Spirulina-pigmenttien ultraääniuutto
Ultraääniuutto on osoittautunut erittäin tehokkaaksi korkealaatuisten mikrolevien uutteiden eristämisessä. Spirulinapigmentit, kuten fykosyaniini, tunnetaan superfoodina, jotka edistävät terveyshyötyjä, koska ne sisältävät runsaasti antioksidantteja, vitamiineja ja proteiineja. Erittäin tiivistettyjen lisäravinteiden, kuten jauheiden ja tablettien, tuottamiseksi siniset pigmentit on uutettava spirulina-levistä.
Spirulina
Arthrospira platensis (A. platensis) ja Arthrospira maxima (A. maxima) tunnetaan termillä spirulina. Spirulina ovat sinileviä, jotka sisältävät runsaasti aminohappoja ja antioksidantteja. Suurella ravintoainekuormituksella, kuten proteiineilla, entsyymeillä, mineraaleilla ja A-, K-, B12-vitamiineilla, raudalla ja mangaanilla, ne luokitellaan superfoodiksi. Arthrospira-leväsuvulla on erityisen korkea proteiinipitoisuus. Sen proteiinipitoisuus vaihtelee välillä 53 - 68% kuivapainosta ja tarjoaa kaikkien välttämättömien aminohappojen täyden spektrin. Lisäksi Arthrospirassa on suuria määriä monityydyttymättömiä rasvahappoja (PUFA), mikä on noin 1,5-2% 5-6%: n lipidipitoisuudesta. Nämä PUFA: t sisältävät γ-linoleenihappoa (GLA), välttämätöntä omega-6-rasvahappoa. Muita Arthrospiran bioaktiivisia yhdisteitä ovat vitamiinit, kivennäisaineet sekä fotosynteettiset pigmentit.
Huomautus: Tieteellisesti Spirulina platensis (S. platensis) ja Spirulina maxima (S. maxima) kutsutaan oikein Arthrospira platensis (A. platensis) ja Arthrospira maxima (A. maxima). Molemmat lajit luokiteltiin aikoinaan Spirulina-sukuun, ja ne tunnetaan tähän päivään asti puhekielessä spirulina-nimellä. Vaikka kahden erillisen Arthrospira- ja Spirulina-suvun käyttöönotto on nyt yleisesti hyväksyttyä, termiä spirulina käytetään usein kattoterminä.
Ultraääni Spirulinan uuttaminen
Ultraäänisolujen häiritsijät (joita kutsutaan myös ultraääniuuttimiksi) ovat tunnettuja kyvystään avata soluja solunsisäisen materiaalin vapauttamiseksi. Kun voimakkaat ultraääniaallot kytketään nesteisiin, tapahtuu akustisen kavitaation ilmiö. Kavitaatiovoimat häiritsevät soluseinämiä ja tehostavat massansiirtoa niin, että bioaktiiviset kohdeyhdisteet kulkeutuvat solusta nesteeseen.
Ultraääniuutto soluista: mikroskooppinen poikittainen osa (TS) osoittaa toimintamekanismin ultraääniuuton aikana soluista (suurennus 2000x) [resurssi: Vilkhu et ai. 2011]
Ultraääniuuton edut
- korkea saanto
- Erinomainen uutteen laatu
- Nopea uutto
- Lievä, ei-terminen prosessi
- Erilaisia liuottimia
- Turvallinen
- Helppo käyttää
- lineaarinen skaalaus
- vähän huoltoa vaativa
- Nopea sijoitetun pääoman tuotto
Uuttoprotokolla
(2011) ovat kehittäneet seuraavan uuttoprotokollan korkealaatuisen fykosyaniiniuutteen saamiseksi: Fykosyaniiniuutto arvioitiin fykosyaniinipitoisuuden perusteella käyttämällä tislattua vettä ja 1% CaCl2-liuosta. Merilevä spirulinaa käytetään kuivatussa muodossa, koska bakteerit hyödyntävät märän biomassan välittömästi ja alkavat hajota sen ravitsemuksellisen koostumuksen vuoksi. Siksi näiden ongelmien välttämiseksi suositellaan kuivattujen levien biomassan käyttöä. Uuttaminen suoritettiin sekoittamalla 0,1 g kuivattua biomassaa liuottimen määrään, sonikaatio suoritettiin aika ja amplitudi kokeellisen suunnittelun mukaisesti. Näytesuspensiot sonikoitiin Hielscherin UP50H-ultraäänisolujen häiritsijällä, jota seurasi sentrifugointi 15 minuutin ajan nopeudella 13500 rpm käyttäen jäähdytettyä sentrifugia. Fykosyaniini- ja proteiinipitoisuus uuttamisen aikana eri liuottimilla oli kalsiumkloridia ja tutkittua tislattua vettä.
Suurin fykosyaniinimäärä, 0,3116 mg/ml, saatiin kalsiumkloridiliuoksesta ja sen jälkeen 0,299 mg/ml tislattuun veteen. Proteiinin enimmäismäärä, 63,63%, saatiin tislatussa vedessä liuottimessa ja 54,69% kalsiumkloridiliuoksessa. Joten CaCl2-liuos löydettiin parhaaksi liuottimeksi fykosyaniinin uuttamiseksi ultraääniavustuksella.
Korkean suorituskyvyn ultraääniuuttimet Spirulinan uuttamiseen
Hielscher on pitkäaikainen kokenut kumppanisi, kun on kyse bioaktiivisten aineiden tehokkaasta, luotettavasta ultraääniuutosta kasvi- ja fytobiomassasta. Kaikkia ultraääniuuttimia voidaan käyttää 24/7 ja ne soveltuvat ruokavaliouutteiden kaupalliseen tuotantoon. Tuotevalikoimamme kattaa koko spektrin pienemmistä kädessä pidettävistä biodisruptoreista pilottiultraäänilaitteisiin ja teollisiin ultraäänijärjestelmiin. Erilaiset lisävarusteet, kuten erilaiset sonotrodit ja virtauskennoreaktorit, mahdollistavat optimaalisen mukauttamisen prosessivaatimuksiisi. Kaikki Hielscherin ultraääniprosessorit ovat kestäviä, helppokäyttöisiä ja suunniteltu käyttäjäystävällisiksi. Digitaalisissa ohjatuissa ultraäänilaitteissamme on sisäänrakennettu SD-kortti sonikaatiotietojen automaattiseen protokollaan.
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000 |
| n.a. | 10-100L / min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
- Pitkäaikainen kokemus sonikaatiosta
- Laadukas
- rotevuus
- 24/7 toiminta
- Suojattu kuiva-ajolla
- lineaarinen skaalautuvuus
- Erinomainen asiakaspalvelu
- vähän huoltoa vaativa
- harjoittelu & Asennuspalvelu
- Tekninen keskus
- Prosessien kehittäminen
- Räätälöidyt ultraäänilaitteet
Hyvin koulutettu henkilökuntamme takaa korkean asiakaspalvelun ja ammattitaitoisen konsultoinnin.
Ota yhteyttä jo tänään! Olemme iloisia voidessamme suositella sinulle sopivinta ultraääniuutinta sovellukseesi.
Suuritehoiset ultraääniuuttimet laboratoriosta pilotti- ja teolliseen mittakaavaan.
Kirjallisuus/viitteet
- 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. - Bachchhav M.B., Kulkarni M.V., Ingale A.G. (2017): An efficient extraction of phycocyanin by ultrasonication and separation using ‘sugaring out’. Phykos 47 (2): 19-24 (2017).
- Prabuthas P., Majumdar S., Srivastav P.P., Mishra H.N. (2011): Standardization of rapid and economical method for neutraceuticals extraction from algae. Journal of Stored Products and Postharvest Research Vol. 2(5) pp. 93 – 96, May 2011.
Faktoja, jotka kannattaa tietää
Spirulina
Spirulina on eräänlainen syanobakteeri (tunnetaan myös nimellä cyanophyta), jotka ovat bakteerien fylum, jotka saavat energiansa fotosynteesin kautta. Ne ovat ainoat fotosynteettiset prokaryootit, jotka pystyvät tuottamaan happea. Nimi syanobakteerit tulee bakteerien väristä (kreikka: κυανός, translit. kyanós, lit. sininen). Värinsä vuoksi niitä kutsutaan myös sinileviksi, vaikka termi levä nykykäytössä rajoittuu eukaryootteihin. Spirulina platensis (S. platensis) on monisäikeinen prokaryoottinen syanobakteeri, jota voidaan helposti kasvattaa monokulttuurina avoimissa lammikoissa tai suljetuissa bioreaktoreissa. C-fykosyaniini (C-PC) on spirulinan tärkein fykobiliproteiini.
Spirulina-uutteet
Spirulina on suosittu ravintolisä, joka on johdettu meren syanobakteerien (sinilevien) biomassasta. Kaksi spirulina-lajia, joita käytetään vegaaniproteiini- ja pigmenttilisien valmistukseen, ovat Arthrospira platensis ja Arthrospira maxima. Näistä mikrolevistä vapautuva uute sisältää runsaasti antioksidantteja, aminohappoja ja vitamiineja. Siksi siniuutejauhetta lisätään mehuihin, smoothieihin, pirtelöihin ja juomiin ja se antaa niille kauniin voimakkaan sinisen värin. Vaihtoehtoisesti spirulinauutetta voidaan käyttää tablettimuodossa.
Fykosyaniini, allofykosyaani ja fykoerytriini ovat pigmentti-proteiinikomplekseja valoa keräävästä fykobiliproteiiniperheestä, jotka tunnetaan voimakkaasta vaaleansinisestä väristään. Fykosyaniini on klorofyllin lisäpigmentti. Koska kaikki fykobiliproteiinit ovat vesiliukoisia, ne eivät ole läsnä kalvossa, vaan fykobiliproteiinit sitoutuvat aggregaatteina (ns. fykobilisomeina) solukalvoon.
Ultraääniuutto ja solujen häiriöt
Ultraääniavusteista uuttamista (UAE) käytetään bioaktiivisten yhdisteiden vapauttamiseen ja eristämiseen fytomateriaalista sekä kudoksesta.
Ultraääniuuttoprosesseissa voimakkaat ultraääniaallot kytketään väliaineeseen, jossa aallot tuottavat vuorotellen puristusta ja laajenemista. Puristus- / laajennusjaksojen aikana syntyy tyhjiökuplia, jotka kasvavat useiden syklien aikana, kunnes ne eivät pysty absorboimaan enemmän energiaa niin, että ne luhistuvat voimakkaasti. Kuplan luhistuminen tuottaa erittäin energisen tilan, jossa paikallisesti esiintyvät lämpötilat ovat jopa 5000K, paine-erot 1000atm, lämmitys- ja jäähdytysnopeudet yli 1010 K/s sekä nestesuihkut, joiden nopeus on 280 m/s. Tätä ilmiötä kutsutaan akustiseksi kavitaatioksi.
Ultraääniuutto perustuu akustiseen kavitaatioon ja sen hydrodynaamisiin leikkausvoimiin