पोषण की खुराक के लिए अल्ट्रासोनिक शैवाल निष्कर्षण
अल्ट्रासोनिक्स के साथ शैवाल से प्रोटीन, लिपिड और फेनोलिक्स कैसे निकालें
शैवाल और सूक्ष्मशैवाल प्रजातियां जैविक रूप से सक्रिय यौगिकों जैसे प्रोटीन, लिपिड, कैरोटेनॉइड, पिगमेंट (जैसे, में समृद्ध होती हैं, फायकोसाइनिन, अस्टैक्सान्थिन आदि), फेनोलिक्स और पॉलीसैकराइड्स। यह उन्हें खाद्य पदार्थों और आहार की खुराक के लिए अर्क का उत्पादन करने के लिए एक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाला प्राकृतिक सामग्री बनाता है। पोषण की खुराक के लिए आमतौर पर इस्तेमाल शैवाल प्रजातियां हैं आर्थ्रोस्पिरा मैक्सिमा और (जिसे स्पाइरुलिना के नाम से भी जाना जाता है), क्लोरेला वल्डिस, हीमेटोकोकस प्लूविलिस, तथा उल्वा पीपी. शैवाल को उच्च गुणवत्ता वाले प्रोटीन, लिपिड, लंबी श्रृंखला के पीयूएफए (यानी ओमेगा-3), पॉलीसैकराइड्स (जैसे एल्गिनेट, कैरागन,-ग्लूकान), विटामिन और एंटीऑक्सीडेंट का एक अच्छा स्रोत माना जाता है।
स्पाइरुलिना व्यापक रूप से उपलब्ध है और आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले शैवाल प्रकार है, जो प्रोटीन (50-70% शुष्क wt के साथ) जैसे उच्च मूल्यवान बायोएक्टिव यौगिकों में समृद्ध है। चूंकि स्पाइरुलिना को एफडीए (संयुक्त राज्य अमेरिका का खाद्य औषधि प्रशासन) द्वारा GRAS (आम तौर पर सुरक्षित के रूप में मान्यता प्राप्त) के रूप में मंजूरी दी जाती है, इसलिए स्पाइरुलिना और स्पाइरुलिना अर्क का उपयोग व्यावसायीकृत खाद्य पदार्थों में या खाद्य खुराक के रूप में किया जा सकता है।
अल्ट्रासोनिक शैवाल निष्कर्षण के फायदे
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण कई गुना अंकमें 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 इंट्रासेलर सामग्री जारी हो। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण रिलीज होता है जिससे बायोएक्टिव यौगिकों का पूरा स्पेक्ट्रम, जैसे फिकोबिलिप्रोटीन, कैरोटेनॉइड और लिपिड और फेनोलिक्स।
फाइकोबिलिप्रोटीन को तीन प्रमुख समूहों में विभेदित किया जा सकता है, नामत क्लोरो-फाइकोसाइनिन, एलोफिकोसाइनिन और फाइकोरिथ्रिन। सी-फिकोसाइनिन 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 ultrasonicators, हलचल टैंक और पंप के साथ एक अल्ट्रासोनिक प्रणाली – निष्कर्षण के लिए एक उपयोगकर्ता के अनुकूल प्रणाली है.
उच्च निष्कर्षण दक्षता
डुंगसी एट अल (2009) ने आर्ट्होस्पिरा बायोमास से बायोएक्टिव यौगिकों के बार-बार ठंड और विगलन द्वारा निष्कर्षण (अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त सॉल्वेंट निष्कर्षण और निष्कर्षण) के दो अलग-अलग तरीकों का परीक्षण किया और पाया कि अल्ट्रासोनिक सॉल्वेंट निष्कर्षण के परिणामस्वरूप उच्च निष्कर्षण दक्षता (22.1%) ठंड और विगलन (१५.६%) की तुलना में । 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 की गई स्पाइरुलिना कोशिकाओं की तुलना में उच्च कोशिका व्यवधान होता है।
बार-बार ठंड और विगलन की तुलना में सेल लिफाफे को तोड़ने में सोनिकेशन अधिक प्रभावी था। फायकोसाइनिन की निष्कर्षण उपज से पता चला कि प्रसंस्करण तापमान ने निष्कर्षण दक्षता को प्रभावित किया।
रैपिड निष्कर्षण प्रक्रिया
उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक सिस्टम शैवाल निलंबन में उच्च आयाम के माध्यम से उच्च अल्ट्रासाउंड शक्ति लागू कर सकते हैं। यह अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण को बहुत तेजी से प्रसंस्करण विधि बनाता है।
तापमान नियंत्रण
अल्ट्रासोनिकेशन एक गैर-थर्मल, विशुद्ध रूप से यांत्रिक निष्कर्षण तकनीक है। निष्कर्षण तापमान को एक प्लग करने योग्य तापमान सेंसर का उपयोग करके ठीक से नियंत्रित किया जा सकता है, जो डिजिटल हिल्सचर अल्ट्रासोनिकेटर के लिए वायर्ड है। हिल्स्चर के डिजिटल अल्ट्रासोनिकेटर का सॉफ्टवेयर तापमान सीमा निर्धारित करने की अनुमति देता है, ताकि तापमान सीमा तक पहुंचने पर अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइजर रुक जाए। सटीक तापमान नियंत्रण गर्मी के प्रति संवेदनशील सामग्रियों जैसे फाइटोबिलिप्रोटीन, विटामिन, पॉलीफेनॉल, पॉलीसैकराइड्स, लिपिड और अन्य बायोएक्टिव यौगिकों के थर्मल क्षरण को रोकने की अनुमति देता है।
विभिन्न सॉल्वैंट्स के साथ संगत
अल्ट्रासोनिकेशन लगभग किसी भी सॉल्वेंट के साथ संगत है। पानी या इथेनॉल जैसे हरे सॉल्वैंट्स के संयोजन में अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण साफ अर्क का उत्पादन करता है। इन अल्ट्रासोनिक अर्क को सुरक्षित रूप से खाद्य पदार्थों में शामिल किया जा सकता है क्योंकि निष्कर्षण सॉल्वैंट्स इथेनॉल और पानी में GRAS (आम तौर पर सुरक्षित के रूप में मान्यता प्राप्त) स्थिति होती है।
प्रजनन क्षमता और प्रक्रिया मानकीकरण
हिल्स्चर 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 सोनिकेशन डेटा लिखता है। यह आपको अपनी निष्कर्षण प्रक्रिया को मानकीकृत करने और ध्वनिऔर गुणवत्ता उत्पादन की बारीकी से निगरानी करने की अनुमति देता है। ये विशेषताएं आपको प्रक्रिया स्टैडाइजेशन आवश्यकताओं के साथ-साथ अच्छे विनिर्माण प्रथाओं (जीएमपी) को पूरा करने में मदद करती हैं, जो पूरक, भोजन या दवा उत्पादों के लिए अर्क का उत्पादन होने पर अत्यधिक महत्वपूर्ण हैं।
अल्ट्रासोनिक फिकोसाइनिन निष्कर्षण प्रोटोकॉल
Mazumder एट अल (२०१७) ने आर्ट्होस्पिरा प्लेटेंसिस से फाइकोसाइनिन और फेनोलिक्स के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए इष्टतम प्रसंस्करण मापदंडों की जांच की । 104.7 सेकंड के निष्कर्षण समय के लिए 95% के आयाम पर अल्ट्रासोनिकेटर UP50H (50 वाट, 30kHz) का उपयोग करके फाइकोसाइनिन (29.9 मिलीग्राम/जी) और कुल फेनोलिक्स (2.4 मिलीग्राम/जी) की अधिकतम उपज 40% इथेनॉल एकाग्रता, 34.9 डिग्री सेल्सियस निष्कर्षण तापमान प्राप्त की गई थी।
वर्नेस एट अल (2019) का उपयोग किया गया UIP1000hdT (1000 वाट, 20kHz) स्पाइरुलिना से प्रोटीन निकालने के लिए अल्ट्रासोनिकेटर। अल्ट्रासोनिकेटर को BS2d34 सोनोरोड और अल्ट्रासोनिक फ्लो रिएक्टर से लैस किया गया था (फ्लो सेल और सीपेक्स पंप के साथ सटीक अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण सेटअप के लिए नीचे चित्र देखें)।
UIP1000hdT – मैनोथमोसोनिकेशन (एमटीएस) सेटअप लैब स्केल पर स्पाइरुलिना से हमारे प्रोटीन निष्कर्षण को und
स्रोत: वर्नेस एट अल. 2019
अनुसंधान के परिणाम 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 की तुलना में 229% अधिक प्रोटीन (28.42 ± 1.15 ग्राम/100 ग्राम शुष्क wt.) प्राप्त करने में सक्षम बनाता है (8.63 ± 1.15 ग्राम/100 ग्राम शुष्क wt)।
28.42 ग्राम प्रोटीन के साथ निकालने में 100 ग्राम सूखे स्पाइरुलिना बायोमास के प्रति प्राप्त, 50% की प्रोटीन वसूली दर एक निरंतर ध्वनि प्रक्रिया में केवल 6 मिनट में प्राप्त की गई थी। सूक्ष्म इमेजिंग से पता चलता है कि ध्वनिक कैविटेशन विभिन्न तंत्रों जैसे विखंडन, सोनोपोशन, डिटेक्स्टेशन द्वारा स्पाइरुलिना फिलामेंट्स को प्रभावित करता है। ये विभिन्न प्रभाव स्पाइरुलिना बायोएक्टिव यौगिकों 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, अमीनो एसिड को अल्ट्रासाउंड उपचार द्वारा अपमानित नहीं किया गया था, लेकिन पारंपरिक निष्कर्षण की तुलना में वे ध्वनि 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 स्पाइरुलिना प्रोटीन में समृद्ध उच्च गुणवत्ता वाले अर्क का उत्पादन करने के लिए सबसे किफायती और आसान तकनीक माना जाता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रयोगशाला पैमाने पर स्पाइरुलिना से प्रोटीन निष्कर्षण के लिए उपयुक्त एक हरे, पर्यावरण के अनुकूल निष्कर्षण तकनीक है, जिसे आसानी से पायलट और औद्योगिक पैमाने पर पहुंचा या जा सकता है। (cf. Vernès एट अल 2019)
UP400St 8L बैच में शैवाल के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए
उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक निकालने वाले
छोटे पैमाने पर प्राप्त सभी निष्कर्षण परिणामों को बड़ी उत्पादन क्षमताओं तक पहुंचाया जा सकता है। हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक्स लैब से औद्योगिक निष्कर्षण प्रणालियों के लिए बड़े उत्पाद पोर्टफोलियो में आपकी परिकल्पित प्रक्रिया क्षमता के लिए सबसे उपयुक्त अल्ट्रासोनिकेटर है। हमारे लंबे समय से अनुभवी कर्मचारी आपको अंतिम उत्पादन स्तर पर आपके अल्ट्रासोनिक सिस्टम की स्थापना के लिए व्यवहार्यता परीक्षणों और प्रक्रिया अनुकूलन से सहायता करेंगे।
Hielscher Ultrasonics – अत्याधुनिक निष्कर्षण उपकरण
हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक्स उत्पाद पोर्टफोलियो में छोटे से लेकर बड़े पैमाने तक उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक एक्सट्रैक्टरकी पूरी श्रृंखला शामिल है। अतिरिक्त सामान आपकी प्रक्रिया के लिए सबसे उपयुक्त अल्ट्रासोनिक डिवाइस विन्यास की आसान असेंबली के लिए अनुमति देते हैं। इष्टतम अल्ट्रासोनिक सेटअप परिकल्पित क्षमता, मात्रा, कच्चे माल, बैच या इनलाइन प्रक्रिया और समय रेखा पर निर्भर करता है। हिल्स्चर के अल्ट्रासोनिक उपकरणों की मजबूती भारी शुल्क पर और मांग वातावरण में 24/7 आपरेशन के लिए अनुमति देता है ।
विभिन्न सामानों में से चुनें जैसे:
- विभिन्न आकारों, व्यास और आकारों के साथ सोनोरोड्स
- 200μm और उच्च के उच्च आयाम के लिए सोनोरोड्स
- विभिन्न खंडों और ज्यामिति के साथ प्रवाह सेल रिएक्टर
- लाभ को बढ़ाने या कम करने के लिए कई बूस्टर सींग
- सोनोस्टेशन जैसे पूर्ण सोनिकेशन सेटअप, जिसमें अल्ट्रासोनिक चिमटा, टैंक, आंदोलनकारी और पंप शामिल हैं
- प्लग करने योग्य तापमान सेंसर
- प्लग करने योग्य दबाव सेंसर
हमारे अच्छी तरह से प्रशिक्षित, लंबे समय से अनुभवी कर्मचारी आपसे परामर्श करेंगे और आपकी निष्कर्षण प्रक्रिया आवश्यकताओं के लिए सबसे उपयुक्त अल्ट्रासोनिक सिस्टम की सिफारिश करेंगे!
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह की दर | अनुशंसित उपकरणों |
|---|---|---|
| 1 से 500 एमएल | 10 से 200 मील / मिनट | UP100H |
| 10 से 2000 मील | 20 से 400 एमएल / मिनट | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20 एल | 0.2 से 4 एल / मिनट | UIP2000hdT |
| 10 से 100 एल | 2 से 10 एल / मिनट | UIP4000hdT |
| एन.ए. | 10 से 100 एल / मिनट | UIP16000 |
| एन.ए. | बड़ा | के समूह UIP16000 |
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उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक होमोजेनेज़र से प्रयोगशाला सेवा मेरे पायलट तथा औद्योगिक पैमाने।
साहित्य/संदर्भ
- 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.
- 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
Spirulina
स्पाइरुलिना, जो एक प्रोकैरियोटिक बैक्टीरिया है, कैरोटेनॉइड, क्लोरोफिल और फाइकोसाइनिन जैसे पिगमेंट से भरपूर है। कैरोटेनॉइड (उदाहरण के लिए, एक नारंगी-पीले रंग का वर्णक), क्लोरोफिल और फाइकोसाइनिन क्रमशः 0.4, 1.0 और 14% शुष्क डब्ल्यूटी पर पाया जा सकता है। फाइकोसाइनिन ब्लू-ग्रीन प्रोटीन है, जो एक तथाकथित बिलीप्रोटीन है, जो साइनोबैक्टीरिया की साइटोप्लाज्मिक झिल्ली में फोटोसिंथेटिक लैमल्स में स्थित है।
यह खाद्य योजक और खाद्य रंग, पोषण पूरक और इम्यूनो-नैदानिक अनुप्रयोगों के लिए के रूप में प्रयोग किया जाता है।