Ultraäänikollageenin uuttaminen

• Kollageeni sisältää runsaasti proteiineja ja sitä käytetään laajalti monenlaisissa teollisissa sovelluksissa, kuten elintarvikkeissa, lääkkeissä, lisäaineissa jne.
• Sonikaatio voidaan helposti yhdistää kollageenin entsymaattiseen tai happouuttoon.
• Ultraäänien toteuttaminen kollageeniuuttoprosessiin johtaa suurempiin saantoihin ja nopeampaan uuttamiseen.

Ultraäänivaikutukset kollageenin uuttamiseen

Korkean intensiteetin ultraääntä käytetään laajalti massansiirron parantamiseen märissä prosesseissa, kuten uuttamisessa, sonokemiassa jne. Kollageenin uuttamista (tunnetaan myös nimellä kollageenieristys) voidaan parantaa merkittävästi ultraäänikäsittelyllä. Sonikaatio auttaa kollageenisubstraatin pilkkomisen aikana, avaa kollageenifibrillit, jolloin entsymaattinen hydrolyysi tai happokäsittely helpottuu.

Ultraäänellä avustettu entsymaattinen uutto

Sonikaatio tunnetaan kyvystään lisätä entsyymiaktiivisuutta. Tämä vaikutus perustuu pepsiiniaggregaattien ultraäänidispersioon ja deagglomeraatioon. Homogeenisesti dispergoidut entsyymit tarjoavat suuremman pinnan massansiirtoon, mikä korreloi korkeamman entsyymiaktiivisuuden kanssa. Lisäksi voimakkaat ultraääniaallot avaavat kollageenifibrillit niin, että kollageeni vapautuu.

Ultraääni Pepsiinin uuttaminen: Pepsiini yhdistettynä ultrasonication lisää kollageenin saantoa jopa noin 124% ja lyhentää merkittävästi uuttoaikaa verrattuna tavanomaiseen pepsiinihydrolyysiin. Pyöreä dikroismianalyysi, atomivoimamikroskopia ja FTIR osoittivat, että sonikaatio ei vaikuttanut uutetun kollageenin kolminkertaiseen kierrerakenteeseen ja pysyi ehjänä. (Li ym. 2009) Tämä tekee ultraäänellä avustetusta pepsiiniuutosta erittäin käytännöllisen elintarviketeollisuudelle ja tarjoaa lisää proteiinien talteenottonopeutta huomattavasti lyhyemmässä käsittelyajassa.

Vertailevassa tutkimuksessa kollageenin ultraääni- ja ei-ultraääniuutosta naudan jänteestä ultraäänikäsittely (20 kHz, pulssitila 20/20 sek) vakuutti korkeammasta saannosta ja tehokkuudesta. Tavanomainen uutto suoritettiin pepsiinillä etikkahapossa 48 tunnin ajan. Ultraääniuutto suoritettiin uuttamalla samoissa olosuhteissa, mutta altistumisajat sonikaatiolle (3 - 24 h) ja pepsiinille (24 - 45 tuntia) vaihtelivat, mikä johti yhteensä 48 tunnin hoitoon. Ultraääni-pepsiiniuutto osoitti kollageenin uuttamisen erinomaisen tehokkuuden, saavuttaen 6,2%: n saannon, kun tavanomainen uuttosaanto oli 2,4%. Parhaat tulokset saavutettiin ultraääniuuttoajalla käyttäen 18 tuntia. Uutetulla kollageenilla oli vahingoittumaton jatkuva kierrerakenne, hyvä liukoisuus ja melko korkea lämpöstabiilisuus. Tämä tarkoittaa, että ultraääni-pepsiiniuutto paransi luonnollisen kollageenin uuttamisen tehokkuutta vahingoittamatta tuloksena olevan kollageenin laatua. (Ran ja Wang 2014)

Ultraäänipapaiiniuutto: Kalan asteikoista peräisin oleva kollageeni voidaan uuttaa tehokkaasti papaiinihydrolyysillä yhdistettynä ultraäänikäsittelyyn. Kollageenin ultraääni-papaiiniuuttoon kalan asteikoista todettiin seuraavat prosessiparametrit optimaalisiksi: ultraääni esikäsittelyn kesto 4 min, papaiinin ja kalan vaakojen suhde 4%, lämpötila 60 ° C ja kokonaisuuttoaika 5 tuntia. Näissä optimaalisissa olosuhteissa kollageenin uuttonopeus oli 90,7%. (Jiang ym. 2011)

Ultraäänellä avustettu happouutto

(2012) tutkimuksessa happoliukoisen kollageenin uuttaminen japanilaisen meribassin (Lateolabrax japonicus) iholta osoitti lisääntynyttä saantoa ja lyhentynyttä uuttoaikaa ultraäänikäsittelyn jälkeen taajuudella 20 kHz 0,5 M etikkahapossa. Uuttaminen ultraäänellä ei muuttanut kollageenin pääkomponentteja, tarkemmin sanottuna a1-, a2- ja β-ketjuja.

Proteiinin ultraääniuutto munankuorista

Ultraäänellä esikäsitellyillä entsymaattisilla hydrolysaateilla oli paremmat toiminnalliset ominaisuudet. Funktionaalisten proteiinihydrolysaattien ultraääniuuttoon kananmunan kuoresta parannetaan liukoisuus-, emulgointi-, vaahtoamis- ja vedenpidätysominaisuuksia.
Munankuoren kalvo on runsas luonnonvara ja koostuu noin 64 proteiinista, mukaan lukien tyypin I, V ja X kollageeni, lysotsyymi, osteopontiini ja sialoproteiini. Tämä tekee munankuorista mielenkiintoisen raaka-aineen proteiinien uuttamiseen. Ultraääniuutolla proteiinin vapautumista ja toimivuutta voidaan parantaa merkittävästi, mikä johtaa nopeaan, tehokkaaseen ja taloudelliseen prosessiin.

Ultraäänellä avustettu alkaliuutto

näiden proteiinien uuttamiseksi ja liuottamiseksi
Proteiinin uuttamiseksi munankuoren kalvosta ultraäänialkalikäsittely johti liuenneen proteiinin saantoon, joka oli lähes 100% munankuoren kalvon kokonaisproteiinista. Ultraäänikavitaatio irrotti suurempia proteiinimöykkyjä munankuoren kalvosta ja helpotti sen yhdisteiden liukenemista. Sonikaatio ei vahingoittanut proteiinirakennetta ja ominaisuuksia ja pysyi ennallaan. Proteiinien antioksidanttiominaisuudet olivat samat ultraääniavusteisessa emäksisessä käsittelyssä ja tavanomaisessa uuttamisessa.

Ultraääni gelatiinin uuttaminen

Jäädytettyjä ja ilmakuivattuja seitinkuoria käsiteltiin kylmällä suolaliuoksella, emäksisillä ja happamilla liuoksilla kollageenikudoksen erottamiseksi ja gelatiinin uuttamiseksi kollageenidenaturoimalla 45 ° C: ssa neljän tunnin ajan tehoultraäänikäsittelyllä käsittelyn apuaineena. Gelatiinin saanto, pH, kirkkaus, geelin lujuus ja viskoelastiset ominaisuudet sekä PAGE-SDS-menetelmällä määritetty molekyylipainojakauma arvioitiin. Kontrollina käytettiin liivatetta, jota uutettiin vesihauteessa 45 °C:ssa neljän tunnin ajan. Tehon ultraäänikäsittely lisäsi uuttotuottoa 11,1% kontrolliin verrattuna, kun taas geelin lujuus laski 7%. Myös geeliytymislämpötila oli alhaisempi ultraäänellä uutetussa gelatiinissa (4,2 °C). Tämä käyttäytyminen liittyy polypeptidikäämien molekyylipainojakauman eroihin gelatiineissa. Teho-ultraääniuuttoa voidaan käyttää lisäämään gelatiinin uuttamista jäädytetyistä ja ilmakuivatuista kalanahoista. (Olson ym. 2005)

Teollisuuden ultraäänijärjestelmät

Hielscher Ultrasonics toimittaa tehokkaita ultraäänijärjestelmiä laboratoriosta penkkiin ja teolliseen mittakaavaan. Optimaalisen uuttotehon varmistamiseksi luotettava sonikaatio vaativissa olosuhteissa voidaan suorittaa jatkuvasti. Kaikki teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudit. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Ota meihin yhteyttä jo tänään prosessivaatimuksistasi! Suosittelemme mielellämme sopivaa ultraäänijärjestelmää prosessiisi!