Ultraschallextraktion von Spirulina-Pigmenten

Die Ultraschallextraktion hat sich als äußerst effizient für die Isolierung von Mikroalgenextrakten höchster Qualität erwiesen. Spirulina-Pigmente wie Phycocyanin sind als Superfood bekannt, das aufgrund seines hohen Gehalts an Antioxidantien, Vitaminen und Proteinen zur Gesundheit beiträgt. Um hochkonzentrierte Nahrungsergänzungsmittel wie Pulver und Tabletten herstellen zu können, müssen die blauen Pigmente aus den Spirulina-Algen extrahiert 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 ihrem hohen Gehalt an Nährstoffen wie Proteinen, Enzymen, Mineralien und den Vitaminen A, K, B12, Eisen und Mangan werden sie als Superfood eingestuft. Die Algengattung Arthrospira hat einen besonders hohen Gehalt an Proteinen. Ihr Proteingehalt reicht von 53 bis 68 % des Trockengewichts und bietet das gesamte Spektrum aller essenziellen Aminosäuren. Außerdem hat Arthrospira einen hohen Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFAs), der ca. 1,5 bis 2 % des Gesamtlipidgehalts von 5 bis 6 % beträgt. Diese PUFAs enthalten die γ-Linolensäure (GLA), eine essentielle Omega-6-Fettsäure. Zu den weiteren bioaktiven Verbindungen von Arthrospira gehören Vitamine, Mineralien sowie photosynthetische Pigmente.
Hinweis: Wissenschaftlich gesehen werden Spirulina platensis (S. platensis) und Spirulina maxima (S. maxima) korrekt als Arthrospira platensis (A. platensis) und Arthrospira maxima (A. maxima) bezeichnet. Beide Arten wurden einst in die Gattung Spirulina eingeordnet und sind bis heute umgangssprachlich unter dem Namen Spirulina bekannt. Obwohl die Einführung zweier getrennter Gattungen von Arthrospira und Spirulina inzwischen allgemein anerkannt ist, wird der Begriff Spirulina häufig als Oberbegriff verwendet.

Extraktion von Spirulina mit Ultraschall

Ultraschall-Zellauflöser (auch Ultraschallextraktoren genannt) sind für ihre Fähigkeit bekannt, Zellen zu öffnen, um intrazelluläres Material freizusetzen. Wenn intensive Ultraschallwellen in Flüssigkeiten eingekoppelt werden, tritt das Phänomen der akustischen Kavitation auf. Die Kavitationskräfte brechen die Zellwände auf und verstärken den Stofftransport, 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 das folgende Extraktionsprotokoll entwickelt, um einen hochwertigen Phycocyanin-Extrakt zu erhalten: Die Phycocyanin-Extraktion wurde im Hinblick auf die Phycocyanin-Konzentration unter Verwendung von destilliertem Wasser und einer 1%igen CaCl2-Lösung bewertet. Die Meeresalge Spirulina wird in getrockneter Form verwendet, da die feuchte Biomasse aufgrund ihrer ernährungsphysiologischen Zusammensetzung sofort von Bakterien verwertet wird und sich zersetzt. 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, wobei Zeit und Amplitude der Beschallung dem Versuchsplan entsprachen. Die Probensuspensionen wurden mit einem UP50H-Ultraschall-Zellauflöser von Hielscher beschallt und anschließend 15 Minuten lang bei 13500 U/min in einer gekühlten Zentrifuge zentrifugiert. Der Phycocyanin- und Proteingehalt während der Extraktion mit verschiedenen Lösungsmitteln wurde mit Calciumchlorid und destilliertem Wasser untersucht.
Die maximale Menge an Phycocyanin, 0,3116 mg/ml, wurde in Calciumchloridlösung erhalten, gefolgt von 0,299 mg/ml in destilliertem Wasser. Die maximale Menge an Protein, 63,63%, wurde in destilliertem Wasser und 54,69% in Calciumchloridlösung erhalten. Somit erwies sich die CaCl2-Lösung als das beste Lösungsmittel für die Extraktion von Phycocyanin mit Hilfe von Ultraschall.

Hochleistungs-Ultraschallextraktoren für die Extraktion von Spirulina

Hielscher ist Ihr langjährig erfahrener Partner, wenn es um die leistungsstarke und zuverlässige Ultraschallextraktion von Bioaktivstoffen aus Pflanzen und Phyto-Biomasse geht. Alle Ultraschallextraktoren können rund um die Uhr betrieben werden und sind für die kommerzielle Herstellung von Nahrungsextrakten geeignet. Unsere Produktpalette deckt das gesamte Spektrum von kleineren handgeführten Biodisruptoren über Pilot-Ultraschallgeräte bis hin zu industriellen Ultraschallsystemen ab. Vielfältiges 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 eingebaute SD-Karte zur automatischen Protokollierung der Beschallungsdaten.
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren:

Unsere gut ausgebildeten Mitarbeiter gewährleisten einen hohen Kundenservice und eine professionelle Beratung.
Kontaktieren Sie uns noch heute! Wir empfehlen Ihnen gerne das am besten geeignete Ultraschallextraktionsgerät für Ihre Anwendung.