Ultraääni levät louhinta ravintolisiä

Ultraääniuutto on erinomainen tapa häiritä leväsoluja tehokkaasti ja nopeasti. Sonikaatio voi vapauttaa koko määrän bioaktiivisia yhdisteitä, mikä tekee ultraäänitekniikasta erittäin tehokkaan.

Miten poimia proteiineja, lipidejä ja fenoliikkaa levästä ultraääni

Levä- ja mikrogalilajit sisältävät runsaasti biologisesti aktiivisia yhdisteitä, kuten proteiineja, lipidejä, karotenoideja, pigmenttejä (esim. fykosyaanit, astaksantiini jne.), fenolihappoja ja polysakkarideja (esim. karrageenit). Tämä tekee niistä laajalti käytetyn luonnonmateriaalin uutteiden tuottamiseksi elintarvikkeille ja ravintolisille. Ravintolisien yleisesti käytettyjä levälajeja ovat Arthrospira maxima ja (tunnetaan myös nimellä spirulina), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis ja Ulva spp. Levien tiedetään olevan hyvä korkealaatuisten proteiinien, lipidien, pitkäketjuisten PUFA:iden (omega-3), polysakkaridien (esim. alginaatti, karrageeni, β-glukaanit), vitamiinien ja antioksidanttien lähde.
Spirulina on yleisesti käytetty levityyppi, joka sisältää runsaasti arvokkaita bioaktiivisia yhdisteitä, kuten proteiineja (50–70% kuivalla wt: llä). Koska FDA (Food Drug Administration of the U STATES) on hyväksynyt Spirulinan GRAS:ksi (yleisesti tunnustettu turvalliseksi), spirulina- ja spirulinauutteita voidaan käyttää kaupallistetuissa elintarvikkeissa tai ravintolisinä.

Edut Ultraääni Levät Louhinta

Ultraääniuutto loistaa vaihtoehtoisia uuttomenetelmiä moninaisia kohtia, kuten korkea tuotto, luotettavuus, turvallisuus, yksinkertaisuus ja ympäristöystävällisyys.

Täysi uuttotuotto

Tehokkaat ultraäänilaitteet rikkovat leväsolut auki ja häiritsevät niitä niin, että solunsisäinen materiaali vapautuu. Ultraääniuutto vapauttaa siten bioaktiivisten yhdisteiden, kuten fykobilitoraattien, karotenoidien ja lipidien ja fenolien, täyden kirjon.
Fykobilitisoproteiinit voidaan erottaa kolmeen pääryhmään, nimittäin kloro-fykosyaneihin, allofyoskooppisiin ja fykoerytriineihin. C-Fykosyaani on luonnollinen sininen pigmentti, jota käytetään laajalti elintarvikkeissa ja farmaseuttisissa tuotteissa. Ultraääniuutto vapauttaa proteiinien täyden kirjon.

Korkea uuttotehokkuus

Duangsee et al. (2009) testasi kahta eri uuttomenetelmää (ultraäänellä avustettu liuottimien uuttaminen ja uuttaminen toistuvasti jäädyttämällä ja sulattamalla) arthospirabiomassasta peräisin olevia bioaktiivisia yhdisteitä ja havaitsi, että ultraääniliuottimien uuttaminen johti suurempaan uuttotehokkuuteen (22,1%) kuin jäätyminen ja sulaminen (15,6 %). Solujen repeämä vertailu sonikaatio ja toistuva jäädyttäminen ja sulatus osoittaa, että sonikaatio on tehokkaampaa. Ultraäänikavitaatio häiritsee leväsoluja nopeasti ja tehokkaasti, mikä johtaa suurempaan solujen häiriöön verrattuna spirulina-soluihin, joita hoidetaan toistuvalla jäätymis- ja sulatushoidolla.
Sonikaatio oli tehokkaampaa solun kirjekuoren rikkomisessa verrattuna toistuvaan jäätymiseen ja sulattamiseen. Fykosyaniinin uuttotuotos osoitti, että käsittelylämpötila vaikutti uuttotehokkuuteen.

Nopea uutto

Tehokkaat ultraäänijärjestelmät voivat käyttää suurta ultraäänitehoa suurten amplididien kautta leväsuspensioon. Tämä tekee ultraääniuutto erittäin nopea käsittelymenetelmä.

lämpötilan säätö

Ultrasonication on ei-terminen, puhtaasti mekaaninen uuttotekniikka. Uuttolämpötilaa voidaan tarkasti ohjata kytkettävällä lämpötila-anturilla, joka on kytketty digitaaliseen Hielscher ultrasonicatoriin. Hielscherin digitaalisten ultraääniaineiden ohjelmisto mahdollistaa lämpötilarajojen asettamisen niin, että ultraäänihomogenisoija pysähtyy, kun lämpötilaraja saavutetaan. Tarkka lämpötilan säätö mahdollistaa lämpöherkkien materiaalien, kuten fykobilibilaattien, vitamiinien, polyfenolien, polysakkadien, lipidien ja muiden bioaktiivisten yhdisteiden, lämpöhajoamisen.

Yhteensopiva eri liuottimien kanssa

Ultrasonication on yhteensopiva lähes minkä tahansa liuottimen kanssa. Ultraääniuutto yhdessä vihreiden liuottimien, kuten veden tai etanolin kanssa tuottaa puhtaita uutteita. Nämä ultraääniuutteet voidaan turvallisesti sisällyttää elintarvikkeisiin, koska uuttoliuottimia etanolija vesi on GRAS (yleisesti tunnustettu turvalliseksi) tila.

Toistettavuus ja prosessien standardointi

Hielscherin digitaaliset ultraäänilaitteet tulevat älykkäällä ohjelmistolla ja kehiteltyillä erilaisilla asetuksilla ihanteellisiin uuttoparametreihin. Ohjelmisto protokollat kaikki ultraääni prosessin parametri (esim. amplitudi, nettoteho, kokonaisteho, lämpötila, paine, aika, päivämäärä) ja kirjoittaa sonikaatio tiedot CSV-tiedoston sisäänrakennettu SD-kortti. Näin voit standardoida uuttoprosessin ja seurata sonikaatiota ja laatutuotosta tarkasti. Näiden ominaisuuksien avulla voit täyttää prosessin stadandization vaatimukset sekä hyviä tuotantotapoja (GMP), jotka ovat molemmat erittäin tärkeitä, kun uutteet tuotetaan täydentää, ruokaa tai farmaseuttisia tuotteita.

Ultraääni fykosyaniinin uuttoprotokolla

Mazumder et al. (2017) tutki optimaalisia käsittelyparametreja fykosyaniinin ja fenolien ultraääniuuttamiseksi Arthospira-levystä. Fykosyaniinin (29,9 mg/g) ja fenolien (2,4 mg/g) enimmäissaanto saatiin 40%: n etanolipitoisuudella, 34,9 °C uuttolämpötilalla käyttäen ultraääniainetta UP50H (50 wattia, 30kHz) amplitudiin 95% uuttoajalla 104,7 sekuntia.

Vernès et al. (2019) käytti UIP1000hdT (1000W, 20kHz) ultrasonicator proteiinien uuttamiseen spirulinasta. Ultrasonicator oli varustettu BS2d34-sonotrodilla ja ultraäänivirtausreaktorilla (katso alla oleva kuva tarkka ultraääniuuttoasetus virtaussolulla ja Seepex-pumpulla).

UIP1000hdT – Manothermosonication (MTS) setup und our protein extraction from spirulina at lab scale Manothermosonication (MTS) setup und our protein extraction from spirulina at lab scale Manothermosonication (MTS) setup und our protein extraction from spirulina at lab scale Manother
Lähde: Vernes et al. 2019

Tutkimustulokset osoittavat, että proteiinin tuotokseen optimoitujen ultraääniuutto-olosuhteiden mukaan lämpötila ja paine ovat hieman koholla (ns. manothermosonication MTS). MTS edistää massan siirtoa ja mahdollistaa 229% enemmän proteiineja (28,42 ± 1,15 g/ 100 g kuiva a) kuin tavanomainen prosessi ilman ultraääni (8,63 ± 1,15 g/ 100 g kuiva ak.
Kun uutteessa on 28,42 g proteiineja, jotka saatiin 100 g:aa kuivaa spirulina-biomassaa kohti, proteiinin saantonopeus 50% saavutettiin vain 6 minuutissa jatkuvassa sonikaatioprosessissa. Mikroskooppinen kuvantaminen paljastaa, että akustinen kavitaatio vaikuttaa spirulinafilamenttien eri mekanismeilla, kuten pirstoutuminen, sonoporaatio, detextuation. Nämä erilaiset vaikutukset tekevät spirulina-bioaktiivisten yhdisteiden uuttamisesta, vapautumisesta ja liuottamisesta helpompaa ja tehokkaampaa, mikä johtaa korkeaan proteiinin tuottoon.
Ultraäänellä uutettujen proteiinien laadun osalta aminohappoja ei hajoanut ultraäänihoidolla, mutta niitä esiintyy suuremmassa määrin sonikoinnin tapauksessa verrattuna perinteiseen uuttoon.
Kun manothermosonicaatiota ja ultraääniuuttoa ilman korkeaa painetta ja lämpötilaa verrataan, uuttotuoton ja tehokkuuden ero on vain vähäinen. Siksi pelkästään ultraääntä pidetään taloudellisimpana ja helpoimpana tekniikkana tuottaa korkealaatuista uutetta, joka sisältää runsaasti spirulina-proteiineja. Ultraääniuutto on vihreä, ympäristöystävällinen uuttotekniikka, joka soveltuu proteiinin uuttamiseen spirulinasta laboratoriossa, joka voidaan helposti skaalata pilotti- ja teolliseen mittakaavaan. (vrt. Vernès et al. 2019)

Suorituskykyiset ultraäänilaitteet

Kaikki pienimuotoiset uuttotulokset voidaan skaalata lineaarisesti suurempaan tuotantokapasiteettiin. Hielscher Ultrasonics suuri tuotevalikoima laboratoriosta teolliseen uuttojärjestelmiin on sopivin ultraäänilaite suunniteltuun prosessikapasiteettiisi. Pitkäaikainen kokenut henkilökuntamme auttaa sinua toteutettavuustesteistä ja prosessien optimoinnista ultraäänijärjestelmän asentamiseen lopullisella tuotantotasolla.

Hielscher Ultrasonics – Kehittyneet louhintalaitteet

Hielscher Ultrasonics -tuotevalikoima kattaa koko valikoiman korkean suorituskyvyn ultraääniuuttolaitteita pienestä suureen mittakaavaan. Lisätarvikkeet mahdollistavat prosessin sopivimman ultraäänilaitteen kokoonpanon helpon kokoonpanon. Optimaalinen ultraääniasetus riippuu suunnitellusta kapasiteetista, tilavuudesta, raaka-aineesta, erä- tai inline-prosessista ja aikajanasta. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7-toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä. Ultraääniuuttoprosessien lineaarinen skaalautuvuus mahdollistaa yksinkertaisen ja luotettavan tuotannon kasvun. Lue lisää ultraääniuuttoprosessien lineaarisesta skaalauksesta!

Valitse eri lisävarusteita, kuten:

• sonotrodes eri kokoja, halkaisijat ja muodot
• sonotrodes korkea amplitudi 200μm ja korkeampi
• virtaussolureaktorit, joissa on erilaisia tilavuuksia ja geometrioita
• useita booster sarvet lisätä tai vähentää voittoja
• täydellinen sonikointi asetelmia, kuten SonoStation, joka sisältää ultraääni linko, säiliö, sekoitin, ja pumppu
• kytkettävissä olevat lämpötila-anturit
• kytkettävissä olevat paineanturit

Hyvin koulutettu, pitkäkokenut henkilökuntamme kuulee sinua ja suosittelee sinulle sopivinta ultraäänijärjestelmää uuttoprosessin vaatimuksiin!

Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista: