Υπερήχων εκχύλιση και συντήρηση
Υπερήχων εκχύλιση και συντήρηση χρησιμοποιεί χρησιμοποιώντας υπερήχους ισχύος για την αποσύνθεση των κυτταρικών δομών (λύση). Σπάζοντας τα κύτταρα με υπερήχους rersults σε εξαιρετικά αποτελεσματική εκχύλιση των ενδοκυτταρικών ενώσεων, καθώς και μικροβιακή αδρανοποίηση. Λόγω πολλών πλεονεκτημάτων, υπερήχους χρησιμοποιείται ευρέως για την εκχύλιση και τη συντήρηση στη βιομηχανία τροφίμων. Μάθετε περισσότερα σχετικά με τα οφέλη της εκχύλισης με υπερήχους και της επεξεργασίας τροφίμων!
Υπερηχογράφημα ισχύος για την εξαγωγή και συντήρηση τροφίμων και βοτάνων
Υπερήχων εκχύλιση: Υπερήχων εκχύλιση είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιεί υψηλής συχνότητας ηχητικά κύματα για την εξαγωγή ενώσεων από μια ποικιλία υλικών όπως τα φυτά, φρούτα, και λαχανικά. Η διαδικασία περιλαμβάνει τη χρήση υπερηχητικών κυμάτων για τη δημιουργία φυσαλίδων υψηλής πίεσης σε υγρό ή ημιστερεό υλικό, οι οποίες καταρρέουν γρήγορα, δημιουργώντας έντονη θερμότητα και πίεση που διαταράσσει τα κυτταρικά τοιχώματα του υλικού και απελευθερώνει τις επιθυμητές ενώσεις.
Η αρχή λειτουργίας της εκχύλισης και συντήρησης υπερήχων
Η βασική αρχή πίσω από την εκχύλιση με υπερήχους βασίζεται στο φαινόμενο που είναι γνωστό ως ακουστική σπηλαίωση. Όταν ένα υγρό εκτίθεται σε υπερηχητικά κύματα υψηλής έντασης και χαμηλής συχνότητας (περίπου 20 kHz), παράγει κύματα πίεσης που δημιουργούν μικροσκοπικές φυσαλίδες κενού στο υγρό. Αυτές οι φυσαλίδες αυξάνονται σε μέγεθος καθώς αυξάνεται η ένταση του υπερήχου και όταν φτάσουν σε ένα ορισμένο μέγεθος, καταρρέουν ξαφνικά και βίαια, δημιουργώντας ένα κύμα σοκ και απελευθερώνοντας ενέργεια με τη μορφή θερμότητας και πίεσης.
Αυτή η διαδικασία προκαλεί μηχανική διαταραχή των κυτταρικών τοιχωμάτων, απελευθερώνοντας τις επιθυμητές ενώσεις από το υλικό στον υγρό διαλύτη. Οι απελευθερούμενες ενώσεις μπορούν στη συνέχεια να διαχωριστούν από το διαλύτη χρησιμοποιώντας πρότυπες τεχνικές διαχωρισμού όπως διήθηση ή φυγοκέντρηση.
Υπερήχων UP400St για την αποτελεσματική μη θερμική εκχύλιση φυτικού υλικού.
Συντήρηση υπερήχων: Υπερήχων διατήρηση βασίζεται στην ίδια σπηλαίωση αποτελέσματα όπως υπερήχων εκχύλιση. Για συντήρηση, ο υπέρηχος ισχύος εφαρμόζεται για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής των ευπαθών τροφίμων χρησιμοποιώντας ηχητικά κύματα υψηλής συχνότητας για να εμποδίσει την ανάπτυξη μικροοργανισμών που προκαλούν αλλοίωση. Η διαδικασία περιλαμβάνει την έκθεση των τροφίμων σε υπερηχητικά κύματα που διαταράσσουν τα κυτταρικά τοιχώματα των βακτηρίων, των ζυμών και των καλουπιών, οδηγώντας στην καταστροφή ή την αναστολή τους.
Αυτή η διαδικασία προκαλεί μηχανική διαταραχή των κυτταρικών τοιχωμάτων των μικροοργανισμών, οδηγώντας στην καταστροφή ή την αναστολή τους. Τα υπερηχητικά κύματα μπορούν επίσης να αυξήσουν τη διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών, επιτρέποντας στα συντηρητικά και άλλους αντιμικροβιακούς παράγοντες να διεισδύσουν και να σκοτώσουν τους μικροοργανισμούς πιο αποτελεσματικά.
Η συντήρηση με υπερήχους προτιμάται έναντι των παραδοσιακών μεθόδων συντήρησης, επειδή προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα, όπως μικρότερο χρόνο επεξεργασίας, υψηλότερη αποτελεσματικότητα και την ικανότητα διατήρησης των φυσικών ιδιοτήτων και γεύσεων των τροφίμων. Χρησιμοποιείται σε ένα ευρύ φάσμα προϊόντων διατροφής όπως σάλτσες, χυμούς, γαλακτοκομικά προϊόντα, αυγά και κρέας για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής τους και να εξασφαλίσει την ασφάλειά τους.
Η τεχνική εκχύλισης και συντήρησης με υπερήχους προτιμάται έναντι των παραδοσιακών μεθόδων εκχύλισης και συντήρησης, επειδή προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα, όπως ταχύτερους ρυθμούς εκχύλισης, άριστη ποιότητα προϊόντος, υψηλότερη απόδοση, καθαρά μηχανική μη θερμική επεξεργασία και την ικανότητα εξαγωγής ενός ευρύτερου φάσματος ενώσεων. Χρησιμοποιείται σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών όπως τρόφιμα και ποτά, φαρμακευτικά προϊόντα και καλλυντικά.
Ισχυρή υπερηχητική σπηλαίωση στο Hielscher UIP1000hdT Cascatrode
Υπερήχων πρωτεΐνη και ένζυμο εκχύλιση
Συγκεκριμένα, η εκχύλιση ενζύμων και πρωτεϊνών που αποθηκεύονται σε κύτταρα και υποκυτταρικά σωματίδια είναι μια μοναδική και αποτελεσματική εφαρμογή υπερήχων υψηλής έντασης, καθώς η εκχύλιση οργανικών ενώσεων που περιέχονται στο σώμα των φυτών και των σπόρων με διαλύτη μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά. Ως εκ τούτου, ο υπέρηχος έχει ένα δυνητικό όφελος στην εκχύλιση και απομόνωση νέων δυνητικά βιοδραστικών συστατικών, π.χ. από μη χρησιμοποιούμενα ρεύματα υποπροϊόντων που σχηματίζονται στις τρέχουσες διαδικασίες. Ο υπέρηχος μπορεί επίσης να βοηθήσει στην εντατικοποίηση των αποτελεσμάτων της ενζυμικής θεραπείας και με αυτό να μειώσει την ποσότητα του ενζύμου που απαιτείται ή να αυξήσει την απόδοση των εκχυλίσιμων σχετικών ενώσεων.
Υπερήχων εκχύλιση των λιπιδίων και πρωτεϊνών
Υπερήχους χρησιμοποιείται συχνά για τη βελτίωση της εκχύλισης των λιπιδίων και πρωτεϊνών από σπόρους φυτών, όπως σόγια (π.χ. αλεύρι ή απολιπανθείσα σόγια) ή άλλους ελαιούχους σπόρους. Σε αυτή την περίπτωση, η καταστροφή των κυτταρικών τοιχωμάτων διευκολύνει την πίεση (κρύα ή ζεστή) και έτσι μειώνει το υπολειμματικό λάδι ή λίπος στο κέικ πίεσης.
Η επίδραση της συνεχούς εκχύλισης με υπερήχους στην απόδοση της διασκορπισμένης πρωτεΐνης αποδείχθηκε από τους Moulton et al. Η υπερήχηση αύξησε την ανάκτηση της διασκορπισμένης πρωτεΐνης προοδευτικά καθώς η αναλογία νιφάδων / διαλύτη άλλαξε από 1:10 σε 1:30. Έδειξε ότι ο υπέρηχος είναι ικανός να πεπτίζει πρωτεΐνη σόγιας σε σχεδόν οποιαδήποτε εμπορική απόδοση και ότι η απαιτούμενη ενέργεια υπερήχων ήταν η χαμηλότερη, όταν χρησιμοποιήθηκαν παχύτεροι πολτοί.
Υπερήχων απομόνωση των φαινολικών ενώσεων και ανθοκυανίνες
Ένζυμα, όπως οι πηκτινάσες, οι κυτταρινάσες και οι ημικυτταρινάσες χρησιμοποιούνται ευρέως στην επεξεργασία χυμών προκειμένου να υποβαθμιστούν τα κυτταρικά τοιχώματα και να βελτιωθεί η εκχυλισιμότητα του χυμού. Η διάσπαση της μήτρας του κυτταρικού τοιχώματος απελευθερώνει επίσης συστατικά, όπως φαινολικές ενώσεις στο χυμό. Ο υπέρηχος βελτιώνει τη διαδικασία εκχύλισης και ως εκ τούτου μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση της φαινολικής ένωσης, των αλκαλοειδών και της απόδοσης χυμού, που συνήθως αφήνονται στο κέικ τύπου.
The beneficial effects of ultrasonic treatment on the liberation of phenolic compounds and anthocyanins from grape and berry matrix, in particular from bilberries (Vaccinium myrtillus) and black currants (>Ribes nigrum) into juice, was investigated by VTT Biotechnology, Finland using an ultrasonic processor UIP2000hd after thawing, mashing and enzyme incubation. The disruption of the cell walls by enzymatic treatment (Pectinex BE-3L for bilberries and Biopectinase CCM for black currants) was improved when combined with ultrasound. “Η θεραπεία των ΗΠΑ αυξάνει τη συγκέντρωση φαινολικών ενώσεων του χυμού μύρτιλου κατά περισσότερο από 15%. […Η επίδραση του US (υπερηχογράφημα) ήταν πιο σημαντική με τη μαύρη σταφίδα, η οποία είναι πιο δύσκολη για τα μούρα στην επεξεργασία χυμού από τα μύρτιλλα λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε πηκτίνη και της διαφορετικής αρχιτεκτονικής κυτταρικού τοιχώματος. […] η συγκέντρωση των φαινολικών ενώσεων στο χυμό αυξήθηκε κατά 15-25% χρησιμοποιώντας θεραπεία US (υπερήχων) μετά από επώαση ενζύμων.” (πρβλ. Mokkila κ.ά., 2004)
Υπερήχων UIP6000hdT σε βιομηχανική εγκατάσταση συνεχούς εξόρυξης.
Μικροβιακή και ενζυμική αδρανοποίηση
Η μικροβιακή και ενζυμική αδρανοποίηση (συντήρηση), π.χ. σε χυμούς φρούτων και σάλτσες είναι μια άλλη εφαρμογή υπερήχων στην επεξεργασία τροφίμων. Σήμερα, η διατήρηση με αύξηση της θερμοκρασίας για μικρά χρονικά διαστήματα (παστερίωση) εξακολουθεί να είναι η πιο κοινή μέθοδος επεξεργασίας για μικροβιακή ή ενζυμική αδρανοποίηση που οδηγεί σε μεγαλύτερη διάρκεια ζωής (συντήρηση). Λόγω της έκθεσης σε υψηλές θερμοκρασίες, η συμβατική θερμική παστερίωση έρχεται συχνά σε μειονεκτική θέση για τα προϊόντα διατροφής.
Η παραγωγή νέων ουσιών από θερμικά καταλυόμενες αντιδράσεις και η τροποποίηση μακρομορίων, καθώς και η παραμόρφωση φυτικών και ζωικών δομών μπορεί να μειώσει την απώλεια ποιότητας. Ως εκ τούτου, η θερμική επεξεργασία μπορεί να προκαλέσει ανεπιθύμητες αλλοιώσεις των αισθητηριακών χαρακτηριστικών, δηλαδή της υφής, της γεύσης, του χρώματος, της οσμής και των θρεπτικών ιδιοτήτων, δηλαδή των βιταμινών και των πρωτεϊνών. Ο υπέρηχος είναι μια αποτελεσματική μη θερμική (ελάχιστη) εναλλακτική λύση επεξεργασίας.
Σε αντίθεση με τις συμβατικές θερμικές επεξεργασίες, η συντήρηση υπερήχων χρησιμοποιεί την ενέργεια και τις δυνάμεις διάτμησης της ακουστικής σπηλαίωσης προκειμένου να αδρανοποιήσει τα ένζυμα. Σε επαρκώς χαμηλά επίπεδα υπερήχων, δομικές και μεταβολικές αλλαγές μπορούν να συμβούν στα κύτταρα χωρίς την καταστροφή τους. Η δραστικότητα της υπεροξειδάσης, η οποία βρίσκεται στα περισσότερα ωμά και μη λευκασμένα φρούτα και λαχανικά και μπορεί να συσχετιστεί ιδιαίτερα με την ανάπτυξη γεύσεων και χρωστικών που αμαυρώνουν, μπορεί να μειωθεί σημαντικά με τη χρήση υπερήχων. Τα θερμοανθεκτικά ένζυμα, όπως η λιπάση και η πρωτεάση που αντέχουν σε επεξεργασία εξαιρετικά υψηλής θερμοκρασίας και τα οποία μπορούν να μειώσουν την ποιότητα και τη διάρκεια ζωής του θερμικά επεξεργασμένου γάλακτος και άλλων γαλακτοκομικών προϊόντων, μπορούν να αδρανοποιηθούν αποτελεσματικότερα με την ταυτόχρονη εφαρμογή υπερήχων, θερμότητας και πίεσης (MTS).
Ο υπέρηχος έχει αποδείξει τις δυνατότητές του στην καταστροφή τροφιμογενών παθογόνων, όπως E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, κύστεις Cryptosporidium και ιός πολιομυελίτιδας.
Εφαρμόζεται σε: συντήρηση μαρμελάδας, μαρμελάδας ή γαρνιτούρας, χυμών φρούτων και σαλτσών, προϊόντων κρέατος, γαλακτοκομικών προϊόντων και παγωτών.
Συνέργειες Υπερήχων με Θερμοκρασία και Πίεση
Υπερήχους είναι συχνά πιο αποτελεσματική όταν συνδυάζεται με άλλες αντιμικροβιακές μεθόδους, όπως:
- θερμο-υπερήχηση, δηλαδή θερμότητα και υπερηχογράφημα
- mano-sonication, δηλαδή πίεση και υπερηχογράφημα
- mano-thermo-sonication, δηλαδή πίεση, θερμότητα και υπερηχογράφημα
Η συνδυασμένη εφαρμογή υπερήχων με θερμότητα ή / και πίεση συνιστάται για Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae, και Aeromonas hydrophila.
Υπέρηχοι vs άλλες τεχνικές συντήρησης τροφίμων
Unlike other thermal and non-thermal processes, such as high-pressure homogenization, heat pasteurization, high pressure processing (HPP), compressed carbon dioxide (cCO2) and supercritical carbon dioxide (ScCO2), high electric field pulses (HELP) or microwave, ultrasound can be easily tested in lab or bench-top scale – Παραγωγή αναπαραγώγιμων αποτελεσμάτων για κλιμάκωση. Η ένταση και τα χαρακτηριστικά σπηλαίωσης μπορούν εύκολα να προσαρμοστούν στη συγκεκριμένη διαδικασία εκχύλισης για να στοχεύσουν συγκεκριμένους στόχους. Το πλάτος και η πίεση μπορούν να ποικίλουν σε ένα ευρύ φάσμα, π.χ. για τον προσδιορισμό της πιο ενεργειακά αποδοτικής διάταξης εξαγωγής.
Άλλα πλεονεκτήματα που συνδέονται με τη χρήση υπερήχων εκχύλιση τύπου καθετήρα είναι εύκολος χειρισμός του εκχυλίσματος, ταχεία εκτέλεση, χωρίς υπολείμματα, υψηλή απόδοση, φιλική προς το περιβάλλον, βελτιωμένη ποιότητα και πρόληψη της υποβάθμισης του εκχυλίσματος.
(πρβλ. Chemat et al., 2011)
- Πληρέστερη εκχύλιση
- Μη θερμική συντήρηση
- υψηλότερες αποδόσεις
- Υψηλά θρεπτικά συστατικά, εξαιρετική ποιότητα τροφίμων
- ταχεία διαδικασία
- Ψυχρή / μη θερμική διαδικασία
- εύκολο και ασφαλές στη λειτουργία
- χαμηλή συντήρηση
Υπερήχων υψηλής απόδοσης για εκχύλιση και επιδείνωση
Hielscher Υπέρηχοι σχεδιάζει, κατασκευάζει και διανέμει υψηλής απόδοσης υπερήχων για αποτελεσματική εκχύλιση και συντήρηση. Χρησιμοποιώντας Hielscher υπερήχων εξοπλισμού για την εκχύλιση και τη συντήρηση των τροφίμων είναι μια ισχυρή τεχνολογία επεξεργασίας που μπορεί όχι μόνο να εφαρμοστεί με ασφάλεια και φιλικό προς το περιβάλλον, αλλά και αποτελεσματικά και οικονομικά. Το αποτέλεσμα ομογενοποίησης και συντήρησης μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί για οποιοδήποτε υγρό ή προϊόν διατροφής που μοιάζει με πάστα, συμπεριλαμβανομένων χυμών φρούτων και πουρέδων (π.χ. πορτοκάλι, μήλο, γκρέιπφρουτ, μάνγκο, σταφύλι, δαμάσκηνο) καθώς και για σάλτσες λαχανικών και σούπες (π.χ. σάλτσα ντομάτας ή σούπα σπαραγγιών), γαλακτοκομικά, αυγά και κρέας.
Το χαρτοφυλάκιό μας των ομογενοποιητών υπερήχων και των εκχυλιστών κυμαίνεται από φορητές, φορητές συσκευές έως πλήρως βιομηχανικά συστήματα παραγωγής για την ενσωματωμένη επεξεργασία μεγάλων όγκων σε εμπορική κλίμακα.
Σχεδιασμός, Κατασκευή και Συμβουλευτική – Ποιότητα Made in Germany
Hielscher υπερήχων είναι γνωστή για την υψηλότερη ποιότητα και τα πρότυπα σχεδιασμού τους. Η ευρωστία και η εύκολη λειτουργία επιτρέπουν την ομαλή ενσωμάτωση των υπερήχων μας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Οι σκληρές συνθήκες και τα απαιτητικά περιβάλλοντα αντιμετωπίζονται εύκολα από τους υπερήχους Hielscher.
Hielscher Υπέρηχοι είναι μια πιστοποιημένη εταιρεία ISO και δίνουν ιδιαίτερη έμφαση σε υψηλής απόδοσης υπερήχων που διαθέτουν state-of-the-art τεχνολογία και φιλικότητα προς το χρήστη. Φυσικά, Hielscher υπερήχων είναι CE συμβατό και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Ροή | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 0.5 έως 1.5mL | μ.δ. | VialTweeter | 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100Η |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL / λεπτό | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 έως 20L | 0.2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L / λεπτό | UIP4000hdT |
| 15 έως 150L | 3 έως 15L / λεπτό | UIP6000hdT |
| μ.δ. | 10 έως 100L / λεπτό | UIP16000 |
| μ.δ. | μεγαλύτερου | σύμπλεγμα UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την ανάμειξη εφαρμογών, διασπορά, γαλακτωματοποίηση και εκχύλιση σε εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Farid Chemat, Zill-e-Huma, Muhammed Kamran Khan (2011): Applications of ultrasound in food technology: Processing, preservation and extraction. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 18, Issue 4, 2011. 813-835.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Casiraghi A., Gentile A., Selmin F., Gennari C.G.M., Casagni E., Roda G., Pallotti G., Rovellini P., Minghetti P. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa for Medicinal Purpose. Pharmaceutics. 14(12), 2022.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Allinger, H. (1975): American Laboratory, 7 (10), 75 (1975). Bar, R. (1987): Ultrasound Enhanced Bioprocesses, in: Biotechnology and Engineering, Vol. 32, Pp. 655-663 (1987).
- El’piner, I.E. (1964): Ultrasound: Physical, Chemical, and Biological Effects (Consultants Bureau, New York, 1964), 53-78.
- Kim, S.M. und Zayas, J.F. (1989): Processing parameter of chymosin extraction by ultrasound; in J. Food Sci. 54: 700.
- Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K (2004): Combining power ultrasound with enzymes in berry juice processing, at: 2nd Int. Conf. Biocatalysis of Food and Drinks, 19-22.9.2004, Stuttgart, Germany.
- Moulton, K.J., Wang, L.C. (1982): A Pilot-Plant Study of Continuous Ultrasonic Extraction of Soybean Protein, in: Journal of Food Science, Volume 47, 1982.
- Mummery, C.L. (1978): The effect of ultrasound on fibroblasts in vitro, in: Ph.D. Thesis, University of London, London, England, 1978.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε
Υπερήχων αποσύνθεση κυττάρων
Κάτω από έντονη υπερήχηση ένζυμα ή πρωτεΐνες μπορούν να απελευθερωθούν από κύτταρα ή υποκυτταρικά οργανίδια ως αποτέλεσμα της κυτταρικής αποσύνθεσης. Στην περίπτωση αυτή, η ένωση που πρόκειται να διαλυθεί σε διαλύτη περικλείεται σε αδιάλυτη δομή. Για να εξαχθεί, πρέπει να καταστραφεί η κυτταρική μεμβράνη. Η διαταραχή των κυττάρων είναι μια ευαίσθητη διαδικασία, επειδή η ικανότητα του κυτταρικού τοιχώματος να αντέχει υψηλή οσμωτική πίεση μέσα. Απαιτείται καλός έλεγχος της κυτταρικής διαταραχής, ώστε να αποφευχθεί η ανεμπόδιστη απελευθέρωση όλων των ενδοκυτταρικών προϊόντων, συμπεριλαμβανομένων των κυτταρικών υπολειμμάτων και των νουκλεϊνικών οξέων, ή η μετουσίωση του προϊόντος.
Υπερήχους χρησιμεύει ως ένα καλά ελεγχόμενο μέσο για την αποσύνθεση των κυττάρων. Γι 'αυτό, τα μηχανικά αποτελέσματα του υπερήχου παρέχουν ταχύτερη και πληρέστερη διείσδυση διαλύτη σε κυτταρικά υλικά και βελτιώνουν τη μεταφορά μάζας. Ο υπέρηχος επιτυγχάνει μεγαλύτερη διείσδυση ενός διαλύτη σε φυτικό ιστό και βελτιώνει τη μεταφορά μάζας. Τα υπερηχητικά κύματα που δημιουργούν σπηλαίωση διαταράσσουν τα κυτταρικά τοιχώματα και διευκολύνουν την απελευθέρωση των συστατικών της μήτρας.
Υπερήχων βελτιωμένη μεταφορά μάζας προωθεί την εκχύλιση
Γενικά, ο υπέρηχος μπορεί να οδηγήσει σε διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών σε ιόντα και μπορεί να μειώσει σημαντικά την επιλεκτικότητα των κυτταρικών μεμβρανών. Η μηχανική δραστηριότητα του υπερήχου υποστηρίζει τη διάχυση διαλυτών στον ιστό. Καθώς ο υπέρηχος σπάει μηχανικά το κυτταρικό τοίχωμα από τις δυνάμεις διάτμησης σπηλαίωσης, διευκολύνει τη μεταφορά από το κύτταρο στο διαλύτη. Η μείωση του μεγέθους των σωματιδίων από την υπερηχητική σπηλαίωση αυξάνει την επιφάνεια που έρχεται σε επαφή μεταξύ της στερεάς και της υγρής φάσης.
Υπερήχων λύση και αδρανοποίηση του E.coli
Για την παραγωγή μικρών ποσοτήτων ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών για τη μελέτη και τον χαρακτηρισμό των βιολογικών ιδιοτήτων τους, το E.coli είναι το βακτήριο επιλογής. Οι ετικέτες καθαρισμού, π.χ. ουρά πολυιστιδίνης, βήτα-γαλακτοσιδάση ή πρωτεΐνες δέσμευσης μαλτόζης, συνήθως συνδέονται με ανασυνδυασμένες πρωτεΐνες προκειμένου να διαχωριστούν από κυτταρικά εκχυλίσματα με καθαρότητα επαρκή για τους περισσότερους αναλυτικούς σκοπούς. Υπερήχους επιτρέπει τη μεγιστοποίηση της απελευθέρωσης πρωτεΐνης, ιδίως όταν η απόδοση παραγωγής είναι χαμηλή και να διατηρηθεί η δομή και η δραστηριότητα της ανασυνδυασμένης πρωτεΐνης.
Υπερήχων οξείδωση
Σε ελεγχόμενες εντάσεις, η εφαρμογή υπερήχων σε βιομετατροπή και ζύμωση μπορεί να οδηγήσει σε ενισχυμένη βιοεπεξεργασία, λόγω επαγόμενων βιολογικών επιδράσεων και λόγω της διευκόλυνσης της κυτταρικής μεταφοράς μάζας. Η επίδραση της ελεγχόμενης εφαρμογής υπερήχων (20kHz) στην οξείδωση της χοληστερόλης σε χολεστενόνη από κύτταρα ηρεμίας του Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (πρώην Nocardia erythropolis) διερευνήθηκε από τον Bar (1987).
Αυτό το σύστημα είναι χαρακτηριστικό των μικροβιακών μετασχηματισμών στερολών και στεροειδών στο ότι το υπόστρωμα και τα προϊόντα είναι αδιάλυτα στο νερό στερεά. Επομένως, αυτό το σύστημα είναι μάλλον μοναδικό στο ότι τόσο τα κύτταρα όσο και τα στερεά μπορεί να υπόκεινται στην επίδραση υπερήχων. Σε επαρκώς χαμηλή ένταση υπερήχων που διατήρησε τη δομική ακεραιότητα των κυττάρων και διατήρησε τη μεταβολική τους δραστηριότητα, ο Bar παρατήρησε σημαντική ενίσχυση στους κινητικούς ρυθμούς του βιομετασχηματισμού σε μικροβιακούς πολτούς 1.0 και 2.5 g / L χοληστερόλης όταν υπερήχων για 5s κάθε 10mn με ισχύ εξόδου 0.2W / cm². Ο υπέρηχος δεν έδειξε καμία επίδραση στην ενζυματική οξείδωση της χοληστερόλης (2.5g / L) από την οξειδάση της χοληστερόλης.
What is High-Pressure Processing in Food Preservation?
High-Pressure Processing (HPP) is a non-thermal food preservation technique that inactivates microorganisms and enzymes while maintaining the product’s sensory and nutritional qualities. It involves subjecting packaged food to hydrostatic pressures typically between 300 and 600 MPa (megapascals) for seconds to minutes. A major challenge of high-pressure processing is its very high energy consumption. Read more about how sonication can help to reduce the energy demand of HPP!
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.