استخراج و نگهداری بوسیله آلتراسونیک
استخراج التراسونیک و حفظ با استفاده از سونوگرافی قدرت برای فروپاشی ساختارهای سلولی (لیز). شکستن سلول با فرا صوت rersults در استخراج بسیار کارامد از ترکیبات داخل سلولی و همچنین غیر فعال کردن میکروبی. با توجه به مزایای متعدد، امواج فراصوت به طور گسترده ای برای استخراج و حفظ در صنایع غذایی استفاده می شود. اطلاعات بیشتر در مورد مزایای استخراج اولتراسونیک و پردازش مواد غذایی!
سونوگرافی قدرت برای استخراج و حفظ مواد غذایی و Botanicals
استخراج التراسونیک: استخراج التراسونیک فرایندی است که از امواج صوتی با فرکانس بالا برای استخراج ترکیبات از مواد مختلف مانند گیاهان، میوه ها و سبزیجات استفاده می کند. این فرایند شامل استفاده از امواج اولتراسونیک برای ایجاد حباب های فشار بالا در یک ماده مایع یا نیمه جامد است که به سرعت سقوط می کند و گرما و فشار شدیدی را تولید می کند که دیواره های سلولی مواد را مختل می کند و ترکیبات مورد نظر را ازاد می کند.
اصل کار استخراج التراسونیک و حفظ
اصل اساسی در پشت استخراج اولتراسونیک بر اساس پدیده شناخته شده به عنوان کاویتاسیون صوتی است. هنگامی که یک مایع در معرض امواج اولتراسونیک با شدت بالا و فرکانس پایین (تقریبا 20 کیلو هرتز) قرار می گیرد، امواج فشار ایجاد می کند که حباب های خلاء کوچک را در مایع ایجاد می کند. این حباب ها با افزایش شدت سونوگرافی رشد می کنند و هنگامی که به اندازه خاصی می رسند، به طور ناگهانی و شدید سقوط می کنند، موج شوک تولید می کنند و انرژی را به شکل گرما و فشار ازاد می کنند.
این فرایند باعث اختلال مکانیکی دیواره های سلولی می شود و ترکیبات مورد نظر را از مواد به حلال مایع ازاد می کند. سپس ترکیبات ازاد شده را می توان با استفاده از تکنیک های جداسازی استاندارد مانند فیلتراسیون یا سانتریفوگ از حلال جدا کرد.
ultrasonicator UP400St برای استخراج غیر حرارتی کارامد از مواد گیاهی.
حفظ التراسونیک: حفظ التراسونیک بر اساس همان اثرات کاویتاسیونی به عنوان استخراج اولتراسونیک است. برای حفظ، سونوگرافی قدرت برای افزایش عمر مفید غذاهای فاسد شدنی با استفاده از امواج صوتی با فرکانس بالا برای مهار رشد میکروارگانیسم هایی که باعث فساد می شوند، اعمال می شود. این فرایند شامل قرار دادن غذا در معرض امواج اولتراسونیک است که دیواره های سلولی باکتری ها، مخمرها و کپک ها را مختل می کند و منجر به تخریب یا مهار انها می شود.
این فرایند باعث اختلال مکانیکی دیواره سلولی میکروارگانیسم ها می شود که منجر به تخریب یا مهار انها می شود. امواج التراسونیک همچنین می توانند نفوذپذیری غشاهای سلولی را افزایش دهند و به مواد نگهدارنده و سایر عوامل ضد میکروبی اجازه نفوذ و کشتن میکروارگانیسم ها را به طور موثر تر می دهند.
حفظ التراسونیک بیش از روش های حفظ سنتی ترجیح داده می شود زیرا مزایای متعددی مانند زمان پردازش کوتاه تر، بهره وری بالاتر و توانایی حفظ خواص طبیعی و طعم دهنده های مواد غذایی را ارائه می دهد. این در طیف گسترده ای از محصولات غذایی مانند سس ها، اب میوه ها، محصولات لبنی، تخم مرغ و گوشت برای افزایش عمر مفید انها و اطمینان از ایمنی انها استفاده می شود.
استخراج اولتراسونیک و تکنیک حفظ بیش از استخراج سنتی و روش های حفظ ترجیح داده به دلیل ان ارائه می دهد مزایای متعددی مانند نرخ استخراج سریع تر، کیفیت محصول عالی، عملکرد بالاتر، درمان غیر حرارتی صرفا مکانیکی و توانایی استخراج طیف گسترده ای از ترکیبات. این در طیف گسترده ای از صنایع مانند مواد غذایی و نوشیدنی، داروها و لوازم ارایشی استفاده می شود.
کاویتاسیون اولتراسونیک قدرتمند در Hielscher UIP1000hdT Cascatrode
استخراج پروتئین التراسونیک و انزیم
به طور خاص استخراج انزیم ها و پروتئین های ذخیره شده در سلول ها و ذرات زیر سلولی یک برنامه منحصر به فرد و موثر از سونوگرافی با شدت بالا است، زیرا استخراج ترکیبات الی موجود در بدن گیاهان و دانه ها توسط یک حلال می تواند به طور قابل توجهی بهبود یابد. بنابراین سونوگرافی دارای مزایای بالقوه در استخراج و جداسازی اجزای جدید فعال زیستی است، به عنوان مثال از جریان های محصول غیر استفاده شده در فرایندهای فعلی. سونوگرافی همچنین می تواند به تشدید اثرات درمان انزیم کمک کند و با این کار مقدار انزیم مورد نیاز را کاهش می دهد یا عملکرد ترکیبات مربوطه قابل استخراج را افزایش می دهد.
استخراج التراسونیک لیپیدها و پروتئین ها
امواج فراصوت است که اغلب به بهبود استخراج چربی و پروتئین از دانه های گیاهی، مانند دانه های سویا (آرد به عنوان مثال، یا سویا بدون چربی) و یا دیگر دانه های روغنی استفاده می شود. در این مورد، از تخریب دیواره سلولی را تسهیل فشار دادن (سرد و گرم) و در نتیجه کاهش نفت باقی مانده و یا چربی در کیک با فشار دادن.
تاثیر استخراج اولتراسونیک مداوم به عملکرد پروتئین پراکنده توسط مولتون و همکاران نشان داده شد. فراصوت بهبود پروتئین پراکنده به تدریج به عنوان نسبت پوسته / حلال از 1:10 به 1:30 تغییر افزایش یافته است. این نشان داد که سونوگرافی قادر به peptize پروتئین سویا در تقریبا هر توان تجاری است و انرژی فراصوت مورد نیاز پایین ترین بود، زمانی که دوغاب ضخیم تر استفاده شد.
جداسازی التراسونیک ترکیبات فنلی و انتوسیانین ها
آنزیم مانند pectinases، سلولاز و hemicellulases به طور گسترده ای در پردازش آب به منظور کاهش دیواره های سلولی و بهبود استخراج آب استفاده می شود. اختلال در ماتریس دیواره سلولی همچنین باعث آزاد قطعات، مانند ترکیبات فنلی به آب. سونوگرافی را بهبود می بخشد فرآیند استخراج و بنابراین می تواند به افزایش در ترکیب فنولی، آلکالوئیدها و آب عملکرد، معمولا در کنجاله سمت چپ منجر شود.
The beneficial effects of ultrasonic treatment on the liberation of phenolic compounds and anthocyanins from grape and berry matrix, in particular from bilberries (Vaccinium myrtillus) and black currants (>Ribes nigrum) into juice, was investigated by VTT Biotechnology, Finland using an ultrasonic processor UIP2000hd after thawing, mashing and enzyme incubation. The disruption of the cell walls by enzymatic treatment (Pectinex BE-3L for bilberries and Biopectinase CCM for black currants) was improved when combined with ultrasound. “درمان آمریکا افزایش غلظت ترکیبات فنلی از آب زغال اخته بیش از 15٪ است. […] تاثیر آمریکا (سونوگرافی) به دلیل محتوای بالای خود از پکتین و معماری های مختلف دیواره سلولی با سیاه و سفید بیدانه، که انواع توت ها بیشتر به چالش کشیدن در پردازش آب از زغال هستند مشهودتر بود. […] غلظت ترکیبات فنلی در آب توسط 15-25٪ با استفاده از درمان آمریکا (اولتراسوند) پس از انکوباسیون آنزیم افزایش یافته است.” (cf. Mokkila et al.، 2004)
التراسونیک UIP6000hdT در یک تاسیسات صنعتی استخراج مداوم.
میکروبی و آنزیم غیر فعال
غیر فعال شدن میکروبی و انزیم (حفظ)، به عنوان مثال در اب میوه ها و سس ها، یکی دیگر از کاربردهای سونوگرافی در پردازش مواد غذایی است. امروزه، حفظ با افزایش دما برای مدت زمان کوتاه (پاستوریزاسیون) هنوز هم رایج ترین روش پردازش برای غیر فعال شدن میکروبی یا انزیم است که منجر به عمر مفید طولانی تر (حفظ) می شود. به دلیل قرار گرفتن در معرض دمای بالا، پاستوریزاسیون حرارتی معمولی اغلب برای محصولات غذایی مضر است.
تولید مواد جدید از واکنش کاتالیز حرارت و اصلاح مولکولهای و همچنین تغییر شکل سازه های گیاهی و حیوانی ممکن است در از دست دادن کیفیت کاهش دهد. بنابراین، درمان حرارتی می تواند تغییرات نامطلوب از ویژگی های حسی، به عنوان مثال، بافت، طعم، رنگ، بو، و کیفیت تغذیه، به عنوان مثال ویتامین ها و پروتئین ها می شود. اولتراسوند یک غیر حرارتی (حداقل) جایگزین پردازش کارآمد است.
در مقایسه با درمان های حرارتی معمولی، حفظ اولتراسونیک با استفاده از انرژی و نیروهای برشی کاویتاسیون اکوستیک به منظور غیر فعال کردن انزیم. در سطوح به اندازه کافی پایین از فراصوت تغییرات ساختاری و متابولیکی می تواند در سلول ها بدون تخریب انها رخ می دهد. فعالیت پراکسیداز، که در اکثر میوه ها و سبزیجات خام و بدون لکه یافت می شود و می تواند به ویژه با توسعه طعم دهنده ها و رنگدانه های قهوه ای همراه باشد، می تواند با استفاده از سونوگرافی به طور قابل توجهی کاهش یابد. انزیم های مقاوم در برابر حرارت، مانند لیپاز و پروتئاز که در برابر درمان فوق العاده با درجه حرارت بالا مقاومت می کنند و می توانند کیفیت و عمر مفید شیر تحت درمان با گرما و سایر محصولات دفتر خاطرات را کاهش دهند، می توانند به طور موثر با استفاده همزمان سونوگرافی، گرما و فشار (MTS) غیر فعال شوند.
سونوگرافی پتانسیل خود را در تخریب پاتوژن های منتقله از مواد غذایی مانند E.coli، Salmonellae، Ascaris، Giardia، کیست های کریپتوسپوریدیوم و ویروس فلج اطفال نشان داده است.
قابل اجرا برای: حفظ مربا، مارمالاد یا چاشنی، اب میوه و سس، محصولات گوشتی، لبنیات و بستنی.
هم افزایی فراصوت و دما و فشار
امواج فراصوت است که اغلب موثر تر زمانی که با روش ضد میکروبی دیگر، مانند ترکیب:
- حرارتی فراصوت، به عنوان مثال گرما و سونوگرافی
- منو-فراصوت، فشار به عنوان مثال و سونوگرافی
- منو-حرارتی فراصوت، فشار به عنوان مثال، گرما و سونوگرافی
استفاده ترکیبی از سونوگرافی با گرما و / یا فشار برای Bacillus subtilis، Bacillus coagulans، Bacillus cereus، Bacillus sterothermophilus، Saccharomyces cerevisiae و Aeromonas hydrophila توصیه می شود.
فرا صوت در مقابل دیگر تکنیک های حفظ مواد غذایی
بر خلاف سایر فرایندهای حرارتی و غیر حرارتی مانند همگن سازی فشار بالا، پاستوریزاسیون حرارتی، فشار هیدرواستاتیک بالا (HP)، دی اکسید کربن فشرده (cCO2) و دی اکسید کربن فوق بحرانی (ScCO2)، پالس های میدان الکتریکی بالا (HELP) یا مایکروویو، سونوگرافی را می توان به راحتی در مقیاس ازمایشگاهی یا نیمکت بالا ازمایش کرد. – تولید نتایج تجدید پذیر برای مقیاس بالا. شدت و ویژگی های کاویتاسیون را می توان به راحتی به فرایند استخراج خاص برای هدف قرار دادن اهداف خاص اقتباس شده است. دامنه و فشار را می توان در طیف گسترده ای متفاوت، به عنوان مثال برای شناسایی راه اندازی استخراج انرژی کارامد ترین.
مزایای دیگر مرتبط با استفاده از اولتراسونیک پروب نوع استخراج دست زدن به اسان از عصاره، اعدام سریع، بدون باقی مانده، عملکرد بالا، سازگار با محیط زیست، کیفیت افزایش یافته و پیشگیری از تخریب عصاره.
(cf. Chemat et al.، 2011)
- استخراج کامل تر
- حفظ غیر حرارتی
- بازده بالاتر
- مواد مغذی بالا، کیفیت مواد غذایی برتر
- روند سریع
- فرایند سرد / غیر حرارتی
- آسان و ایمن برای کارکردن
- تعمیر و نگهداری کم
Ultrasonicators عملکرد بالا برای استخراج و Preseravation
Hielscher فرا صوت طراحی، تولید و توزیع ultrasonicators با کارایی بالا برای استخراج کارامد و حفظ. با استفاده از تجهیزات اولتراسونیک Hielscher برای استخراج و حفظ مواد غذایی یک تکنولوژی پردازش قدرتمند است که نه تنها می تواند با خیال راحت و سازگار با محیط زیست بلکه کارامد و اقتصادی اعمال می شود. اثر همگن سازی و حفظ می تواند به راحتی برای هر محصول غذایی مایع یا خمیر مانند از جمله اب میوه و پوره (به عنوان مثال پرتقال، سیب، گریپ فروت، انبه، انگور، الو) و همچنین برای سس های سبزیجات و سوپ (به عنوان مثال سس گوجه فرنگی یا سوپ مارچوبه)، لبنیات، تخم مرغ و گوشت استفاده شود.
نمونه کارها ما از اسیاب اولتراسونیک و استخراج محدوده از دستی، دستگاه های قابل حمل به سیستم های تولید کاملا صنعتی برای پردازش درون خطی حجم زیادی در مقیاس تجاری.
طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخته شده در آلمان
Ultrasonicators Hielscher به خوبی برای بالاترین کیفیت و استانداردهای طراحی خود شناخته شده است. استحکام و عملیات آسان اجازه می دهد ادغام صاف از مافوق صوت ما را به امکانات صنعتی. شرایط خشن و محیط های خواستار به راحتی توسط Ultrasonicators Hielscher رسیدگی می شود.
Hielscher Ultrasonics یک شرکت گواهی ایزو و تاکید ویژه ای بر مافوق صوت با عملکرد بالا شامل دولت از هنر فن آوری و کاربر دوستی است. البته، سونوگرافی Hielscher سازگار CE و دیدار با الزامات UL، CSA و RoHs.
جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما:
| دسته ای دوره | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 00.5 به 1.5mL | خب | VialTweeter(ویال گروهی) | 1 تا 500ML | 10 تا پوست 200ml / دقیقه | UP100H |
| 10 به 2000mL | 20 تا 400ML / دقیقه | UP200Ht، UP400St |
| 00.1 به 20L | 00.2 به 4L / دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L / دقیقه | UIP4000hdT |
| 15 تا 150L | 3 تا 15L/min | UIP6000hdT |
| خب | 10 تا 100L / min و | UIP16000 |
| خب | بزرگتر | خوشه UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
Hielscher مافوق صوت تولید هموژنایزر مافوق صوت با عملکرد بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکنده، تقلید و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی است.
ادبیات/منابع
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Farid Chemat, Zill-e-Huma, Muhammed Kamran Khan (2011): Applications of ultrasound in food technology: Processing, preservation and extraction. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 18, Issue 4, 2011. 813-835.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Casiraghi A., Gentile A., Selmin F., Gennari C.G.M., Casagni E., Roda G., Pallotti G., Rovellini P., Minghetti P. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa for Medicinal Purpose. Pharmaceutics. 14(12), 2022.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Allinger, H. (1975): American Laboratory, 7 (10), 75 (1975). Bar, R. (1987): Ultrasound Enhanced Bioprocesses, in: Biotechnology and Engineering, Vol. 32, Pp. 655-663 (1987).
- El’piner, I.E. (1964): Ultrasound: Physical, Chemical, and Biological Effects (Consultants Bureau, New York, 1964), 53-78.
- Kim, S.M. und Zayas, J.F. (1989): Processing parameter of chymosin extraction by ultrasound; in J. Food Sci. 54: 700.
- Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K (2004): Combining power ultrasound with enzymes in berry juice processing, at: 2nd Int. Conf. Biocatalysis of Food and Drinks, 19-22.9.2004, Stuttgart, Germany.
- Moulton, K.J., Wang, L.C. (1982): A Pilot-Plant Study of Continuous Ultrasonic Extraction of Soybean Protein, in: Journal of Food Science, Volume 47, 1982.
- Mummery, C.L. (1978): The effect of ultrasound on fibroblasts in vitro, in: Ph.D. Thesis, University of London, London, England, 1978.
آمار ارزشمند دانستن
فروپاشی سلولی آلتراسونیک
تحت فراصوت شدید انزیم ها و یا پروتئین را می توان از سلول ها و یا اندامک های زیر سلولی به عنوان یک نتیجه از فروپاشی سلول منتشر شد. در این مورد، ترکیبی که باید به یک حلال حل شود، در یک ساختار نامحلول محصور شده است. به منظور استخراج ان، غشای سلولی باید تخریب شود. اختلال سلولی یک فرایند حساس است، زیرا توانایی دیواره سلولی برای مقاومت در برابر فشار اسمزی بالا در داخل است. کنترل خوبی از اختلال سلول مورد نیاز است، برای جلوگیری از انتشار بدون مانع از تمام محصولات داخل سلولی از جمله بقایای سلولی و اسیدهای نوکلئیک، و یا دناتوراسیون محصول.
امواج فراصوت به عنوان وسیله خوبی کنترل برای فروپاشی سلول عمل می کند. برای این کار، اثرات مکانیکی فراصوت ارائه نفوذ سریع تر و کامل تر از حلال را به مواد سلولی و بهبود انتقال جرم. سونوگرافی رسیدن به نفوذ بیشتر از یک حلال به یک بافت گیاه و بهبود انتقال جرم. امواج مافوق صوت تولید کاویتاسیون مختل دیواره های سلولی و تسهیل انتشار اجزای ماتریس.
التراسونیک بهبود انتقال جرم ترویج استخراج
به طور کلی، سونوگرافی می تواند منجر به نفوذ غشاهای سلولی به یون ها شود و می تواند انتخاب غشای سلولی را به طور قابل توجهی کاهش دهد. فعالیت مکانیکی سونوگرافی از انتشار حلال ها به بافت پشتیبانی می کند. همانطور که سونوگرافی دیواره سلولی را به صورت مکانیکی توسط نیروهای برشی کاویتاسیون می شکند، انتقال از سلول به حلال را تسهیل می کند. کاهش اندازه ذرات توسط اولتراسونیک کاویتاسیون سطح در تماس بین فاز جامد و مایع را افزایش می دهد.
لیز التراسونیک و غیر فعال E.coli
برای تولید مقادیر کمی از پروتئین های نوترکیب برای مطالعه و مشخص کردن خواص بیولوژیکی انها، E.coli باکتری انتخابی است. برچسب های تصفیه، به عنوان مثال دم پلی هیستیدین، بتا گالاکتوزیداز یا پروتئین های متصل به مالتوز، معمولا به پروتئین های نوترکیب متصل می شوند تا انها را از عصاره های سلولی با خلوص کافی برای اکثر اهداف تحلیلی جدا کنند. امواج فراصوت اجازه می دهد تا به حداکثر رساندن انتشار پروتئین، به ویژه هنگامی که عملکرد تولید کم است و برای حفظ ساختار و فعالیت پروتئین نوترکیب.
اکسیداسیون التراسونیک
در شدت کنترل شده، استفاده از سونوگرافی به بیوترانفورماسیون و تخمیر ممکن است به دلیل اثرات بیولوژیکی القایی و به دلیل تسهیل انتقال جرم سلولی، منجر به پردازش زیستی افزایش یابد. تاثیر کاربرد کنترل شده سونوگرافی (20kHz) بر اکسیداسیون کلسترول به cholestenone توسط سلول های استراحت Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (که قبلا Nocardia erythropolis) توسط Bar (1987) مورد بررسی قرار گرفت.
این سیستم نمونه ای از تحولات میکروبی استرول ها و استروئیدها است که در ان بستر و محصولات جامدات نامحلول اب هستند. بنابراین، این سیستم نسبتا منحصر به فرد است زیرا هر دو سلول و جامدات ممکن است تحت تاثیر سونوگرافی قرار گیرند. در شدت مافوق صوت به اندازه کافی کم است که یکپارچگی ساختاری سلول ها را حفظ و فعالیت متابولیک خود را حفظ، نوار افزایش قابل توجهی در نرخ جنبشی از انتقال زیستی در دوغاب میکروبی از 1.0 و 2.5 گرم / L کلسترول زمانی که برای 5s هر 10mn با خروجی قدرت 0.2W / سانتی متر مربع فراصوت داده مشاهده شده است. سونوگرافی هیچ تاثیری بر اکسیداسیون انزیمی کلسترول (2.5g / L) توسط کلسترول اکسیداز نشان نداد.
Hielscher Ultrasonics تولید هموژنیزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.