Ultraheli astaksantiini ekstraheerimine suurema saagise saamiseks
- Astaksantiin on väga tugev antioksüdant, mida kasutatakse ravimites ja toidulisandites.
- Kvaliteetse astaksantiini tootmiseks looduslikest allikatest, näiteks vetikatest, on vaja suure jõudlusega ekstraheerimistehnikat.
- Ultraheli ekstraheerimine on mehaaniline töötlemine, mis annab astaksantiini suure saagise väga lühikese ekstraheerimisaja jooksul.
Suure jõudlusega sonikaatorid kvaliteetsete astaksantiiniekstraktide jaoks
Ultraheli ekstraheerimine on suure jõudlusega ekstraheerimistehnika, mis kasutab intensiivseid ultraheli laineid astaksantiini ekstraheerimiseks looduslikest allikatest, nagu mikrovetikad, krill või koorikloomad. Astaksantiin on looduslikult esinev karotenoidpigment, mis on tuntud oma võimsate antioksüdantsete omaduste ja erinevate tervisega seotud eeliste poolest. Seda kasutatakse tavaliselt toidulisandina ja toiduvärvina. Lear, kuidas ultrahelitöötlus aitab parandada teie astaksantiini ekstraheerimisprotsessi!
MultiSonoReactor astaksantiini ekstraheerimise parandamiseks, kasutades suure võimsusega ultraheli
Astaksantiini ultraheli ekstraheerimine mikrovetikatest
Astaksantiin Toidulisandite puhul, mida inimesed ja loomad tarbivad oma tervisele kasulike omaduste tõttu, saadakse astaksantiini mereandidest või ekstraheeritakse vetikatest H. pluvialis. Haematococcus pluvialis on roheline mikrovetikas, mis tekitab stressitingimustes, nt kõrge soolsuse, lämmastikupuuduse, kõrge temperatuuri ja valguse mõjul kõrge astaksantiinisisalduse. Kuni 9,2 mg/g astaksantiini vetikaraku kohta (= kuni 3,8% H. pluvialis'e kuivmassist) on Haematococcus pluvialis'el väga kõrge loodusliku astaksantiini sisaldus ja seetõttu eelistatud organism astaksantiini tootmiseks.
Astaksantiini vabastamiseks rohelistest mikrovetikatest tuleb vetikarakud katkestada. Ultraheli on hästi välja kujunenud rakkude katkestamise, lüüsi ja bioaktiivsete ühendite isoleerimise eesmärgil lipiidide, antioksüdantide, polüfenoolide ja looduslike pigmentidena. Suure jõudlusega ultraheli loob puhtalt mehaanilised jõud, mis häirivad rakuseinu nihkejõududega ja põhjustavad bioaktiivsete ainete, näiteks astaksantiini vabanemist.
Astaksantiini ultraheli ekstraheerimine pärmist
Phaffia rhodozyma on astaksantiinirikas pärm. Kuid P. rhodozyma paks rakusein, mis koosneb peamiselt glükaanist ja vastutab raku jäikuse eest, muudab rakkude katkemise ja astaksantiini isoleerimise nõudlikuks ülesandeks. Teadlased (Gogate et al. 2015) leidsid, et ultraheli ekstraheerimine koos piimhappega intensiivistab rakkude häireid ja muudab astaksantiini ekstraheerimise P. rhodozymast rohelisemaks, keskkonnasõbralikumaks protsessiks. Nad kasutasid katkestusvahendina piimhapet ja ekstraheerimiseks lahustina etanooli. Astaksantiini maksimaalne saagis (90%) saadi ultraheli abil ekstraheerimise lähenemisviisil, mis põhines 3 M piimhappe kasutamisel, katkestusaeg 15 min. Võimas ultraheli ekstraktorid, nagu UIP4000hd (4kW, vt pilt. vasakul) koos survestatava läbivoolureaktoriga, võimaldavad genereerida väga intensiivset kavitatsiooni. Kavitatsioonilised nihkejõud häirivad pärmi rakuseinu ja soodustavad massiülekannet raku sisemuse ja lahusti vahel.
- Suurepärane saagikus
- Kiire ekstraheerimine – mõne minuti jooksul
- Kvaliteetsed ekstraktid – Kerge, mittetermiline
- Rohelised lahustid (nt vesi/etanool)
- Kulutõhus
- Lihtne ja ohutu kasutamine
- Madalad investeerimis- ja tegevuskulud
- 24/7 operatsioon raskeveokite all
- Roheline, keskkonnasõbralik meetod
Ultraheli astaksantiini ekstraheerimine – partii- või pideva voo režiimis
Astaksantiin on lipofiilne ühend ja seda saab lahustada lahustites (nt 48,0% etanooli etüülatsetaadis) ja õlides (nt sojaõli).
Partii: Ultraheli ekstraheerimisprotsesse saab kasutada lihtsate partiiprotsessidena või inline-töötlusena, kus söödet toidetakse pidevalt läbi ultraheli läbivoolu reaktori.
Partii töötlemine on lihtne protseduur, kus ekstraheerimine toimub partii kaupa. Hielscher Ultrasonics pakub ultraheli protsessoreid väikestele ja suurtele partiidele, s.t. 1L kuni 120L.
5 kuni 10L partiide töötlemiseks soovitame UP400St sonotrode S24d22L2D-ga (vt pilti vasakul).
Umbes 120L partiide töötlemiseks soovitame Sonicator UIP2000hdT sonotrode RS4d40L4-ga.
Läbivool: Suuremate mahtude ja täieliku kaubandusliku ekstraheerimise korral juhitakse pidev vedel voog läbi ultraheli reaktori, kus lahusti / botaaniline läga on intensiivselt ultraheliga töödeldud.
Mahu jaoks umbes 8L / min soovitame UIP4000hdT sonotrode RS4d40L3 ja survestatava vooluelemendiga FC130L4-3G0
UIP2000hdT (2kW) partiide suuremahuliseks ekstraheerimiseks
Suure jõudlusega ultrasonikaatorid ekstraheerimiseks
Hielscher Ultrasonics on spetsialiseerunud suure jõudlusega sonikaatorite tootmisele kvaliteetsete taimede, pärmide ja rakkude ekstraktide tootmiseks. Hielscher Ultrasonics'i lai tooteportfell ulatub väikestest, võimsatest labori ultrasonikaatoritest kuni tugevate pink-top ja täielikult tööstuslike süsteemideni, mis pakuvad suure intensiivsusega ultraheli bioaktiivsete komponentide, nagu astaksantiin, kvertsetiin, kofeiin, kurkumiin, terpeenid jne, tõhusaks ekstraheerimiseks ja isoleerimiseks. Kõigil digitaalsetel sonikaatoritel alates 200W kuni 16 000W on intuitiivne menüü programmeeritavate seadistustega, värviline puuteekraan mugavaks tööks, integreeritud SD-kaart automaatseks andmete salvestamiseks, brauseri kaugjuhtimispult ja palju muid kasutajasõbralikke funktsioone. Sonotroode ja voolurakke (osad, mis puutuvad kokku söötmega) saab autoklaavida ja neid on lihtne puhastada. Kõik meie ultrasonikaatorid on ehitatud 24/7 tööks, vajavad madalat hooldust ning neid on lihtne ja ohutu kasutada.
Digitaalne värviline ekraan võimaldab ultraheli seadmeid kasutajasõbralikult juhtida. Meie süsteemid on võimelised edastama madalast kuni väga kõrge amplituudini. Keemiliste ühendite, näiteks astaksantiini ekstraheerimiseks pakume spetsiaalseid ultraheli sonotroode (tuntud ka kui ultraheli sondid või sarved), mis on optimeeritud kvaliteetsete toimeainete tundlikuks isoleerimiseks. Hielscher pakub spetsiaalseid sonotroode kõrge amplituudiga koos survestatavate voolurakkudega, mis on võimelised tekitama äärmuslikke kavitatsioonilisi nihkejõude, mis häirivad isegi väga tugevaid pärmirakke. Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus võimaldab 24/7 operatsiooni raskeveokite ja nõudlikes keskkondades.
Ultraheli protsessi parameetrite täpne kontroll tagab reprodutseeritavuse ja protsessi standardimise. Hielscheri tööstuslikud automatiseeritud ultraheli ekstraheerimissüsteemid on mõeldud kõrge kvaliteediga ekstraktide suure tootmisvõimsuse jaoks, vähendades samal ajal tööjõudu, kulusid ja energiat.
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Kirjandus / viited
- 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.
Faktid, mida tasub teada
sono-ekstraheerimine
Ultraheli ekstraheerimine või sono-ekstraheerimine põhineb akustilise kavitatsiooni põhimõttel.
Kui vedelatele süsteemidele rakendatakse intensiivseid ultraheli laineid, toimub akustiline kavitatsioon, mis on vaakummullide genereerimise, kasvu ja lõpuks kokkuvarisemise nähtus (vt allpool olevat pilti). Ultraheli lainete leviku ajal võnguvad vaakummullid ja kasvavad, kuni nad jõuavad punkti, kus nad ei suuda rohkem energiat absorbeerida. Mullide kasvu tipus varisevad nad ägedalt kokku, mis põhjustab lokaalselt termilisi, mehaanilisi ja keemilisi mõjusid. Mehaanilised mõjud hõlmavad kõrget rõhku kuni 1000atm, turbulentsi ja intensiivseid nihkejõude. Need jõud häirivad rakuseinu ja soodustavad massiülekannet raku sisemuse ja lahusti vahel, vabastades bioaktiivseid ühendeid ümbritsevasse vedelikku (st lahustisse).
Akustiline kavitatsioon, mis on tekitatud suure intensiivsusega, madala sagedusega ultraheliga, tekitab intensiivseid nihkejõude ja lokaalselt esinevaid kõrge rõhu ja temperatuuri erinevusi, mis annavad vajaliku mõju rakkude häiretele, intensiivsele segamisele ja massiülekandele. Neid ultraheli nihkejõude rakendatakse edukalt kanepi ekstraheerimiseks.
Botaaniliste ja rakukoe ühendite ultraheli ekstraheerimine on hästi uuritud. Väga intensiivsete ultraheli lainete rakendamine soodustab oluliselt ekstraheerimisprotsesse. Lisaks protsessi intensiivistamisele – mille tulemuseks on suurem saagikus ja lühem kaevandamisaeg – termiline lagunemine ja temperatuuritundlike koostisosade kadu on välditud, kuna ultrahelitöötlus on mittetermiline töötlus. Lisaks on ultraheli ekstraheerimisel madalad investeerimis- ja tegevuskulud, vähendab lahustite kasutamist ja / või võimaldab kasutada rohelisemaid lahusteid, mis muudab selle ökonoomseks ja keskkonnasõbralikuks ekstraheerimistehnikaks. Tavapäraste ekstraheerimismeetodite ületamine on toiduainetööstusest vastu võetud ultraheli abil ekstraheerimine (AÜE), et toota ökonoomse kasuga bioaktiivseid ühendeid.
Võimas ultraheli lained häirivad bioloogiliste struktuuride rakumaatriksit ja vabastavad bioaktiivsed ühendid. Massiülekanne taimse materjali ja lahusti vahel intensiivistub. Nende mehhanismide tõttu on ultraheli ekstraheerimine kanepi ekstraheerimiseks väga tõhus.
Astaksantiin
Astaksantiini iseloomustab sügavpunane värvus. See on rasvlahustuv pigment, mida leidub vetikates (nt Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), pärmis (nt Phaffia rhodozyma), lõhes, forellis, krillis, krevettides ja vähkides. Astaksantiini peetakse super-antioksüdandiks, kuna selle antioksüdatiivne toime on kümme kuni kakskümmend korda võimsam kui paljudel teistel karotenoididel, nagu beetakaroteen, luteiin ja zeaksantiin, ning sada korda võimsam kui alfa-tokoferool (E-vitamiin).
Astaksantiin (3,3′-dihüdroksü-β, β′-karoteen-4,4′-dioon) on ketokarotenoid ja kuulub suuremasse keemiliste ühendite klassi, mida tuntakse terpeenidena (tetraterpenoidina), mis koosnevad viiest süsiniku prekursorist, isopentenüüldifosfaadist ja dimetüülalüüldifosfaadist. Astaksantiin on klassifitseeritud karotenoidühendite tüübiks, millel on hapnikku sisaldavad komponendid, nimelt hüdroksüül (-OH) või ketoon (C = O), nagu zeaksantiin ja kantaksantiin. Astaksantiin on zeaksantiini ja/või kantaksantiini metaboliit, mis sisaldab nii hüdroksüül- kui ka ketooni funktsionaalrühmi. Nagu paljud karotenoidid, on ka astaksantiin lipiidides lahustuv pigment, mida iseloomustab punane värvus. Karotenoidid, sealhulgas astaksantiin, on hästi tuntud oma antioksüdatiivse võime poolest.
Astaksantiin on punane pigment ja pärineb looduslikult vihmavee mikrovetikatest (Haematococcus pluvialis) ja pärmist, mida nimetatakse Xanthophyllomyces dendrorhous (tuntud ka kui Phaffia rhodozyma). Vetikad läbivad stressi ühe või mitme seisundi kaudu, alates toitainete puudumisest, suurenenud soolsusest ja liigsest päikesepaistest astaksantiini loomiseks. Liigid, mis tarbivad neid stressis magevee mikrovetikaid, nagu lõhe, punane forell, punane merikoger, flamingo, koorikloomad (nt krevetid, krillid, krabi, homaar, vähid), peegeldavad punakasoranžide toonide pigmentatsiooni nende välimuses.
Toidulisandina manustatakse astaksantiini selle tervist edendava ja haigusi raviva toime tõttu. Astaksantiin on väljakujunenud toitaine, mida manustatakse naha tervise parandamiseks (nt kortsude, päikesepõletusest tingitud kahjustuste jms vähendamiseks).
Lisaks pööratakse astaksantiinile üha suuremat tähelepanu selle kasutamisel Alzheimeri tõve, Parkinsoni tõve, südame-veresoonkonna õrastuste, kõrge kolesteroolitaseme, maksahaiguste, vanusega seotud kollatähni degeneratsiooni ja vähi ennetamiseks.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.