पोषक तत्वों की खुराक के लिए अल्ट्रासोनिक शैवाल निष्कर्षण
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण शैवाल कोशिकाओं को प्रभावी ढंग से और तेजी से बाधित करने का बेहतर तरीका है। सोनिकेशन बायोएक्टिव यौगिकों की पूरी मात्रा जारी कर सकता है, जो अल्ट्रासोनिक तकनीक को अत्यधिक कुशल बनाता है।
अल्ट्रासोनिक्स के साथ शैवाल से प्रोटीन, लिपिड और फेनोलिक्स कैसे निकालें
अल्गल और माइक्रोएल्गल प्रजातियां जैविक रूप से सक्रिय यौगिकों जैसे प्रोटीन, लिपिड, कैरोटीनॉयड, पिगमेंट (जैसे, फाइकोसाइनिन, एस्टैक्सैन्थिन आदि), फेनोलिक्स और पॉलीसेकेराइड (जैसे, कैरेजेन) में समृद्ध हैं। यह उन्हें खाद्य पदार्थों और आहार की खुराक के लिए अर्क का उत्पादन करने के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्राकृतिक सामग्री बनाता है। पोषक तत्वों की खुराक के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली शैवाल प्रजातियां आर्थ्रोस्पिरा मैक्सिमा और (जिसे स्पिरुलिना के रूप में भी जाना जाता है), क्लोरेला वल्गारिस, हेमेटोकोकस प्लुवियलिस और उल्वा एसपीपी हैं। शैवाल को उच्च गुणवत्ता वाले प्रोटीन, लिपिड, लंबी श्रृंखला वाले पीयूएफए (यानी ओमेगा -3), पॉलीसेकेराइड (जैसे एल्गिनेट, कैरेजेनन, β-ग्लूकन), विटामिन और एंटीऑक्सिडेंट का एक अच्छा स्रोत माना जाता है।
स्पिरुलिना आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला शैवाल है, जो प्रोटीन (50-70% शुष्क डब्ल्यूटी के साथ) जैसे उच्च मूल्य वाले बायोएक्टिव यौगिकों में समृद्ध है। चूंकि स्पिरुलिना को एफडीए (संयुक्त राज्य अमेरिका के खाद्य औषधि प्रशासन) द्वारा जीआरएएस (आमतौर पर सुरक्षित के रूप में मान्यता प्राप्त) के रूप में अनुमोदित किया जाता है, स्पिरुलिना और स्पिरुलिना के अर्क का उपयोग व्यावसायिक खाद्य पदार्थों में या भोजन की खुराक के रूप में किया जा सकता है।
अल्ट्रासोनिक शैवाल निष्कर्षण के लाभ
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण कई गुना बिंदुओं में वैकल्पिक निष्कर्षण विधियों को उत्कृष्टता देता है, जैसे उच्च उपज, विश्वसनीयता, सुरक्षा, सादगी और पर्यावरण-मित्रता।
पूर्ण निष्कर्षण उपज
उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिकेटर शैवाल कोशिकाओं को खोलते हैं और उन्हें बाधित करते हैं ताकि इंट्रासेल्युलर सामग्री जारी हो। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण इस प्रकार बायोएक्टिव यौगिकों का पूरा स्पेक्ट्रम जारी करता है, जैसे कि फाइकोबिलिप्रोटीन, कैरोटीनॉयड और लिपिड और फेनोलिक्स।
फाइकोबिलिप्रोटीन को तीन प्रमुख समूहों में विभेदित किया जा सकता है, अर्थात् क्लोरो-फाइकोसाइनिन, एलोफाइकोसाइनिन और फाइकोएरिथ्रिन। C-Phycocyanin एक प्राकृतिक नीला वर्णक है, जिसका व्यापक रूप से खाद्य और दवा उत्पादों में उपयोग किया जाता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रोटीन का पूरा स्पेक्ट्रम जारी करता है।
सोनोस्टेशन – 2x 2kW अल्ट्रासोनिकेटर के साथ एक अल्ट्रासोनिक प्रणाली, हड़कंप मच गया टैंक और पंप – निष्कर्षण के लिए एक उपयोगकर्ता के अनुकूल प्रणाली है।
उच्च निष्कर्षण दक्षता
डुआंग्सी एट अल (200 9) ने आर्थोस्पिरा बायोमास से बायोएक्टिव यौगिकों के निष्कर्षण (अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त विलायक निष्कर्षण और बार-बार ठंड और विगलन द्वारा निष्कर्षण) के दो अलग-अलग तरीकों का परीक्षण किया और पाया कि अल्ट्रासोनिक विलायक निष्कर्षण के परिणामस्वरूप ठंड और विगलन (15.6%) की तुलना में उच्च निष्कर्षण दक्षता (22.1%) हुई। सोनिकेशन और बार-बार ठंड और विगलन के बीच सेल टूटना तुलना से पता चलता है कि सोनिकेशन अधिक प्रभावी है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन शैवाल कोशिकाओं को तेजी से और प्रभावी ढंग से बाधित करता है जिसके परिणामस्वरूप बार-बार ठंड और विगलन द्वारा इलाज किए गए स्पिरुलिना कोशिकाओं की तुलना में उच्च सेल व्यवधान होता है।
बार-बार ठंड और विगलन की तुलना में सेल लिफाफे को तोड़ने में सोनिकेशन अधिक प्रभावी था। फाइकोसाइनिन की निष्कर्षण उपज से पता चला है कि प्रसंस्करण तापमान निष्कर्षण दक्षता को प्रभावित करता है।
तेजी से निष्कर्षण प्रक्रिया
उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक सिस्टम शैवाल निलंबन में उच्च आयामों के माध्यम से उच्च अल्ट्रासाउंड शक्ति लागू कर सकते हैं। यह अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण को बहुत तेज प्रसंस्करण विधि बनाता है।
तापमान नियंत्रण
अल्ट्रासोनिकेशन एक गैर-थर्मल, विशुद्ध रूप से यांत्रिक निष्कर्षण तकनीक है। निष्कर्षण तापमान को प्लग करने योग्य तापमान सेंसर का उपयोग करके ठीक से नियंत्रित किया जा सकता है, जो डिजिटल Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर से वायर्ड होता है। Hielscher के डिजिटल अल्ट्रासोनिकेटर का सॉफ्टवेयर तापमान सीमा निर्धारित करने की अनुमति देता है, ताकि तापमान सीमा तक पहुंचने पर अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र रुक जाए। सटीक तापमान नियंत्रण गर्मी के प्रति संवेदनशील सामग्री जैसे कि फाइकोबिलिप्रोटीन, विटामिन, पॉलीफेनोल, पॉलीसेकेराइड, लिपिड और अन्य बायोएक्टिव यौगिकों के थर्मल क्षरण को रोकने की अनुमति देता है।
विभिन्न सॉल्वैंट्स के साथ संगत
अल्ट्रासोनिकेशन लगभग किसी भी विलायक के साथ संगत है। पानी या इथेनॉल जैसे हरे सॉल्वैंट्स के संयोजन में अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण स्वच्छ अर्क का उत्पादन करता है। इन अल्ट्रासोनिक अर्क को खाद्य पदार्थों में सुरक्षित रूप से शामिल किया जा सकता है क्योंकि निष्कर्षण, सॉल्वैंट्स, इथेनॉल और पानी में जीआरएएस (आमतौर पर सुरक्षित के रूप में मान्यता प्राप्त) स्थिति होती है।
प्रजनन क्षमता और प्रक्रिया मानकीकरण
Hielscher के डिजिटल अल्ट्रासोनिकेटर एक बुद्धिमान सॉफ्टवेयर और आदर्श निष्कर्षण मापदंडों के लिए सेटिंग्स की एक विस्तृत विविधता के साथ आते हैं। सॉफ्टवेयर सभी अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया पैरामीटर (जैसे, आयाम, शुद्ध शक्ति, कुल शक्ति, तापमान, दबाव, समय, तिथि) को प्रोटोकॉल करता है और अंतर्निहित एसडी-कार्ड पर सीएसवी फ़ाइल में सोनीशन डेटा लिखता है। यह आपको अपनी निष्कर्षण प्रक्रिया को मानकीकृत करने और सोनीशन और गुणवत्ता आउटपुट की बारीकी से निगरानी करने की अनुमति देता है। ये सुविधाएँ आपको प्रक्रिया स्थिरीकरण आवश्यकताओं के साथ-साथ अच्छी विनिर्माण प्रथाओं (जीएमपी) को पूरा करने में मदद करती हैं, जो दोनों अत्यधिक महत्वपूर्ण होते हैं जब अर्क पूरक, भोजन या दवा उत्पादों के लिए उत्पादित होते हैं।
अल्ट्रासोनिक Phycocyanin निष्कर्षण प्रोटोकॉल
मजूमदार एट अल (2017) ने आर्थोस्पिरा प्लैटेंसिस से फाइकोसाइनिन और फेनोलिक्स के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए इष्टतम प्रसंस्करण मापदंडों की जांच की। फाइकोसाइनिन (29.9 मिलीग्राम/जी) और कुल फेनोलिक्स (2.4 मिलीग्राम/जी) की अधिकतम उपज 40% इथेनॉल एकाग्रता, अल्ट्रासोनिकेटर UP50H (50 वाट, 30kHz) का उपयोग करके 34.9 °C निष्कर्षण तापमान पर 95% के निष्कर्षण समय के लिए प्राप्त की गई थी।
Vernès et al. (2019) ने स्पिरुलिना से प्रोटीन निकालने के लिए UIP1000hdT (1000W, 20kHz) अल्ट्रासोनिकेटर का उपयोग किया। अल्ट्रासोनिकेटर बीएस 2 डी 34 सोनोट्रोड और एक अल्ट्रासोनिक फ्लो रिएक्टर से लैस था (फ्लो सेल और सीपेक्स पंप के साथ सटीक अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण सेटअप के लिए नीचे दी गई तस्वीर देखें)।
UIP1000hdT – Manothermosonication (MTS) ने लैब स्केल पर स्पिरुलिना से हमारे प्रोटीन निष्कर्षण की स्थापना की
स्रोत: वर्नेस एट अल 2019
शोध के नतीजे बताते हैं कि प्रोटीन उपज के लिए अनुकूलित अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण स्थितियों में थोड़ा ऊंचा तापमान और दबाव (तथाकथित मैनोथमोसोनिकेशन एमटीएस) शामिल है। एमटीएस बड़े पैमाने पर हस्तांतरण को बढ़ावा देता है और अल्ट्रासाउंड के बिना पारंपरिक प्रक्रिया (8.63 ± 1.15 ग्राम / 100 ग्राम सूखी डब्ल्यूटी) की तुलना में 229% अधिक प्रोटीन (28.42 ± 1.15 ग्राम / 100 ग्राम सूखी डब्ल्यूटी) प्राप्त करने में सक्षम बनाता है।
निकालने में शुष्क स्पिरुलिना बायोमास के प्रति 100 ग्राम प्राप्त 28.42 ग्राम प्रोटीन के साथ, निरंतर सोनीशन प्रक्रिया में केवल 6 मिनट में 50% की प्रोटीन वसूली दर हासिल की गई थी। माइक्रोस्कोपिक इमेजिंग से पता चलता है कि ध्वनिक कैविटेशन विभिन्न तंत्रों जैसे विखंडन, सोनोपोरेशन, डिटेक्स्चरेशन द्वारा स्पिरुलिना फिलामेंट्स को प्रभावित करता है। ये विभिन्न प्रभाव स्पिरुलिना बायोएक्टिव यौगिकों के निष्कर्षण, रिलीज और घुलनशीलता को आसान और अधिक प्रभावी बनाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च गुणवत्ता की उच्च प्रोटीन उपज होती है।
अल्ट्रासोनिक रूप से निकाले गए प्रोटीन की गुणवत्ता के बारे में, अल्ट्रासाउंड उपचार द्वारा अमीनो एसिड को अपमानित नहीं किया गया था, लेकिन पारंपरिक निष्कर्षण की तुलना में वे सोनिकेशन के मामले में बड़ी मात्रा में मौजूद हैं।
जब ऊंचा दबाव और तापमान के बिना मैनोथमोसोनिकेशन और अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण की तुलना की जाती है, तो निष्कर्षण उपज और दक्षता में अंतर केवल न्यूनतम होता है। इसलिए, अकेले अल्ट्रासाउंड को स्पिरुलिना प्रोटीन से भरपूर उच्च गुणवत्ता वाले अर्क का उत्पादन करने के लिए सबसे किफायती और आसान तकनीक माना जाता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक हरे, पर्यावरण के अनुकूल निष्कर्षण तकनीक है जो प्रयोगशाला पैमाने पर स्पिरुलिना से प्रोटीन निष्कर्षण के लिए उपयुक्त है, जिसे आसानी से पायलट और औद्योगिक पैमाने पर बढ़ाया जा सकता है। (cf. Vernès et al. 2019)
UP400St 8L बैच में शैवाल के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए
उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक एक्सट्रैक्टर्स
छोटे पैमाने पर प्राप्त सभी निष्कर्षण परिणामों को रैखिक रूप से बड़ी उत्पादन क्षमताओं तक बढ़ाया जा सकता है। प्रयोगशाला से औद्योगिक निष्कर्षण प्रणाली तक Hielscher Ultrasonics बड़े उत्पाद पोर्टफोलियो में आपकी परिकल्पित प्रक्रिया क्षमता के लिए सबसे उपयुक्त अल्ट्रासोनिकेटर है। हमारे लंबे समय से अनुभवी कर्मचारी अंतिम उत्पादन स्तर पर आपके अल्ट्रासोनिक सिस्टम की स्थापना के लिए व्यवहार्यता परीक्षण और प्रक्रिया अनुकूलन से आपकी सहायता करेंगे।
Hielscher Ultrasonics – परिष्कृत निष्कर्षण उपकरण
Hielscher Ultrasonics उत्पाद पोर्टफोलियो छोटे से बड़े पैमाने पर उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक चिमटा की पूरी श्रृंखला को शामिल किया गया। अतिरिक्त सामान आपकी प्रक्रिया के लिए सबसे उपयुक्त अल्ट्रासोनिक डिवाइस कॉन्फ़िगरेशन की आसान असेंबली की अनुमति देते हैं। इष्टतम अल्ट्रासोनिक सेटअप परिकल्पित क्षमता, मात्रा, कच्चे माल, बैच या इनलाइन प्रक्रिया और समयरेखा पर निर्भर करता है। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरण की मजबूती भारी शुल्क पर और मांग वातावरण में 24/7 आपरेशन के लिए अनुमति देता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रक्रियाओं की रैखिक मापनीयता उत्पादन में सरल और विश्वसनीय वृद्धि की अनुमति देती है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रक्रियाओं के रैखिक स्केल-अप के बारे में और पढ़ें!
विभिन्न सामानों में से चुनें जैसे:
- विभिन्न आकारों, व्यास और आकारों के साथ सोनोट्रोड्स
- 200μm और उच्चतर के उच्च आयाम के लिए सोनोट्रोड्स
- विभिन्न संस्करणों और ज्यामिति के साथ प्रवाह सेल रिएक्टर
- लाभ बढ़ाने या घटाने के लिए कई बूस्टर सींग
- सोनोस्टेशन जैसे पूर्ण सोनीशन सेटअप, जिसमें अल्ट्रासोनिक चिमटा, टैंक, आंदोलनकारी और पंप शामिल हैं
- प्लग करने योग्य तापमान सेंसर
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नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/मिनट | यूपी100एच |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/मिनट | यूपी200एचटी, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/मिनट | यूआईपी2000एचडीटी |
| 10 से 100L | 2 से 10 लीटर/मिनट | यूआईपी4000एचडीटी |
| एन.ए. | 10 से 100 लीटर/मिनट | UIP16000 |
| एन.ए. | बड़ा | का क्लस्टर UIP16000 |
हमसे संपर्क करें! हमसे पूछो!
से उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक homogenizers प्रयोगशाला तक पायलट और उद्योग-प्रधान पैमाना।
साहित्य/सन्दर्भ
- Anupriya Mazumder; P. Prabuthas; Hari Niwas Mishra (2017): Optimization of ultrasound-assisted solvent extraction of phycocyanin and phenolics from Arthospira platensis var. ‘lonor’ biomass. Nutrafoods (2017) 16:231-239.
- Vernès L., Abert-Vian M., El Maâtaoui M., Tao Y., Bornard I., Chemat F. (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry 54, 2019. 48-60.
- Merlyn Sujatha Rajakumar and Karuppan Muthukumar (2018): Influence of pre-soaking conditions on ultrasonic extraction of Spirulina platensis proteins and its recovery using aqueous biphasic system. Separation Science and Technology 2018.
- Smriti Kana Pyne, Paramita Bhattacharjee, Prem Prakash Srivastav (2020): Process optimization of ultrasonication-assisted extraction to obtain antioxidant-rich extract from Spirulina platensis. Sustainability, Agri, Food and Environmental Research 8(4), 2020.
- Zhou, Jianjun; Min Wang, Francisco J. Barba, Zhenzhou Zhu, Nabil Grimi (2023):
A combined ultrasound + membrane ultrafiltration (USN-UF) process for enhancing saccharides separation from Spirulina (Arthrospira platensis). Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 85, 2023. - Rachen Duangsee, Natapas Phoopat, Suwayd Ningsanond (2009): Phycocyanin extraction from Spirulina platensis and extract stability under various pH and temperature. Asian Journal of Food and Agro-Industry 2009, 2(04), 819-826.
जानने के योग्य तथ्य
स्पिरुलिना
स्पिरुलिना, जो एक प्रोकैरियोटिक बैक्टीरिया है, कैरोटीनॉयड, क्लोरोफिल और फाइकोसायनिन जैसे पिगमेंट में समृद्ध है। कैरोटीनॉयड (जैसे, β-कैरोटीन, एक नारंगी-पीला वर्णक), क्लोरोफिल और फाइकोसाइनिन क्रमशः 0.4, 1.0 और 14% शुष्क डब्ल्यूटी पर पाया जा सकता है। फाइकोसाइनिन नीला-हरा प्रोटीन है, एक तथाकथित बिलिप्रोटीन, जो साइनोबैक्टीरिया के साइटोप्लाज्मिक झिल्ली में प्रकाश संश्लेषक लैमेलस में स्थित है।
इसका उपयोग खाद्य योज्य और खाद्य रंगीन, पोषण पूरक और इम्यूनो-डायग्नोस्टिक अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।