શેવાળના કોષવિઘટન અને નિષ્કર્ષણને સુધારવા માટે અલ્ટ્રાસોનિકેશન

શેવાળ, સ્થૂલશેવાળ અને સૂક્ષ્મશેવાળમાં ઘણાં મૂલ્યવાન સંયોજનો હોય છે, જેનો ઉપયોગ પોષક ખાદ્યપદાર્થો, ખાદ્ય ઉમેરણો અથવા બળતણ કે બળતણના કાચા માલ તરીકે થાય છે. શેવાળના કોષમાંથી લક્ષિત પદાર્થોને મુક્ત કરવા માટે શક્તિશાળી અને કાર્યક્ષમ કોષવિઘટન તકનીક જરૂરી છે. વનસ્પતિજ પદાર્થો, શેવાળ અને ફૂગમાંથી જૈવસક્રિય સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષકો અત્યંત કાર્યક્ષમ અને વિશ્વસનીય છે. પ્રયોગશાળા, બેન્ચ-ટોપ અને ઔદ્યોગિક સ્તરે ઉપલબ્ધ Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષકો ખાદ્ય, ઔષધ અને જૈવબળતણ ઉત્પાદનમાં કોષોમાંથી મેળવાતા અર્કના ઉત્પાદન માટે સ્થાપિત છે.

પોષણ અને બળતણ માટે મૂલ્યવાન સંસાધન તરીકે શેવાળ

શેવાળના કોષો પ્રોટીન, કાર્બોહાઇડ્રેટ, લિપિડ અને અન્ય જૈવસક્રિય પદાર્થો તેમજ આલ્કેન જેવાં જૈવસક્રિય અને ઊર્જાસમૃદ્ધ સંયોજનોનો બહુમુખી સ્રોત છે. આથી શેવાળ ખોરાક અને પોષક સંયોજનો તેમજ બળતણનો સ્રોત બને છે.
સૂક્ષ્મશેવાળ લિપિડનો મૂલ્યવાન સ્રોત છે, જેનો ઉપયોગ પોષણ માટે અને જૈવબળતણો (દા.ત., બાયોડીઝલ) માટેના કાચા માલ તરીકે થાય છે. Dicrateria rotunda જેવા દરિયાઈ ફાઇટોપ્લાન્કટન Dicrateriaના પ્રભેદો પેટ્રોલ ઉત્પન્ન કરતા શેવાળ તરીકે જાણીતા છે, જે સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન (n‐આલ્કેન)ની શ્રેણી C₁₀H₂₂ થી C₃₈H₇₈ સુધી સંશ્લેષિત કરી શકે છે, અને આ હાઇડ્રોકાર્બનને પેટ્રોલ (C10–C15), ડીઝલ તેલ (C16–C20) અને બળતણ તેલ (C21–C38) તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
પોષણમૂલ્યને કારણે શેવાળનો ઉપયોગ “કાર્યાત્મક ખાદ્યપદાર્થો” અથવા “ન્યુટ્રાસ્યુટિકલ્સ” તરીકે થાય છે. શેવાળમાંથી નિષ્કર્ષિત મહત્વપૂર્ણ સૂક્ષ્મપોષક તત્ત્વોમાં કેરોટિનોઇડ્સ એસ્ટાઝેન્થિન, ફ્યુકોઝેન્થિન અને ઝિએઝેન્થિન, ફ્યુકોઇડન, laminari અને અન્ય ગ્લુકેનનો સમાવેશ થાય છે; અસંખ્ય અન્ય જૈવસક્રિય પદાર્થો સાથે તેમનો ઉપયોગ પોષક પૂરકો અને ઔષધો તરીકે થાય છે. કેરેજીનન, એલ્જિનેટ અને અન્ય હાઇડ્રોકોલોઇડ્સનો ઉપયોગ ખાદ્ય ઉમેરણો તરીકે થાય છે. શેવાળના લિપિડનો ઉપયોગ વીગન omega-3 ના સ્રોત તરીકે તેમજ બળતણ તરીકે અથવા બાયોડીઝલના ઉત્પાદન માટેના કાચા માલ તરીકે પણ થાય છે.

ઉચ્ચ-શક્તિના અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દ્વારા શેવાળના કોષવિઘટન અને નિષ્કર્ષણ

અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષકો અથવા સરળ શબ્દોમાં અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સનો ઉપયોગ પ્રયોગશાળામાં નાના નમૂનાઓમાંથી મૂલ્યવાન સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે તેમજ મોટા વ્યાવસાયિક સ્તરે ઉત્પાદન માટે થાય છે.
શેવાળના કોષો જટિલ કોષભિત્તિ મેટ્રિક્સ દ્વારા સુરક્ષિત હોય છે, જે લિપિડ, સેલ્યુલોઝ, પ્રોટીન, ગ્લાયકોપ્રોટીન અને પોલિસેકેરાઇડથી બનેલા હોય છે. મોટા ભાગની શેવાળની કોષભિત્તિઓનો આધાર જેલ જેવા પ્રોટીન મેટ્રિક્સની અંદર રહેલા સૂક્ષ્મતંતુમય જાળાથી બનેલો હોય છે; જોકે, કેટલાક સૂક્ષ્મશેવાળમાં ઓપલાઇન સિલિકાના ફ્રસ્ટ્યુલ્સ અથવા કેલ્શિયમ કાર્બોનેટથી બનેલી અકાર્બનિક કઠોર ભિત્તિ હોય છે. શેવાળના જૈવભારથી જૈવસક્રિય સંયોજનો મેળવવા માટે કાર્યક્ષમ કોષવિઘટન તકનીક જરૂરી છે. નિષ્કર્ષણના તકનીકી પરિબળો (એટલે કે, નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિ અને ઉપકરણો) ઉપરાંત, શેવાળના કોષવિઘટન અને નિષ્કર્ષણની કાર્યક્ષમતા પર શેવાળ પર આધારિત વિવિધ પરિબળોનો પણ પ્રબળ પ્રભાવ પડે છે, જેમ કે કોષભિત્તિની સંરચના, સૂક્ષ્મશેવાળના કોષોમાં ઇચ્છિત જૈવઅણુનું સ્થાન અને શેવાળની લણણી સમયે સૂક્ષ્મશેવાળની વૃદ્ધિની અવસ્થા.

અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી શેવાળનું કોષવિઘટન અને નિષ્કર્ષણ કેવી રીતે થાય છે?

જ્યારે ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોને અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ (જેને અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન અથવા સોનોટ્રોડ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) દ્વારા પ્રવાહી અથવા સ્લરીમાં સંચારિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે ધ્વનિતરંગો પ્રવાહીમાંથી પસાર થાય છે અને તેનાથી વારાફરતી ઉચ્ચ દબાણ / નીચા દબાણનાં ચક્રો ઉત્પન્ન થાય છે. આ ઉચ્ચ દબાણ / નીચા દબાણનાં ચક્રો દરમિયાન અતિસૂક્ષ્મ નિર્વાત પરપોટા અથવા પોલાણો ઉત્પન્ન થાય છે. નીચા દબાણનાં ચક્રો દરમિયાન જ્યારે સ્થાનિક દબાણ સંતૃપ્ત વરાળ દબાણ કરતાં પૂરતું નીચે ઘટે છે, ત્યારે કેવિટેશન પરપોટા ઉત્પન્ન થાય છે; સંતૃપ્ત વરાળ દબાણ એ ચોક્કસ તાપમાને પ્રવાહીની તાણસામર્થ્ય દ્વારા નિર્ધારિત થતું મૂલ્ય છે. આ પરપોટા અનેક ચક્રો દરમિયાન મોટા થાય છે. જ્યારે આ નિર્વાત પરપોટા એવા કદ સુધી પહોંચે છે કે તેઓ વધુ ઊર્જા શોષી શકતા નથી, ત્યારે ઉચ્ચ દબાણના ચક્ર દરમિયાન પરપોટો પ્રચંડ રીતે અંદરની તરફ તૂટી પડે છે. કેવિટેશન પરપોટાઓનું અંદરની તરફ તૂટી પડવું એ પ્રચંડ, ઊર્જાસઘન પ્રક્રિયા છે, જે પ્રવાહીમાં તીવ્ર આઘાત તરંગો, પ્રક્ષુબ્ધતા અને સૂક્ષ્મ જેટ પ્રવાહો ઉત્પન્ન કરે છે. વધુમાં, સ્થાનિક સ્તરે અત્યંત ઊંચાં દબાણો અને અત્યંત ઊંચાં તાપમાનો ઉત્પન્ન થાય છે. આ આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓ કોષભિત્તિઓ અને કોષપટલોનું સરળતાથી વિઘટન કરી શકે છે અને અંતઃકોષીય સંયોજનોને અસરકારક, કાર્યક્ષમ અને ઝડપી રીતે મુક્ત કરી શકે છે. આ રીતે પાવર અલ્ટ્રાસોનિક્સનો ઉપયોગ કરીને પ્રોટીન, પોલિસેકેરાઇડ્સ, લિપિડ્સ, વિટામિન્સ, ખનિજો અને એન્ટીઑક્સિડન્ટ્સ જેવા અંતઃકોષીય સંયોજનોનું અસરકારક રીતે નિષ્કર્ષણ કરી શકાય છે.

કોષ વિઘટન અને નિષ્કર્ષણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન

તીવ્ર અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જાના સંપર્કમાં આવતાં, કોઈપણ પ્રકારના કોષની (વનસ્પતિ, સસ્તન પ્રાણી, શેવાળ, ફૂગ, બેક્ટેરિયા વગેરેના કોષો સહિત) કોષભિત્તિ અથવા કોષપટલનું વિઘટન થાય છે અને ઊર્જાસઘન અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશનનાં યાંત્રિક બળોથી કોષ નાના ટુકડાઓમાં વિખંડિત થાય છે. કોષભિત્તિ તૂટે ત્યારે પ્રોટીન, લિપિડ, ન્યુક્લિક એસિડ અને ક્લોરોફિલ જેવા કોષીય ચયાપચય પદાર્થો કોષભિત્તિના મેટ્રિક્સ તેમજ કોષના આંતરિક ભાગમાંથી મુક્ત થાય છે અને આસપાસના સંવર્ધન માધ્યમ અથવા દ્રાવકમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે.
ઉપર વર્ણવેલી અલ્ટ્રાસોનિક / ધ્વનિક કેવિટેશનની કાર્યપદ્ધતિ આખા શેવાળના કોષો અથવા કોષોની અંદરની વાયુ અને પ્રવાહી રસધાનીઓનું પ્રબળ રીતે વિઘટન કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન, કંપન, પ્રક્ષુબ્ધ પ્રવાહો અને સૂક્ષ્મ પ્રવાહો કોષના આંતરિક ભાગ અને આસપાસના દ્રાવક વચ્ચે દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણને પ્રોત્સાહન આપે છે, જેથી જૈવઅણુઓ (એટલે કે ચયાપચય પદાર્થો) કાર્યક્ષમ રીતે અને ઝડપથી મુક્ત થાય છે. સોનિકેશન સંપૂર્ણપણે યાંત્રિક ઉપચાર છે, જેમાં આક્રમક, ઝેરી અને/અથવા મોંઘાં રસાયણોની જરૂર પડતી નથી.
ઉચ્ચ તીવ્રતા અને ઓછી આવૃત્તિવાળું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અત્યંત ઊર્જાસઘન પરિસ્થિતિઓ સર્જે છે, જેમાં ઊંચાં દબાણો, ઊંચાં તાપમાનો અને ઉચ્ચ કર્તન બળો હોય છે. આ ભૌતિક બળો કોષની અંદરનાં સંયોજનોને માધ્યમમાં મુક્ત કરવા માટે કોષીય રચનાઓના વિઘટનને પ્રોત્સાહન આપે છે. તેથી, શેવાળમાંથી જૈવસક્રિય પદાર્થો અને ઇંધણોના નિષ્કર્ષણ માટે ઓછી આવૃત્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે. દ્રાવક નિષ્કર્ષણ, બીડ મિલિંગ અથવા ઉચ્ચ દબાણવાળા સમાનાંગીકરણ જેવી પરંપરાગત નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિઓની સરખામણીમાં, અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી છિદ્રિત અને વિઘટિત થયેલા કોષમાંથી મોટાભાગનાં જૈવસક્રિય સંયોજનો (જેમ કે લિપિડ, પ્રોટીન, પોલિસેકેરાઇડ અને સૂક્ષ્મપોષક તત્ત્વો) મુક્ત કરીને શ્રેષ્ઠ કામગીરી આપે છે. યોગ્ય પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓ લાગુ કરવાથી, અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ અત્યંત ટૂંકા પ્રક્રિયા સમયગાળામાં ઉત્કૃષ્ટ નિષ્કર્ષણ ઉપજ આપે છે. ઉદાહરણ તરીકે, યોગ્ય દ્રાવક સાથે ઉપયોગમાં લેવાતાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળાં અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષકો શેવાળમાંથી નિષ્કર્ષણમાં ઉત્તમ કામગીરી દર્શાવે છે. અમ્લીય અથવા ક્ષારીય માધ્યમમાં શેવાળની કોષભિત્તિ છિદ્રાળુ બને છે અને તેમાં કરચલીઓ પડે છે, જેના પરિણામે નીચા તાપમાને (60°C કરતાં ઓછા) અને ટૂંકા સોનિકેશન સમયમાં (3 કલાક કરતાં ઓછા) વધુ ઉપજ મળે છે. સૌમ્ય તાપમાને નિષ્કર્ષણનો ટૂંકો સમયગાળો ફ્યુકોઇડાનનું વિઘટન અટકાવે છે, જેથી અત્યંત જૈવસક્રિય પોલિસેકેરાઇડ પ્રાપ્ત થાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિકેશન ઉચ્ચ અણુભારવાળા ફ્યુકોઇડાનને નીચા અણુભારવાળા ફ્યુકોઇડાનમાં રૂપાંતરિત કરવાની પણ એક પદ્ધતિ છે; આ નીચા અણુભારવાળું ફ્યુકોઇડાન તેની શાખાઓ દૂર થયેલી રચનાને કારણે નોંધપાત્ર રીતે વધુ જૈવસક્રિય હોય છે. તેની ઉચ્ચ જૈવસક્રિયતા અને જૈવસુલભતાને કારણે, નીચા અણુભારવાળું ફ્યુકોઇડાન ઔષધો અને ઔષધ વિતરણ પ્રણાલીઓ માટે રસપ્રદ સંયોજન છે.

કેસ અભ્યાસો: શેવાળનાં સંયોજનોનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ

અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણની કાર્યક્ષમતા અને અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણનાં પરિમાણોના શ્રેષ્ઠીકરણનો વ્યાપક અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. નીચે વિવિધ શેવાળ પ્રજાતિઓમાંથી અલ્ટ્રાસોનિકેશન દ્વારા નિષ્કર્ષણનાં ઉદાહરણરૂપ પરિણામો આપેલાં છે.

મેનો-થર્મો-સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને સ્પિરુલિનામાંથી પ્રોટીનનું નિષ્કર્ષણ

પ્રો. Chemat (University of Avignon)ના સંશોધક જૂથે સૂકા Arthrospira platensis સાયનોબેક્ટેરિયા (જે સ્પિરુલિના તરીકે પણ ઓળખાય છે)માંથી પ્રોટીન (જેમ કે ફાઇકોસાયનિન)ના નિષ્કર્ષણ પર મેનોથર્મોસોનિકેશન (MTS)ની અસરોની તપાસ કરી હતી. માનો-થર્મો-સોનિકેશન (MTS)માં અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયાને વધુ તીવ્ર બનાવવા માટે વધારેલા દબાણ અને તાપમાન સાથે અલ્ટ્રાસોનિક્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
“પ્રાયોગિક પરિણામો અનુસાર, MTSએ દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણને પ્રોત્સાહન આપ્યું (ઉચ્ચ અસરકારક વિસરણશીલતા, De) અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વિનાની પરંપરાગત પ્રક્રિયા (8.63 ± 1.15 g/100 g DW)ની સરખામણીએ 229% વધુ પ્રોટીન (28.42 ± 1.15 g/100 g DW) મેળવવાનું શક્ય બનાવ્યું. નિષ્કર્ષમાં સૂકા સ્પિરુલિના જૈવભારના દર 100 g દીઠ 28.42 g પ્રોટીન સાથે, સતત MTS પ્રક્રિયા દ્વારા 6 અસરકારક મિનિટમાં 50% પ્રોટીન પુનઃપ્રાપ્તિ દર પ્રાપ્ત થયો હતો. સૂક્ષ્મદર્શકીય અવલોકનોએ દર્શાવ્યું કે ધ્વનિક કેવિટેશને ખંડન, સોનોપોરેશન અને સંરચનાભંગ જેવી વિવિધ ક્રિયાવિધિઓ દ્વારા સ્પિરુલિનાના તંતુઓને અસર કરી હતી. આ વિવિધ ઘટનાઓ સ્પિરુલિનાના જૈવસક્રિય સંયોજનોનું નિષ્કર્ષણ, મુક્તિ અને દ્રાવ્યીકરણ સરળ બનાવે છે.” [Vernès et al., 2019]

સમય જતાં MTS ઉપચારને આધિન કરાયેલા અખંડ સ્પિરુલિના તંતુઓની પ્રકાશીય સૂક્ષ્મદર્શકીય છબીઓ. બધી છબીઓ માટે માપપટ્ટી (ચિત્ર A) = 50 μm છે.
ચિત્ર અને અભ્યાસ: ©Vernès et al. 2019

આમાંથી ફ્યુકોઇડન અને ગ્લુકાનનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ: Laminaria digitata

ડૉ. Tiwariના TEAGASC સંશોધક જૂથે મહાશેવાળ Laminaria digitataમાંથી પોલિસેકેરાઇડ્સ, એટલે કે ફ્યુકોઇડન, લેમિનારિન અને કુલ ગ્લુકાન્સના નિષ્કર્ષણની તપાસ માટે અલ્ટ્રાસોનિકેટર UIP500hdT નો ઉપયોગ કર્યો હતો. અભ્યાસમાં તપાસવામાં આવેલા અલ્ટ્રાસોનિક સહાયિત નિષ્કર્ષણ (UAE)ના પરિમાણોએ ફ્યુકોઝ, FRAP અને DPPHના સ્તરો પર નોંધપાત્ર પ્રભાવ દર્શાવ્યો હતો. દ્રાવક તરીકે 0.1 M HClનો ઉપયોગ કરીને તાપમાન (76◦C), સમય (10 min) અને અલ્ટ્રાસોનિક કંપનવિસ્તાર (100%)ની શ્રેષ્ઠ બનાવેલી પરિસ્થિતિઓમાં ફ્યુકોઝ, કુલ ગ્લુકાન્સ, FRAP અને DPPH માટે અનુક્રમે 1060.75 mg/100 g ds, 968.57 mg/100 g ds, 8.70 μM trolox/mg fde અને 11.02%ના સ્તરો પ્રાપ્ત થયા હતા. ત્યારબાદ વર્ણવેલી UAE પરિસ્થિતિઓનો અન્ય આર્થિક રીતે મહત્વપૂર્ણ ભૂરા મહાશેવાળ (L. hyperborea અને A. nodosum) પર સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ કરીને પોલિસેકેરાઇડ્સથી સમૃદ્ધ નિષ્કર્ષો મેળવવામાં આવ્યા હતા. આ અભ્યાસ વિવિધ મહાશેવાળ પ્રજાતિઓમાંથી જૈવસક્રિય પોલિસેકેરાઇડ્સનું નિષ્કર્ષણ વધારવા માટે UAEની ઉપયોગક્ષમતા દર્શાવે છે.

આમાંથી વનસ્પતિરસાયણોનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ: F. vesiculosus અને P. canaliculata

García-Vaqueroની સંશોધક ટીમે ભૂરા સૂક્ષ્મશેવાળની પ્રજાતિઓ Fucus vesiculosus અને Pelvetia canaliculataમાંથી નિષ્કર્ષણની કાર્યક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-માઇક્રોવેવ નિષ્કર્ષણ, માઇક્રોવેવ નિષ્કર્ષણ, જલતાપીય સહાયિત નિષ્કર્ષણ અને ઉચ્ચ દબાણ સહાયિત નિષ્કર્ષણ સહિતની વિવિધ નવીન નિષ્કર્ષણ તકનીકોની સરખામણી કરી હતી. અલ્ટ્રાસોનિકેશન માટે તેમણે Hielscher UIP500hdT અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ટ્રેક્ટરનો ઉપયોગ કર્યો હતો. નિષ્કર્ષણની ઉપજના વિશ્લેષણથી જાણવા મળ્યું કે અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ દ્વારા બંને F. vesiculosusમાંથી મોટાભાગના વનસ્પતિરસાયણોની સૌથી વધુ ઉપજ પ્રાપ્ત થઈ હતી. આનો અર્થ એ છે કે F. vesiculosusમાંથી અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષક UIP500hdT નો ઉપયોગ કરીને નિષ્કર્ષિત કરાયેલા સંયોજનોની સૌથી વધુ ઉપજ આ પ્રમાણે હતી: કુલ ફિનોલિક પદાર્થોનું પ્રમાણ (445.0 ± 4.6 mg ગેલિક એસિડ સમતુલ્ય/g), કુલ ફ્લોરોટેનિનનું પ્રમાણ (362.9 ± 3.7 mg ફ્લોરોગ્લુસિનોલ સમતુલ્ય/g), કુલ ફ્લેવોનોઇડનું પ્રમાણ (286.3 ± 7.8 mg ક્વેર્સેટિન સમતુલ્ય/g) અને કુલ ટેનિનનું પ્રમાણ (189.1 ± 4.4 mg કેટેચિન સમતુલ્ય/g).
તેમના સંશોધન અભ્યાસમાં ટીમે નિષ્કર્ષ આપ્યો કે અલ્ટ્રાસોનિક સહાયિત નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ “નિષ્કર્ષણ દ્રાવક તરીકે 50% ઇથેનોલિક દ્રાવણ સાથે સંયોજિત કરવામાં આવે તો, તે F. vesiculosus અને P. canaliculata બંનેમાંથી અનિચ્છનીય કાર્બોહાઇડ્રેટ્સનું સહ-નિષ્કર્ષણ ઘટાડવાની સાથે TPC, TPhC, TFC અને TTCના નિષ્કર્ષણને લક્ષ્ય બનાવતી આશાસ્પદ વ્યૂહરચના બની શકે છે, અને આ સંયોજનોનો ઔષધો, ન્યુટ્રાસ્યુટિકલ્સ અને કોસ્મેસ્યુટિકલ્સ તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે આશાસ્પદ ઉપયોગક્ષેત્રો ધરાવી શકે છે.” [García-Vaquero et al., 2021]

Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સનો ઉપયોગ કરીને University of Avignon ખાતે માનો-થર્મો-સોનિકેશનનું સ્તરવર્ધન: પ્રયોગશાળાના ઉપકરણ UIP1000hdT (A)થી પાઇલટ સ્તરના ઉપકરણ UIP4000hdT (B, C અને D) સુધી. ચિત્ર D માં આલેખિત રીતે દર્શાવેલો અનુપ્રસ્થ છેદ આ અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો સેલનો છે: FC100K.
ચિત્ર અને અભ્યાસ: ©Vernès et al. 2019

શેવાળના વિઘટન માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષકો

Hielscher નાં અત્યાધુનિક અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો કંપનવિસ્તાર, તાપમાન, દબાણ અને ઊર્જા ઇનપુટ જેવા પ્રક્રિયા પરિમાણો પર સંપૂર્ણ નિયંત્રણની સુવિધા આપે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણમાં શ્રેષ્ઠ પરિણામો મેળવવા માટે કાચા માલના કણનું કદ, દ્રાવકનો પ્રકાર, ઘન પદાર્થ અને દ્રાવકનો ગુણોત્તર તથા નિષ્કર્ષણ સમય જેવા પરિમાણો બદલી અને અનુકૂળતમ કરી શકાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ બિનઉષ્મીય નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિ હોવાથી, શેવાળ જેવા કાચા માલમાં રહેલા જૈવસક્રિય ઘટકોનું ઉષ્મીય વિઘટન ટળે છે.
એકંદરે, ઉચ્ચ ઉપજ, ટૂંકો નિષ્કર્ષણ સમય, નીચું નિષ્કર્ષણ તાપમાન અને દ્રાવકની ઓછી માત્રા જેવા ફાયદા સોનિકેશનને શ્રેષ્ઠ નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિ બનાવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ: પ્રયોગશાળા અને ઉદ્યોગમાં સ્થાપિત

વનસ્પતિઓ, શેવાળ, બેક્ટેરિયા અને સસ્તન પ્રાણીઓના કોષોમાંથી કોઈપણ પ્રકારના જૈવસક્રિય સંયોજનના નિષ્કર્ષણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ એક સરળ, ખર્ચની દૃષ્ટિએ અસરકારક અને અત્યંત કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ તરીકે સ્થાપિત થયું છે, જે વધુ નિષ્કર્ષણ ઉપજ અને ટૂંકા પ્રક્રિયા સમયને કારણે અન્ય પરંપરાગત નિષ્કર્ષણ તકનીકો કરતાં ચડિયાતી છે.
પ્રયોગશાળા, બેન્ચ-ટોપ અને સંપૂર્ણ ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રણાલીઓ સહેલાઈથી ઉપલબ્ધ હોવાથી, અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ આજે સુસ્થાપિત અને વિશ્વસનીય તકનીક છે. ખાદ્ય અને ઔષધીય ગુણવત્તાના જૈવસક્રિય સંયોજનોનું ઉત્પાદન કરતી ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયા સુવિધાઓમાં વિશ્વભરમાં Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષકો સ્થાપિત કરવામાં આવ્યા છે.

Hielscher Ultrasonics સાથે પ્રક્રિયાનું માનકીકરણ

ખાદ્યપદાર્થો, ઔષધો અથવા સૌંદર્યપ્રસાધનોમાં વપરાતા શેવાળમાંથી મેળવેલા અર્કનું ઉત્પાદન સારી ઉત્પાદન પ્રથાઓ (GMP) અનુસાર અને માનકીકૃત પ્રક્રિયા વિશિષ્ટતાઓ હેઠળ થવું આવશ્યક છે. Hielscher Ultrasonicsની ડિજિટલ નિષ્કર્ષણ પ્રણાલીઓ બુદ્ધિશાળી સોફ્ટવેરથી સજ્જ હોય છે, જે સોનિકેશન પ્રક્રિયાને ચોકસાઈથી સેટ કરવાનું અને નિયંત્રિત કરવાનું સરળ બનાવે છે. સ્વચાલિત ડેટા રેકોર્ડિંગ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઊર્જા (કુલ અને ચોખ્ખી ઊર્જા), કંપનવિસ્તાર, તાપમાન, દબાણ (જ્યારે તાપમાન અને દબાણના સેન્સર લગાવેલા હોય) જેવા તમામ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા પરિમાણોને તારીખ અને સમયની મુદ્રા સાથે આંતરિક SD-card પર નોંધે છે. આથી તમે અલ્ટ્રાસોનિક રીતે પ્રક્રિયા કરેલા દરેક લોટની સમીક્ષા કરી શકો છો. તે જ સમયે, પુનરુત્પાદકતા અને સતત ઉચ્ચ ઉત્પાદન ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત થાય છે.

નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો ખ્યાલ આપે છે: