मशरूम से चिटिन और चिटोसन उत्पादन

अल्ट्रासोनिकेशन मशरूम जैसे फंगल स्रोतों से चिटिन और चिटोसन को छोड़ने के लिए एक अत्यधिक कुशल तरीका है। उच्च गुणवत्ता वाले बायोपॉलिमर प्राप्त करने के लिए चिटिन और चिटोसन को डाउन-स्ट्रीम प्रोसेसिंग में डीपोलीमराइज्ड और डीसिटाइलेट किया जाना चाहिए। अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त डीपोलीमराइजेशन और डिएसिटिलीकरण एक अत्यधिक प्रभावोत्पादक, सरल और तेज़ तकनीक है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च आणविक भार और बेहतर जैव उपलब्धता के साथ उच्च गुणवत्ता वाले चिटोसन होते हैं।

अल्ट्रासोनिकेशन के माध्यम से मशरूम-व्युत्पन्न चिटिन और चिटोसन

खाद्य और औषधीय मशरूम जैसे लेंटिनस एडोड्स (शिटेक), गैनोडर्मा ल्यूसिडम (लिंगज़ी या रीशी), इनोनोटस ओबलिकस (चागा), एगरिकस बिस्पोरस (बटन मशरूम), हेरिसियम एरिनेसियस (शेर माने), कॉर्डिसेप्स साइनेंसिस (कैटरपिलर कवक), ग्रिफोला फ्रोंडोसा (मुर्गी-ऑफ-द-वुड), ट्रामेट्स वर्सिकुलर (कोरिओलस वर्सिकोलर, पॉलीपोरस वर्सिलर, पॉलीपोरस वेरसीकोलर) और कई अन्य कवक प्रजातियों के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इन मशरूम के साथ-साथ प्रसंस्करण अवशिष्ट (मशरूम अपशिष्ट) का उपयोग चिटोसन का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिकेशन न केवल फंगल सेल दीवार संरचना से चिटिन की रिहाई को बढ़ावा देता है, बल्कि अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त डीपोलीमराइजेशन और डिएसिटिलेशन के माध्यम से मूल्यवान चिटोसन में चिटिन के रूपांतरण को भी चलाता है।

चिटन से चितोसन तक अल्ट्रासोनिक डिसेटाइलेशन

चिटिन से चिटोसन के डीपोलीमराइजेशन और डिएसिटिलीकरण को सोनिकेशन द्वारा बढ़ावा दिया जाता है

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अल्ट्रासोनिक चिमटा UIP4000hdT निष्कर्षण एन मशरूम से chitin के deacetillation के लिए

अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग मशरूम से चिटिन निकालने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, अल्ट्रासाउंड उच्च गुणवत्ता वाले चिटोसन प्राप्त करने के लिए चिटिन के डीपोलीमराइजेशन और डिएसिटिलीकरण को बढ़ावा देता है।

This video demonstrates the highly efficient extraction of lion's mane mushrooms using the Hielscher UP200Ht ultrasonic homogenizer. Ultrasonic extraction is the perfect technique for producing high-quality, full-spectrum extracts containing polysaccharides such as beta glucans, as well as hericenones and erinacins.

Lion's Mane Mushroom Extraction Using the Ultrasonicator UP200Ht

वीडियो थंबनेल

 

एक जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिक प्रणाली का उपयोग करके तीव्र अल्ट्रासोनिकेशन एक तकनीक है जिसका उपयोग चिटिन के डीपोलीमराइजेशन और डिएसिटिलेशन को बढ़ावा देने के लिए किया जाता है, जिससे चिटोसन का निर्माण होता है। चिटिन एक स्वाभाविक रूप से होने वाला पॉलीसेकेराइड है जो क्रस्टेशियन, कीड़ों और कुछ कवक की कोशिका दीवारों के एक्सोस्केलेटन में पाया जाता है। चिटोसन चिटिन अणु से एसिटाइल समूहों को हटाकर चिटिन से प्राप्त होता है।

फंगल चिटिन से चिटोसन रूपांतरण के लिए अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया

जब चिटिन से चिटोसन के उत्पादन के लिए तीव्र अल्ट्रासोनिकेशन लागू किया जाता है, तो एक चिटिन निलंबन को उच्च तीव्रता, कम आवृत्ति अल्ट्रासाउंड तरंगों के साथ सोनिक किया जाता है, आमतौर पर 20 kHz से 30 kHz की सीमा में। प्रक्रिया तीव्र ध्वनिक गुहिकायन उत्पन्न करती है, जो तरल में सूक्ष्म वैक्यूम बुलबुले के गठन, विकास और पतन को संदर्भित करती है। गुहिकायन गुहिकायन बुलबुले के आसपास के तरल में स्थानीयकृत चरम उच्च-कतरनी बल, उच्च तापमान (कई हजार डिग्री सेल्सियस तक) और दबाव (कई सौ वायुमंडल तक) उत्पन्न करता है। ये चरम स्थितियां चिटिन बहुलक के टूटने और बाद में डिएसिटिलीकरण में योगदान करती हैं।
 

मशरूम से चिटिन और चिटोसन को जांच-प्रकार ultrasonication का उपयोग करके कुशलतापूर्वक निकाला जा सकता है।

दो मशरूम प्रजातियों से चिटिन और चिटोसन की एसईएम छवियां: ए) एल वेलरियस से चिटिन; ख) पी रिबिस से चिटिन; ग) एल.वेलरियस से चित्रोसन; घ) पी रिबिस से चित्रोसन ।
चित्र और अध्ययन: © एर्डोडोन एट अल., 2017

 

चिटिन का अल्ट्रासोनिक डिपोलीमराइजेशन

चिटिन का डिपोलीमराइजेशन यांत्रिक बलों के संयुक्त प्रभावों के माध्यम से होता है, जैसे कि माइक्रोस्ट्रीमिंग और तरल जेटिंग, साथ ही मुक्त कणों और कैविटेशन के दौरान गठित अन्य प्रतिक्रियाशील प्रजातियों द्वारा प्रेरित अल्ट्रासोनिक रूप से शुरू की गई रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा। गुहिकायन के दौरान उत्पन्न उच्च दबाव वाली तरंगें चिटिन श्रृंखलाओं को कतरनी तनाव से गुजरने का कारण बनती हैं, जिसके परिणामस्वरूप बहुलक को छोटे टुकड़ों में विभाजित किया जाता है।

चिटिन का अल्ट्रासोनिक डीसिटिलीकरण

डीपोलीमराइजेशन के अलावा, तीव्र अल्ट्रासोनिकेशन भी चिटिन के डीएसिटिलीकरण को बढ़ावा देता है। डिएसिटिलीकरण में चिटिन अणु से एसिटाइल समूहों को हटाना शामिल है, जिससे चिटोसन का गठन होता है। तीव्र अल्ट्रासोनिक ऊर्जा, विशेष रूप से गुहिकायन के दौरान उत्पन्न उच्च तापमान और दबाव, डिएसिटिलीकरण प्रतिक्रिया को तेज करते हैं। कैविटेशन द्वारा बनाई गई प्रतिक्रियाशील स्थितियां चिटिन में एसिटाइल लिंकेज को तोड़ने में मदद करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप एसिटिक एसिड की रिहाई होती है और चिटिन का चिटोसन में रूपांतरण होता है।
कुल मिलाकर, तीव्र अल्ट्रासोनिकेशन चिटिन बहुलक को तोड़ने के लिए आवश्यक यांत्रिक और रासायनिक ऊर्जा प्रदान करके और चिटोसन में रूपांतरण की सुविधा प्रदान करके डीपोलीमराइजेशन और डिएसिटिलेशन प्रक्रियाओं दोनों को बढ़ाता है। यह तकनीक फार्मास्यूटिकल्स, कृषि और बायोमेडिकल इंजीनियरिंग सहित विभिन्न उद्योगों में कई अनुप्रयोगों के साथ चिटिन से चिटोसन के उत्पादन के लिए एक तेज़ और कुशल विधि प्रदान करती है।

पावर अल्ट्रासाउंड के साथ मशरूम से औद्योगिक चिटोसन उत्पादन

वाणिज्यिक चिटिन और चिटोसन उत्पादन मुख्य रूप से समुद्री उद्योगों (यानी मछली पकड़ने, शेल मछली संचयन आदि) के कचरे पर आधारित है। कच्चे माल के विभिन्न स्रोतों के परिणामस्वरूप विभिन्न चिटिन और चिटोसन गुण होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप मौसमी मछली पकड़ने में भिन्नता के कारण उत्पादन और गुणवत्ता में उतार-चढ़ाव होता है। इसके अलावा, कवक स्रोतों से प्राप्त चिटोसन समुद्री स्रोतों से चिटोसन की तुलना में सजातीय बहुलक लंबाई और अधिक घुलनशीलता जैसे कथित रूप से बेहतर गुण प्रदान करता है। (cf. घोरमेड एट अल., 2017) एक समान चिटोसन की आपूर्ति के लिए, फंगल प्रजातियों से चिटिन की निकासी एक स्थिर वैकल्पिक उत्पादन बन गया है। कवक से चिटिन और सिटीओसान उत्पादन अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण और deacetylation प्रौद्योगिकी का उपयोग कर आसानी से और विश्वसनीय प्राप्त किया जा सकता है। तीव्र सोनीशन चिटिन को जारी करने के लिए सेल संरचनाओं को बाधित करता है और बेहतर चिटिन पैदावार और निष्कर्षण दक्षता के लिए जलीय सॉल्वैंट्स में बड़े पैमाने पर हस्तांतरण को बढ़ावा देता है। बाद में अल्ट्रासोनिक डेसिटिलेशन चिटिन को मूल्यवान चिटोसन में परिवर्तित करता है। दोनों, अल्ट्रासोनिक चिटिन निष्कर्षण और चिटोसन के लिए deacetylation किसी भी वाणिज्यिक उत्पादन स्तर तक रैखिक रूप से बढ़ाया जा सकता है ।

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण और कवक chitin के deacetylation उच्च गुणवत्ता chitosan दे.

सोनीशन फंगल चिटोसन के उत्पादन को तेज करता है और उत्पादन को अधिक कुशल और किफायती बनाता है।
(चित्र और अध्ययन: © झू एट अल., 2019)

अल्ट्रासोनिक chitin UP400ST जांच-प्रकार ultrasonicator (400W, 24kHz) के साथ मशरूम से निष्कर्षण

अल्ट्रासोनिकेटर UP400St मशरूम निष्कर्षण के लिए: सोनीशन बायोएक्टिव यौगिकों जैसे पॉलीसैकराइड्स चिटिन और चिटोसन की उच्च पैदावार देता है

अल्ट्रासोनिक चिटिन और चिटोसन डेसेटिलेशन के लिए शोध परिणाम

Sonochemically deacetylated chitin उच्च गुणवत्ता chitosan में परिणाम.झू एट अल (2018) ने अपने अध्ययन में निष्कर्ष निकाला कि अल्ट्रासोनिक डीसेटाइलेशन एक महत्वपूर्ण सफलता साबित हुई है, जो कम प्रतिक्रिया तापमान पर 83-94% deacetylation के साथ β-चिटिन को चिटोसन में परिवर्तित कर रहा है। बाईं तस्वीर अल्ट्रासोनिक deacetylated chitosan (९० डब्ल्यू, 15 मिनट, 20 w/v% NaOH, 1:15 (जी: एमएल) की एक SEM छवि से पता चलता है (चित्र और अध्ययन: © झू एट अल., 2018)
उनके प्रोटोकॉल में, एनएओएच समाधान (20 डब्ल्यू / वी%) डीआई पानी में एनएओएच फ्लेक्स को भंग करके तैयार किया गया था। क्षार समाधान को तब एक सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में 1: 20 (जी: एमएल) के ठोस-तरल अनुपात पर जीएलएसपी तलछट (0.5 ग्राम) में जोड़ा गया था। चिटोसन को एनएसीएल (40 एमएल, 0.2 एम) और एसिटिक एसिड (0.1 एम) में 1: 1 समाधान मात्रा अनुपात में जोड़ा गया था। निलंबन को तब जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर (250 डब्ल्यू, 20 किलोहर्ट्ज) का उपयोग करके 60 मिनट के लिए 25 डिग्री सेल्सियस के हल्के तापमान पर अल्ट्रासाउंड के अधीन किया गया था। (सीएफ झू एट अल, 2018)
 
पंडित एट अल ( 2021) ने पाया कि चिटोसन समाधानों के लिए गिरावट की दर शायद ही कभी बहुलक को घुलनशील करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एसिड की सांद्रता से प्रभावित होती है और काफी हद तक तापमान, अल्ट्रासाउंड तरंगों की तीव्रता और बहुलक को भंग करने के लिए उपयोग की जाने वाली मीडिया की आयनिक ताकत पर निर्भर करती है। (cf. पंडित एट अल., 2021)
 
एक अन्य अध्ययन में, झू एट अल (2019) ने फंगल कच्चे माल के रूप में गैनोडर्मा ल्यूसिडम बीजाणु पाउडर का उपयोग किया और अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त डिएसिटिलीकरण और प्रसंस्करण मापदंडों जैसे सोनिकेशन समय, ठोस-से-तरल अनुपात, एनएओएच एकाग्रता और काइटोसन के डीएसिटिलीकरण (डीडी) की डिग्री पर विकिरण शक्ति के प्रभावों की जांच की। उच्चतम डीडी मान निम्नलिखित अल्ट्रासोनिक मापदंडों पर प्राप्त किया गया था: 80 डब्ल्यू पर 20 मिनट सोनिकेशन, 10% (जी: एमएल) एनएओएच, 1: 25 (जी: एमएल)। सतह आकृति विज्ञान, रासायनिक समूह, थर्मल स्थिरता, और अल्ट्रासोनिक रूप से प्राप्त चिटोसन की क्रिस्टलीयता की जांच एसईएम, एफटीआईआर, टीजी और एक्सआरडी का उपयोग करके की गई थी। शोध दल अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पादित चिटोसन के डिएसिटिलीकरण (डीडी), गतिशील चिपचिपाहट ([η]) और आणविक भार (एमवी)) की डिग्री में महत्वपूर्ण वृद्धि की रिपोर्ट करता है। परिणामों ने कवक की अल्ट्रासोनिक डिएसिटिलीकरण तकनीक को चिटोसन के लिए एक अत्यधिक शक्तिशाली उत्पादन विधि को रेखांकित किया, जो जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। (सीएफ झू एट अल, 2019)

यह वीडियो क्लिप औषधीय मशरूम से बायोएक्टिव यौगिकों के कुशल निष्कर्षण को दर्शाता है। Hielscher अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र UP400St का व्यापक रूप से उच्च गुणवत्ता वाले मशरूम अर्क का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है।

औषधीय मशरूम से बायोएक्टिव यौगिकों का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण

वीडियो थंबनेल

अल्ट्रासोनिक डिपोलीमराइजेशन और डिएसिटिलेशन के साथ सुपीरियर चिटोसन गुणवत्ता

चिटिन/चिटोसन निष्कर्षण और depolymerization की अल्ट्रासोनिक रूप से संचालित प्रक्रियाएं ठीक नियंत्रणीय हैं और अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया मापदंडों को कच्चे माल और लक्षित अंत उत्पाद गुणवत्ता (जैसे, आणविक वजन, deacetylation की डिग्री) में समायोजित किया जा सकता है । यह अल्ट्रासाउंड प्रक्रिया को बाहरी कारकों में अनुकूलित करने और बेहतर परिणाम और दक्षता के लिए इष्टतम मापदंडों को निर्धारित करने की अनुमति देता है।
अल्ट्रासोनिक रूप से डिसेटाइलेटेड चिटोसन उत्कृष्ट जैव उपलब्धता और जैव अनुकूलता दिखाता है। जब अल्ट्रासोनिक रूप से तैयार चिटोसन बायोपॉलिमर की तुलना बायोमेडिकल गुणों के बारे में थर्मल रूप से व्युत्पन्न चिटोसन से की जाती है, तो अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पादित चिटोसन काफी बेहतर फाइब्रोब्लास्ट (एल 929 सेल) व्यवहार्यता और एस्चेरिचिया कोलाई (ई. कोलाई) और स्टेफिलोकोकस ऑरियस (एसरियस) दोनों के लिए बढ़ी हुई जीवाणुरोधी गतिविधि को प्रदर्शित करता है।
(cf. झू एट अल., 2018)
 

chitosan करने के लिए chition के अल्ट्रासोनिक deacetylation

एक की एक आवर्धन में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) छवियों स्कैनिंग) ग्लैडियस, ख) अल्ट्रासाउंड का इलाज ग्लैडियस, ग) ]-चिटिन, घ) अल्ट्रासाउंड-उपचारित जेड-चिटिन, और ई) chitosan (स्रोत: प्रीटो एट अल 2017)

चिटिन और चिटोसन प्रसंस्करण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक उपकरण

क्रस्टेशियन और कवक से औद्योगिक चिटिन / चिटोसन प्रसंस्करण के लिए 4kW ultrasonicatorचिटिन के विखंडन और चिटिन से चिटोसन के डिसिटिलीकरण के लिए शक्तिशाली और विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक उपकरण की आवश्यकता होती है जो उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं, प्रक्रिया मापदंडों पर सटीक नियंत्रण प्रदान करते हैं और भारी भार के तहत और मांग वाले वातावरण में 24/7 संचालित किए जा सकते हैं। Hielscher Ultrasonics उत्पाद रेंज इन आवश्यकताओं को मज़बूती से पूरा करती है। उत्कृष्ट अल्ट्रासाउंड प्रदर्शन के अलावा, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर उच्च ऊर्जा क्षमता का दावा करते हैं, जो एक महत्वपूर्ण आर्थिक लाभ है – खासकर जब वाणिज्यिक बड़े पैमाने पर उत्पादन पर कार्यरत हैं।
Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर उच्च प्रदर्शन प्रणाली हैं जिन्हें इष्टतम तरीके से आपकी प्रक्रिया की जरूरतों को पूरा करने के लिए सोनोट्रोड्स, बूस्टर, रिएक्टर या फ्लो सेल जैसे सामान से लैस किया जा सकता है। डिजिटल रंग प्रदर्शन के साथ, प्रीसेट सोनिकेशन रन का विकल्प, एकीकृत एसडी कार्ड पर स्वचालित डेटा रिकॉर्डिंग, रिमोट ब्राउज़र नियंत्रण और कई अन्य विशेषताएं, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर उच्चतम प्रक्रिया नियंत्रण और उपयोगकर्ता-मित्रता सुनिश्चित करते हैं। मजबूती और भारी भार-वहन क्षमता के साथ युग्मित, Hielscher अल्ट्रासोनिक सिस्टम उत्पादन में आपके विश्वसनीय काम घोड़े हैं। 
चिटिन विखंडन और डिएसिटिलीकरण को लक्षित रूपांतरण और उच्च गुणवत्ता वाले अंतिम चिटोसन उत्पाद को प्राप्त करने के लिए शक्तिशाली अल्ट्रासाउंड की आवश्यकता होती है। विशेष रूप से चिटिन फ्लेक्स के विखंडन और डीपोलीमराइजेशन / डिएसिटिलेशन चरणों के लिए, उच्च आयाम और ऊंचा दबाव महत्वपूर्ण हैं। Hielscher Ultrasonics औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर आसानी से बहुत उच्च आयाम प्रदान करते हैं। 24/7 ऑपरेशन में 200 μm तक के आयामों को लगातार चलाया जा सकता है। यहां तक कि उच्च आयामों के लिए, अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रॉड्स उपलब्ध हैं। Hielscher अल्ट्रासोनिक सिस्टम की शक्ति क्षमता एक सुरक्षित और उपयोगकर्ता के अनुकूल प्रक्रिया में कुशल और तेजी से डिपोलीमराइजेशन और डिएसिटिलीकरण की अनुमति देती है।
 

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चिटिन डीसिटिलीकरण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक जांच (सोनोट्रोड) के साथ औद्योगिक अल्ट्रासोनिक टैंक रिएक्टर

अल्ट्रासोनिक रिएक्टर के साथ 2000W अल्ट्रासाउंड जांच UIP2000hdT मशरूम से चिटिन निष्कर्षण और बाद में डीपोलीमराइजेशन /

नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:

बैच वॉल्यूमप्रवाह की दरअनुशंसित उपकरणों
1 से 500 एमएल10 से 200 मील / मिनटUP100H
10 से 2000 मील20 से 400 एमएल / मिनटUP200Ht, UP400St
0.1 से 20 एल0.2 से 4 एल / मिनटUIP2000hdT
10 से 100 एल2 से 10 एल / मिनटUIP4000hdT
एन.ए.10 से 100 एल / मिनटUIP16000
एन.ए.बड़ाके समूह UIP16000

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अल्ट्रासोनिकेशन द्वारा सहक्रियात्मक चिटिन उपचार में सुधार

पारंपरिक रासायनिक और एंजाइमेटिक चिटिन डिएसिटलिशन की कमियों (यानी, कम दक्षता, उच्च ऊर्जा लागत, लंबे प्रसंस्करण समय, विषाक्त सॉल्वैंट्स) को दूर करने के लिए, उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड को चिटिन और चिटोसन प्रसंस्करण में एकीकृत किया गया है। उच्च तीव्रता सोनिकेशन और ध्वनिक गुहिकायन के परिणामस्वरूप प्रभाव बहुलक श्रृंखलाओं के तेजी से विखंडन का कारण बनते हैं और पॉलीस्प्रेसिटी को कम करते हैं, जिससे चिटोसन के संश्लेषण को बढ़ावा मिलता है। इसके अलावा, अल्ट्रासोनिक कतरनी बल समाधान में द्रव्यमान हस्तांतरण को तेज करते हैं ताकि रासायनिक, हाइड्रोलाइटिक या एंजाइमेटिक प्रतिक्रिया बढ़ जाए। अल्ट्रासोनिक चिटिन उपचार को पहले से मौजूद चिटिन प्रसंस्करण तकनीकों जैसे रासायनिक तरीकों, हाइड्रोलिसिस या एंजाइमेटिक प्रक्रियाओं के साथ जोड़ा जा सकता है।

अल्ट्रासोनिक रूप से असिस्टेड केमिकल डेसेटिलेशन और डिपॉलिमराइजेशन

चूंकि चिटिन एक अट्रैक्टिव और अघुलनशील बायोपॉलिमर है, इसलिए घुलनशील और बायोएसेसिबल चिटोसन प्राप्त करने के लिए इसे डिमिनरलाइजेशन, डिप्रोटीनाइजेशन और डिपॉलिमराइजेशन/डीसेटाइलाइजेशन की प्रक्रिया चरणों से गुजरना होगा । इन प्रक्रिया चरणों में एचसीएल जैसे मजबूत एसिड और नाओएच और कोह जैसे मजबूत ठिकानों के साथ उपचार शामिल हैं। चूंकि ये पारंपरिक प्रक्रिया कदम अक्षम, धीमी गति से और उच्च ऊर्जा की मांग करते हैं, इसलिए सोनीशन द्वारा प्रक्रिया गहनता चिटोसन उत्पादन में काफी सुधार करती है। पावर-अल्ट्रासाउंड का आवेदन चिटोसन पैदावार और गुणवत्ता को बढ़ाता है, प्रक्रिया को दिनों से कुछ घंटों तक कम कर देता है, मामूली सॉल्वैंट्स की अनुमति देता है, और पूरी प्रक्रिया को अधिक ऊर्जा-कुशल बनाता है।

चिटिन के अल्ट्रासोनिक रूप से बेहतर डेप्रोटीनाइजेशन

वैलेजो-डोमिंगुएज़ एट अल (2021) ने चिटिन डिप्रोटीनाइजेशन की अपनी जांच में पाया कि “बायोपॉलिमर के उत्पादन के लिए अल्ट्रासाउंड के आवेदन ने प्रोटीन सामग्री के साथ-साथ चिटिन के कण आकार को कम कर दिया। अल्ट्रासाउंड सहायता के माध्यम से उच्च डिएसिटिलीकरण डिग्री और मध्यम आणविक भार के चिटोसन का उत्पादन किया गया था।”

चिटिन डेपोलिमराइजेशन के लिए अल्ट्रासोनिक हाइड्रोलिसिस

रासायनिक हाइड्रोलिसिस के लिए, या तो एसिड या क्षारीय का उपयोग चिटिन को डीसेटाइलेट करने के लिए किया जाता है, हालांकि क्षार डेसेटिलेशन (जैसे, सोडियम हाइड्रोक्साइड नाउह) का अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एसिड हाइड्रोलिसिस पारंपरिक रासायनिक डीसेटाइलेशन के लिए एक अल्टरनेटिव विधि है, जहां कार्बनिक एसिड समाधान का उपयोग चिटिन और चिटोसन को विकृत करने के लिए किया जाता है। एसिड हाइड्रोलिसिस की विधि का उपयोग ज्यादातर तब किया जाता है जब चिटिन और चिटोसन का आणविक वजन सजातीय होना चाहिए। इस पारंपरिक हाइड्रोलिसिस प्रक्रिया को धीमी और ऊर्जा और लागत-प्रधान के रूप में जाना जाता है। मजबूत एसिड, उच्च तापमान और दबाव की आवश्यकता ऐसे कारक हैं जो हाइड्रोलिटिक चिटोसन प्रक्रिया को बहुत महंगी और समय लेने वाली प्रक्रिया में बदल देते हैं। उपयोग किए जाने वाले एसिड को बेअसर और डीसल्टिंग जैसी डाउनस्ट्रीम प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।
हाइड्रोलिसिस प्रक्रिया में उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासाउंड के एकीकरण के साथ, चिटिन और चिटोसन के हाइड्रोलिटिक क्लीवेज के लिए तापमान और दबाव आवश्यकताओं को काफी कम किया जा सकता है। इसके अलावा, सोनीशन कम एसिड सांद्रता या मामूली एसिड के उपयोग के लिए अनुमति देता है। यह प्रक्रिया को अधिक टिकाऊ, कुशल, लागत प्रभावी और पर्यावरण-मित्रता बनाता है ।

अल्ट्रासोनिक रूप से असिस्टेड केमिकल डेसेटिलेशन

चिटिन और चिटोसन का रासायनिक विघटन और विरूपण मुख्य रूप से खनिज एसिड (जैसे, हाइड्रोक्लोरिक एसिड एचसीएल), सोडियम नाइट्राइट (नानो) के साथ चिटिन या चिटोसन का इलाज करके प्राप्त किया जाता है।2), या हाइड्रोजन पेरोक्साइड (एच2हे2). अल्ट्रासाउंड डीसेटिलेशन दर में सुधार करता है जिससे डीसेटिलेशन की लक्षित डिग्री प्राप्त करने के लिए आवश्यक प्रतिक्रिया समय छोटा हो जाता है। इसका मतलब है कि सोनीशन 12-24 घंटे के आवश्यक प्रसंस्करण समय को कुछ घंटों तक कम कर देता है। इसके अलावा, सोनीफिकेशन काफी कम रासायनिक सांद्रता के लिए अनुमति देता है, उदाहरण के लिए अल्ट्रासाउंड के उपयोग के बिना 65% (w/w) के दौरान सोनीसेक्शन का उपयोग करके 40% (w/w) सोडियम हाइड्रोक्साइड की आवश्यकता होती है।

अल्ट्रासोनिक-एंजाइमेटिक डीसेटाइलेशन

जबकि एंजाइमेटिक डीसेटाइलेशन एक हल्के, पर्यावरण-सौम्य प्रसंस्करण रूप है, इसकी दक्षता और लागत अआर्थिक हैं। जटिल, श्रम-तीव्र और महंगे डाउनस्ट्रीम अलगाव और अंत उत्पाद से एंजाइमों की शुद्धि के कारण, एंजाइमेटिक चिटिन डेसेटिलेशन वाणिज्यिक उत्पादन में लागू नहीं किया जाता है, बल्कि केवल वैज्ञानिक अनुसंधान प्रयोगशाला में उपयोग किया जाता है।
एंजाइमेटिक डीसेटलिटेशन के टुकड़ों से पहले अल्ट्रासोनिक प्री-ट्रीटमेंट चिटिन अणुओं को जिससे सतह क्षेत्र का विस्तार होता है और एंजाइमों के लिए अधिक सतह उपलब्ध हो जाती है। उच्च प्रदर्शन सोनीशन एंजाइमैजी deacetylation में सुधार करने में मदद करता है और प्रक्रिया को और अधिक आर्थिक बनाता है ।

अल्ट्रासोनिक उच्च कतरनी homogenizers प्रयोगशाला, बेंच शीर्ष, पायलट और औद्योगिक प्रसंस्करण में उपयोग किया जाता है।

Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर अनुप्रयोगों, फैलाव, पायसीकरण और निष्कर्षण मिश्रण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक समरूपता का निर्माण करता है ।

साहित्य/संदर्भ

 
 
 

जानने के योग्य तथ्य

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण और चिटिन का डेसेटिलेशन कैसे काम करता है?

जब पावर अल्ट्रासाउंड तरंगों को एक तरल या घोल (उदाहरण के लिए, विलायक में चिटिन से युक्त निलंबन) में जोड़ा जाता है, तो अल्ट्रासोनिक तरंगें तरल के माध्यम से यात्रा करती हैं जिससे वैकल्पिक उच्च दबाव / कम दबाव चक्र होते हैं। कम दबाव चक्रों के दौरान, मिनट वैक्यूम बुलबुले (तथाकथित गुहिकायन बुलबुले) बनाए जाते हैं, जो कई दबाव चक्रों में बढ़ते हैं। एक निश्चित आकार में, जब बुलबुले अधिक ऊर्जा को अवशोषित नहीं कर सकते हैं, तो वे उच्च दबाव चक्र के दौरान हिंसक रूप से गिर जाते हैं। बुलबुला विस्फोट तीव्र गुहिकायन (तथाकथित सोनोमेकैनिकल) बलों की विशेषता है। ये सोनोमैकेनिकल स्थितियां गुहिकायन हॉट-स्पॉट में स्थानीय रूप से होती हैं और क्रमशः 4000K और 1000 atm तक के बहुत उच्च तापमान और दबाव की विशेषता होती है; साथ ही संबंधित उच्च तापमान और दबाव अंतर। फर्टेहरमोर, सूक्ष्म-अशांति और तरल धाराएं 100 मीटर / सेकंड तक के वेग के साथ उत्पन्न होती हैं। कवक और क्रस्टेशियन से चिटिन और चिटोसन के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के साथ-साथ चिटिन डिपोलीमराइजेशन और डिएसिटिलेशन मुख्य रूप से सोनोमैकेनिकल प्रभावों के कारण होते हैं: आंदोलन और अशांति कोशिकाओं को बाधित करते हैं और बड़े पैमाने पर हस्तांतरण को बढ़ावा देते हैं और अम्लीय या क्षारीय सॉल्वैंट्स के साथ संयोजन में बहुलक श्रृंखलाओं को भी काट सकते हैं।

अल्ट्रासोनिकेशन के माध्यम से चिटिन निष्कर्षण का कार्य सिद्धांत

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण कुशलता से मशरूम की कोशिका संरचना को तोड़ता है और सेल वॉल और सेल इंटीरियर (यानी, चिटिन और चिटोसन और अन्य बायोएक्टिव फाइटोकेमिकल्स जैसे पॉलीसैकराइड्स) से इंट्रासेल्युलर यौगिकों को सॉल्वेंट में जारी करता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण ध्वनिक कैविटेशन के कार्य सिद्धांत पर आधारित है। अल्ट्रासोनिक/ध्वनिक कैविटेशन के प्रभाव उच्च कतरनी बलों, अशांति और तीव्र दबाव अंतर हैं । ये सोनोमैकेनिकल बल सेलुलर संरचनाओं जैसे चिटिनस मशरूम सेल दीवारों को तोड़ते हैं, कवक बायोमटेरियल और विलायक के बीच बड़े पैमाने पर हस्तांतरण को बढ़ावा देते हैं और परिणामस्वरूप एक त्वरित प्रक्रिया के भीतर बहुत अधिक निकालने की पैदावार होती है। इसके अतिरिक्त, सोनीशन बैक्टीरिया और रोगाणुओं को मार कर अर्क की नसबंदी को बढ़ावा देता है। सोनीशन द्वारा माइक्रोबियल निष्क्रियता कोशिका झिल्ली, मुक्त कणों के उत्पादन और स्थानीय हीटिंग के लिए विनाशकारी कैविटेशनल बलों का परिणाम है।

अल्ट्रासोनिकेशन के माध्यम से डीपोलीमराइजेशन और डिएसिटिलेशन का कार्य सिद्धांत

बहुलक श्रृंखलाएं एक गुहिकायन बुलबुले के चारों ओर अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पन्न कतरनी क्षेत्र में पकड़ी जाती हैं और एक ढहने वाली गुहा के पास बहुलक कुंडल के श्रृंखला खंड आगे की तुलना में उच्च वेग से आगे बढ़ेंगे। बहुलक खंडों और सॉल्वैंट्स की सापेक्ष गति के कारण बहुलक श्रृंखला पर तनाव उत्पन्न होते हैं और ये दरार पैदा करने के लिए पर्याप्त होते हैं। इस प्रकार प्रक्रिया बहुलक समाधान ~ 2 ° में अन्य कतरन प्रभावों के समान है और बहुत समान परिणाम देती है। (cf. Price et al., 1994)

काइटिन

चिटिन एक एन-एसिटाइलग्लूकोसामाइन बहुलक (पॉली-(β-(1-4)-एन-एसिटाइल-डी-ग्लूकोसामाइन) है, जो एक स्वाभाविक रूप से होने वाला पॉलीसेकेराइड है जो व्यापक रूप से अकशेरुकी जीवों जैसे क्रस्टेशियन और कीड़ों के एक्सोस्केलेटन में पाया जाता है, स्क्विड और कटलफिश के आंतरिक कंकाल के साथ-साथ कवक की कोशिका भित्ति भी। मशरूम सेल की दीवारों की संरचना में एम्बेडेड, चिटिन फंगल सेल की दीवार के आकार और कठोरता के लिए जिम्मेदार है। कई अनुप्रयोगों के लिए, चिटिन को इसके डेसेटाइलेटेड व्युत्पन्न में परिवर्तित किया जाता है, जिसे डीपोलीमराइजेशन प्रक्रिया के माध्यम से चिटोसन के रूप में जाना जाता है।
काइटोसन चिटिन का सबसे आम और सबसे मूल्यवान व्युत्पन्न है। यह बी-1,4 ग्लाइकोसाइड से जुड़ा एक उच्च आणविक वजन पॉलीसैकराइड है, जो एन-एसिटिल-ग्लूकोसामाइन और ग्लूकोसामाइन से बना है।
चिटोसन रासायनिक या एंजाइमेटिक के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है एन- डेसेटिलेशन। रासायनिक रूप से संचालित डेसेटिलेशन प्रक्रिया में, एसीटाइल समूह (आर-एनएचकोच3) उच्च तापमान पर मजबूत क्षार द्वारा बंद कर दिया जाता है। वैकल्पिक रूप से, चिटोसन को एंजाइमेटिक डिएसिटिलेशन के माध्यम से संश्लेषित किया जा सकता है। हालांकि, औद्योगिक उत्पादन पैमाने पर रासायनिक डिएसिटिलीकरण पसंदीदा तकनीक है, क्योंकि डेसेटाइलेज़ एंजाइमों की उच्च लागत और प्राप्त कम चिटोसन पैदावार के कारण एंजाइमेटिक डिएसिटिलेशन काफी कम कुशल है। अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग (1→4)-/β-लिंकेज (डिपोलीमराइजेशन) के रासायनिक क्षरण को तेज करने और उच्च गुणवत्ता वाले चिटोसन प्राप्त करने के लिए चिटिन के डिएसिटिलीकरण को प्रभावित करने के लिए किया जाता है।
जब एंजाइमेशन को एंजाइमेटिक डीसेटिलेशन के लिए प्री-ट्रीटमेंट के रूप में लागू किया जाता है, तो चिटोसन यील्ड और गुणवत्ता में भी सुधार होता है।


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