Extracción ultrasónica de pigmentos de espirulina
Se ha demostrado que la extracción ultrasónica es muy eficaz para aislar extractos de microalgas de calidad superior. Los pigmentos de la espirulina, como la ficocianina, son conocidos como superalimentos que aportan beneficios para la salud por su alto contenido en antioxidantes, vitaminas y proteínas. Para producir suplementos altamente concentrados, como polvos y comprimidos, los pigmentos azules deben extraerse del alga espirulina.
espirulina
Arthrospira platensis (A. platensis) y Arthrospira maxima (A. maxima) se conocen bajo el término espirulina. La espirulina es un alga verde azulada rica en aminoácidos y antioxidantes. Con una alta carga de nutrientes como proteínas, enzimas, minerales y vitaminas A, K, B12, hierro y manganeso, se las categoriza como un superalimento. El género de algas Arthrospira tiene un contenido especialmente alto de proteínas. Su contenido en proteínas oscila entre el 53 y el 68% en peso seco y ofrece el espectro completo de todos los aminoácidos esenciales. Además, Arthrospira tiene altas cantidades de ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs), lo que supone aproximadamente del 1,5 al 2% del contenido total de lípidos, que es del 5 al 6%. Estos PUFAs contienen el ácido γ-Linolénico (GLA), un ácido graso esencial Omega-6. Otros compuestos bioactivos de Arthrospira incluyen vitaminas, minerales y pigmentos fotosintéticos.
Nota: Científicamente, Spirulina platensis (S. platensis) y Spirulina maxima (S. maxima) se denominan correctamente Arthrospira platensis (A. platensis) y Arthrospira maxima (A. maxima). Ambas especies se clasificaron en su día en el género Spirulina y hasta hoy se conocen coloquialmente con el nombre de espirulina. Aunque en la actualidad se acepta generalmente la introducción de dos géneros separados de Arthrospira y Spirulina, el término espirulina se utiliza a menudo como término paraguas.
Extracción ultrasónica de espirulina
Los disruptores celulares ultrasónicos (también denominados extractores ultrasónicos) son bien conocidos por su capacidad de abrir células para liberar material intracelular. Cuando se introducen ondas ultrasónicas intensas en los fluidos, se produce el fenómeno de la cavitación acústica. Las fuerzas de cavitación alteran las paredes celulares y potencian la transferencia de masa, de modo que los compuestos bioactivos diana son transportados de la célula al líquido.
Extracción ultrasónica de células: la sección transversal microscópica (TS) muestra el mecanismo de acciones durante la extracción ultrasónica de células (ampliación 2000x) [recurso: Vilkhu et al. 2011].
Ventajas de la extracción por ultrasonidos
- alto rendimiento
- Calidad superior del extracto
- Extracción rápida
- Proceso suave, no térmico
- Varios disolventes
- Seguro
- sencillo de manejar,
- aumento lineal a gran escala de producción industrial
- bajo mantenimiento
- Rápido retorno de la inversión
protocolo de extracción
Prabuthas et al. (2011) han desarrollado el siguiente protocolo de extracción para obtener un extracto de ficocianina de alta calidad: La extracción de ficocianina se evaluó en términos de concentración de ficocianina utilizando agua destilada y solución de CaCl2 al 1%. El alga marina espirulina se utiliza en forma desecada, ya que la biomasa húmeda es inmediatamente utilizada por las bacterias y comienza su degradación debido a su composición nutricional. De ahí que, para evitar estos problemas, se recomiende el uso de biomasa de algas desecada. La extracción se llevó a cabo mezclando 0,1g de biomasa desecada con la cantidad de disolvente, la sonicación se realizó el tiempo y la amplitud de acuerdo con el diseño experimental. Las suspensiones de la muestra se sonicaron utilizando un disruptor celular ultrasónico UP50H de Hielscher, seguido de centrifugación durante 15 min a 13500rpm utilizando una centrífuga refrigerada. Se investigó el contenido de ficocianina y proteínas durante la extracción con diferentes disolventes: cloruro cálcico y agua destilada.
La cantidad máxima de ficocianina, 0,3116mg/ml, se obtuvo en solución de cloruro cálcico, seguida de 0,299mg/ml en agua destilada. La cantidad máxima de proteína, 63,63%, se obtuvo con agua destilada y 54,69% con solución de cloruro cálcico. Así pues, la solución de CaCl2 resultó ser el mejor disolvente para la extracción de ficocianina con ayuda de ultrasonidos.
Extractores ultrasónicos de alto rendimiento para la extracción de espirulina
Hielscher es su socio experimentado a largo plazo cuando se trata de extracción ultrasónica potente y fiable de bioactivos de biomasa vegetal y fito. Todos los extractores ultrasónicos pueden funcionar 24/7 y son adecuados para la producción comercial de extractos dietéticos. Nuestra gama de productos cubre todo el espectro, desde pequeños biodisruptores manuales hasta ultrasonicadores piloto y sistemas ultrasónicos industriales. Diversos accesorios, como diferentes sonotrodos y reactores de celda de flujo, permiten la adaptación óptima a los requisitos de su proceso. Todos los procesadores por ultrasonidos de Hielscher son robustos, fáciles de manejar y están diseñados para facilitar su uso. Nuestros ultrasonicadores controlados digitalmente vienen con una tarjeta SD integrada para el protocolling automático de los datos de sonicación.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:
| Volumen del lote | Tasa de flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 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 | UIP4000 |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | Grupo de UIP16000 |
- Larga experiencia en sonicación
- alta calidad
- robustez
- funcionamiento 24/7
- Funcionamiento en seco protegido
- escalabilidad lineal
- Excelente servicio al cliente
- bajo mantenimiento
- formación & servicio de instalación
- centro técnico
- Desarrollo del proceso
- Equipos de ultrasonidos personalizados
Nuestro personal bien formado garantiza un alto nivel de servicio al cliente y asesoramiento profesional.
Póngase en contacto con nosotros Estaremos encantados de recomendarle el extractor ultrasónico más adecuado para su aplicación.
Extractores ultrasónicos de alta potencia desde el laboratorio hasta la escala piloto e industrial.
Literatura/Referencias
- Merlyn Sujatha Rajakumar and Karuppan Muthukumar (2018): Influence of pre-soaking conditions on ultrasonic extraction of Spirulina platensis proteins and its recovery using aqueous biphasic system. Separation Science and Technology 2018.
- Smriti Kana Pyne, Paramita Bhattacharjee, Prem Prakash Srivastav (2020): Process optimization of ultrasonication-assisted extraction to obtain antioxidant-rich extract from Spirulina platensis. Sustainability, Agri, Food and Environmental Research 8(4), 2020.
- Zhou, Jianjun; Min Wang, Francisco J. Barba, Zhenzhou Zhu, Nabil Grimi (2023):
A combined ultrasound + membrane ultrafiltration (USN-UF) process for enhancing saccharides separation from Spirulina (Arthrospira platensis). Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 85, 2023. - Bachchhav M.B., Kulkarni M.V., Ingale A.G. (2017): An efficient extraction of phycocyanin by ultrasonication and separation using ‘sugaring out’. Phykos 47 (2): 19-24 (2017).
- Prabuthas P., Majumdar S., Srivastav P.P., Mishra H.N. (2011): Standardization of rapid and economical method for neutraceuticals extraction from algae. Journal of Stored Products and Postharvest Research Vol. 2(5) pp. 93 – 96, May 2011.
Información interesante
espirulina
La espirulina es un tipo de cianobacteria (también conocida como cianofita), un filo de bacterias que obtienen su energía mediante la fotosíntesis. Son los únicos procariotas fotosintéticos capaces de producir oxígeno. El nombre de cianobacterias procede del color de las bacterias (griego: κυανός, trad. kyanós, lit. azul). Debido a su color, también se denominan algas verdeazuladas, aunque el término alga en el uso moderno se restringe a los eucariotas. La Spirulina platensis (S. platensis) es una cianobacteria procariota multifilamentosa que puede cultivarse fácilmente como monocultivo en estanques abiertos o biorreactores cerrados. La C-ficocianina (C-PC) es la principal ficobiliproteína de la espirulina.
Extractos de espirulina
La espirulina es un popular suplemento dietético derivado de la biomasa de cianobacterias marinas (algas verdeazuladas). Las dos especies de espirulina utilizadas para la preparación de suplementos veganos de proteínas y pigmentos son Arthrospira platensis y Arthrospira maxima. El extracto liberado de estas microalgas es rico en antioxidantes, aminoácidos y vitaminas. Por ello, el extracto azul en polvo se añade a zumos, batidos y bebidas y les confiere un bonito color azul intenso. Alternativamente, el extracto de espirulina puede consumirse en forma de comprimidos.
La ficocianina, la aloficocianina y la ficoeritrina son complejos proteico-pigmentarios de la familia de las ficobiliproteínas captadoras de luz, conocidos por su intenso color azul claro. La ficocianina es un pigmento accesorio de la clorofila. Como todas las ficobiliproteínas son hidrosolubles, no están presentes dentro de la membrana, sino que están unidas a la membrana celular en forma de agregados (los llamados ficobilisomas).
Extracción ultrasónica y disrupción celular
La extracción asistida por ultrasonidos (EAU) se utiliza para liberar y aislar compuestos bioactivos del material fito y de los tejidos.
En los procesos de extracción por ultrasonidos, se acoplan ondas ultrasónicas intensas en un medio donde las ondas generan compresión y expansión alternas. Durante los ciclos de compresión/expansión, se crean burbujas de vacío que crecen a lo largo de varios ciclos hasta que no pueden absorber más energía, por lo que implosionan violentamente. La implosión de la burbuja produce un estado altamente energético con temperaturas locales de hasta 5000K, diferenciales de presión de 1000atm, velocidades de calentamiento y enfriamiento superiores a 1010 K/s, así como chorros de líquido con velocidades de 280m/s. Este fenómeno se conoce como cavitación acústica.
La extracción por ultrasonidos se basa en la cavitación acústica y sus fuerzas de cizallamiento hidrodinámicas