अधिक उपज के लिए अल्ट्रासोनिक एस्टैक्सैंथिन निष्कर्षण
- एस्टैक्सैंथिन एक अत्यंत शक्तिशाली एंटीऑक्सीडेंट है, जिसका उपयोग औषधियों और पोषण पूरकों में किया जाता है।
- शैवाल जैसे प्राकृतिक स्रोतों से उच्च गुणवत्ता वाला एस्टैक्सैंथिन प्राप्त करने के लिए उच्च प्रदर्शन वाली निष्कर्षण तकनीक की आवश्यकता होती है।
- अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक यांत्रिक उपचार है, जो निष्कर्षण के बहुत कम समय में एस्टैक्सैंथिन की उच्च उपज देता है।
उच्च गुणवत्ता वाले एस्टैक्सैंथिन अर्कों के लिए उच्च प्रदर्शन वाले सोनिकेटर
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक उच्च प्रदर्शन वाली निष्कर्षण तकनीक है, जो सूक्ष्मशैवाल, क्रिल या क्रस्टेशियन जैसे प्राकृतिक स्रोतों से एस्टैक्सैंथिन निकालने के लिए तीव्र अल्ट्रासाउंड तरंगों का उपयोग करती है। एस्टैक्सैंथिन प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला एक कैरोटिनॉइड वर्णक है, जो अपने शक्तिशाली एंटीऑक्सीडेंट गुणों और विभिन्न स्वास्थ्य लाभों के लिए जाना जाता है। इसका उपयोग आम तौर पर आहार पूरक और खाद्य रंग के रूप में किया जाता है। जानें कि सोनिकेशन आपकी एस्टैक्सैंथिन निष्कर्षण प्रक्रिया को बेहतर बनाने में कैसे मदद करता है!
उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके एस्टैक्सैंथिन के बेहतर निष्कर्षण के लिए MultiSonoReactor
सूक्ष्मशैवाल से एस्टैक्सैंथिन का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण
आहार पूरकों के लिए एस्टैक्सैंथिन समुद्री खाद्य पदार्थों से प्राप्त किया जाता है या H. pluvialis शैवाल से निकाला जाता है। इन पूरकों का सेवन मनुष्य और पशु इनके स्वास्थ्य लाभों के लिए करते हैं। Haematococcus pluvialis एक हरा सूक्ष्मशैवाल है, जो तनाव की परिस्थितियों, जैसे उच्च लवणता, नाइट्रोजन की कमी, उच्च तापमान और प्रकाश, के संपर्क में आने पर बड़ी मात्रा में एस्टैक्सैंथिन उत्पन्न करता है। प्रति शैवाल कोशिका 9.2mg/g तक एस्टैक्सैंथिन (= H. pluvialis के शुष्क भार का 3.8% तक) के साथ, Haematococcus pluvialis प्राकृतिक एस्टैक्सैंथिन की बहुत अधिक मात्रा संचित करता है और इसलिए एस्टैक्सैंथिन के उत्पादन के लिए पसंदीदा जीव है।
हरे सूक्ष्मशैवाल से एस्टैक्सैंथिन मुक्त करने के लिए शैवाल कोशिकाओं का विघटन करना आवश्यक है। अल्ट्रासोनिकेशन कोशिका विघटन, कोशिका लयन और लिपिड, एंटीऑक्सीडेंट, पॉलीफेनॉल तथा प्राकृतिक वर्णकों जैसे जैवसक्रिय यौगिकों के पृथक्करण के लिए एक सुस्थापित विधि है। उच्च प्रदर्शन वाला अल्ट्रासाउंड विशुद्ध रूप से यांत्रिक बल उत्पन्न करता है, जो अपरूपण बलों द्वारा कोशिका भित्तियों का विघटन करते हैं और एस्टैक्सैंथिन जैसे जैवसक्रिय पदार्थों को मुक्त करते हैं।
यीस्ट से एस्टैक्सैंथिन का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण
Phaffia rhodozyma एस्टैक्सैंथिन से समृद्ध एक यीस्ट है। हालांकि, P. rhodozyma की मोटी कोशिका भित्ति, जो मुख्यतः ग्लूकैन से बनी होती है और कोशिका की कठोरता के लिए जिम्मेदार होती है, कोशिका विघटन और एस्टैक्सैंथिन के पृथक्करण को एक चुनौतीपूर्ण कार्य बनाती है। शोधकर्ताओं (Gogate et al. 2015) ने पाया कि लैक्टिक अम्ल के साथ अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण कोशिका विघटन को तीव्र करता है और P. rhodozyma से एस्टैक्सैंथिन के निष्कर्षण को अधिक हरित तथा पर्यावरण के अधिक अनुकूल प्रक्रिया बनाता है। उन्होंने विघटन के माध्यम के रूप में लैक्टिक अम्ल और निष्कर्षण के विलायक के रूप में एथेनॉल का उपयोग किया। एस्टैक्सैंथिन की अधिकतम उपज (90%) अल्ट्रासाउंड की सहायता से निष्कर्षण की उस विधि से प्राप्त हुई, जिसमें 3 M लैक्टिक अम्ल का उपयोग किया गया और विघटन का समय 15 min था। UIP4000hd (4kW, बाईं ओर चित्र देखें) जैसे शक्तिशाली अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक, दाबित किए जा सकने वाले प्रवाह रिएक्टर के साथ मिलकर, अत्यंत तीव्र कैविटेशन उत्पन्न करना संभव बनाते हैं। कैविटेशन से उत्पन्न अपरूपण बल यीस्ट की कोशिका भित्तियों का विघटन करते हैं और कोशिका के आंतरिक भाग तथा विलायक के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण को बढ़ावा देते हैं।
- बेहतर उपज
- तेज़ निष्कर्षण – मिनटों के भीतर
- उच्च गुणवत्ता वाले अर्क – सौम्य, गैर-तापीय
- हरित विलायक (जैसे पानी/एथेनॉल)
- लागत प्रभावी
- आसान और सुरक्षित संचालन
- कम निवेश और परिचालन लागत
- भारी कार्यभार के तहत 24/7 संचालन
- हरित, पर्यावरण के अनुकूल विधि
अल्ट्रासोनिक एस्टैक्सैंथिन निष्कर्षण – बैच या निरंतर प्रवाह मोड में
एस्टैक्सैंथिन एक लिपिडस्नेही यौगिक है और इसे विलायकों (जैसे एथिल एसीटेट में 48.0% एथेनॉल) तथा तेलों (जैसे सोयाबीन का तेल) में घोला जा सकता है।
बैच: अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रक्रियाएँ सरल बैच प्रक्रियाओं के रूप में या इनलाइन उपचार के रूप में संचालित की जा सकती हैं, जिसमें माध्यम को एक अल्ट्रासोनिक प्रवाह-मार्गी रिएक्टर से निरंतर गुज़ारा जाता है।
बैच प्रसंस्करण एक आसान प्रक्रिया है, जिसमें निष्कर्षण एक-एक बैच करके किया जाता है। Hielscher Ultrasonics छोटे से बड़े बैचों, अर्थात 1L से 120L तक, के लिए अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर प्रदान करता है।
5 से 10L के बैचों के प्रसंस्करण के लिए, हम UP400ST को सोनोट्रोड S24d22L2D के साथ उपयोग करने की अनुशंसा करते हैं (बाईं ओर चित्र देखें)।
लगभग 120L के बैचों के प्रसंस्करण के लिए, हम सोनिकेटर UIP2000hdT को सोनोट्रोड RS4d40L4 के साथ उपयोग करने की अनुशंसा करते हैं।
प्रवाह-मार्गी प्रसंस्करण: अधिक आयतन और पूर्ण पैमाने पर व्यावसायिक निष्कर्षण के लिए, एक निरंतर तरल धारा को अल्ट्रासोनिक रिएक्टर से गुज़ारा जाता है, जहाँ विलायक/वानस्पतिक पदार्थ की स्लरी का तीव्र सोनिकेशन किया जाता है।
लगभग 8L/min. के आयतन के लिए, हम UIP4000hdT को सोनोट्रोड RS4d40L3 और दबावयुक्त किए जा सकने वाले प्रवाह सेल FC130L4-3G0 के साथ उपयोग करने की अनुशंसा करते हैं
UIP2000hdT (2kW) बड़े पैमाने पर बैच निष्कर्षण के लिए
निष्कर्षण के लिए उच्च-प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर
Hielscher Ultrasonics पौधों, यीस्ट और कोशिकाओं से उच्च-गुणवत्ता वाले अर्कों के उत्पादन के लिए उच्च-प्रदर्शन सोनिकेटर बनाने में विशेषज्ञ है। Hielscher Ultrasonics की व्यापक उत्पाद श्रृंखला में छोटे, शक्तिशाली प्रयोगशाला अल्ट्रासोनिकेटर से लेकर मज़बूत बेंच-टॉप और पूरी तरह औद्योगिक प्रणालियाँ शामिल हैं, जो एस्टैक्सैंथिन, क्वेरसेटिन, कैफीन, करक्यूमिन, टरपीन आदि जैवसक्रिय घटकों के कुशल निष्कर्षण और पृथक्करण के लिए उच्च-तीव्रता वाला अल्ट्रासाउंड प्रदान करती हैं। 200W से 16,000W तक के सभी डिजिटल सोनिकेटरों में प्रोग्राम करने योग्य सेटिंग्स वाला सहज मेनू, सुविधाजनक संचालन के लिए रंगीन टच डिस्प्ले, स्वचालित डेटा रिकॉर्डिंग के लिए एकीकृत SD कार्ड, ब्राउज़र के माध्यम से रिमोट कंट्रोल और कई अन्य उपयोगकर्ता-अनुकूल सुविधाएँ हैं। सोनोट्रोड और प्रवाह सेल (वे हिस्से जो माध्यम के संपर्क में आते हैं) ऑटोक्लेव किए जा सकते हैं और इन्हें साफ करना आसान है। हमारे सभी अल्ट्रासोनिकेटर 24/7 संचालन के लिए बनाए गए हैं, उन्हें कम रखरखाव की आवश्यकता होती है और उनका संचालन आसान तथा सुरक्षित है।
डिजिटल रंगीन डिस्प्ले अल्ट्रासोनिक उपकरण का उपयोगकर्ता-अनुकूल नियंत्रण संभव बनाता है। हमारी प्रणालियाँ कम से लेकर बहुत उच्च आयाम तक प्रदान करने में सक्षम हैं। एस्टैक्सैंथिन जैसे रासायनिक यौगिकों के निष्कर्षण के लिए, हम विशेष अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड (जिन्हें अल्ट्रासोनिक प्रोब या हॉर्न भी कहा जाता है) प्रदान करते हैं, जिन्हें उच्च-गुणवत्ता वाले सक्रिय पदार्थों के सावधानीपूर्वक पृथक्करण के लिए अनुकूलित किया गया है। Hielscher उच्च आयामों के लिए विशेष सोनोट्रोड प्रदान करता है, जो दबावयुक्त किए जा सकने वाले प्रवाह सेलों के साथ मिलकर अत्यंत तीव्र कैविटेशन-जनित अपरूपण बल उत्पन्न कर सकते हैं। ये बल अत्यंत मज़बूत यीस्ट कोशिकाओं को भी विघटित कर देते हैं। Hielscher अल्ट्रासोनिक उपकरण की मज़बूती भारी कार्यभार और कठिन परिस्थितियों में 24/7 संचालन संभव बनाती है।
अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया मापदंडों का सटीक नियंत्रण परिणामों की पुनरुत्पादनीयता और प्रक्रिया का मानकीकरण सुनिश्चित करता है। Hielscher की औद्योगिक पैमाने वाली स्वचालित अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रणालियाँ उत्कृष्ट गुणवत्ता वाले अर्कों की उच्च उत्पादन क्षमता के लिए डिज़ाइन की गई हैं, और साथ ही श्रम, लागत तथा ऊर्जा को कम करती हैं।
हमसे संपर्क करें! / हमसे पूछें!
साहित्य/संदर्भ
- 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.
जानने योग्य तथ्य
सोनो-निष्कर्षण
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण या सोनो-निष्कर्षण ध्वनिक कैविटेशन के सिद्धांत पर आधारित है।
जब तरल प्रणालियों पर तीव्र अल्ट्रासाउंड तरंगें लागू की जाती हैं, तो ध्वनिक कैविटेशन होता है। यह निर्वात बुलबुलों के बनने, बढ़ने और अंततः ढहने की घटना है (नीचे चित्र देखें)। अल्ट्रासाउंड तरंगों के प्रसार के दौरान, निर्वात बुलबुले दोलन करते हैं और तब तक बढ़ते हैं जब तक वे ऐसी अवस्था में नहीं पहुँच जाते जहाँ वे और अधिक ऊर्जा अवशोषित नहीं कर सकते। अपनी अधिकतम वृद्धि पर वे प्रचंड रूप से ढह जाते हैं, जिससे स्थानीय स्तर पर तापीय, यांत्रिक और रासायनिक प्रभाव उत्पन्न होते हैं। यांत्रिक प्रभावों में 1000atm तक के उच्च दबाव, विक्षोभ और तीव्र अपरूपण बल शामिल हैं। ये बल कोशिका भित्तियों को विघटित करते हैं और कोशिका के आंतरिक भाग तथा विलायक के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण को बढ़ावा देते हैं, जिससे जैवसक्रिय यौगिक आसपास के तरल (अर्थात विलायक) में मुक्त होते हैं।
उच्च तीव्रता वाले, निम्न आवृत्ति के अल्ट्रासाउंड से उत्पन्न ध्वनिक कैविटेशन तीव्र अपरूपण बल और स्थानीय स्तर पर उच्च दाब तथा तापमान के अंतर उत्पन्न करता है, जो कोशिका विघटन, तीव्र मिश्रण और द्रव्यमान स्थानांतरण के लिए आवश्यक प्रभाव प्रदान करते हैं। इन अल्ट्रासोनिक अपरूपण बलों का कैनबिस निष्कर्षण में सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है।
वनस्पतियों और कोशिकीय ऊतकों से यौगिकों के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण पर व्यापक शोध किया गया है। अत्यधिक तीव्र अल्ट्रासोनिक तरंगों का उपयोग निष्कर्षण प्रक्रियाओं को उल्लेखनीय रूप से बढ़ावा देता है। प्रक्रिया के तीव्रीकरण के अलावा – जिससे अधिक उपज और कम निष्कर्षण समय मिलता है – तापीय अपघटन और तापमान-संवेदनशील घटकों की हानि भी रोकी जाती है, क्योंकि सोनिकेशन एक गैर-तापीय उपचार है। इसके अतिरिक्त, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण में निवेश और परिचालन लागत कम होती है, विलायकों का उपयोग घटता है और/या अधिक पर्यावरण-अनुकूल विलायकों का उपयोग संभव होता है, जिससे यह एक किफायती और पर्यावरण-अनुकूल निष्कर्षण तकनीक बनती है। पारंपरिक निष्कर्षण विधियों से बेहतर प्रदर्शन करने वाली अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण तकनीक (UAE) को आर्थिक लाभ के साथ जैवसक्रिय यौगिकों का उत्पादन करने के लिए खाद्य उद्योग से अपनाया गया है।
शक्तिशाली अल्ट्रासाउंड तरंगें जैविक संरचनाओं के कोशिकीय मैट्रिक्स को विघटित करती हैं और जैवसक्रिय यौगिकों को मुक्त करती हैं। पादप सामग्री और विलायक के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण तीव्र होता है। इन क्रियाविधियों के कारण, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण कैनबिस निष्कर्षण के लिए अत्यधिक दक्ष है।
एस्टैक्सैंथिन
एस्टैक्सैंथिन की पहचान इसके गहरे लाल रंग से होती है। यह वसा में घुलनशील वर्णक है, जो शैवाल (जैसे Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), यीस्ट (जैसे Phaffia rhodozyma), सैल्मन, ट्राउट, क्रिल, झींगे और क्रेफ़िश में पाया जाता है। एस्टैक्सैंथिन को एक सुपर-एंटीऑक्सीडेंट माना जाता है, क्योंकि इसकी एंटीऑक्सीडेंट क्षमता बीटा-कैरोटीन, ल्यूटिन और ज़ीऐक्सैंथिन जैसे कई अन्य कैरोटिनॉइड की तुलना में दस से बीस गुना अधिक शक्तिशाली और अल्फा-टोकोफ़ेरॉल (विटामिन E) की तुलना में सौ गुना अधिक शक्तिशाली होती है।
एस्टैक्सैंथिन (3,3′-dihydroxy-β, β′-carotene-4,4′-dione) एक कीटो-कैरोटिनॉइड है और टेट्राटरपेनॉइड के रूप में टरपीन नामक रासायनिक यौगिकों के एक बड़े वर्ग में आता है, जो पाँच कार्बन वाले अग्रद्रव्यों, आइसोपेंटेनिल डाइफॉस्फेट और डाइमेथिलऐलिल डाइफॉस्फेट से बने होते हैं। एस्टैक्सैंथिन को ज़ीऐक्सैंथिन और कैंथैक्सैंथिन जैसे ऑक्सीजन युक्त घटकों, अर्थात हाइड्रॉक्सिल (-OH) या कीटोन (C=O), वाले कैरोटिनॉइड यौगिकों के एक प्रकार के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। एस्टैक्सैंथिन, ज़ीऐक्सैंथिन और/या कैंथैक्सैंथिन का एक चयापचयज है, जिसमें हाइड्रॉक्सिल और कीटोन दोनों प्रकार के क्रियात्मक समूह होते हैं। कई कैरोटिनॉइड की तरह, एस्टैक्सैंथिन एक लिपिड में घुलनशील वर्णक है और इसकी पहचान इसके लाल रंग से होती है। एस्टैक्सैंथिन सहित कैरोटिनॉइड अपनी एंटीऑक्सीडेंट क्षमता के लिए सुविख्यात हैं।
एस्टैक्सैंथिन एक लाल वर्णक है और प्राकृतिक रूप से वर्षाजल में पाए जाने वाले सूक्ष्मशैवाल (Haematococcus pluvialis) तथा Xanthophyllomyces dendrorhous नामक यीस्ट (जिसे Phaffia rhodozyma भी कहा जाता है) में उत्पन्न होता है। एस्टैक्सैंथिन बनाने के लिए शैवाल को पोषक तत्वों की कमी, बढ़ी हुई लवणता और अत्यधिक धूप जैसी एक या कई परिस्थितियों के संयोजन से तनाव का सामना करना पड़ता है। इन तनावग्रस्त मीठे पानी के सूक्ष्मशैवाल का सेवन करने वाली प्रजातियाँ, जैसे सैल्मन, रेड ट्राउट, रेड सी ब्रीम, फ़्लेमिंगो और क्रस्टेशियन (जैसे झींगे, क्रिल, केकड़े, लॉब्स्टर, क्रेफ़िश), अपने बाहरी स्वरूप में लाल-नारंगी रंगत का वर्णकीकरण दर्शाती हैं।
पूरक के रूप में एस्टैक्सैंथिन इसके स्वास्थ्यवर्धक और रोगों का उपचार करने वाले प्रभावों के लिए दिया जाता है। एस्टैक्सैंथिन एक सुस्थापित न्यूट्रास्यूटिकल है, जिसे त्वचा के स्वास्थ्य में सुधार के लिए दिया जाता है (जैसे झुर्रियाँ कम करना, धूप से झुलसने के कारण होने वाली क्षति कम करना आदि)।
इसके अलावा, अल्ज़ाइमर रोग, पार्किंसन रोग, हृदय और रक्तवाहिका संबंधी रोगों, उच्च कोलेस्ट्रॉल, यकृत रोगों, आयु-संबंधी मैक्युलर अपघटन के उपचार और कैंसर की रोकथाम में एस्टैक्सैंथिन के उपयोग पर लगातार अधिक ध्यान दिया जा रहा है।
Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है, जिनके आकार प्रयोगशाला स्तर से लेकर औद्योगिक स्तर तक होते हैं।