Ultraääniastaksantiiniuutto korkeampiin saantoihin
- Astaksantiini on erittäin voimakas antioksidantti, jota käytetään lääkkeissä ja ravintolisissä.
- Korkealaatuisen astaksantiinin tuottamiseksi luonnollisista lähteistä, kuten levistä, tarvitaan korkean suorituskyvyn uuttotekniikka.
- Ultraääniuutto on mekaaninen käsittely, joka antaa suuria astaksantiinin saantoja hyvin lyhyessä uuttoajassa.
Korkean suorituskyvyn sonikaattorit korkealaatuisille astaksantiiniuutteille
Ultraääniuutto on korkean suorituskyvyn uuttotekniikka, joka käyttää voimakkaita ultraääniaaltoja astaksantiinin uuttamiseksi luonnollisista lähteistä, kuten mikrolevistä, krillistä tai äyriäisistä. Astaksantiini on luonnossa esiintyvä karotenoidipigmentti, joka tunnetaan voimakkaista antioksidanttiominaisuuksistaan ja erilaisista terveyshyödyistään. Sitä käytetään yleisesti ravintolisänä ja elintarvikeväriaineena. Lear kuinka sonikaatio auttaa parantamaan astaksantiinin uuttoprosessia!
MultiSonoReactor parantaa astaksantiinin uuttamista suuritehoisella ultraäänellä
Astaksantiinin ultraääniuutto mikrolevistä
Astaksantiini ravintolisiin, joita ihmiset ja eläimet kuluttavat terveyshyötyjensä vuoksi, astaksantiinia saadaan merenelävistä tai uutetaan levistä H. pluvialis. Haematococcus pluvialis on vihreä mikrolevä, joka tuottaa stressitilanteissa runsaasti astaksantiinia, kuten korkea suolapitoisuus, typen puute, korkea lämpötila ja valo. Enintään 9,2 mg/g astaksantiinia leväsolua kohti (= jopa 3,8 % H. pluvialisin kuivapainosta) Haematococcus pluvialis kerää erittäin suuren pitoisuuden luonnollista astaksantiinia ja on siksi ensisijainen organismi astaksantiinin tuotannossa.
Astaksantiinin vapauttamiseksi vihreistä mikrolevistä leväsolut on hajotettava. Ultrasonication on vakiintunut solujen häiriöihin, lyysiin ja eristämiseen bioaktiivisista yhdisteistä, jotka ovat lipidejä, antioksidantteja, polyfenoleja ja luonnollisia pigmenttejä. Korkean suorituskyvyn ultraääni luo puhtaasti mekaanisia voimia, jotka häiritsevät soluseinämiä leikkausvoimilla ja aiheuttavat bioaktiivisten aineiden, kuten astaksantiinin, vapautumisen.
Astaksantiinin ultraääniuutto hiivasta
Phaffia rhodozyma on hiiva, joka sisältää runsaasti astaksantiinia. P. rhodozyman paksu soluseinä, joka koostuu pääasiassa glukaanista ja vastaa solujen jäykkyydestä, tekee kuitenkin solujen häiriöistä ja astaksantiinin eristämisestä vaativan tehtävän. Tutkijat (Gogate et al. 2015) havaitsivat, että ultraääniuutto yhdessä maitohapon kanssa tehostaa solujen häiriöitä ja tekee astaksantiinin uuttamisesta P. rhodozymasta vihreämmän, ympäristöystävällisemmän prosessin. He käyttivät maitohappoa hajoamisen väliaineena ja etanolia liuottimena uuttamiseen. Astaksantiinin maksimisaanto (90 %) saatiin ultraääniavusteisella uuttomenetelmällä, joka perustui 3 M maitohapon käyttöön, häiriöaika 15 min. Tehokkaat ultraääniuuttimet, kuten UIP4000hd (4kW, katso kuva vasemmalla) yhdessä paineistettavan läpivirtausreaktorin kanssa, mahdollistavat erittäin voimakkaan kavitaation tuottamisen. Kavitaatioleikkausvoimat häiritsevät hiivasolun seinämiä ja edistävät massansiirtoa solun sisäosan ja liuottimen välillä.
- Ylivoimainen saanto
- Nopea uutto – muutamassa minuutissa
- Laadukkaat uutteet – lievä, ei-terminen
- Vihreät liuottimet (esim. vesi/etanoli)
- Kustannustehokas
- Helppo ja turvallinen käyttö
- Alhaiset investointi- ja käyttökustannukset
- 24/7 käyttö raskaassa käytössä
- Vihreä, ympäristöystävällinen menetelmä
Ultraääni astaksantiinin uuttaminen – erä- tai jatkuvan virtauksen tilassa
Astaksantiini on lipofiilinen yhdiste, joka voidaan liuottaa liuottimiin (esim. 48,0 % etanolia etyyliasetaattiin) ja öljyihin (esim. soijaöljyyn).
Erä: Ultraääniuuttoprosesseja voidaan käyttää yksinkertaisina eräprosesseina tai inline-käsittelynä, jossa väliainetta syötetään jatkuvasti ultraäänivirtausreaktorin läpi.
Eräkäsittely on helppo toimenpide, jossa uuttaminen suoritetaan erä kerrallaan. Hielscher Ultrasonics tarjoaa ultraääniprosessoreita pienille ja suurille erille, eli 1L - 120L.
5–10 litran erien käsittelyyn suosittelemme UP400St sonotrode S24d22L2D: n kanssa (katso kuva vasemmalla).
Noin 120 litran erien käsittelyyn suosittelemme Sonicator UIP2000hdT sonotrode RS4d40L4: n kanssa.
Läpivirtaus: Suurempia määriä ja täysimittaista kaupallista uuttamista varten jatkuva nestevirta syötetään ultraäänireaktorin läpi, jossa liuotin / kasvitieteellinen liete sonikoidaan voimakkaasti.
Jos tilavuus on noin 8 l/min, suosittelemme UIP4000hdT sonotrode RS4d40L3: lla ja paineistettavalla virtauskennolla FC130L4-3G0
UIP2000hdT (2 kW) suuren mittakaavan erälouhintaan
Korkean suorituskyvyn ultraääniastiat uuttamiseen
Hielscher Ultrasonics on erikoistunut korkean suorituskyvyn sonikaattoreiden valmistukseen korkealaatuisten uutteiden tuottamiseksi kasveista, hiivoista ja soluista. Hielscher Ultrasonicsin laaja tuotevalikoima vaihtelee pienistä, tehokkaista laboratorioultraäänilaitteista vankkoihin penkki- ja täysin teollisiin järjestelmiin, jotka tuottavat korkean intensiteetin ultraäänen bioaktiivisten komponenttien, kuten astaksantiinin, kvertsetiinin, kofeiinin, kurkumiinin, terpeenien jne., tehokkaaseen uuttamiseen ja eristämiseen. Kaikissa digitaalisissa sonikaattoreissa 200 W - 16 000 W on intuitiivinen valikko ohjelmoitavilla asetuksilla, värillinen kosketusnäyttö mukavaan käyttöön, integroitu SD-kortti automaattista tietojen tallennusta varten, selaimen kaukosäädin ja monia muita käyttäjäystävällisiä ominaisuuksia. Sonotrodit ja virtaussolut (osat, jotka ovat kosketuksissa väliaineen kanssa) voidaan autoklaavissa ja ne on helppo puhdistaa. Kaikki ultraäänilaitteemme on rakennettu 24/7 käyttöön, vaativat vähän huoltoa ja ovat helppoja ja turvallisia käyttää.
Digitaalinen värinäyttö mahdollistaa ultraäänilaitteiden käyttäjäystävällisen hallinnan. Järjestelmämme pystyvät toimittamaan matalista erittäin korkeisiin amplitudituksiin. Kemiallisten yhdisteiden, kuten astaksantiinin, uuttamiseksi tarjoamme erityisiä ultraäänisonotrodeja (tunnetaan myös nimellä ultraäänianturit tai sarvet), jotka on optimoitu korkealaatuisten vaikuttavien aineiden herkälle eristämiselle. Hielscher tarjoaa erityisiä sonotrodeja suurille amplitudille yhdessä paineistettavien virtaussolujen kanssa, jotka pystyvät tuottamaan äärimmäisiä kavitaatioleikkausvoimia, jotka häiritsevät jopa erittäin tukevia hiivasoluja. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Ultraääniprosessiparametrien tarkka hallinta takaa toistettavuuden ja prosessin standardoinnin. Hielscherin teollisen mittakaavan automatisoidut ultraääniuuttojärjestelmät on suunniteltu korkealaatuisten uutteiden korkealle tuotantokapasiteetille ja samalla vähentämään työvoimaa, kustannuksia ja energiaa.
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Kirjallisuus/viitteet
- 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.
Faktoja, jotka kannattaa tietää
Sono-uuttaminen
Ultraääniuutto tai sonouutto perustuu akustisen kavitaation periaatteeseen.
Kun nestemäisiin järjestelmiin kohdistetaan voimakkaita ultraääniaaltoja, tapahtuu akustinen kavitaatio, joka on tyhjiökuplien syntymisen, kasvun ja mahdollisen romahtamisen ilmiö (katso alla oleva kuva). Ultraääniaaltojen leviämisen aikana tyhjiökuplat värähtelevät ja kasvavat, kunnes ne saavuttavat pisteen, jolloin ne eivät pysty absorboimaan enemmän energiaa. Kuplien kasvun huipulla ne romahtavat voimakkaasti, mikä aiheuttaa paikallisesti lämpö-, mekaanisia ja kemiallisia vaikutuksia. Mekaanisia vaikutuksia ovat korkeat paineet, jopa 1000atm, turbulenssit ja voimakkaat leikkausvoimat. Nämä voimat häiritsevät soluseinämiä ja edistävät massansiirtoa solun sisäosan ja liuottimen välillä, joka vapauttaa bioaktiivisia yhdisteitä ympäröivään nesteeseen (eli liuottimeen).
Korkean intensiteetin, matalataajuisen ultraäänen tuottama akustinen kavitaatio luo voimakkaita leikkausvoimia ja paikallisesti esiintyviä korkeita paine- ja lämpötilaeroja, jotka tarjoavat tarvittavan vaikutuksen solujen häiriöihin, voimakkaaseen sekoittumiseen ja massansiirtoon. Näitä ultraäänileikkausvoimia käytetään menestyksekkäästi kannabiksen uuttamiseen.
Yhdisteiden ultraääniuutto kasvitieteellisistä aineista ja solukudoksesta on tutkittu hyvin. Erittäin voimakkaiden ultraääniaaltojen käyttö edistää uuttoprosesseja merkittävästi. Prosessien tehostamisen lisäksi – mikä johtaa suurempiin saantoihin ja lyhyempään uuttoaikaan – Lämpöhajoaminen ja lämpötilaherkkien ainesosien häviäminen estetään, koska sonikaatio ei ole lämpökäsittely. Lisäksi ultraääniuutolla on alhaiset investointi- ja käyttökustannukset, se vähentää liuottimien käyttöä ja / tai mahdollistaa vihreämpien liuottimien käytön, mikä tekee siitä taloudellisen ja ympäristöystävällisen uuttotekniikan. Elintarviketeollisuudelta on otettu käyttöön tavanomaisia uuttomenetelmiä tehokkaampi ultraäänellä avustettu uuttaminen (UAE) bioaktiivisten yhdisteiden tuottamiseksi taloudellisilla voitoilla.
Voimakkaat ultraääniaallot häiritsevät biologisten rakenteiden solumatriisia ja vapauttavat bioaktiiviset yhdisteet. Massansiirto kasvimateriaalin ja liuottimen välillä tehostuu. Näiden mekanismien vuoksi ultraääniuutto on erittäin tehokas kannabiksen uuttamiseen.
Astaksantiini
Astaksantiinille on ominaista syvän punainen väri. Se on rasvaliukoinen pigmentti, jota löytyy levistä (esim. Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), hiivasta (esim. Phaffia rhodozyma), lohesta, taimenesta, krillistä, katkaravuista ja ravusta. Astaksantiinia pidetään superantioksidanttina, koska sen antioksidatiivinen teho on kymmenestä kahteenkymmeneen kertaa voimakkaampi kuin monien muiden karotenoidien, kuten beetakaroteenin, luteiinin ja zeaksantiinin, ja sata kertaa tehokkaampi kuin alfa-tokoferoli (E-vitamiini).
Astaksantiini (3,3′-dihydroksi-β, β′-karoteeni-4,4′-dioni) on keto-karotenoidi ja kuuluu suurempaan kemiallisten yhdisteiden luokkaan, joka tunnetaan terpeeneinä (tetraterpenoidina), jotka koostuvat viidestä hiilen lähtöaineesta, isopentenyylidifosfaatista ja dimetyyliallyylidifosfaatista. Astaksantiini luokitellaan karotenoidiyhdisteiden tyypiksi, jossa on happea sisältäviä komponentteja, nimittäin hydroksyyliä (-OH) tai ketonia (C = O), kuten zeaksantiinia ja kantaksantiinia. Astaksantiini on zeaksantiinin ja/tai kantaksantiinin metaboliitti, joka sisältää sekä hydroksyyli- että ketonifunktionaalisia ryhmiä. Kuten monet karotenoidit, astaksantiini on lipidiliukoinen pigmentti ja erottuu punaisesta väristään. Karotenoidit, mukaan lukien astaksantiini, ovat tunnettuja antioksidatiivisesta kapasiteetistaan.
Astaksantiini on punainen pigmentti ja on luonnollisesti peräisin sadeveden mikrolevistä (Haematococcus pluvialis) ja hiivasta nimeltä Xanthophyllomyces dendrorhous (tunnetaan myös nimellä Phaffia rhodozyma). Levät kokevat stressin yhden tai useamman tilan kautta, jotka vaihtelevat ravinteiden puutteesta, lisääntyneestä suolapitoisuudesta ja liiallisesta auringonpaisteesta astaksantiinin luomiseksi. Lajit, jotka kuluttavat stressaantuneita makean veden mikroleviä, kuten lohi, punataimen, punamerilahna, flamingo, äyriäiset (esim. katkaravut, krilli, rapu, hummeri, ravut), heijastavat punaoranssin sävyjen pigmentaatiota ulkonäöltään.
Lisäravinteena astaksantiinia annetaan sen terveyttä edistävien ja sairauksia hoitavien vaikutusten vuoksi. Astaksantiini on vakiintunut ravintoaine, jota annetaan parantamaan ihon terveyttä (esim. vähentämään ryppyjä, auringonpolttamien aiheuttamia vaurioita jne.).
Lisäksi astaksantiini saa yhä enemmän huomiota sen käytöstä Alzheimerin taudin, Parkinsonin taudin, sydän- ja verisuonideaasien, korkean kolesterolin, maksasairauksien, ikään liittyvän makulan rappeutumisen ja syövän ehkäisyn hoidossa.
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio jotta Teollisuuden koko.