استخراج جلبک التراسونیک برای مکمل های غذایی
استخراج اولتراسونیک روش برتر برای مختل کردن سلول های جلبک به طور موثر و سریع است. فراصوت می تواند مقدار کاملی از ترکیبات فعال زیستی را آزاد کند، که باعث می شود تکنیک اولتراسونیک بسیار کارآمد باشد.
نحوه استخراج پروتئین ها، لیپیدها و فنل ها از جلبک ها با اولتراسونیک
گونه های جلبکی و ریزجلبکی سرشار از ترکیبات فعال بیولوژیکی مانند پروتئین ها، لیپیدها، کاروتنوئیدها، رنگدانه ها (به عنوان مثال، فیکوسیانین، آستاگزانتین و غیره)، فنل ها و پلی ساکاریدها (به عنوان مثال، کاراگین ها) هستند. این باعث می شود آنها را به عنوان یک ماده طبیعی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد برای تولید عصاره برای غذاها و مکمل های غذایی. گونه های جلبک که معمولا برای مکمل های غذایی مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: Arthrospira maxima و (همچنین به عنوان اسپیرولینا شناخته می شود)، Chlorella vulgaris، Haematococcus pluvialis و Ulva spp. جلبک ها به عنوان منبع خوبی از پروتئین ها، لیپیدها، PUFA های زنجیره بلند (یعنی امگا-3)، پلی ساکاریدها (مانند آلژینات، کاراگینان، β-گلوکان ها)، ویتامین ها و آنتی اکسیدان ها شناخته شده اند.
اسپیرولینا یک نوع جلبک است که معمولا مورد استفاده قرار می گیرد و سرشار از ترکیبات فعال زیستی با ارزش بالا مانند پروتئین ها (با 50 تا 70 درصد وزنی خشک) است. از آنجایی که اسپیرولینا توسط FDA (سازمان داروی غذایی ایالات متحده) به عنوان GRAS (به طور کلی به عنوان بی خطر شناخته می شود) تایید شده است، عصاره اسپیرولینا و اسپیرولینا را می توان در غذاهای تجاری یا به عنوان مکمل های غذایی استفاده کرد.
مزایای استخراج جلبک اولتراسونیک
استخراج التراسونیک برتری روش های استخراج جایگزین در نقاط منیفولد, مانند عملکرد بالا, قابلیت اطمینان, ایمنی, سادگی, و محیط زیست دوستی.
بازده استخراج کامل
مافوق صوت با کارایی بالا شکستن سلول های جلبک باز و مختل آنها به طوری که مواد داخل سلولی آزاد می شود. استخراج اولتراسونیک در نتیجه طیف کاملی از ترکیبات فعال زیستی، مانند phycobiliproteins، کاروتنوئیدها و لیپیدها و فنل ها را آزاد می کند.
فیکوبیلی پروتئین ها را می توان به سه گروه اصلی یعنی کلروفیکوسیانین، آلوفیکوسیانین ها و فیکوریترین ها تفکیک کرد. C-Phycocyanin یک رنگدانه آبی طبیعی است که به طور گسترده در محصولات غذایی و دارویی استفاده می شود. استخراج اولتراسونیک طیف کاملی از پروتئین ها را آزاد می کند.

SonoStation – یک سیستم اولتراسونیک با 2x 2kW ultrasonicators، مخزن هم زده و پمپ – یک سیستم کاربر پسند برای استخراج است.
راندمان استخراج بالا
Duangsee و همکاران (2009) دو روش مختلف استخراج (استخراج و استخراج حلال با کمک اولتراسونیک با انجماد و ذوب مکرر) ترکیبات فعال زیستی از زیست توده Arthospira را آزمایش کردند و دریافتند که استخراج حلال مافوق صوت منجر به راندمان استخراج بالاتر (22.1٪) از انجماد و ذوب (15.6٪). مقایسه پارگی سلولی بین فراصوت و انجماد و ذوب مکرر نشان می دهد که فراصوت موثرتر است. حفره اولتراسونیک مختل سلول های جلبک سریع و به طور موثر که منجر به اختلال سلولی بالاتر در مقایسه با سلول های اسپیرولینا درمان شده توسط انجماد و ذوب مکرر است.
فراصوت در شکستن پاکت سلولی در مقایسه با انجماد و ذوب مکرر موثرتر بود. بازده استخراج فیکوسیانین نشان داد که دمای فرآوری بر راندمان استخراج تأثیر می گذارد.
فرآیند استخراج سریع
سیستم های اولتراسونیک با کارایی بالا می توانند قدرت سونوگرافی بالا را از طریق دامنه های بالا در سیستم تعلیق جلبک ها اعمال کنند. این باعث می شود استخراج مافوق صوت یک روش پردازش بسیار سریع.
کنترل دما
امواج فراصوت یک تکنیک استخراج غیر حرارتی و کاملا مکانیکی است. دمای استخراج را می توان دقیقا با استفاده از یک سنسور دما قابل اتصال کنترل، که به اولتراسونیک دیجیتال Hielscher سیم سیم. این نرم افزار از مافوق صوت دیجیتال Hielscher اجازه می دهد تا محدودیت های دما را تنظیم کنید، به طوری که هموژنیزر مافوق صوت مکث زمانی که حد دما رسیده است. کنترل دقیق دما امکان جلوگیری از تخریب حرارتی مواد حساس به گرما مانند فیکوبیلی پروتئین ها، ویتامین ها، پلی فنول ها، پلی ساکاریدها، لیپیدها و سایر ترکیبات فعال زیستی را فراهم می کند.
سازگار با حلال های مختلف
Ultrasonication تقریبا با هر حلال سازگار است. استخراج التراسونیک در ترکیب با حلال های سبز مانند آب یا اتانول تولید عصاره های تمیز. این عصاره های مافوق صوت را می توان با خیال راحت به مواد غذایی گنجانیده شده از حلال استخراج اتانول و آب GRAS (به طور کلی به عنوان امن به رسمیت شناخته شده) وضعیت.
تکرارپذیری و استانداردسازی فرآیند
مافوق صوت دیجیتال Hielscher را با یک نرم افزار هوشمند و مجموعه ای از تنظیمات دقیق برای پارامترهای استخراج ایده آل آمده. این نرم افزار تمام پارامترهای فرآیند اولتراسونیک (به عنوان مثال، دامنه، قدرت خالص، قدرت کل، دما، فشار، زمان، تاریخ) را پروتکل می کند و داده های فراصوت را به یک فایل CSV بر روی کارت SD داخلی می نویسد. این اجازه می دهد تا شما را به استاندارد فرایند استخراج خود را و نظارت بر فراصوت و خروجی کیفیت از نزدیک. این ویژگی ها به شما کمک می کند تا الزامات استقرار فرآیند و همچنین شیوه های تولید خوب (GMP) را برآورده کنید، که هر دو زمانی که عصاره ها برای مکمل ها، محصولات غذایی یا دارویی تولید می شوند، بسیار مهم هستند.
پروتکل استخراج فیکوسیانین التراسونیک
Mazumder و همکاران (2017) پارامترهای پردازش بهینه برای استخراج مافوق صوت فیکوسیانین و فنل ها از Arthospira platensis را بررسی کرد. حداکثر بازده فیکوسیانین (29.9 میلی گرم بر گرم) و فنل کل (2.4 میلی گرم بر گرم) در غلظت اتانول 40٪ ، دمای استخراج 34.9 درجه سانتیگراد با استفاده از اولتراسونیک UP50H (50 وات ، 30 کیلوهرتز) در دامنه 95٪ برای زمان استخراج 104.7 ثانیه به دست آمد.
Vernès و همکاران (2019) از یک UIP1000hdT (1000W، 20kHz) ultrasonicator برای استخراج پروتئین ها از اسپیرولینا استفاده کردند. ultrasonicator با یک سونوترود BS2d34 و یک راکتور جریان مافوق صوت مجهز شد (تصویر زیر را ببینید برای راه اندازی دقیق استخراج اولتراسونیک با سلول جریان و پمپ Seepex).

UIP1000hdT – راه اندازی Mothermosonication (MTS) و استخراج پروتئین ما از اسپیرولینا در مقیاس آزمایشگاهی
منبع: ورنس و همکاران 2019
نتایج تحقیق نشان می دهد که شرایط استخراج مافوق صوت بهینه سازی شده به عملکرد پروتئین شامل دما و فشار کمی بالا (به اصطلاح manothermosonication MTS). MTS انتقال جرم را افزایش می دهد و امکان دریافت 229 درصد پروتئین بیشتر (42/28 ± 15/1 گرم در 100 گرم وزنی خشک) را نسبت به فرایند معمولی بدون اولتراسوند (63/8 ± 15/1 گرم در 100 گرم وزنی خشک) دریافت می کند.
با 28.42 گرم پروتئین به دست آمده در هر 100 گرم زیست توده اسپیرولینا خشک در عصاره، میزان بازیابی پروتئین 50٪ تنها در 6 دقیقه در یک فرآیند فراصوت مداوم به دست آمد. تصویربرداری میکروسکوپی نشان می دهد که کاویتاسیون صوتی با مکانیسم های مختلفی مانند تکه تکه شدن، سونوپوراسیون و بافت زدایی بر رشته های اسپیرولینا تأثیر می گذارد. این اثرات مختلف، استخراج، رهاسازی و حلالیت ترکیبات زیست فعال اسپیرولینا را آسان تر و موثرتر می کند که منجر به بازده پروتئین بالا با کیفیت بالا می شود.
با توجه به کیفیت پروتئین های استخراج شده از طریق التراسونیک ، اسیدهای آمینه با درمان سونوگرافی تخریب شدند ، اما در مقایسه با استخراج معمولی در مورد فراصوت در مقدار بیشتری وجود دارند.
هنگامی که manothermosonication و استخراج مافوق صوت بدون فشار و درجه حرارت بالا مقایسه می شوند، تفاوت در عملکرد استخراج و بهره وری تنها حداقل است. بنابراین سونوگرافی به تنهایی به عنوان مقرون به صرفه ترین و ساده ترین روش برای تولید عصاره با کیفیت بالا و غنی از پروتئین های اسپیرولینا در نظر گرفته می شود. استخراج التراسونیک یک روش استخراج سبز و سازگار با محیط زیست مناسب برای استخراج پروتئین از اسپیرولینا در مقیاس آزمایشگاهی است که به راحتی می تواند به مقیاس خلبان و صنعتی مقیاس شود. (رجوع کنید به Vernès و همکاران 2019)

UP400St برای استخراج التراسونیک جلبک ها در دسته 8L
استخراج کننده های اولتراسونیک با کارایی بالا
تمام نتایج استخراج به دست آمده در مقیاس کوچک، می تواند به صورت خطی به ظرفیت های تولید بزرگتر مقیاس بندی شود. Hielscher مافوق صوت نمونه کارها محصول بزرگ از آزمایشگاه به سیستم های استخراج صنعتی دارای ultrasonicator مناسب ترین برای ظرفیت فرآیند پیش بینی شده خود را. کارکنان باتجربه طولانی مدت ما از آزمایش های امکان سنجی و بهینه سازی فرآیند تا نصب سیستم اولتراسونیک شما در سطح تولید نهایی به شما کمک می کنند.
شرکت Hielscher Ultrasonics – تجهیزات پیشرفته استخراج
Hielscher مافوق صوت نمونه کارها محصول را پوشش می دهد طیف گسترده ای از استخراج مافوق صوت با کارایی بالا از مقیاس کوچک تا بزرگ. لوازم جانبی اضافی امکان مونتاژ آسان مناسب ترین پیکربندی دستگاه اولتراسونیک را برای فرآیند شما فراهم می کند. راه اندازی اولتراسونیک بهینه بستگی به ظرفیت، حجم، مواد اولیه، فرآیند دسته ای یا درون خطی و جدول زمانی دارد. استحکام تجهیزات اولتراسونیک Hielscher را اجازه می دهد تا برای عملیات 24/7 در وظیفه سنگین و در محیط های خواستار. مقیاس پذیری خطی فرآیندهای استخراج مافوق صوت اجازه می دهد تا افزایش ساده و قابل اعتماد در تولید. اطلاعات بیشتر در مورد مقیاس خطی فرآیندهای استخراج مافوق صوت!
از بین لوازم جانبی مختلف مانند:
- سونوترودها با اندازه ها، قطرها و اشکال مختلف
- سونوترودها برای دامنه بالای 200 میکرومتر و بالاتر
- راکتورهای سلول جریان با حجم ها و هندسه های مختلف
- شاخ های تقویت کننده متعدد برای افزایش یا کاهش دستاوردها
- تنظیمات فراصوت کامل مانند SonoStation، که شامل استخراج مافوق صوت، مخزن، همزن و پمپ
- سنسورهای دما قابل اتصال
- سنسورهای فشار قابل اتصال
کارکنان آموزش دیده و با تجربه ما با شما مشورت می کنند و مناسب ترین سیستم اولتراسونیک را برای نیازهای فرآیند استخراج شما توصیه می کنند!
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:
حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
---|---|---|
1 تا 500 میلی لیتر | 10 تا 200 میلی لیتر در دقیقه | UP100H |
10 تا 2000 میلی لیتر | 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه | تا 200 هرتز، UP400St |
0.1 تا 20 لیتر | 0.2 تا 4 لیتر در دقیقه | UIP2000hdT |
10 تا 100 لیتر | 2 تا 10 لیتر در دقیقه | UIP4000hdT |
ن.ا. | 10 تا 100 لیتر در دقیقه | UIP16000 |
ن.ا. | بزرگتر | خوشه ای از UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!

هموژنایزرهای اولتراسونیک با قدرت بالا از ازمایشگاه ها تا خلبان . . مقیاس.
ادبیات / منابع
- Anupriya Mazumder; P. Prabuthas; Hari Niwas Mishra (2017): Optimization of ultrasound-assisted solvent extraction of phycocyanin and phenolics from Arthospira platensis var. ‘lonor’ biomass. Nutrafoods (2017) 16:231-239.
- Vernès L., Abert-Vian M., El Maâtaoui M., Tao Y., Bornard I., Chemat F. (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry 54, 2019. 48-60.
- 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. - Rachen Duangsee, Natapas Phoopat, Suwayd Ningsanond (2009): Phycocyanin extraction from Spirulina platensis and extract stability under various pH and temperature. Asian Journal of Food and Agro-Industry 2009, 2(04), 819-826.
حقایقی که ارزش دانستن دارند
اسپیرولینا
اسپیرولینا که یک باکتری پروکاریوتی است، سرشار از رنگدانه هایی مانند کاروتنوئیدها، کلروفیل و فیکوسیانین است. کاروتنوئیدها (به عنوان مثال، β-کاروتن، رنگدانه نارنجی-زرد)، کلروفیل و فیکوسیانین را می توان به ترتیب در 0.4، 1.0 و 14 درصد وزنی خشک یافت. فیکوسیانین پروتئین سبز آبی است ، به اصطلاح بیلی پروتئین ، که در لاملاهای فتوسنتزی در غشای سیتوپلاسمی سیانوباکتری ها قرار دارد.
این ماده به عنوان افزودنی غذایی و رنگ غذایی، مکمل غذایی و برای کاربردهای تشخیصی ایمنی استفاده می شود.