અલ્ટ્રાસોનિક કોલાજન નિષ્કર્ષણ

• કોલાજન પ્રોટીનથી સમૃદ્ધ છે અને તેનો ખાદ્યપદાર્થો, ઔષધો, ઉમેરણો વગેરે જેવા અનેક ઔદ્યોગિક ઉપયોગોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.
• સોનિકેશનને કોલાજનના ઉત્સેચકીય અથવા અમ્લીય નિષ્કર્ષણ સાથે સરળતાથી જોડી શકાય છે.
• કોલાજન નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયામાં અલ્ટ્રાસોનિક્સનો અમલ કરવાથી વધુ ઉપજ મળે છે અને નિષ્કર્ષણ વધુ ઝડપથી થાય છે.

કોલાજન નિષ્કર્ષણ પર અલ્ટ્રાસોનિક અસરો

નિષ્કર્ષણ, સોનોકેમિસ્ટ્રી વગેરે જેવી ભીની પ્રક્રિયાઓમાં દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ સુધારવા માટે ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક ઉપચાર દ્વારા કોલાજનના નિષ્કર્ષણમાં (જેને કોલાજનનું અલગીકરણ પણ કહેવાય છે) નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકાય છે. સોનિકેશન કોલાજન સબસ્ટ્રેટના વિખંડન દરમિયાન મદદ કરે છે અને કોલાજનના સૂક્ષ્મ તંતુઓને ખોલે છે, જેથી ઉત્સેચકીય જલવિઘટન અથવા અમ્લીય ઉપચાર સરળ બને છે.

અલ્ટ્રાસોનિક સહાયિત ઉત્સેચકીય નિષ્કર્ષણ

સોનિકેશન ઉત્સેચકની સક્રિયતા વધારવાની તેની ક્ષમતા માટે જાણીતું છે. આ અસર પેપ્સિનના સમૂહોના અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ અને સમૂહવિઘટન પર આધારિત છે. સમાનરૂપે વિખેરાયેલા ઉત્સેચકો દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ માટે વધુ સપાટી પૂરી પાડે છે, જે ઉત્સેચકની વધુ સક્રિયતા સાથે સંબંધિત છે. વધુમાં, શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો કોલાજનના સૂક્ષ્મ તંતુઓને ખોલે છે, જેથી કોલાજન મુક્ત થાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક પેપ્સિન નિષ્કર્ષણ: અલ્ટ્રાસોનિકેશન સાથે સંયોજિત પેપ્સિન કોલાજનની ઉપજ આશરે 124% સુધી વધારે છે અને પરંપરાગત પેપ્સિન જલવિઘટનની સરખામણીમાં નિષ્કર્ષણનો સમય નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે. વર્તુળાકાર દ્વિવર્ણિતા વિશ્લેષણ, પરમાણુ બળ સૂક્ષ્મદર્શિતા અને FTIR દ્વારા સાબિત થયું કે નિષ્કર્ષિત કોલાજનની ત્રિ-હેલિક્સ સંરચના પર સોનિકેશનની અસર થઈ ન હતી અને તે અખંડ રહી હતી. (Li et al. 2009) આને કારણે અલ્ટ્રાસોનિક સહાયિત પેપ્સિન નિષ્કર્ષણ ખાદ્ય ઉદ્યોગ માટે અત્યંત વ્યવહારુ બને છે, કારણ કે તે નોંધપાત્ર રીતે ઓછા પ્રક્રિયા સમયમાં પ્રોટીનની પુનઃપ્રાપ્તિના વધુ દર પૂરા પાડે છે.

ગોવંશના કંડરામાંથી કોલાજનના અલ્ટ્રાસોનિક અને બિન-અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણના તુલનાત્મક અભ્યાસમાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉપચારે (20kHz, પલ્સ મોડ 20/20 sec.) વધુ ઉપજ અને કાર્યક્ષમતા દર્શાવી હતી. પરંપરાગત નિષ્કર્ષણ એસિટિક એસિડમાં પેપ્સિન સાથે 48 કલાક માટે કરવામાં આવ્યું હતું. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ એ જ પરિસ્થિતિઓમાં કરવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ સોનિકેશન (3 થી 24 h) અને પેપ્સિન (24 થી 45 કલાક) સાથેના સંપર્કના સમયગાળા બદલવામાં આવ્યા હતા, જેના પરિણામે ઉપચારનો કુલ સમય 48 કલાક થયો હતો. અલ્ટ્રાસોનિક-પેપ્સિન નિષ્કર્ષણે કોલાજન નિષ્કર્ષણની શ્રેષ્ઠતર કાર્યક્ષમતા દર્શાવી હતી અને 6.2% ઉપજ પ્રાપ્ત કરી હતી, જ્યારે પરંપરાગત નિષ્કર્ષણની ઉપજ 2.4% હતી. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણનો સમય 18 h રાખવાથી શ્રેષ્ઠ પરિણામો પ્રાપ્ત થયાં હતાં. નિષ્કર્ષિત કોલાજનમાં નુકસાન વિનાની અવિચ્છિન્ન હેલિક્સ સંરચના, સારી દ્રાવ્યતા અને સારી એવી ઊંચી ઉષ્મીય સ્થિરતા જોવા મળી હતી. આનો અર્થ એ છે કે અલ્ટ્રાસોનિક-પેપ્સિન નિષ્કર્ષણે પરિણામી કોલાજનની ગુણવત્તાને નુકસાન પહોંચાડ્યા વિના કુદરતી કોલાજનના નિષ્કર્ષણની કાર્યક્ષમતા સુધારી હતી. (Ran and Wang 2014)

અલ્ટ્રાસોનિક પપેઇન નિષ્કર્ષણ: અલ્ટ્રાસોનિક પૂર્વ-ઉપચાર સાથે સંયોજિત પપેઇન જલવિઘટન દ્વારા માછલીનાં ભીંગડાંમાંથી કોલાજનનું કાર્યક્ષમ રીતે નિષ્કર્ષણ કરી શકાય છે. માછલીનાં ભીંગડાંમાંથી કોલાજનના અલ્ટ્રાસોનિક-પપેઇન નિષ્કર્ષણ માટે નીચેના પ્રક્રિયા પરિમાણો શ્રેષ્ઠતમ હોવાનું જણાયું હતું: અલ્ટ્રાસોનિક પૂર્વ-ઉપચારનો સમયગાળો 4min, માછલીનાં ભીંગડાંની સરખામણીમાં પપેઇનનું પ્રમાણ 4%, તાપમાન 60°C અને નિષ્કર્ષણનો કુલ સમય 5h. આ શ્રેષ્ઠતમ પરિસ્થિતિઓમાં કોલાજનનો નિષ્કર્ષણ દર 90.7% સુધી પહોંચ્યો હતો. (Jiang et al. 2011)

અલ્ટ્રાસોનિક સહાયિત અમ્લીય નિષ્કર્ષણ

Kim et al. (2012) દ્વારા કરવામાં આવેલા અભ્યાસમાં, 0.5 M એસિટિક એસિડમાં 20 kHz ની આવૃત્તિએ અલ્ટ્રાસોનિક ઉપચાર પછી જાપાનીઝ સી બાસ (Lateolabrax japonicus) ની ચામડીમાંથી અમ્લમાં દ્રાવ્ય કોલાજનના નિષ્કર્ષણમાં વધુ ઉપજ અને ઓછો નિષ્કર્ષણ સમય જોવા મળ્યો હતો. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વડે નિષ્કર્ષણ કરવાથી કોલાજનના મુખ્ય ઘટકોમાં, વધુ ચોક્કસ રીતે કહીએ તો α1, α2 અને β શૃંખલાઓમાં, ફેરફાર થયો ન હતો.

ઈંડાંનાં કોચલાંમાંથી પ્રોટીનનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ

અલ્ટ્રાસોનિક પૂર્વસારવાર કરાયેલા એન્ઝાઇમેટિક હાઇડ્રોલાઇસેટ્સ વધુ સારા કાર્યાત્મક ગુણધર્મો ધરાવતા હતા. મરઘીના ઈંડાના છોતરામાંથી કાર્યાત્મક પ્રોટીન હાઇડ્રોલાઇસેટ્સના અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણમાં દ્રાવ્યતા, ઇમલ્સન બનાવવાની, ફીણ બનાવવાની અને પાણી જાળવી રાખવાની ક્ષમતાઓ સુધરે છે.
ઈંડાના છોતરાનું પટલ વિપુલ પ્રમાણમાં ઉપલબ્ધ કુદરતી સંસાધન છે અને તેમાં પ્રકાર I, V અને X કોલાજન, લાઇસોઝાઇમ, ઓસ્ટિઓપોન્ટિન અને સાયલોપ્રોટીન સહિત લગભગ 64 પ્રોટીન હોય છે. આ કારણે ઈંડાનાં છોતરાં પ્રોટીનના નિષ્કર્ષણ માટે રસપ્રદ કાચો માલ બને છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણથી પ્રોટીનનું મુક્ત થવું અને તેની કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકાય છે, જેના પરિણામે ઝડપી, કાર્યક્ષમ અને આર્થિક પ્રક્રિયા પ્રાપ્ત થાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક સહાયથી આલ્કલી નિષ્કર્ષણ

આ પ્રોટીનનું નિષ્કર્ષણ કરવા અને તેમને દ્રાવ્ય બનાવવા માટે
ઈંડાના છોતરાના પટલમાંથી પ્રોટીનના નિષ્કર્ષણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક–આલ્કલી સારવારથી પ્રાપ્ત દ્રાવ્ય પ્રોટીનની ઊપજ, ઈંડાના છોતરાના પટલમાં રહેલા કુલ પ્રોટીનના લગભગ 100% જેટલી હતી. અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશને ઈંડાના છોતરાના પટલમાંથી પ્રોટીનના મોટા ગઠ્ઠાઓને છૂટા પાડ્યા અને તેના ઘટકોને દ્રાવ્ય બનાવવાનું સરળ કર્યું. સોનિકેશનથી પ્રોટીનની રચના અને ગુણધર્મોને નુકસાન થયું નહોતું અને તેઓ અખંડ રહ્યા હતા. અલ્ટ્રાસોનિક સહાયથી કરાયેલી આલ્કલાઇન સારવાર અને પરંપરાગત નિષ્કર્ષણમાં પ્રોટીનના એન્ટિઓક્સિડન્ટ ગુણધર્મો સમાન હતા.

અલ્ટ્રાસોનિક જિલેટિન નિષ્કર્ષણ

કોલાજન પેશીને અલગ કરવા અને 45°C પર ચાર કલાક સુધી કોલાજનનું વિકૃતીકરણ કરીને જિલેટિનનું નિષ્કર્ષણ કરવા માટે, હિમીકૃત અને હવામાં સૂકવેલી પોલોક માછલીની ચામડીને ઠંડાં ક્ષારજળ, આલ્કલાઇન અને એસિડ દ્રાવણોથી સારવાર આપવામાં આવી હતી, જેમાં પ્રક્રિયા સહાયક તરીકે ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સારવારનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. જિલેટિનની ઊપજ, pH, પારદર્શકતા, જેલની મજબૂતાઈ અને શ્યાન-સ્થિતિસ્થાપક ગુણધર્મો તેમજ PAGE-SDS પદ્ધતિથી નિર્ધારિત આણ્વિક વજનના વિતરણનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. 45°C પર ચાર કલાક સુધી જળસ્નાનમાં નિષ્કર્ષિત જિલેટિનનો નિયંત્રણ નમૂના તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સારવારથી નિયંત્રણ નમૂનાની સરખામણીએ નિષ્કર્ષણની ઊપજમાં 11.1% વધારો થયો હતો, જ્યારે જેલની મજબૂતાઈમાં 7% ઘટાડો થયો હતો. અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી નિષ્કર્ષિત જિલેટિનમાં જેલ બનવાનું તાપમાન પણ ઓછું હતું (4.2°C). આ વર્તન જિલેટિનમાં રહેલી પોલિપેપ્ટાઇડ ગૂંચળીઓના આણ્વિક વજનના વિતરણમાં રહેલા તફાવતો સાથે સંબંધિત છે. હિમીકૃત અને હવામાં સૂકવેલી માછલીની ચામડીમાંથી જિલેટિનનું નિષ્કર્ષણ વધારવા માટે ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. (Olson et al. 2005)

ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમો

Hielscher Ultrasonics પ્રયોગશાળાથી લઈને બેન્ચ-ટોપ અને ઔદ્યોગિક સ્તર સુધીની શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમો પૂરી પાડે છે. નિષ્કર્ષણનું શ્રેષ્ઠ ઉત્પાદન સુનિશ્ચિત કરવા માટે, કઠિન પરિસ્થિતિઓમાં વિશ્વસનીય સોનિકેશન સતત કરી શકાય છે. તમામ ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરો અત્યંત ઊંચા કંપવિસ્તાર આપી શકે છે. 24/7 કામગીરીમાં 200µm સુધીના કંપવિસ્તાર પર સરળતાથી સતત ચલાવી શકાય છે. તેનાથી પણ ઊંચા કંપવિસ્તાર માટે, જરૂરિયાત મુજબ બનાવેલા અલ્ટ્રાસોનિક સોનોટ્રોડ ઉપલબ્ધ છે. Hielscher’s અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોની મજબૂતાઈ ભારે કાર્યભાર હેઠળ અને કઠિન વાતાવરણમાં 24/7 કામગીરી કરવાની સુવિધા આપે છે.
તમારી પ્રક્રિયાની જરૂરિયાતો સાથે આજે જ અમારો સંપર્ક કરો! તમારી પ્રક્રિયા માટે યોગ્ય અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમની ભલામણ કરવામાં અમને આનંદ થશે!