Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Extracción ultrasónica de colágeno de medusas

  • El colágeno de medusas es un colágeno de alta calidad, único pero con propiedades similares a las del colágeno tipo I, II, III y V.
  • La extracción por ultrasonidos es una técnica puramente mecánica, que aumenta el rendimiento, acelera el proceso y produce colágeno de alto peso molecular.

Extracción ultrasónica de medusas

Las medusas son ricas en minerales y proteínas, y el colágeno es una de las principales proteínas de estas gelatinosas criaturas marinas. Las medusas son una fuente casi abundante que se encuentra en los océanos. A menudo visto como una plaga, el uso de medusas para la extracción de colágeno es beneficioso en ambos sentidos, produciendo un colágeno excelente, usando una fuente natural sostenible y eliminando la proliferación de medusas.
La extracción por ultrasonidos es un método de extracción mecánico, que puede ser controlado con precisión y adaptado a la materia prima tratada. La extracción ultrasónica se ha aplicado con éxito para aislar colágeno, glicoproteínas y otras proteínas de las medusas.
En general, las proteínas aisladas de las medusas presentan una fuerte actividad antioxidante y, por lo tanto, son valiosos compuestos activos para las industrias alimentaria, de suplementos y farmacéutica.
Para la extracción se puede utilizar la medusa entera, la mesoglea (= la mayor parte del paraguas de la medusa) o los brazos orales.

Extracción ultrasónica de colágeno de medusas.

La extracción por ultrasonidos es una técnica eficaz y rápida para producir colágeno a partir de medusas en grandes cantidades.

Ventajas de la extracción ultrasónica de colágeno

  • colágeno de grado alimenticio / farmacéutico
  • alto peso molecular
  • composición de aminoácidos
  • mayores rendimientos
  • procesamiento rápido
  • fácil de manejar
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Sistema de extracción por ultrasonidos UIP4000hdT

UIP4000hdT (4 kW) sistema de extracción por ultrasonidos

Ácido Ultrasónico & Extracción Ultrasonida-Enzimática

La extracción ultrasónica se puede utilizar en combinación con varias soluciones ácidas para liberar el colágeno soluble en ácido (ASC) de la medusa. La cavitación ultrasónica promueve la transferencia de masa entre el sustrato de la medusa y la solución ácida al romper las estructuras celulares y enjuagar los ácidos en el sustrato. De esta manera, el colágeno, así como otras proteínas objetivo, se transfieren al líquido.
En una etapa posterior, el sustrato de medusas restante se trata con enzimas (es decir, pepsina) bajo ultrasonido para aislar el colágeno soluble en pepsina (PSC). La sonicación es conocida por su capacidad para aumentar la actividad de las enzimas. Este efecto se basa en la dispersión ultrasónica y la desaglomeración de los agregados de pepsina. Las enzimas homogéneamente dispersas ofrecen una mayor superficie para la transferencia de masa, lo cual está correlacionado con una mayor actividad enzimática. Además, las poderosas ondas de ultrasonido abren las fibrillas de colágeno para que el colágeno sea liberado.
Las investigaciones han demostrado que una extracción enzimática asistida por ultrasonidos (pepsina) da como resultado un mayor rendimiento y un proceso de extracción más corto.

Ultrasonidos de alto rendimiento para la producción de colágeno

UIP2000hdT - Ultrasonido de 2kW para el procesamiento de líquidos.Hielscher Ultrasonidos suministra sistemas de ultrasonidos de gran alcance del laboratorio a la sobremesa y la escala industrial. Para garantizar un rendimiento óptimo de extracción, tratamiento con ultrasonidos fiable en condiciones exigentes se puede realizar de forma continua. Todos los procesadores industriales de ultrasonidos pueden entregar amplitudes muy altas. Amplitudes de hasta 200μm pueden ser fácilmente continuamente se ejecutan en funcionamiento 24/7. Para amplitudes aún más altos, sonotrodos ultrasónicos personalizados están disponibles. La robustez de equipos de ultrasonidos de Hielscher permite 24/7 operación en servicio pesado y en entornos exigentes.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
0,5 a 1,5 mL n.a. VialTweeter
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Procesadores ultrasónicos de alta potencia de laboratorio para pilotar y Uso industrial escala.

Literatura/Referencias

  • Nicholas M.H. Khonga, Fatimah Md. Yusoff, B. Jamilah, Mahiran Basri, I. Maznah, Kim Wei Chan, Nurdin Armania, Jun Nishikawa (2018): Mejora la extracción de colágeno de las medusas (Acromitus hardenbergi) con un aumento de los procesos de solubilización inducidos físicamente. Food Chemistry Vol. 251, 15 de junio de 2018. 41-50.
  • Guoyan Ren, Bafang Li, Xue Zhao, Yongliang Zhuang, Mingyan Yan (2008): Tecnología de extracción asistida por ultrasonidos para la extracción de glicoproteínas de brazos orales de medusas (Rhopilema esculentum). Transacciones de la Sociedad China de Ingeniería Agrícola 2008-02.
  • Guoyan Ren, Bafang Li, Xue Zhao, Yongliang Zhuang, Mingyan Yan, Hu Hou, Xiukun Zhang, Li Chen (2009): Cribado de métodos de extracción de glicoproteínas de brazos orales de medusas (Rhopilema esculentum) mediante cromatografía de líquidos de alta resolución. Journal of Ocean University of China 2009, volumen 8, número 1. 83–88.


Información interesante

El colágeno

El colágeno es una proteína fibrosa con estructura de triple hélice y la mayor proteína fibrosa insoluble en la matriz extracelular y en el tejido conectivo, existen al menos 16 tipos de colágeno, pero la mayoría de ellos (aprox. 90%) pertenecen al tipo I, tipo II y tipo III. El colágeno es la proteína más abundante en el cuerpo humano que se encuentra en los huesos, músculos, piel y tendones. En los mamíferos, aporta entre el 25 y el 35% de la proteína de todo el cuerpo. La siguiente lista ofrece ejemplos de tejidos en los que los tipos de colágeno son los más abundantes: Tipo I-hueso, dermis, tendón, ligamentos, córnea; Tipo II-cartílago, cuerpo vítreo, núcleo pulposo; Tipo III-piel, pared vascular, fibras reticulares de la mayoría de los tejidos (pulmones, hígado, bazo, etc.); Tipo IV-membranas basales, Tipo V-a menudo co-distribuye con colágeno Tipo I, especialmente en la córnea. Esto favoreció naturalmente la explotación comercial de los colágenos estándar abundantes (colágenos I-V), aislándolos y purificándolos, principalmente de tejidos humanos, bovinos y porcinos, mediante procesos de fabricación convencionales de alto rendimiento, dando lugar a lotes de colágeno de alta calidad. (Silva et al., Mar. Drogas 2014, 12)
El colágeno endógeno es un colágeno natural sintetizado por el cuerpo, mientras que el colágeno exógeno es sintético y puede provenir de una fuente externa como los suplementos. El colágeno ocurre en el cuerpo, especialmente en la piel, los huesos y los tejidos conectivos. La producción de colágeno en un organismo disminuye con la edad y la exposición a factores como el tabaquismo y la luz ultravioleta. En medicina, el colágeno se puede utilizar en apósitos de colágeno para atraer nuevas células de la piel a los sitios de la herida.
El colágeno es ampliamente utilizado en suplementos y productos farmacéuticos, ya que puede ser reabsorbido. Esto significa que puede ser descompuesto, transformado y devuelto al cuerpo. También se puede formar en sólidos comprimidos o geles en forma de rejilla. Su amplia gama de funciones y su ocurrencia natural lo hacen clínicamente versátil y adecuado para una variedad de propósitos médicos. Para uso médico, el colágeno puede obtenerse de bovinos, porcinos, ovinos y organismos marinos.
Existen cuatro métodos principales para aislar el colágeno de los animales: el método de salado, alcalino, ácido y enzimático.
Los métodos ácidos y enzimáticos se utilizan más comúnmente en combinación para la producción de colágeno de alta calidad. Debido a que partes del colágeno son colágeno soluble en ácido (ASC) y otras partes son colágeno soluble en pepsina (PSC), el tratamiento ácido es seguido por una extracción enzimática de pepsina. La extracción de colágeno ácido se lleva a cabo utilizando ácidos orgánicos como el ácido cloracético, cítrico o láctico. Para liberar el colágeno soluble en pepsina (PSC) del material restante del proceso de extracción de colágeno ácido, la materia no disuelta se trata con la enzima pepsina, para aislar el colágeno soluble en pepsina (PSC). El PSC se aplica comúnmente en combinación con 0.5M de ácido acético. La pepsina es una enzima común ya que es capaz de mantener una estructura de colágeno al adherirse al terminal N de la cadena de proteínas y al péptido no hélice.
El colágeno se utiliza en suplementos nutricionales (nutracéuticos), productos cosméticos y medicina. El colágeno de mamíferos y peces marinos está disponible en el mercado y se puede comprar en cualquier cantidad. El colágeno de medusas es una nueva forma de colágeno, que es biocompatible y no mamífero (libre de enfermedades). El colágeno de las medusas no corresponde a ningún tipo particular de colágeno (tipo I-V), pero exhibe las diversas propiedades de los tipos I, II y V de colágeno.

Glicoproteínas

Las glicoproteínas se encuentran en muchos organismos, desde bacterias hasta humanos, y tienen diferentes funciones. Estas proteínas con cadenas cortas de oligosacáridos están implicadas en el reconocimiento de la superficie celular por hormonas, virus y otras sustancias en muchos eventos celulares. Además, los antígenos de la superficie celular sirven como secreción de mucina del elemento de la matriz extracelular y del tracto gastrointestinal y urogenital. Casi todas las proteínas globulares del plasma, excepto la albúmina, las enzimas secretadas y las proteínas, tienen estructura glicoproteica. La membrana celular está compuesta de moléculas de proteínas, lípidos y carbohidratos. El papel de las glicoproteínas en la membrana celular, por otro lado, afecta el número y la distribución de las proteínas. Estas proteínas están implicadas en la transición de la membrana a la sustancia. El número y la distribución de glicolípidos y glicoproteínas dan especificidad celular.
Las glicoproteínas son responsables del reconocimiento de las células, de la permeabilidad selectiva de la membrana celular y de la absorción de hormonas. Hay 7 tipos principales de monosacáridos en la parte de carbohidratos de las glicoproteínas. Estos monosacáridos se combinan con diferentes secuencias y diferentes estructuras de unión, lo que resulta en un gran número de estructuras de la cadena de carbohidratos. Una glicoproteína puede contener una sola estructura de oligosacárido ligada al N o puede contener más de un tipo de oligosacárido. Los oligosacáridos ligados al N pueden ser de la misma estructura o de estructuras diferentes, o también pueden estar presentes en los oligosacáridos ligados al O. El número de cadenas de oligosacáridos varía dependiendo de la proteína y la función.
Los ácidos sálicos en las glicoproteínas, un elemento del glicocalyx, juegan un papel importante en el reconocimiento de las células. Si los ácidos siálicos son destruidos por cualquier razón, la estructura glicocalícea de la membrana se interrumpe y la célula no puede realizar la mayoría de las tareas especificadas. Además, hay algunas glicoproteínas estructurales. Son fibronectinas, lamininas, fibronectinas fetales y todas tienen diferentes misiones en el cuerpo. También en las glicoproteínas eucariotas, existen algunos monosacáridos, principalmente en el tipo hexosa y aminohexosa. Pueden ayudar en el plegamiento de proteínas, mejorar la estabilidad de las proteínas y participar en la señalización celular.