (PUFA'er), hvilket udgør ca. 1,5 til 2% af det samlede lipidindhold på 5 til 6%. Disse PUFA'er indeholder γ-linolensyre (GLA), en essentiel omega-6 fedtsyre. Yderligere bioaktive forbindelser af Arthrospira omfatter vitaminer, mineraler samt fotosyntetiske pigmenter.
Bemærk: Videnskabeligt betegnes Spirulina platensis (S. platensis) og Spirulina maxima (S. maxima) korrekt som Arthrospira platensis (A. platensis) og Arthrospira maxima (A. maxima). Begge arter blev engang klassificeret i slægten Spirulina og er indtil i dag kendt under spirulina-navnet. Selvom introduktionen af to separate slægter af Arthrospira og Spirulina nu er almindeligt accepteret, bruges udtrykket spirulina ofte som paraplybetegnelse.
Ultralyd Spirulina ekstraktion
Ultralydscelleforstyrrere (også kaldet ultralydsekstraktorer) er velkendte for deres evne til at åbne celler for at frigive intracellulært materiale. Når intense ultralydbølger kobles til væsker, opstår fænomenet akustisk kavitation. Kavitationskræfterne forstyrrer cellevæggene og forbedrer masseoverførslen, så de bioaktive målforbindelser transporteres fra cellen til væsken.
Fordele ved ultralydsekstraktion
- højt udbytte
- Overlegen ekstraktkvalitet
- Hurtig udsugning
- Mild, ikke-termisk proces
- Forskellige opløsningsmidler
- Sikker
- nem at betjene
- Lineær opskalering
- lav vedligeholdelse
- Hurtig ROI
Protokol for udvinding
Prabuthas et al. (2011) har udviklet følgende ekstraktionsprotokol for at opnå et phycocyaninekstrakt af høj kvalitet: Phycocyaninekstraktion blev evalueret med hensyn til phycocyaninkoncentration ved hjælp af destilleret vand og 1% CaCl2-opløsning. Hasalgen spirulina bruges i tørret form, da den våde biomasse straks udnyttes af bakterier og starter nedbrydning på grund af dens ernæringsmæssige sammensætning. For at undgå disse problemer anbefales det derfor at bruge 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. Prøvesuspensionerne blev sonikeret ved hjælp af en Hielscher's UP50H ultralydscelleforstyrrer, efterfulgt af centrifugering i 15 minutter ved 13500 rpm ved hjælp af kølecentrifuge. Phycocyanin- og proteinindholdet under ekstraktionen med forskellige opløsningsmidler blev undersøgt calciumchlorid og destilleret vand.
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 vandopløsningsmiddel og 54,69 % i calciumchloridopløsning. Så CaCl2-opløsning blev fundet til det bedste opløsningsmiddel til ekstraktion af phycocyanin med ultralydshjælp.
Højtydende ultralydsekstraktorer til spirulinaekstraktion
Hielscher er din langvarige erfarne partner, når det kommer til kraftfuld, pålidelig ultralydsekstraktion af bioaktive stoffer fra plante- og fytobiomasse. Alle ultralydsekstraktorer kan betjenes 24/7 og er velegnede til kommerciel produktion af diætekstrakter. Vores produktsortiment dækker hele spektret fra mindre håndholdte biodisruptorer til pilotultralydapparater og industrielle ultralydssystemer. Forskelligt 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 digitale kontrollerede ultralydapparater leveres med et indbygget SD-kort til automatisk protokol af sonikeringsdata.
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:
Batch volumen | Flowhastighed | Anbefalede enheder |
---|---|---|
1 til 500 ml | 10 til 200 ml/min | UP100H |
10 til 2000 ml | 20 til 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 til 20L | 0.2 til 4 l/min | UIP2000hdT |
10 til 100L | 2 til 10 l/min | UIP4000 |
n.a. | 10 til 100 l/min | UIP16000 |
n.a. | Større | klynge af UIP16000 |
- Lang erfaring med sonikering
- høj kvalitet
- Robusthed
- 24/7 drift
- Tørløb beskyttet
- lineær skalerbarhed
- Fremragende kundeservice
- lav vedligeholdelse
- oplæring & Installation service
- Teknisk Center
- Procesudvikling
- Tilpasset ultralydsudstyr
Vores veluddannede personale sikrer høj kundeservice og professionel rådgivning.
Kontakt os i dag! Vi er glade for at kunne anbefale dig den bedst egnede ultralydsekstraktor til din applikation.
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, der er værd at vide
spirulina
Spirulina er en slags cyanobakterier (også kendt som cyanophyta), som er en række bakterier, der får deres energi gennem fotosyntese. De er de eneste fotosyntetiske prokaryoter, der er i stand til at producere ilt. Navnet cyanobakterier kommer fra bakteriernes farve (græsk: κυανός, oversat af kyanós, lit. blå). På grund af deres farve kaldes de også blågrønne alger, selvom udtrykket alger i moderne brug er begrænset til eukaryoter. Spirulina platensis (S. platensis) er et multifilamentøst prokaryot cyanobakterie, som let kan dyrkes som en monokultur i åbne damme eller lukkede bioreaktorer. C-phycocyanin (C-PC) er det vigtigste phycobiliprotein i spirulina.
Spirulina ekstrakter
Spirulina er et populært kosttilskud afledt af biomasse af marine cyanobakterier (blågrønne alger). De to spirulina-arter, der bruges til fremstilling af veganske protein- og pigmenttilskud, er Arthrospira platensis og Arthrospira maxima. Ekstraktet frigivet fra disse mikroalger er rig på antioxidanter, aminosyrer og vitaminer. Derfor tilsættes det blå ekstraktpulver til juice, smoothies, shakes og drinks og giver dem en smuk intens blå farve. Alternativt kan spirulinaekstraktet indtages i tabletform.
Phycocyanin allophycocyanin og phycoerythrin er et pigment-proteinkompleks fra den lyshøstende phycobiliprotein-familie, som er kendt for deres intense lyseblå farve. Phycocyanin er et tilbehørspigment til klorofyl. Da alle phycobiliproteiner er vandopløselige, er de ikke til stede i membranen, i stedet er phycobiliproteiner bundet som aggregater (såkaldte phycobilisomer) til cellemembranen.
Ultralydsekstraktion og celleafbrydelse
Ultralydsassisteret ekstraktion (UAE) bruges til at frigive og isolere bioaktive forbindelser fra fytomateriale såvel som væv.
Til ultralydsekstraktionsprocesser kobles intense ultralydbølger til et medium, hvor bølgerne genererer skiftevis kompression og ekspansion. Under kompressions-/ekspansionscyklusserne skabes vakuumbobler, som vokser over flere cyklusser, indtil de ikke kan absorbere mere energi, så de imploderer voldsomt. Bobleimplosionen producerer en meget energisk tilstand med lokalt forekommende temperaturer på op til 5000K, trykforskelle på 1000atm, opvarmnings- og kølehastigheder over 1010 K/s samt væskestråler med hastigheder på 280m/s. Dette fænomen er kendt som akustisk kavitation.