מיצוי אסטקסנטין על-קולי לתפוקה גבוהה יותר
- אסטקסנטין הוא נוגד חמצון רב עוצמה המשמש בתרופות ובתוספי תזונה.
- על מנת לייצר אסטקסנטין באיכות גבוהה ממקורות טבעיים כגון אצות, נדרשת טכניקת מיצוי בעלת ביצועים גבוהים.
- מיצוי קולי הוא טיפול מכני, אשר נותן תשואות גבוהות של אסטקסנטין בזמן מיצוי קצר מאוד.
סוניקטורים בעלי ביצועים גבוהים לתמציות אסטקסנטין באיכות גבוהה
מיצוי קולי הוא טכניקת מיצוי בעלת ביצועים גבוהים המשתמשת בגלי אולטרסאונד אינטנסיביים כדי לחלץ אסטקסנטין ממקורות טבעיים, כגון מיקרו-אצות, קריל או סרטנים. אסטקסנטין הוא פיגמנט קרוטנואידי טבעי הידוע בתכונותיו נוגדות החמצון העוצמתיות וביתרונות בריאותיים שונים. הוא משמש בדרך כלל כתוסף תזונה וסוכן צבעי מאכל. ליר כיצד סוניקציה עוזרת לשפר את תהליך מיצוי האסטקסנטין שלך!
MultiSonoReactor למיצוי אסטקסנטין משופר באמצעות אולטרסאונד בהספק גבוה
מיצוי על-קולי של אסטקסנטין ממיקרו-אצות
אסטקסנטין עבור תוספי תזונה, אשר נצרכים על ידי בני אדם ובעלי חיים עבור היתרונות הבריאותיים שלהם, אסטקסנטין מתקבל מאכלי ים או מופק מן האצות H. pluvialis. Haematococcus pluvialis היא מיקרו-אצה ירוקה, המייצרת תכולת אסטקסנטין גבוהה כאשר מופעלים תנאי עקה, למשל מליחות גבוהה, מחסור בחנקן, טמפרטורה גבוהה ואור. עם עד 9.2mg/g astaxanthin לכל תא אצה (= עד 3.8% על המשקל היבש של H. pluvialis), Haematococcus pluvialis צובר תוכן גבוה מאוד של אסטקסנטין טבעי ולכן הוא האורגניזם המועדף לייצור אסטקסנטין.
כדי לשחרר אסטקסנטין ממיקרו-אצות ירוקות, תאי האצות חייבים להיות משובשים. אולטרסוניקציה מבוססת היטב לצורך שיבוש תאים, ליזה ובידוד של תרכובות ביו-אקטיביות כמו שומנים, נוגדי חמצון, פוליפנולים ופיגמנטים טבעיים. אולטרסאונד בעל ביצועים גבוהים יוצר כוחות מכניים טהורים המשבשים את דפנות התא על ידי כוחות גזירה וגורמים לשחרור חומרים ביו-אקטיביים כגון אסטקסנטין.
מיצוי קולי של אסטקסנטין משמרים
Phaffia rhodozyma הוא שמרים עשירים באסטקסנטין. עם זאת, דופן התא העבה של P. rhodozyma, המורכבת בעיקר מגלוקן ואחראית על קשיחות התא, הופכת את שיבוש התאים ובידוד אסטקסנטין למשימה תובענית. חוקרים (Gogate et al. 2015) מצאו כי מיצוי קולי בשילוב עם חומצה לקטית מגביר את שיבוש התאים והופך את מיצוי אסטקסנטין מ P. rhodozyma תהליך ירוק יותר, ידידותי יותר לסביבה. הם השתמשו בחומצה לקטית כמדיום לשיבוש ובאתנול כממס למיצוי. התפוקה המרבית של אסטקסנטין (90%) התקבלה עבור גישת מיצוי בעזרת אולטרסאונד המבוססת על שימוש בחומצה לקטית 3 M, זמן הפרעה של 15 דקות. מחלצים על-קוליים רבי עוצמה כגון UIP4000hd (4kW, ראה תמונה. משמאל) בשילוב עם כור זרימה בלחץ מאפשרים יצירת קוויטציה אינטנסיבית מאוד. כוחות גזירה קוויטציוניים משבשים את דפנות תאי השמרים ומקדמים את מעבר המסה בין פנים התא לממס.
- תפוקה מעולה
- חילוץ במהירות גבוהה – תוך דקות
- תמציות איכותיות – עדין, לא תרמי
- ממיסים ירוקים (למשל מים/אתנול)
- חסכונית
- תפעול קל ובטוח
- עלויות השקעה ותפעול נמוכות
- פעולה 24/7 תחת עומס כבד
- שיטה ירוקה וידידותית לסביבה
מיצוי אסטקסנטין קולי – במצב אצווה או זרימה רציפה
אסטקסנטין הוא תרכובת ליפופילית וניתן להמיס אותו בממסים (למשל 48.0% אתנול באתיל אצטט) ובשמנים (למשל שמן פולי סויה).
אצווה: תהליכי מיצוי קוליים יכולים להיות מופעלים כתהליכי אצווה פשוטים או כטיפול מוטבע, שבו המדיום מוזן ברציפות דרך כור זרימה קולי.
עיבוד אצווה הוא הליך קל, שבו החילוץ מבוצע הרבה על ידי הרבה. Hielscher Ultrasonics מציעה מעבדים קוליים עבור קבוצות קטנות עד גדולות, כלומר 1L עד 120L.
לעיבוד אצוות של 5 עד 10 ליטר, אנו ממליצים על UP400ST עם sonotrode S24d22L2D (ראה תמונה משמאל).
לעיבוד אצוות של כ-120 ליטר, אנו ממליצים על Sonicator UIP2000hdT עם סונוטרודה RS4d40L4.
זרימה: עבור נפחים גדולים יותר ומיצוי מסחרי בקנה מידה מלא, זרם נוזלי רציף מוזן דרך כור קולי, שבו הממס / תרחיף בוטני הוא סוני אינטנסיבי.
עבור נפח של כ- 8L/min., אנו ממליצים על UIP4000hdT עם סונוטרודה RS4d40L3 ותא זרימה בלחץ FC130L4-3G0
UIP2000hdT (2kW) למיצוי אצווה בקנה מידה גדול
ביצועים גבוהים Ultrasonicators עבור חילוץ
Hielscher Ultrasonics מתמחה בייצור סוניקטורים בעלי ביצועים גבוהים לייצור תמציות באיכות גבוהה מצמחים, שמרים ותאים. סל המוצרים הרחב של Hielscher Ultrasonics נע בין אולטרסאונד מעבדה קטן וחזק למערכות חזקות ותעשייתיות לחלוטין, המספקות אולטרסאונד בעוצמה גבוהה למיצוי ובידוד יעיל של רכיבים ביו-אקטיביים כגון אסטקסנטין, קוורצטין, קפאין, כורכומין, טרפנים וכו '. כל הסוניקטורים הדיגיטליים מ-200W עד 16,000W כוללים תפריט אינטואיטיבי עם הגדרות ניתנות לתכנות, צג מגע צבעוני לתפעול נוח, כרטיס SD משולב להקלטת נתונים אוטומטית, שלט רחוק של הדפדפן ועוד תכונות ידידותיות למשתמש רבות. הסונוטרודים ותאי הזרימה (החלקים, הנמצאים במגע עם המדיום) ניתנים לאוטוקלאבים וקלים לניקוי. כל האולטרסאונד שלנו בנוי לפעולה 24/7, דורש תחזוקה נמוכה וקל ובטוח לתפעול.
תצוגה צבעונית דיגיטלית מאפשרת שליטה ידידותית למשתמש בציוד האולטרסוני. המערכות שלנו מסוגלות לספק משרעת נמוכה עד גבוהה מאוד. עבור מיצוי של תרכובות כימיות כגון astaxanthin, אנו מציעים sonotrodes קולי מיוחד (הידוע גם בשם בדיקות קולי או קרניים) כי הם אופטימיזציה לבידוד רגיש של חומרים פעילים באיכות גבוהה. Hielscher מציעה סונוטרודים מיוחדים למשרעת גבוהה בשילוב עם תאי זרימה בלחץ המסוגלים ליצור כוחות גזירה קוויטציוניים קיצוניים, המשבשים אפילו תאי שמרים חסונים מאוד. החוסן של ציוד קולי Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בתפקיד כבד בסביבות תובעניות.
השליטה המדויקת של פרמטרי התהליך העל-קולי מבטיחה יכולת שחזור וסטנדרטיזציה של תהליכים. Hielscher בקנה מידה תעשייתי, מערכות מיצוי קולי אוטומטי מתוכננים עבור יכולות ייצור גבוהות של תמציות באיכות מעולה, תוך הפחתת העבודה, העלות והאנרגיה.
צרו קשר! / שאל אותנו!
ספרות/מקורות
- B. Brands and M. Kleinke (2022): Astaxanthin production in Xanthophyllomyces dendrorhous grown in medium containing watery extracts from vegetable residue streams. IOP Conference Series: Earth Environ. Sci. 1034, 2022.
- Chougle, J.A.; Singha, R.S.; Baik, O.-D.(2014): Recovery of Astaxanthin from Paracoccus NBRC 101723 using Ultrasound-Assisted Three Phase Partitioning (UA-TPP). Separation Science and Technology, 49, 2014.
- Gogate et al. (2015): Ultrasound-assisted Intensification of Extraction of Astaxanthin from Phaffia rhodozyma. Indian Chemical Engineer 2015, 57:3-4, 240-255.
- Zou et al. (2013): Response Surface Methodology for Ultrasound-Assisted Extraction of Astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Marine Drugs 2013, 11, 1644-1655.
- Farid Chemat, Natacha Rombaut, Anne-Gaëlle Sicaire, Alice Meullemiestre, Anne-Sylvie Fabiano-Tixier, Maryline Abert-Vian (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 34, 2017. 540-560.
עובדות שכדאי לדעת
סונו-מיצוי
מיצוי קולי או מיצוי סונו-מיצוי מבוסס על העיקרון של קוויטציה אקוסטית.
כאשר גלי אולטרסאונד אינטנסיביים מוחלים על מערכות נוזליות, מתרחשת קוויטציה אקוסטית, שהיא התופעה של יצירה, צמיחה ובסופו של דבר קריסה של בועות ואקום (ראה תמונה למטה). במהלך התפשטות גלי האולטרסאונד, בועות הוואקום מתנודדות וגדלות עד שהן מגיעות לנקודה בה הן אינן יכולות לספוג יותר אנרגיה. בשיא צמיחת הבועות הן קורסות באלימות, מה שגורם להשפעות תרמיות, מכניות וכימיות מקומיות. ההשפעות המכניות כוללות לחצים גבוהים של עד 1000atm, מערבולות וכוחות גזירה אינטנסיביים. כוחות אלה משבשים את דפנות התא ומקדמים העברת מסה בין פנים התא לממס, ומשחררים תרכובות ביו-אקטיביות לנוזל שמסביב (כלומר ממס).
קוויטציה אקוסטית, הנוצרת על ידי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה ובתדר נמוך, יוצרת כוחות גזירה אינטנסיביים והפרשי לחץ וטמפרטורה גבוהים מקומיים, המספקים את ההשפעה הדרושה לשיבוש תאים, ערבוב אינטנסיבי והעברת מסה. כוחות גזירה על-קוליים אלה מיושמים בהצלחה למיצוי קנאביס.
מיצוי קולי של תרכובות מצמחים ורקמות תאים נחקר היטב. היישום של גלים קוליים אינטנסיביים מאוד מקדם תהליכי מיצוי באופן משמעותי. מלבד העצמת תהליכים – מה שמביא לתשואות גבוהות יותר וזמן מיצוי קצר יותר – השפלה תרמית ואובדן מרכיבים רגישים לטמפרטורה נמנעים מכיוון שסוניקציה היא טיפול לא תרמי. יתר על כן, מיצוי קולי הוא בעל עלויות השקעה ותפעול נמוכות, מפחית את השימוש בממסים ו / או מאפשר שימוש בממסים ירוקים יותר, מה שהופך אותו לטכניקת מיצוי חסכונית וידידותית לסביבה. מעבר לשיטות מיצוי קונבנציונליות, מיצוי בסיוע אולטרה-סאונד (איחוד האמירויות הערביות) אומץ מתעשיית המזון לייצור תרכובות ביו-אקטיביות עם רווחים כלכליים.
גלי אולטרסאונד חזקים משבשים את מטריצת התא של מבנים ביולוגיים ומשחררים את התרכובות הביו-אקטיביות. העברת המסה בין החומר הצמחי לממס מתעצמת. בשל מנגנונים אלה, מיצוי קולי יעיל מאוד למיצוי קנאביס.
אסטקסנטין
אסטקסנטין נבדל על ידי צבע אדום עמוק. זהו פיגמנט מסיס שומן המצוי באצות (למשל Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), שמרים (למשל Phaffia rhodozyma), סלמון, פורל, קריל, שרימפס וסרטנים. אסטקסנטין נחשב לנוגד-חמצון על, שכן עוצמתו נוגדת החמצון חזקה פי עשרה עד עשרים מזו של קרוטנואידים רבים אחרים, כמו בטא-קרוטן, לוטאין וזאקסנטין, וחזקה פי מאה מאלפא-טוקופרול (ויטמין E).
אסטקסנטין (3,3′-dihydroxy-β, β′-carotene-4,4′-dione) הוא קטו-קרוטנואיד ושייך לקבוצה גדולה יותר של תרכובות כימיות הידועות בשם טרפנים (כטטרפנואיד), המורכבות מחמישה מבשרי פחמן, דיפוספט איזופנטניל ודימתילאליל דיפוספט. אסטקסנטין מסווג כסוג של תרכובות קרוטנואידים עם רכיבים המכילים חמצן, כלומר הידרוקסיל (-OH) או קטון (C=O), כגון זיאקסנטין וקנתקסנטין. אסטקסנטין הוא מטבוליט של זיאקסנתין ו/או קנתקסנטין, המכיל קבוצות פונקציונליות של הידרוקסיל וקטון. כמו קרוטנואידים רבים, אסטקסנטין הוא פיגמנט מסיס שומנים והוא נבדל על ידי צבעו האדום. קרוטנואידים, כולל אסטקסנטין, ידועים ביכולתם נוגדת החמצון.
אסטקסנטין הוא פיגמנט אדום ומקורו באופן טבעי במיקרו-אצות מי גשמים (Haematococcus pluvialis) ובשמרים הנקראים Xanthophyllomyces dendrorhous (הידוע גם בשם Phaffia rhodozyma). האצות עוברות סטרס באמצעות מצב אחד או שילוב של תנאים, החל ממחסור בחומרים מזינים, מליחות מוגברת ועודף שמש ליצירת אסטקסנטין. המינים שצורכים את מיקרו-אצות המים המתוקים הלחוצות, כמו סלמון, פורל אדום, דניס ים אדום, פלמינגו, סרטנים (למשל שרימפס, קריל, סרטן, לובסטר, סרטנים), משקפים את הפיגמנטציה של גווני האדום-כתום במראה שלהם.
כתוסף, אסטקסנטין ניתן בזכות השפעתו המקדמת בריאות ומטפלת במחלות. אסטקסנטין הוא תוסף תזונה מבוסס היטב הניתן לשיפור בריאות העור (למשל הפחתת קמטים, נזקי כוויות שמש וכו').
יתר על כן, אסטקסנטין מקבל תשומת לב גוברת לשימוש בו לטיפול במחלת אלצהיימר, מחלת פרקינסון, הפרעות לב וכלי דם, כולסטרול גבוה, מחלות כבד, ניוון מקולרי הקשור לגיל ומניעת סרטן.
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים מ המעבדה ל גודל תעשייתי.