Hielscher Ultrasound Technology

Ultrasjonele ekstraksje en besparring

De ûntbining fan sellenstrukturen (lysis) mei help fan ultraspond wurdt brûkt foar it útfieren fan yntra-cellule ferwideringen of foar de mikrobiaal ynaktiviering.

Eftergrûn

Yn de mikrobiology wurdt ultraschall yn 't foarste ferbûn mei cell-disruption (lysis) of Disintegraasje (Allinger 1975). By it oankommen fan flakten op hege yntinsjes, liede de lûdwellen dy't yn 'e floeiende media útbreide, resultaat fan ôfwikende hege druk (kompresje) en leechdruk (seldsumens) cycles, mei tariven ôfhinklik fan de frekwinsje.
Yn 'e leechdrompelse cycle makket hege intensiteit fan ultrasonic-wellen in lytse fakblaasbloed of fûgels yn' e floeistân. Wannear't de bollen in fermiel krije wêr't se gjin enerzjy opnimme kinne, falle se geweldich by in hege druk. Dit ferskynsel wurdt kavitation neamd. Yn 'e ymplosion binne hiel hege temperatueren (sawat 5.000K) en dringen (sawat 2.000atm) lokaal berikt. De ymposysje fan 'e kavitaasjeblompeus is ek resultaat yn floeibere jets fan maksimaal 280m / s. De resultaten skutterkrêften brek de mekselkunde meganikaasje en ferbetterje materiaal. Ultraschall kin elke destruktyf of konstruktive effekten hawwe foar sellen dy't ôfhinklik binne fan de oantsjuttings fan 'e sonication.

seleksjinning

Under intensjonele sonikaasje-enzymes of protesten kinne frijlitten wurde fan sellen of subzellulêre organellen as gefolch fan seleksjinning. Yn dat gefal wurdt de compound dy't yn in solvent oplost wurde is yn in ûnlêsbere struktuer bemuoide. Om dat te ûntstean moat de sel membrane ferneatige wurde. Soarching fan sellen is in gefoelige proses, om't de sânmuorrekeamer in hege osmotyske druk yn 'e hichte hâlde kin. Goede kontrôle fan 'e seleksje is ferplicht, in ûnôfhinklike frijlitting fan alle yntrazellulêre produkten te foarkommen, lykas sellepassen en nukleinsoarten, of produktûntaturation.
Ultrasonication tsjinnet as in goed kontrolearbere middel foar seleksûngelok. Hjirmei leverje de meganyske effekten fan 'e ultraschop hurder en folslein penetratie fan solvint yn selber materiaal en ferbettere massa transfer. Ultrasound makket in gruttere penetratie fan in solvent yn in plantewis en ferbetteret de massa transfer. Ultrasonyske wellen dy't it kavitearjen generearje, fersteure cellenwâlen en fasilitearje de frijlitting fan matrix-komponinten.

massa transfer

Yn it algemien kin ultraschall liede ta in permeabilisaasje fan sel membranen nei ionen (mom 1978), en it kin de seleksje fan 'e sellenmembranen signifikant ferminderje. De meganyske aktiviteit fan 'e ultrasound stipet de diffusion fan solvents yn it gewicht. As ultraspond brekt de sellenmuorre meganyk troch de kavitaasjekrêften, it fasilitearret de oerdracht fan 'e sel yn' e solvent. De reduksje fan partikelgrutte troch de ultrasonic cavitation fergrutet it oerflak yn kontakt tusken de fêste en de floeibere faze.

Protein en Enzyme ekstraksje

Benammen de ekstraksje fan enzyme en proteins dy't yn sellen en subzellulêre dieltsjes opslein binne is in unike en effektive applikaasje fan hege intensiteit fan ultrasound (Kim 1989), sa't it útfieren fan organyske ferbiningen yn it lichem fan planten en siedingen troch in solvent kin wichtich ferbettere wurde. Dêrom hat de ultraschap in potensjele foardiel yn 'e ekstraksje en isolearjen fan nije potenslybioaktive komponenten, bygelyks fan net-brûkte by-produkte streamen dy't yn aktuele prosessen foarmje. Ultrasound kin ek helpe om de effekten fan enzyme behanneling te fersteinsearjen, en sadwaande ferleegje de bebod fan it enzym nedich of ferheegjen fan de rendeming fan ekstraktabel relevante kombinaasjes.

Lipiden en proteins

Ultrasonication wurdt faak brûkt om de ûntginning fan lipiden en protten te beynfloedzjen fan planten siedingen, lykas sojabohnen (bygelyks mûl of defitearre sojabohnen) of oare oaljesamen. Yn dit gefal fasilitearret de fergrutting fan 'e sellenwâlen it drukjen (kâld of heul) en dêrtroch it restige oalje of fet yn' e toanielstof.

De ynfloed fan kontinuolle-ultrasons-ekstraksje nei de oanbod fan ferspriede proteïne waard bewize troch Moulton et al. De sonication fergrutte de rekreatie fan ferspriede proteïne stadichoan as it flakke / folsleine ferhâlding feroare fan 1:10 oant 1:30 oere. It liet sjen dat ultraspond is fêst te meitsjen mei sûpeprotein bij hast alle kommersjele trochslach en dat de soarte enerzjy nedich wie it leechste, doe't dikere slûpers brûkt waarden. (Moulton et al. 1982)

Applikaabel foar: Citrusoil út fruchten, oaljefekking fan ierde, peanut, ferkrêft, krûpe olie (echinacea), kanola, soy, mais

Befrijiging fan phenolic-kombosjes en anthocyanins

Enzymen, lykas pectinase, cellulasen en hemicellulasen binne breed brûkt yn saken ferwurkjen om degradaasje fan sellenwâlen te degradearjen en te ferbetterjen fan de sôkseffektabiliteit. De ûnderbrekking fan 'e sul-wandmatrix ferliest ek komponinten, lykas fenolike kombinaasjes yn it sap. Ultrasound ferbetteret it ûntginningproses en kin dêrtroch liede ta in tanimming fan de phenoloalmiddel, alkaloïden en sûpefermogen, faak oerbleaun yn 'e parse cake.

De foardielige effekten fan ultrasoanlike behanneling oer de befrijing fan phenoloalstoffen en anthocyanins fan druven en berrymatrix, benammen út bilberries (vaccinium myrtillus) en swarte rusten (ribes) yn sâk, waard ûndersocht troch VTT Biotechnology, Finlân (MAXFUN EU-projekt) mei help fan in Ultrasone Processor UIP2000hd nei it thawjen, mashing en enzyme ynkubaasje. De brekking fan 'e selma's waard troch enzymatyske behanneling (Pectinex BE-3L foar bilberen en Biopectinase CCM foar swarte roaren) ferbettere as yn kombinaasje mei ultrasound. “De US behanneling fergrutet de konsintraasje fan phenoloalbannen fan bilberry sûke troch mear as 15%. […] De ynfloed fan 'e Amerikaanske (ultraslach) wie mear wichtiger mei swarte rusters, dy't mear sûkerjende beieren yn sopear ferwurkjen binne as bilberen troch har hege ynhâld fan pektin en ferskillende sulmaal-arsjitektuer. […] de konsintraasje fan phenoloalstoffen yn 't sât stie om 15-25% troch it brûken fan' e Amerikaanske (ultraslach) behanneling nei enzyme ynkubaasje.” (Mokkila et al. 2004)

Mikrobiaal en enzyme-ynaktivaasje

Mikrobiaal en enzyme-ynaktivaasje (behâld), bygelyks yn fruchten sûsen en sauzes is in oare oanfraach fan ultrasound yn 'e itenbehear. Tsjintwurdich is it behâld fan 'e heuveling fan temperatuer foar koarte tiidperioaden (Pasteurisaasje) noch de meast foarkommende ferwurkingsmetoade foar mikrobiaal of enzyme-ynaktivaasje dy't liedt ta langere regeljouwing (behâld). Troch it útwurkjen fan hege temperatuer hat dizze thermyske metoade faak neidielen foar in soad fiedingsprodukten.
De produksje fan nije substansjes út healsekatalyske reaksjes en de feroaring fan makromolekulen as de ferformaasje fan plant- en dierlike struktueren kin in kwaliteit fan kwaliteit ferminderje. Dêrtroch kin de thermyske behanneling ungewoane feroaringen fan sensorige attributen feroarsaakje, dus tekstur, smaak, kleur, geur en nutrike kwaliteiten, dus de vitaminen en proteins. Ultrasound is in effisjinte net-thermyske (minimale) ferwurking alternatyf.

Hichte ûntstie locaal troch de kavitaasje en de krekte radikalen kinne liede ta inaktivearring fan enzymen troch sonication (El'piner 1964). By genôch leech nivo's fan sonikaasje kinne struktureel en metabolike feroaringen yn sellen komme kinne sûnder har ferneatiging. De aktiviteit fan Peroxidase, dy't fûn wurdt yn it measte rau en ûnbebouwde fruchten en grienten en kin benammen ferbûn wurde mei de ûntwikkeling fan ôfwykters en brúnpigmen kin yn 't legaal yndield wurde troch it brûken fan ultraschall. Thermoaristyske enzyme, lykas lipase en protease, dy't ultra-hege temperatuer behannele wurde en dy't de kwaliteit en de regeljouwing fan waarmtrochmilken en oare diaryprodukten ferleegje kinne kinne effektiver ynaktiveare wurde troch de simultaan tapassing fan ultrasound, waarmte en druk (MTS).

Ultraschall hat syn potensjele demonstraasje toand yn it ferneatigjen fan it iten fan iten, lykas E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, Cryptosporidium cysts, en Poliovirus.

Applikaasje oan: behâld fan jam, marmelade of toppings, bygelyks foar iiskream, fruchten sûsen en sauzes, fleisprodukten, suvels

Synergies fan Ultrasound mei temperatuer en presintsje

Ultrasonication is faak effektiver as kombinearret mei oare anti-mikrobiale metoaden, sa as:

  • thermo-sonication, dus heal en ultrasound
  • Mano-sonication, druk en ultrasound
  • Mano-thermo-sonication, druk druk, waarm en ultrasound

De kombinearre applikaasje fan ultraschall mei waarmte en / of druk is oanrikkemandearre foar Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae, en Aeromonas hydrophila.

process Untjouwing

Oars as oare net-thermal prosessen, lykas hege hydrostatic druk (PK), gearparse koalstofdiokside (cCO2) en supercritical koalstofdiokside (ScCO2) en hege elektrysk fjild pulses (HELP), echografie kin maklik hifke yn lab of bank-top skaal – generearjen reprodusearber resultaten foar skaalfergrutting-up. De yntinsiteit en de cavitation skaaimerken kin maklik oanpast oan de spesifike winning proses by de doelgroep spesifike doelen. Amplitude en druk kin fariearre yn in breed berik, bgl te identifisearjen it measte enerzjy effisjint winning opset. Tough weefsels moatte ûndergean maceration, grinding of pulverization foarôfgeand oan ultrasonication.

E.coli

Om produsearje lytse bytsjes recombinant aaiwiten foar de stúdzje en typearring fan harren biologyske eigenskippen, E.coli is it baktearje fan 'e kar. Reinigingsstikken, bygelyks Polyhistidine tail, beta-galactosidase, of maltose-binding
Proteins, wurde normaal oan rekkombinante proteins om te meitsjen dat se selleare wurde fan sellen útstekken mei in suverens genôch foar de measte analysearjende doelen. Ultrasonication makket it mooglik maksimearjen fan de proteïne-loslitte, benammen as de produksjeôfbringens leech is en de struktuer en de aktiviteit fan it rekombinante proteïn bewarje.

De ûnderbrekking fan E.coli Sellen om it totale Chymosineprotein te ûntstean waard troch studearre Kim en Zayas.

Saffron-ekstraksje

Saffron is bekend as de meast droege spesier op 'e wrâldmerk en wurdt ûnderskieden troch syn delikate smaak, bittere smaak en oantreklik giele kleur. De saffron spice wurdt krigen fan 'e reade stigma fan' e blom fan safron krokus. Nei it droegearjen wurde dizze dielen brûkt as sekerjen yn keuken of as kleurplaat. De yntinsive karakteristike smaak fan saffron komt benammen út trije kombinaasjes: krokines, picrocrocine en safranal.

Kadkhodaee en Hemmati-Kakhki hawwe yn in stúdzje sjen litten dat ultrasonication de ekstrawinning rendabel fergrutte en de ferwurkingstreeks minder waard. Yn 't feil binne de resultaten troch ultrasound-ekstraksje geweldich better as troch tradisjoneel kâld wetterwinning, dy't troch ISO foarsteld wurdt. Foar har ûndersyk hawwe Kadkhodaee en Hemmati-Kakhki Hielscher's brûkt ultrasonic apparai UP50H. Bêste resultaten binne berikt mei pulsed sonication. Dit betsjut dat koarte puls yntervallen effektiver wiene as in kontinulearre ultrasoanlike behanneling.

Oxidaasje

By kontrolearre yntinsjes kin de tapassing fan ultraschall nei biotransformaasje en fermentaasje meirekkene ta in ferbettere bioproessing, troch feroarsake biologyske effekten en troch it fasilitearjen fan mobilere massa transfer. De ynfloed fan 'e kontrolearre applikaasje fan ultraschall (20kHz) oer de oksidaasje fan cholesterol oant cholestenone troch rêst fan sellen fan Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (earder Nokardia erythropolis) waard ûndersocht troch bar.

Cholesterol + O2 = cholest-4-en-3-ien + H2de2

Dit systeem is typysk foar mikrobiaal transformationen fan sterole en steroide yn dat it substrat en de produkten wetter ûnlêsber binne. Dêrom is dit systeem earder unyk omdat sawol de sellen as de fêstigens ûnderwerp fan it effekt fan ultrasound (Bar, 1987). By in genôch lege ultrasoanlike yntensiteit dy't de struktureare yntegriteit fan 'e sellen bewarre en har metabolike aktiviteit bewarre bleau Bar in wichtige ferheging yn' e kinetyske tariven fan 'e biotransformaasje yn mikrobyske slurken fan 1,0 en 2,5 g / l cholesterol doe't de 5 minuten alle 10mn mei in krêft fan 0,2W / cm². Ultrasound hat gjin effekt op de enzymatyske oksidaasje fan cholesterol (2,5 g / l) troch cholesterolokside.

foardielige Technology

De utilisaasje fan ultrasonic cavitation foar ekstraksje en konservearjen is in nije machtige ferwurkingstechnology dy't net allinnich feilich en ekologyske, mar ek effisjint en ekonomysk tapast wurde kin. De homogenisearjende en konservearjende effekt kin maklik brûkt wurde foar fruchten sûsen en pusten (bgl. Oranje, appel, grapefruit, mango, grap, plum) en ek foar fegetearende sauces en soppen, lykas tomato saus of spearpensoop.

Freegje mear ynformaasje!

Brûk asjebleaft it formulier hjirûnder, as jo ekstra ynformaasje freegje om it brûken fan ultraschall foar it útfieren en bewarjen.









Besykje ús Privacy Policy.


Literatuer

Allinger, H. (1975): Amerikaanse Laboratorium, 7 (10), 75 (1975).

Bar, R. (1987): Ultrasound-ferbettere bioprocesses, yn: Biotechnology en Engineering, Vol. 32, Pp. 655-663 (1987).

El'piner, IE (1964): Ultrasound: Physical, Chemical, and Biological Effects (Berops Bureau, New York, 1964), 53-78.

Kadkhodaee, R .; Hemmati-Kakhki, A .: Ultrasjonele ekstraksje fan aktive kombinaasjes fan Saffron, yn: Internet Publikaasje.

Kim, SM en Zayas, JF (1989): Ferfangingsparameter fan chymosin ekstraksje troch ultrasound; yn J. Food Sci. 54: 700.

Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K (2004): Kombineare krêftige ultraslach mei enzymes yn berryap ferwurkjen, op: 2e ynte. Conf. Biokatalysis fan iten en drinken, 19-22.9.2004, Stuttgart, Dútslân.

Moulton, KJ, Wang, LC (1982): In pilot-plantstúdzje fan kontinu rte ultrasoanlike ekstraksje fan sojebei-protein, yn: Journal of Food Science, Volume 47, 1982.

Mummery, CL (1978): It effekt fan echografie op fibroblasts yn vitro, in: Ph.D. Proefskrift, Universiteit fan Londen, Londen, Ingelân, 1978.