અલ્ટ્રાસોનિક કોલેજન નિષ્કર્ષણ
- કોલેજન પ્રોટીનથી ભરપૂર છે અને તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ અનેકવિધ ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમોમાં થાય છે, દા.ત. ફૂડ, ફાર્મા, એડિટિવ વગેરે.
- Sonication સરળતાથી એન્ઝાઇમેટિક અથવા કોલેજન એસિડ નિષ્કર્ષણ સાથે જોડી શકાય છે.
- કોલેજન નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયામાં અલ્ટ્રાસોનિક્સના અમલીકરણથી ઉચ્ચ ઉપજ અને ઝડપી નિષ્કર્ષણ થાય છે.
કોલેજન નિષ્કર્ષણ પર અલ્ટ્રાસોનિક અસરો
ઉચ્ચ-તીવ્રતાના અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો વ્યાપકપણે ભીની પ્રક્રિયાઓમાં સામૂહિક ટ્રાન્સફરને સુધારવા માટે થાય છે, દા.ત. નિષ્કર્ષણ, સોનોકેમિસ્ટ્રી વગેરે. અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર દ્વારા કોલેજનના નિષ્કર્ષણ (કોલેજન આઇસોલેશન તરીકે પણ ઓળખાય છે) નોંધપાત્ર રીતે સુધારી શકાય છે. કોલેજન સબસ્ટ્રેટના ક્લીવેજ દરમિયાન સોનિકેશન મદદ કરે છે, કોલેજન ફાઈબ્રિલ્સ ખોલે છે, આમ એન્ઝાઈમેટિક હાઈડ્રોલિસિસ અથવા એસિડ ટ્રીટમેન્ટની સુવિધા આપવામાં આવે છે.
અલ્ટ્રાસોનિકલી આસિસ્ટેડ એન્ઝાઇમેટિક નિષ્કર્ષણ
Sonication એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિ વધારવા માટે તેની ક્ષમતા માટે જાણીતું છે. આ અસર પેપ્સિન એગ્રીગેટ્સના અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ અને ડિગગ્લોમેરેશન પર આધારિત છે. સમાનરૂપે વિખરાયેલા ઉત્સેચકો સામૂહિક સ્થાનાંતરણ માટે વધેલી સપાટી પ્રદાન કરે છે, જે ઉચ્ચ એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિ સાથે સંબંધિત છે. વધુમાં, શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો કોલેજન ફાઈબ્રિલ્સને ખોલે છે જેથી કોલેજન બહાર આવે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક પેપ્સિન નિષ્કર્ષણ: પેપ્સિન સંયુક્ત અલ્ટ્રાસોનિકેશન કોલેજનની ઉપજમાં આશરે વધારો કરે છે. 124% અને પરંપરાગત પેપ્સિન હાઇડ્રોલિસિસની તુલનામાં નિષ્કર્ષણના સમયને નોંધપાત્ર રીતે ટૂંકાવે છે. પરિપત્ર ડિક્રોઇઝમ વિશ્લેષણ, અણુ બળ માઇક્રોસ્કોપી અને FTIR એ સાબિત કર્યું કે કાઢવામાં આવેલ કોલેજનનું ટ્રિપલ હેલિક્સ માળખું સોનિકેશનથી પ્રભાવિત થયું નથી અને તે અકબંધ છે. (લી એટ અલ. 2009) આ અલ્ટ્રાસોનિકલી સહાયિત પેપ્સિન નિષ્કર્ષણને ખાદ્ય ઉદ્યોગ માટે અત્યંત વ્યવહારુ બનાવે છે જે નોંધપાત્ર રીતે ટૂંકા પ્રોસેસિંગ સમયમાં પ્રોટીન પુનઃપ્રાપ્તિ દરમાં વધારો કરે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક વિ. બોવાઇન કંડરામાંથી કોલેજનના બિન-અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણના તુલનાત્મક અભ્યાસમાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સારવાર (20kHz, પલ્સ મોડ 20/20 સેકન્ડ.) ઉચ્ચ ઉપજ અને કાર્યક્ષમતા દ્વારા ખાતરી આપે છે. પરંપરાગત નિષ્કર્ષણ એસિટિક એસિડમાં પેપ્સિન સાથે 48 કલાક માટે કરવામાં આવ્યું હતું. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ સમાન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ નિષ્કર્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ સોનિકેશન (3 થી 24 કલાક) અને પેપ્સિન (24 થી 45 કલાક) ના એક્સપોઝર સમય વિવિધ હતા, જેના પરિણામે કુલ 48 કલાકની સારવાર થઈ હતી. અલ્ટ્રાસોનિક-પેપ્સિન નિષ્કર્ષણ કોલેજન નિષ્કર્ષણની શ્રેષ્ઠ કાર્યક્ષમતા દર્શાવે છે, જ્યારે પરંપરાગત નિષ્કર્ષણ ઉપજ 2.4% હતી ત્યારે 6.2% ની ઉપજ સુધી પહોંચી હતી. 18 કલાકનો ઉપયોગ કરીને અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ સમયે શ્રેષ્ઠ પરિણામો પ્રાપ્ત થયા હતા. એક્સ્ટ્રેક્ટેડ કોલેજન અક્ષત સતત હેલિક્સ માળખું, સારી દ્રાવ્યતા અને એકદમ ઉચ્ચ થર્મલ સ્થિરતા દર્શાવે છે. આનો અર્થ એ છે કે અલ્ટ્રાસોનિક-પેપ્સિન નિષ્કર્ષણ પરિણામી કોલેજનની ગુણવત્તાને નુકસાન પહોંચાડ્યા વિના કુદરતી કોલેજનના નિષ્કર્ષણની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે. (રૅન અને વાંગ 2014)

અલ્ટ્રાસોનિકલી આસિસ્ટેડ એસિડ નિષ્કર્ષણ
કિમ એટ અલ દ્વારા અભ્યાસમાં. (2012), જાપાનીઝ સી બાસ (લેટોલાબ્રાક્સ જેપોનિકસ) ની ચામડીમાંથી એસિડ-દ્રાવ્ય કોલેજનનું નિષ્કર્ષણ 0.5 M એસિટિક એસિડમાં 20 kHz ની આવર્તન પર અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર પછી ઉપજમાં વધારો અને નિષ્કર્ષણનો સમય ઘટાડે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સાથેના નિષ્કર્ષણથી કોલેજનના મુખ્ય ઘટકો, ખાસ કરીને α1, α2 અને β સાંકળો બદલાતા નથી.
એગ શેલ્સમાંથી પ્રોટીનનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ
અલ્ટ્રાસોનિકલી પૂર્વ-સારવાર કરાયેલ એન્ઝાઇમેટિક હાઇડ્રોલિસેટ્સ વધુ સારી કાર્યાત્મક ગુણધર્મો ધરાવે છે. ચિકન ઇંડાના શેલમાંથી કાર્યાત્મક પ્રોટીન હાઇડ્રોલિસેટ્સના અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ માટે, દ્રાવ્યતા, ઇમલ્સિફાઇંગ, ફોમિંગ અને વોટર હોલ્ડિંગ ગુણધર્મો સુધારેલ છે.
એગશેલ મેમ્બ્રેન એક વિપુલ પ્રમાણમાં પ્રાકૃતિક સંસાધન છે અને તેમાં પ્રકાર I, V અને X કોલેજન, લાઇસોઝાઇમ, ઓસ્ટીયોપોન્ટીન અને સાયલોપ્રોટીન સહિત લગભગ 64 પ્રોટીનનો સમાવેશ થાય છે. આ પ્રોટીનના નિષ્કર્ષણ માટે ઇંડાના શેલને એક રસપ્રદ કાચો માલ બનાવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ સાથે, પ્રોટીન પ્રકાશન અને કાર્યક્ષમતા નોંધપાત્ર રીતે સુધારી શકાય છે જેના પરિણામે ઝડપી, કાર્યક્ષમ અને આર્થિક પ્રક્રિયા થાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાઓ: પ્રતિ પ્રયોગશાળા પ્રતિ ઔદ્યોગિક સ્કેલ
અલ્ટ્રાસોનિકલી આસિસ્ટેડ આલ્કલી એક્સટ્રેક્શન
આ પ્રોટીનને કાઢવા અને દ્રાવ્ય કરવા માટે
એગશેલ મેમ્બ્રેનમાંથી પ્રોટીન નિષ્કર્ષણ માટે, અલ્ટ્રાસોનિક-આલ્કલી ટ્રીટમેન્ટના પરિણામે કુલ એગશેલ મેમ્બ્રેન પ્રોટીનના 100% ની નજીક દ્રાવ્ય પ્રોટીન ઉપજ મળે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ એ ઇંડાશેલ મેમ્બ્રેનમાંથી મોટા પ્રોટીનના ઝુંડને અલગ કરે છે અને તેના સંયોજનોના દ્રાવ્યીકરણની સુવિધા આપે છે. પ્રોટીન માળખું અને ગુણધર્મો sonication દ્વારા નુકસાન થયું ન હતું અને અકબંધ રહી હતી. અલ્ટ્રાસોનિક-સહાયિત આલ્કલાઇન સારવાર અને પરંપરાગત નિષ્કર્ષણ માટે પ્રોટીનના એન્ટીઑકિસડન્ટ ગુણધર્મો સમાન હતા.
અલ્ટ્રાસોનિક જિલેટીન નિષ્કર્ષણ
ફ્રોઝન અને એર-ડ્રાય પોલોક સ્કિન્સને કોલેજન પેશીને અલગ કરવા માટે ઠંડા ખારા, આલ્કલાઇન અને એસિડ સોલ્યુશનથી સારવાર આપવામાં આવી હતી અને પ્રોસેસિંગ સહાય તરીકે પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ટ્રીટમેન્ટ સાથે ચાર કલાક માટે 45°C પર કોલેજન ડિનેચરેશન દ્વારા જિલેટીન કાઢવામાં આવી હતી. જિલેટીન ઉપજ, pH, સ્પષ્ટતા, જેલની શક્તિ અને વિસ્કોએલાસ્ટિક ગુણધર્મો તેમજ PAGE-SDS પદ્ધતિ દ્વારા નિર્ધારિત પરમાણુ વજન વિતરણનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. પાણીના સ્નાનમાં 45°C તાપમાને ચાર કલાક માટે કાઢવામાં આવેલ જિલેટીનનો ઉપયોગ નિયંત્રણ તરીકે થતો હતો. પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સારવારથી નિષ્કર્ષણ ઉપજમાં નિયંત્રણની સરખામણીમાં 11.1% વધારો થયો છે જ્યારે જેલની શક્તિમાં 7% ઘટાડો થયો છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-એક્સટ્રેક્ટેડ જિલેટીન (4.2°C)માં જિલેશન તાપમાન પણ ઓછું હતું. આ વર્તણૂક જિલેટીનમાં પોલિપેપ્ટાઇડ કોઇલના પરમાણુ વજન વિતરણમાં તફાવત સાથે સંબંધિત છે. પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ સ્થિર અને હવા-સૂકા માછલીની ચામડીમાંથી જિલેટીન નિષ્કર્ષણ વધારવા માટે કરી શકાય છે. (ઓલ્સન એટ અલ. 2005)
ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ્સ
Hielscher Ultrasonics supplies powerful ultrasonic systems from lab to bench-top and industrial scale. To ensure optimum extraction output, reliable sonication under demanding conditions can be performed continuously. All industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
કૃપા કરીને તમારી પ્રક્રિયા જરૂરિયાતો સાથે આજે જ અમારો સંપર્ક કરો! તમારી પ્રક્રિયા માટે તમને યોગ્ય અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમની ભલામણ કરવામાં અમને આનંદ થશે!

Hielscher’s ultrasonic high-power homogenizers are available for any process scale – પ્રયોગશાળાથી ઉત્પાદન સુધી.
સાહિત્ય/સંદર્ભ
- અલ્વેરેઝ, કાર્લોસ; લેલુ, પૌલિન; લિન્ચ, સારાહ એ.; તિવારી, બ્રિજેશ કે. (2018): અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દ્વારા સહાયિત સિક્વન્શિયલ એસિડ/આલ્કલાઇન આઇસોઇલેક્ટ્રિક સોલ્યુબિલાઇઝેશન પ્રિસિપિટેશન (ISP) નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ કરીને મેકરેલ આખી માછલીમાંથી ઑપ્ટિમાઇઝ પ્રોટીન પુનઃપ્રાપ્તિ. LWT – ફૂડ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી વોલ્યુમ. 88, ફેબ્રુઆરી 2018. 210-216.
- જૈન, સુરંગના; કુમાર ગુદા, અનિલ (2016): અલ્ટ્રાસોનિક આસિસ્ટેડ એક્સટ્રેક્શન (UAE) અને એન્ઝાઇમેટિક હાઇડ્રોલિસિસ દ્વારા ચિકન એગ શેલ મેમ્બ્રેન (ESM) માંથી ફંક્શનલ પ્રોટીન હાઇડ્રોલિસેટ્સના નિષ્કર્ષણનું ઑપ્ટિમાઇઝેશન. LWT – ફૂડ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી વોલ્યુમ. 69, જૂન 2016. 295-302.
- કિમ, એચકે; કિમ, વાયએચ; કિમ, વાયજે; પાર્ક, HJ; લી, એનએચ (2012): સી બાસ લેટિઓલાબ્રાક્સ જાપોનિકસની સ્કિનમાંથી કોલેજન નિષ્કર્ષણ પર અલ્ટ્રાસોનિક સારવારની અસરો. ફિશરીઝ સાયન્સ વોલ્યુમ 78, અંક 78; 2013. 485-490.
- લિ, ડેફુ; મુ, ચાંગદાઓ; Cai, Sumei; લિન, વેઇ (2016): કોલેજનના ઉત્સેચક નિષ્કર્ષણમાં અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન. અલ્ટ્રાસોનિક્સ સોનોકેમિસ્ટ્રી વોલ્યુમ 16, અંક 5; 2009. 605-609.
- ઓલ્સન, ડીએ, એવેના બસ્ટીલોસ, આરડી, ઓલ્સેન, સીડબ્લ્યુ, ચિઉ, બી., યી, ઇ., બોવર, સીકે, બેચટેલ, પીજે, પાન, ઝેડ., મેક હ્યુગ, ટીએચ (2005): પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડનું મૂલ્યાંકન માછલી જિલેટીન નિષ્કર્ષણ માટે પ્રક્રિયા સહાય. મીટિંગ એબ્સ્ટ્રેક્ટ નંબર 71C-26. IFT વાર્ષિક સભા. જુલાઈ 2005. ન્યૂ ઓર્લિયન્સ, LA.
- રેન, એક્સજી; વાંગ, એલવાય (2014): માંસ ઉદ્યોગની આડપેદાશોમાંથી કોલેજન નિષ્કર્ષણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક અને પેપ્સિન સારવારનો ઉપયોગ. જર્નલ ઓફ ધ સાયન્સ ઓફ ફૂડ એન્ડ એગ્રીકલ્ચર 94(3), 2014. 585-590.
- શ્મિટ, એમએમ; ડોર્નેલ્સ, આરસીપી; મેલો, આરઓ; કુબોટા, EH; મઝુટી, એમએ; કેમ્પકા, એપી; Demiate, IM (2016): કોલેજન નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયા. ઇન્ટરનેશનલ ફૂડ રિસર્ચ જર્નલ 23(3), 2016. 913-922.
- સિરિટિએન્ટોંગ, ટિપ્પવાન; બોનાની, વોલ્ટર; મોટ્ટા, એન્ટોનેલા; Migliaresi, ક્લાઉડિયો; અરામવિટ, પોર્નાનોંગ (2016): બોમ્બીક્સ મોરી સિલ્ક સ્ટ્રેઈનની અસરો અને સેરિસીનની પરમાણુ અને જૈવિક લાક્ષણિકતાઓ પર નિષ્કર્ષણ સમય. બાયોસાયન્સ, બાયોટેકનોલોજી અને બાયોકેમિસ્ટ્રી વોલ્યુમ. 80 , Iss. 2, 2016. 241-249.
- ઝેંગ, જેએન; જિઆંગ, BQ; Xiao, ZQ, Li, SH (2011): અલ્ટ્રાસોનિક પ્રીટ્રીટમેન્ટ હેઠળ પેપેઇન સાથે ફિશ સ્કેલમાંથી કોલેજનનું નિષ્કર્ષણ. અદ્યતન સામગ્રી સંશોધન, વોલ્યુમ 366, 2011. 421-424.
જાણવા લાયક હકીકતો
કોલેજન
કોલેજન એ પ્રાણીઓના શરીરમાં વિવિધ જોડાયેલી પેશીઓમાં બાહ્યકોષીય અવકાશમાં મુખ્ય માળખાકીય પ્રોટીન છે. સંયોજક પેશીના મુખ્ય ઘટક તરીકે, તે સસ્તન પ્રાણીઓમાં સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં પ્રોટીન છે,[1] જે આખા શરીરના પ્રોટીન સામગ્રીના 25% થી 35% સુધી બનાવે છે. કોલેજનમાં એમિનો એસિડ્સ ઘાનો સમાવેશ થાય છે જેમાં વિસ્તરેલ ફાઇબ્રીલ્સના રૂપમાં ટ્રિપલ-હેલિક્સ બનાવવામાં આવે છે. રજ્જૂ, અસ્થિબંધન અને ત્વચા જેવા તંતુમય પેશીઓમાં કોલેજનની સૌથી વધુ માત્રા હોય છે. ત્યાં ત્રણ પ્રકારના કોલેજનને ઓળખી શકાય છે:
પ્રકાર I કોલેજન: ત્વચા, વાળ, નખ, અંગો, હાડકાં, અસ્થિબંધનમાં 90% પ્રોટીન પ્રદાન કરે છે
પ્રકાર II કોલેજન: કોમલાસ્થિમાં 50-60% પ્રોટીન, આર્ટિક્યુલર કોમલાસ્થિમાં 85-90% કોલેજન પ્રદાન કરે છે
પ્રકાર III કોલેજન: હાડકા, કોમલાસ્થિ, દાંતીન, કંડરા અને અન્ય જોડાયેલી પેશીઓમાં તંતુમય પ્રોટીનને પ્રોટીન પ્રદાન કરે છે
શરીરમાં કોલેજન
ત્રણ કોલેજન પ્રકારોમાંથી દરેક અલગ-અલગ પ્રોટીનથી બનેલું છે જે શરીરમાં વિવિધ હેતુઓ પૂરા કરે છે. કોલેજન પ્રકાર I અને III બંને ત્વચા, સ્નાયુઓ, હાડકા, વાળ અને નખના મુખ્ય ઘટકો છે. તેઓ તેમના સ્વાસ્થ્ય, વૃદ્ધિ અને પુનઃનિર્માણ માટે જરૂરી છે. કોલેજન પ્રકાર II મોટે ભાગે કોમલાસ્થિ અને સાંધામાં જોવા મળે છે.
પ્રકાર I અને III ના કોલેજન બંનેમાં 19 એમિનો એસિડ હોય છે જેને આવશ્યક એમિનો એસિડ તરીકે ગણવામાં આવે છે. તેઓ ફાઇબ્રોબ્લાસ્ટ્સ (સંયોજક પેશીઓમાંના કોષો) અને ઓસ્ટિઓબ્લાસ્ટ્સ (કોષો જે હાડકાં બનાવે છે) દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. કોલેજન પ્રકાર I અને III માં સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રોટીનમાં ગ્લાયસીન, પ્રોલાઇન, એલનાઇન અને હાઇડ્રોક્સીપ્રોલિનનો સમાવેશ થાય છે. પ્રકાર III એ તંતુમય સ્ક્લેરોપ્રોટીન છે.
ગ્લાયસીન એ એમિનો એસિડ છે જેમાં કોલેજનની સૌથી વધુ માત્રા હોય છે. પ્રોલાઇન એ બિન-આવશ્યક એમિનો એસિડ છે, જે ગ્લાયસીનમાંથી સંશ્લેષણ કરી શકાય છે અને સાંધા અને રજ્જૂમાં ફાળો આપે છે. હાઇડ્રોક્સીપ્રોલિન એ એમિનો એસિડ છે જે કોલેજનની સ્થિરતામાં ફાળો આપે છે. એલનાઇન એ પ્રોટીનના જૈવસંશ્લેષણ માટે મહત્વપૂર્ણ એમિનો એસિડ છે.
પ્રકાર I અને III ની જેમ, પ્રકાર II કોલેજન ફાઈબ્રિલ્સ બનાવે છે. કોલેજનનું આ ફાઇબરિલર નેટવર્ક કોમલાસ્થિમાં મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તે પ્રોટીઓગ્લાયકેન્સના પ્રવેશ માટે સક્ષમ કરે છે. વધુમાં, તે પેશીઓને તાણયુક્ત શક્તિ પ્રદાન કરે છે.
સ્ત્રોતો અને ઉપયોગો
કોલેજન એક તંતુમય પ્રોટીન છે જે સસ્તન પ્રાણીઓ, દા.ત. બોવાઇન, ડુક્કરના સંયોજક પેશીમાં પુષ્કળ પ્રમાણમાં હોય છે. મોટાભાગના કોલેજન કાઢવામાં આવે છે
પોર્સિન સ્કિન્સ અને હાડકાં અને બોવાઇન સ્ત્રોતોમાંથી. કોલેજન નિષ્કર્ષણ માટે વૈકલ્પિક સ્ત્રોત માછલી અને મરઘી છે. કોલેજનનો ઉપયોગ ખોરાક, આહાર પૂરવણીઓ, ફાર્માસ્યુટિકલ્સ/મેડિકલ અને અન્ય ઉત્પાદનોમાં સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. કોલેજન નિષ્કર્ષણ એ વધતો વ્યવસાય છે કારણ કે આ પ્રોટીન વિવિધ ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં કૃત્રિમ એજન્ટોને બદલી શકે છે.