Υπερήχων ασταξανθίνη εκχύλιση για υψηλότερες αποδόσεις
- Ασταξανθίνη είναι ένα πολύ ισχυρό αντιοξειδωτικό που χρησιμοποιείται σε φαρμακευτικά προϊόντα και συμπληρώματα διατροφής.
- Προκειμένου να παραχθεί υψηλής ποιότητας ασταξανθίνη από φυσικές πηγές όπως τα φύκια, απαιτείται μια τεχνική εκχύλισης υψηλής απόδοσης.
- Υπερήχων εκχύλιση είναι μια μηχανική επεξεργασία, η οποία δίνει υψηλές αποδόσεις της ασταξανθίνης σε πολύ σύντομο χρόνο εκχύλισης.
Υψηλής απόδοσης υπερήχων για υψηλής ποιότητας εκχυλίσματα ασταξανθίνης
Υπερήχων εκχύλιση είναι μια τεχνική εκχύλισης υψηλής απόδοσης που χρησιμοποιεί έντονα κύματα υπερήχων για την εξαγωγή ασταξανθίνης από φυσικές πηγές, όπως μικροφύκη, κριλ, ή καρκινοειδή. Η ασταξανθίνη είναι μια φυσική καροτενοειδής χρωστική ουσία γνωστή για τις ισχυρές αντιοξειδωτικές της ιδιότητες και διάφορα οφέλη για την υγεία. Χρησιμοποιείται συνήθως ως συμπλήρωμα διατροφής και χρωστικός παράγοντας τροφίμων. Lear πώς κατεργασία με υπερήχους βοηθά στη βελτίωση της διαδικασίας εκχύλισης ασταξανθίνης σας!
MultiSonoReactor για βελτιωμένη εκχύλιση ασταξανθίνης χρησιμοποιώντας υπερήχους υψηλής ισχύος
Υπερήχων εκχύλιση της ασταξανθίνης από μικροφύκη
Ασταξανθίνη για συμπληρώματα διατροφής, τα οποία καταναλώνονται από ανθρώπους και ζώα για τα οφέλη για την υγεία τους, ασταξανθίνη λαμβάνεται από θαλασσινά ή εξάγεται από τα φύκια H. pluvialis. Ο αιματοκόκκος pluvialis είναι ένα πράσινο μικροφύκι, το οποίο παράγει υψηλή περιεκτικότητα σε ασταξανθίνη όταν εφαρμόζονται συνθήκες στρες, π.χ. υψηλή αλατότητα, έλλειψη αζώτου, υψηλή θερμοκρασία και φως. Με έως και 9,2mg/g ασταξανθίνης ανά κύτταρο φυκών (= έως 3,8% επί ξηρού βάρους του H. pluvialis), ο αιματοκόκκος pluvialis συσσωρεύει πολύ υψηλή περιεκτικότητα σε φυσική ασταξανθίνη και επομένως είναι ο προτιμώμενος οργανισμός για την παραγωγή ασταξανθίνης.
Προκειμένου να απελευθερωθεί ασταξανθίνη από πράσινα μικροφύκη, τα κύτταρα των φυκών πρέπει να διαταραχθούν. Υπερήχους είναι καλά εδραιωμένο για το σκοπό της διαταραχής των κυττάρων, λύση και απομόνωση των βιοδραστικών ενώσεων auch ως λιπίδια, αντιοξειδωτικά, πολυφαινόλες και φυσικές χρωστικές ουσίες. Υψηλής απόδοσης υπερήχων δημιουργεί καθαρά μηχανικές δυνάμεις που διαταράσσουν τα κυτταρικά τοιχώματα από δυνάμεις διάτμησης και προκαλούν την απελευθέρωση βιοδραστικών ουσιών όπως η ασταξανθίνη.
Υπερήχων εκχύλιση της ασταξανθίνης από ζύμη
Phaffia rhodozyma είναι μια ζύμη πλούσια σε ασταξανθίνη. Ωστόσο, το παχύ κυτταρικό τοίχωμα του P. rhodozyma, το οποίο αποτελείται κυρίως από γλυκάνη και είναι υπεύθυνο για την κυτταρική ακαμψία, καθιστά την κυτταρική διαταραχή και την απομόνωση της ασταξανθίνης ένα απαιτητικό έργο. Οι ερευνητές (Gogate et al. 2015) διαπίστωσαν ότι η εκχύλιση με υπερήχους σε συνδυασμό με γαλακτικό οξύ εντείνει την κυτταρική διαταραχή και καθιστά την εκχύλιση της ασταξανθίνης από το P. rhodozyma μια πιο πράσινη, φιλική προς το περιβάλλον διαδικασία. Χρησιμοποίησαν γαλακτικό οξύ ως μέσο διάσπασης και αιθανόλη ως διαλύτη για εκχύλιση. Η μέγιστη απόδοση της ασταξανθίνης (90%) ελήφθη για την προσέγγιση εκχύλισης με υπερήχους με βάση τη χρήση γαλακτικού οξέος 3 M, χρόνος διακοπής 15 λεπτά. Ισχυροί υπερηχητικοί εξολκέες όπως το UIP4000hd (4kW, δείτε εικόνα αριστερά) σε συνδυασμό με έναν αντιδραστήρα ροής υπό πίεση επιτρέπουν τη δημιουργία πολύ έντονης σπηλαίωσης. Οι δυνάμεις διάτμησης σπηλαίωσης διαταράσσουν τα τοιχώματα των κυττάρων ζύμης και προάγουν τη μεταφορά μάζας μεταξύ του εσωτερικού του κυττάρου και του διαλύτη.
- Ανώτερη απόδοση
- Εκχύλιση υψηλής ταχύτητας – μέσα σε λίγα λεπτά
- Υψηλής ποιότητας εκχυλίσματα – Ήπια, μη θερμική
- Πράσινοι διαλύτες (π.χ. νερό/αιθανόλη)
- Οικονομικά αποδοτική
- Εύκολη και ασφαλής λειτουργία
- Χαμηλό επενδυτικό και λειτουργικό κόστος
- 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία υπό βαρέως τύπου
- Πράσινη, φιλική προς το περιβάλλον μέθοδος
Υπερήχων ασταξανθίνη εκχύλιση – σε λειτουργία παρτίδας ή συνεχούς ροής
Η ασταξανθίνη είναι μια λιπόφιλη ένωση και μπορεί να διαλυθεί σε διαλύτες (π.χ. 48,0% αιθανόλη σε οξικό αιθυλεστέρα) και έλαια (π.χ. σογιέλαιο).
Δέσμη: Οι διαδικασίες εκχύλισης με υπερήχους μπορούν να λειτουργήσουν ως απλές διαδικασίες παρτίδας ή ως ενσωματωμένη θεραπεία, όπου το μέσο τροφοδοτείται συνεχώς μέσω ενός υπερηχητικού αντιδραστήρα ροής.
Η επεξεργασία παρτίδας είναι μια εύκολη διαδικασία, όπου η εκχύλιση εκτελείται παρτίδα με παρτίδα. Hielscher Υπέρηχοι προσφέρει υπερήχων επεξεργαστές για μικρές έως μεγάλες παρτίδες, δηλαδή 1L έως 120L.
Για την επεξεργασία παρτίδων από 5 έως 10L, συνιστούμε το UP400St με sonotrode S24d22L2D (βλ. εικόνα αριστερά).
Για την επεξεργασία παρτίδων περίπου 120L, συνιστούμε το Υπερήχων UIP2000hdT με sonotrode RS4d40L4.
Ροή: Για μεγαλύτερους όγκους και εμπορική εκχύλιση πλήρους κλίμακας, ένα συνεχές υγρό ρεύμα τροφοδοτείται μέσω ενός υπερηχητικού αντιδραστήρα, όπου ο διαλύτης / βοτανικός πολτός είναι έντονα υπερήχων.
Για όγκο περίπου 8L/min., συνιστούμε το UIP4000hdT με sonotrode RS4d40L3 και κυψέλη ροής υπό πίεση FC130L4-3G0
UIP2000hdT (2kW) για εκχύλιση παρτίδων μεγάλης κλίμακας
Υπερήχων υψηλής απόδοσης για εκχύλιση
Hielscher Υπέρηχοι ειδικεύεται στην κατασκευή υπερήχων υψηλής απόδοσης για την παραγωγή υψηλής ποιότητας εκχυλίσματα από φυτά, ζύμες και κύτταρα. Το ευρύ χαρτοφυλάκιο προϊόντων της Hielscher Υπέρηχοι κυμαίνεται από μικρά, ισχυρό εργαστήριο υπερήχων σε ισχυρή πάγκο-top και πλήρως βιομηχανικά συστήματα, τα οποία παρέχουν υπερήχους υψηλής έντασης για την αποτελεσματική εκχύλιση και απομόνωση των βιοδραστικών συστατικών όπως η ασταξανθίνη, quercetin, καφεΐνη, κουρκουμίνη, τερπένια κλπ. Όλοι οι ψηφιακοί υπερήχων από 200W έως 16.000W διαθέτουν ένα διαισθητικό μενού με προγραμματιζόμενες ρυθμίσεις, έγχρωμη οθόνη αφής για άνετο χειρισμό, ενσωματωμένη κάρτα SD για αυτόματη καταγραφή δεδομένων, τηλεχειριστήριο προγράμματος περιήγησης και πολλά άλλα φιλικά προς το χρήστη χαρακτηριστικά. Τα sonotrodes και τα κύτταρα ροής (τα μέρη, τα οποία έρχονται σε επαφή με το μέσο) μπορούν να είναι αυτόκλειστα και είναι εύκολο να καθαριστούν. Όλοι οι υπερήχων μας είναι κατασκευασμένοι για 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία, απαιτούν χαμηλή συντήρηση και είναι εύκολο και ασφαλές να λειτουργήσουν.
Μια ψηφιακή έγχρωμη οθόνη επιτρέπει τον φιλικό προς το χρήστη έλεγχο του εξοπλισμού υπερήχων. Τα συστήματά μας είναι ικανά να παρέχουν από χαμηλά έως πολύ υψηλά πλάτη. Για την εκχύλιση χημικών ενώσεων όπως η ασταξανθίνη, προσφέρουμε ειδικά υπερηχητικά sonotrodes (επίσης γνωστά ως υπερηχητικοί ανιχνευτές ή κέρατα) που βελτιστοποιούνται για την ευαίσθητη απομόνωση δραστικών ουσιών υψηλής ποιότητας. Hielscher προσφέρει ειδικά sonotrodes για υψηλά πλάτη σε συνδυασμό με συμπιεσμένα κύτταρα ροής που είναι σε θέση να παράγουν ακραίες δυνάμεις διάτμησης σπηλαίωσης, οι οποίες διαταράσσουν ακόμη και πολύ ανθεκτικά κύτταρα ζύμης. Η ευρωστία του εξοπλισμού υπερήχων Hielscher επιτρέπει 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία σε βαρέα καθήκοντα και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Ο ακριβής έλεγχος των παραμέτρων διαδικασίας υπερήχων εξασφαλίζει αναπαραγωγιμότητα και τυποποίηση της διαδικασίας. Hielscher βιομηχανικής κλίμακας, αυτοματοποιημένα συστήματα εκχύλισης υπερήχων έχουν σχεδιαστεί για υψηλές παραγωγικές ικανότητες εκχυλισμάτων ανώτερης ποιότητας, ενώ ταυτόχρονα μειώνουν την εργασία, το κόστος και την ενέργεια.
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Βιβλιογραφία/Αναφορές
- B. Brands and M. Kleinke (2022): Astaxanthin production in Xanthophyllomyces dendrorhous grown in medium containing watery extracts from vegetable residue streams. IOP Conference Series: Earth Environ. Sci. 1034, 2022.
- Chougle, J.A.; Singha, R.S.; Baik, O.-D.(2014): Recovery of Astaxanthin from Paracoccus NBRC 101723 using Ultrasound-Assisted Three Phase Partitioning (UA-TPP). Separation Science and Technology, 49, 2014.
- Gogate et al. (2015): Ultrasound-assisted Intensification of Extraction of Astaxanthin from Phaffia rhodozyma. Indian Chemical Engineer 2015, 57:3-4, 240-255.
- Zou et al. (2013): Response Surface Methodology for Ultrasound-Assisted Extraction of Astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Marine Drugs 2013, 11, 1644-1655.
- Farid Chemat, Natacha Rombaut, Anne-Gaëlle Sicaire, Alice Meullemiestre, Anne-Sylvie Fabiano-Tixier, Maryline Abert-Vian (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 34, 2017. 540-560.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε
sono-εκχύλιση
Υπερήχων εκχύλιση ή sono-εκχύλιση βασίζεται στην αρχή της ακουστικής σπηλαίωσης.
Όταν εφαρμόζονται έντονα κύματα υπερήχων σε υγρά συστήματα, συμβαίνει ακουστική σπηλαίωση, η οποία είναι το φαινόμενο της δημιουργίας, ανάπτυξης και ενδεχόμενης κατάρρευσης φυσαλίδων κενού (βλ. εικόνα παρακάτω). Κατά τη διάδοση των κυμάτων υπερήχων, οι φυσαλίδες κενού ταλαντώνονται και αναπτύσσονται μέχρι να φτάσουν σε ένα σημείο όπου δεν μπορούν να απορροφήσουν περισσότερη ενέργεια. Στο αποκορύφωμα της ανάπτυξης φυσαλίδων καταρρέουν βίαια, γεγονός που προκαλεί τοπικά θερμικές, μηχανικές και χημικές επιδράσεις. Τα μηχανικά εφέ περιλαμβάνουν υψηλές πιέσεις έως και 1000atm, αναταράξεις και έντονες δυνάμεις διάτμησης. Αυτές οι δυνάμεις διαταράσσουν τα κυτταρικά τοιχώματα και προάγουν τη μεταφορά μάζας μεταξύ του εσωτερικού του κυττάρου και του διαλύτη, απελευθερώνοντας βιοδραστικές ενώσεις στο περιβάλλον υγρό (δηλαδή διαλύτη).
Η ακουστική σπηλαίωση, που παράγεται από υπερήχους υψηλής έντασης, χαμηλής συχνότητας, δημιουργεί έντονες δυνάμεις διάτμησης και τοπικά απαντώμενες διαφορές υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας, οι οποίες παρέχουν την απαραίτητη επίδραση για τη διάσπαση των κυττάρων, την έντονη ανάμειξη και τη μεταφορά μάζας. Αυτές οι δυνάμεις διάτμησης υπερήχων εφαρμόζονται με επιτυχία για την εκχύλιση κάνναβης.
Υπερήχων εκχύλιση των ενώσεων από βότανα και κυτταρικό ιστό έχει ερευνηθεί καλά. Η εφαρμογή εξαιρετικά έντονων υπερηχητικών κυμάτων προάγει σημαντικά τις διαδικασίες εκχύλισης. Εκτός από την εντατικοποίηση της διαδικασίας – που έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερες αποδόσεις και μικρότερο χρόνο εκχύλισης – Η θερμική υποβάθμιση και η απώλεια ευαίσθητων στη θερμοκρασία συστατικών εμποδίζεται, καθώς η κατεργασία με υπερήχους είναι μη θερμική επεξεργασία. Επιπλέον, η εκχύλιση με υπερήχους έχει χαμηλό κόστος επένδυσης και λειτουργίας, μειώνει τη χρήση διαλυτών ή / και επιτρέπει τη χρήση πιο πράσινων διαλυτών, γεγονός που την καθιστά μια οικονομική και φιλική προς το περιβάλλον τεχνική εκχύλισης. Ξεπερνώντας τις συμβατικές μεθόδους εκχύλισης, υπερήχων υποβοηθούμενη εκχύλιση (ΗΑΕ) έχει υιοθετηθεί από τη βιομηχανία τροφίμων για την παραγωγή βιοδραστικών ενώσεων με οικονομικά κέρδη.
Ισχυρά κύματα υπερήχων διαταράσσουν την κυτταρική μήτρα των βιολογικών δομών και απελευθερώνουν τις βιοδραστικές ενώσεις. Η μεταφορά μάζας μεταξύ του φυτικού υλικού και του διαλύτη εντείνεται. Λόγω αυτών των μηχανισμών, η εκχύλιση με υπερήχους είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική για την εκχύλιση κάνναβης.
ασταξανθίνη
Ασταξανθίνη διακρίνεται από ένα βαθύ κόκκινο χρώμα. Είναι μια λιποδιαλυτή χρωστική ουσία που βρίσκεται σε φύκια (π.χ. Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), μαγιά (π.χ. Phaffia rhodozyma), σολομό, πέστροφα, κριλ, γαρίδες και καραβίδες. Ασταξανθίνη θεωρείται ένα υπερ-αντιοξειδωτικό, δεδομένου ότι η αντιοξειδωτική δραστικότητά της είναι δέκα έως είκοσι φορές πιο ισχυρή από ό, τι από πολλά άλλα καροτενοειδή, όπως βήτα-καροτένιο, λουτεΐνη, και ζεαξανθίνη, και εκατό φορές πιο ισχυρό από άλφα-τοκοφερόλη (βιταμίνη Ε).
Ασταξανθίνη (3,3′-διυδροξυ-β, β′-καροτενο-4,4′-διόνη) είναι ένα κετο-καροτενοειδές και ανήκει σε μια μεγαλύτερη κατηγορία χημικών ενώσεων γνωστών ως τερπένια (ως τετρατερπενοειδές), τα οποία αποτελούνται από πέντε πρόδρομες ουσίες άνθρακα, διφωσφορικό ισοπεντενύλιο και διφωσφορικό διμεθυλαλλύλιο. Ασταξανθίνη ταξινομείται ως ένας τύπος καροτενοειδών ενώσεων με συστατικά που περιέχουν οξυγόνο, δηλαδή υδροξύλιο (-ΟΗ) ή κετόνη (C = O), όπως ζεαξανθίνη και κανθαξανθίνη. Ασταξανθίνη είναι ένας μεταβολίτης της ζεαξανθίνης ή / και κανθαξανθίνης, που περιέχει τόσο υδροξύλιο και κετόνη λειτουργικές ομάδες. Όπως πολλά καροτενοειδή, η ασταξανθίνη είναι μια λιποδιαλυτή χρωστική ουσία και διακρίνεται από το κόκκινο χρώμα της. Τα καροτενοειδή, συμπεριλαμβανομένης της ασταξανθίνης, είναι γνωστά για την αντιοξειδωτική τους ικανότητα.
Η ασταξανθίνη είναι μια κόκκινη χρωστική ουσία και προέρχεται φυσικά από τα μικροφύκη βρόχινου νερού (Haematococcus pluvialis) και τη ζύμη που ονομάζεται Xanthophyllomyces dendrorhous (επίσης γνωστή ως Phaffia rhodozyma). Τα φύκια υφίστανται ένα στρες μέσω ενός ή ενός συνδυασμού συνθηκών που κυμαίνονται από την έλλειψη θρεπτικών ουσιών, αυξημένη αλατότητα, και υπερβολική ηλιοφάνεια για τη δημιουργία ασταξανθίνης. Τα είδη που καταναλώνουν αυτά τα καταπονημένα μικροφύκη γλυκού νερού, όπως ο σολομός, η κόκκινη πέστροφα, η κόκκινη τσιπούρα, το φλαμίνγκο, τα καρκινοειδή (π.χ. γαρίδες, κριλ, καβούρια, αστακοί, καραβίδες), αντικατοπτρίζουν τη χρώση των κόκκινων-πορτοκαλί αποχρώσεων στην εμφάνισή τους.
Ως συμπλήρωμα, ασταξανθίνη χορηγείται για την υγεία-προώθηση και ασθένεια-θεραπεία αποτελέσματα. Η ασταξανθίνη είναι ένα καθιερωμένο nutraceutical χορηγείται για τη βελτίωση της υγείας του δέρματος (π.χ. μείωση των ρυτίδων, βλάβες από ηλιακό έγκαυμα κ.λπ.).
Επιπλέον, ασταξανθίνη παίρνει αυξανόμενη προσοχή για τη χρήση της για τη θεραπεία της νόσου του Alzheimer, Νόσος του Πάρκινσον, καρδιαγγειακές παθήσεις, υψηλή χοληστερόλη, ασθένειες του ήπατος, ηλικιακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδας, και την πρόληψη του καρκίνου.
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.