Ultraheli vetikate ekstraheerimine toidulisandite jaoks

Ultraheli ekstraheerimine on suurepärane meetod vetikarakkude tõhusaks ja kiireks häirimiseks. Sonikatsioon võib vabastada bioaktiivsete ühendite täieliku koguse, mis muudab ultraheli tehnika väga tõhusaks.

Kuidas ekstraheerida vetikatest valke, lipiide ja fenoole ultraheliga

Vetikate ja mikrovetikate liigid on rikkad bioloogiliselt aktiivsete ühendite poolest, nagu valgud, lipiidid, karotenoidid, pigmendid (nt fükotsüaniinid, astaksantiin jne), fenoolid ja polüsahhariidid (nt karrageenid). See muudab need laialdaselt kasutatavaks looduslikuks materjaliks toiduainete ja toidulisandite ekstraktide tootmiseks. Tavaliselt kasutatavad vetikaliigid toidulisandite jaoks on Arthrospira maxima ja (tuntud ka kui spirulina), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis ja Ulva spp. Vetikad on teadaolevalt hea kvaliteetsete valkude, lipiidide, pika ahelaga PUFA-de (st oomega-3), polüsahhariidide (nt alginaat, karrageen, β-glükaanid), vitamiinide ja antioksüdantide allikas.
Spirulina on tavaliselt kasutatav vetikatüüp, mis on rikas kõrge väärtusega bioaktiivsete ühendite, näiteks valkude poolest (50–70% kuiva massiga). Kuna Spirulina on FDA (Ameerika Ühendriikide Toiduravimite Administratsioon) poolt heaks kiidetud kui GRAS (üldiselt tunnustatud kui ohutu), võib spirulinat ja spirulina ekstrakte kasutada kommertsialiseeritud toitudes või toidulisanditena.

Ultraheli vetikate ekstraheerimise eelised

Ultraheli ekstraheerimine paistab silma alternatiivsete ekstraheerimismeetoditega mitmesugustes punktides, nagu kõrge saagikus, usaldusväärsus, ohutus, lihtsus ja keskkonnasõbralikkus.

Täielik ekstraheerimissaagis

Suure jõudlusega ultrasonikaatorid purustavad vetikarakud ja häirivad neid nii, et rakusisene materjal vabaneb. Ultraheli ekstraheerimine vabastab seeläbi bioaktiivsete ühendite täieliku spektri, nagu fükobiliproteiinid, karotenoidid ja lipiidid ja fenoolid.
Fükobiliproteiine saab diferentseerida kolme põhirühma, nimelt kloro-fükotsüaniinid, allofükotsüaniinid ja fükoerütriinid. C-fükotsüaniin on looduslik sinine pigment, mida kasutatakse laialdaselt toiduainetes ja farmaatsiatoodetes. Ultraheli ekstraheerimine vabastab valkude täieliku spektri.

Kõrge ekstraheerimise efektiivsus

(2009) testis kahte erinevat meetodit Arthospira biomassi bioaktiivsete ühendite ekstraheerimiseks (ultraheli abil lahusti ekstraheerimine ja ekstraheerimine korduva külmutamise ja sulatamise teel) ning leidis, et ultraheli lahusti ekstraheerimine tõi kaasa suurema ekstraheerimise efektiivsuse (22,1%) kui külmutamine ja sulatamine (15,6%). Rakkude purunemise võrdlus ultrahelitöötluse ja korduva külmutamise ja sulatamise vahel näitab, et ultrahelitöötlus on tõhusam. Ultraheli kavitatsioon häirib vetikarakke kiiresti ja tõhusalt, mille tulemuseks on suurem rakkude katkestus võrreldes spirulina rakkudega, mida töödeldakse korduva külmutamise ja sulatamisega.
Sonikatsioon oli rakuümbrise purustamisel efektiivsem võrreldes korduva külmutamise ja sulatamisega. Fükotsüaniini ekstraheerimissaagis näitas, et töötlemistemperatuur mõjutas ekstraheerimise efektiivsust.

Kiire ekstraheerimisprotsess

Suure jõudlusega ultraheli süsteemid võivad vetikate suspensioonile rakendada suurt ultraheli võimsust suure amplituudiga. See muudab ultraheli ekstraheerimise väga kiireks töötlemismeetodiks.

temperatuuri reguleerimine

Ultraheli on mittetermiline, puhtalt mehaaniline ekstraheerimistehnika. Ekstraheerimistemperatuuri saab täpselt reguleerida ühendatava temperatuurianduri abil, mis on ühendatud digitaalse Hielscheri ultrasonikaatoriga. Hielscheri digitaalsete ultrasonikaatorite tarkvara võimaldab seada temperatuuri piiranguid, nii et ultraheli homogenisaator peatub, kui temperatuuri piir on saavutatud. Täpne temperatuuri reguleerimine võimaldab vältida soojustundlike materjalide, nagu fükobiliproteiinid, vitamiinid, polüfenoolid, polüsahhariidid, lipiidid ja muud bioaktiivsed ühendid, termilist lagunemist.

Ühildub erinevate lahustitega

Ultraheli sobib peaaegu iga lahustiga. Ultraheli ekstraheerimine koos roheliste lahustitega, nagu vesi või etanool, toodavad puhtaid ekstrakte. Neid ultraheliekstrakte saab toiduainetesse ohutult lisada, kuna ekstrahentide etanoolil ja veel on GRAS (üldiselt tunnustatud ohutu) staatus.

Reprodutseeritavus ja protsessi standardimine

Hielscheri digitaalsed ultrasonikaatorid on varustatud intelligentse tarkvaraga ja välja töötatud erinevate seadistustega ideaalsete ekstraheerimisparameetrite jaoks. Tarkvaraprotokollid kõik ultraheli protsessi parameetrid (nt amplituud, kasulik võimsus, koguvõimsus, temperatuur, rõhk, kellaaeg, kuupäev) ja kirjutab ultrahelitöötluse andmed sisseehitatud SD-kaardi CSV-faili. See võimaldab teil oma ekstraheerimisprotsessi standardiseerida ning ultrahelitöötlust ja kvaliteetset väljundit tähelepanelikult jälgida. Need funktsioonid aitavad teil täita nii protsessi stadandiseerimise nõudeid kui ka häid tootmistavasid (GMP), mis on mõlemad väga olulised, kui ekstrakte toodetakse toidulisandite, toidu või farmaatsiatoodete jaoks.

Ultraheli fükotsüaniini ekstraheerimise protokoll

(2017) uuris optimaalseid töötlemisparameetreid fükotsüaniini ja fenoolide ultraheli ekstraheerimiseks Arthospira platensis'est. Fükotsüaniini (29,9 mg/g) ja kogu fenoolide (2,4 mg/g) maksimaalne saagis saadi 40% etanooli kontsentratsioonil, 34,9 ° C ekstraheerimistemperatuuril, kasutades ultrasonikaatorit UP50H (50 vatti, 30 kHz) amplituudiga 95% ekstraheerimisajaga 104,7 sekundit.

(2019) kasutas UIP1000hdT (1000W, 20kHz) ultrasonikaatorit valkude ekstraheerimiseks spirulinast. Ultrasonikaator oli varustatud BS2d34 sonotrode ja ultraheli voolu reaktoriga (vt allpool olevat pilti täpse ultraheli ekstraheerimise seadistuse kohta vooluelemendi ja Seepexi pumbaga).

UIP1000hdT – Manothermosonication (MTS) seadistamine ja meie valgu ekstraheerimine spirulinast laboriskaalal
allikas: Vernes et al. 2019

Uurimistulemused näitavad, et valgu saagisele optimeeritud ultraheli ekstraheerimise tingimused hõlmavad veidi kõrgendatud temperatuuri ja rõhku (nn manothermosonication MTS). MTS soodustab massiülekannet ja võimaldab saada 229% rohkem valke (28,42 ± 1,15 g / 100 g kuiva massiini) kui tavaline protsess ilma ultrahelita (8,63 ± 1,15 g / 100 g kuiv massiprotsent).
28,42 g valkudega, mis saadi 100 g kuiva spirulina biomassi kohta ekstraktis, saavutati pidevas ultrahelitöötlusprotsessis valgu taastumise määr 50% vaid 6 minutiga. Mikroskoopiline pildistamine näitab, et akustiline kavitatsioon mõjutab spirulina filamente erinevate mehhanismide abil, nagu killustumine, sonoporatsioon, detexturation. Need erinevad toimed muudavad spirulina bioaktiivsete ühendite ekstraheerimise, vabanemise ja lahustumise lihtsamaks ja tõhusamaks, mille tulemuseks on kõrge kvaliteediga kõrge valgusisaldus.
Mis puudutab ultraheliga ekstraheeritud valkude kvaliteeti, siis ultraheliravi ei halvendanud aminohappeid, kuid need esinevad ultrahelitöötluse korral suuremas koguses võrreldes tavapärase ekstraheerimisega.
Kui võrreldakse manothermosonication ja ultraheli ekstraheerimist ilma kõrgendatud rõhu ja temperatuurita, on ekstraheerimise saagise ja efektiivsuse erinevus vaid minimaalne. Seetõttu peetakse ainuüksi ultraheli kõige ökonoomsemaks ja lihtsaimaks tehnikaks spirulina valkude rikka kvaliteetse ekstrakti tootmiseks. Ultraheli ekstraheerimine on roheline, keskkonnasõbralik ekstraheerimistehnika, mis sobib spirulinast valgu ekstraheerimiseks laboratoorses mastaabis, mida saab kergesti skaleerida piloot- ja tööstuslikus mastaabis. (vrd Vernès et al. 2019)

Suure jõudlusega ultraheli ekstraktorid

Kõiki väikeses mahus saavutatud kaevandamistulemusi saab lineaarselt skaleerida suuremateks tootmisvõimsusteks. Hielscher Ultrasonics suur tooteportfell laborist tööstuslikele ekstraheerimissüsteemidele on teie kavandatud protsessivõimsuse jaoks kõige sobivam ultrasonikaator. Meie pikaajaline kogemus aitab teil teostatavuskatsetest ja protsesside optimeerimisest kuni ultraheli süsteemi paigaldamiseni lõplikule tootmistasemele.

Hielscher Ultrasonics – Keerukad ekstraheerimisseadmed

Hielscher Ultrasonics tooteportfell hõlmab kõiki suure jõudlusega ultraheli ekstraktoreid väikestest kuni suurteni. Lisatarvikud võimaldavad teie protsessi jaoks kõige sobivama ultraheli seadme konfiguratsiooni lihtsat kokkupanekut. Optimaalne ultraheli seadistamine sõltub kavandatud võimsusest, mahust, toorainest, partii- või tekstisisesest protsessist ja ajakavast. Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus võimaldab 24/7 operatsiooni raskeveokite ja nõudlikes keskkondades. Ultraheli ekstraheerimisprotsesside lineaarne mastaapsus võimaldab tootmise lihtsat ja usaldusväärset suurenemist. Loe lähemalt ultraheli ekstraheerimisprotsesside lineaarse skaala kohta!

Valige erinevate tarvikute hulgast, näiteks:

• erineva suuruse, läbimõõdu ja kujuga sonotroodid
• Sonotroodid suure amplituudiga 200 μm ja suurem
• erineva mahu ja geomeetriaga voolurakureaktorid
• arvukad võimendussarved kasumi suurendamiseks või vähendamiseks
• täielikud ultrahelitöötluse seadistused, näiteks SonoStation, mis sisaldavad ultraheli ekstraktorit, paaki, segistit ja pumpa
• ühendatavad temperatuuriandurid
• Ühendatavad rõhuandurid

Meie hästi koolitatud, pikaajalise kogemusega töötajad konsulteerivad teiega ja soovitavad teile kõige sobivamat ultraheli süsteemi teie ekstraheerimisprotsessi nõuete jaoks!

Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest: