Ultraschallextraktion von Spirulina-Pigmenten

Die Ultraschallextraktion hat sich als hocheffizient für die Isolierung von hochwertigen Extrakten aus Mikroalgen erwiesen. Spirulina-Pigmente wie Phycocyanin sind als Superfood bekannt, die durch ihren hohen Gehalt an Antioxidantien, Vitaminen und Proteinen zum gesundheitlichen Nutzen beitragen. Um hochkonzentrierte Nahrungsergänzungsmittel wie Pulver und Tabletten herzustellen, müssen die blauen Pigmente aus den Spirulina-Algen gewonnen werden.

Spirulina

Arthrospira platensis (A. platensis) und Arthrospira maxima (A. maxima) sind unter dem Begriff Spirulina bekannt. Spirulina sind blaugrüne Algen, die reich an Aminosäuren und Antioxidantien sind. Mit einer hohen Menge an Nährstoffen wie Proteinen, Enzymen, Mineralien und den Vitaminen A, K, B12, Eisen und Mangan werden sie als Supernahrung eingestuft. Die Algengattung Arthrospira hat einen besonders hohen Proteingehalt. Sein Proteingehalt liegt zwischen 53 und 68% des Trockengewichts und bietet das gesamte Spektrum aller essentiellen Aminosäuren. Darüber hinaus weist Arthrospira einen hohen Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFAs) auf, was ca. 1,5 bis 2% des gesamten Lipidgehalts von 5 bis 6% entspricht. Diese PUFAs enthalten die γ-Linolensäure (GLA), eine essentielle Omega-6-Fettsäure. Weitere bioaktive Verbindungen von Arthrospira sind Vitamine, Mineralien sowie photosynthetische Pigmente.
Hinweis: Spirulina platensis (S. platensis) und Spirulina maxima (S. maxima) werden wissenschaftlich korrekt als Arthrospira platensis (A. platensis) und Arthrospira maxima (A. maxima) bezeichnet. Beide Arten wurden einst in der Gattung Spirulina klassifiziert und sind bis heute umgangssprachlich unter dem Namen Spirulina bekannt. Obwohl die Einführung von zwei getrennten Gattungen Arthrospira und Spirulina inzwischen allgemein akzeptiert ist, wird der Begriff Spirulina oft als Oberbegriff verwendet.

Ultraschall-Spirulina-Extraktion

Ultraschall-Zell-Disruptoren (auch als Ultraschall-Extraktoren bezeichnet) sind bekannt für ihre Fähigkeit, Zellen zu öffnen, um intrazelluläres Material freizusetzen. Wenn intensive Ultraschallwellen in Flüssigkeiten eingekoppelt werden, tritt das Phänomen der akustischen Kavitation auf. Die Kavitationskräfte stören die Zellwände und erhöhen den Stoffaustausch, so dass die bioaktiven Zielverbindungen aus der Zelle in die Flüssigkeit transportiert werden.

Ultraschallextraktion aus Zellen: Der mikroskopische Querschnitt (TS) zeigt den Wirkungsmechanismus der Ultraschallextraktion aus Zellen (Vergrößerung 2000x)[Ressource: Vilkhu et al. 2011].

Extraktionsprotokoll

Prabuthas et al. (2011) haben folgendes Extraktionsprotokoll entwickelt, um einen hochwertigen Phycocyaninextrakt zu erhalten: Die Phycocyaninextraktion wurde hinsichtlich der Phycocyaninkonzentration mit destilliertem Wasser und 1%iger CaCl2-Lösung bewertet. Die Meeresalge Spirulina wird in getrockneter Form verwendet, da die feuchte Biomasse sofort von Bakterien genutzt wird und aufgrund ihrer Nährstoffzusammensetzung den Abbau beginnt. Um diese Probleme zu vermeiden, wird daher die Verwendung von getrockneter Algenbiomasse empfohlen. Die Extraktion erfolgte durch Mischen von 0,1 g getrockneter Biomasse mit der Menge des Lösungsmittels, die Sondierung erfolgte zeitlich und amplitudenbezogen nach dem Versuchsplan. Die Probensuspensionen wurden mit einem Hielscher-Ultraschallzellen-Disruptor UP50H sondiert, gefolgt von einer Zentrifugation für 15 Minuten bei 13500 U/min mit einer gekühlten Zentrifuge. Der Phycocyanin- und Proteingehalt bei der Extraktion mit verschiedenen Lösungsmitteln wurde mit Calciumchlorid und destilliertem Wasser untersucht.
Die maximale Menge an Phycocyanin, 0,3116mg/ml, wurde in Calciumchloridlösung erhalten, gefolgt von 0,299mg/ml in destilliertem Wasser. Die maximale Menge an Protein, 63,63% wurden in destilliertem Wasserlösungsmittel und 54,69% in Calciumchloridlösung erhalten. So wurde die CaCl2-Lösung als bestes Lösungsmittel für die Extraktion von Phycocyanin mit Ultraschallunterstützung gefunden.

Hochleistungs-Ultraschall-Extraktoren für die Spirulina-Extraktion

Hielscher ist Ihr langjähriger und erfahrener Partner, wenn es um die leistungsstarke und zuverlässige Ultraschallextraktion von Bioaktivstoffen aus pflanzlicher und phytobiomasse geht. Alle Ultraschall-Extraktoren sind rund um die Uhr betriebsbereit und eignen sich für die kommerzielle Herstellung von Nahrungsextrakten. Unsere Produktpalette umfasst das gesamte Spektrum von kleineren tragbaren Biodisruptoren über Pilot-Ultraschallgeräte bis hin zu industriellen Ultraschallsystemen. Verschiedenes Zubehör wie verschiedene Sonotroden und Durchflusszellenreaktoren ermöglichen die optimale Anpassung an Ihre Prozessanforderungen. Alle Hielscher Ultraschallprozessoren sind robust, einfach zu bedienen und auf Benutzerfreundlichkeit ausgelegt. Unsere digital gesteuerten Ultraschallgeräte verfügen über eine integrierte SD-Karte zur automatischen Protokollierung von Schalldaten.
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

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