अल्ट्रासोनिक कोलेजन निष्कर्षण

• कोलेजन प्रोटीन से भरपूर होता है और इसका व्यापक उपयोग अनेक औद्योगिक अनुप्रयोगों, जैसे खाद्य, औषधि, योजक आदि में किया जाता है।
• सोनिकेशन को कोलेजन के एंज़ाइमी या अम्लीय निष्कर्षण के साथ आसानी से संयोजित किया जा सकता है।
• कोलेजन निष्कर्षण प्रक्रिया में अल्ट्रासोनिक्स के उपयोग से अधिक उपज मिलती है और निष्कर्षण तेज़ होता है।

कोलेजन निष्कर्षण पर अल्ट्रासोनिक प्रभाव

उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड का व्यापक उपयोग गीली प्रक्रियाओं, जैसे निष्कर्षण, सोनोकेमिस्ट्री आदि में द्रव्यमान स्थानांतरण को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है। अल्ट्रासोनिक उपचार से कोलेजन के निष्कर्षण (जिसे कोलेजन पृथक्करण भी कहा जाता है) में उल्लेखनीय सुधार किया जा सकता है। सोनिकेशन कोलेजन सब्सट्रेट के विदलन में सहायता करता है और कोलेजन के तंतुकों को खोलता है, जिससे एंज़ाइमी जलअपघटन या अम्लीय उपचार सुगम हो जाता है।

अल्ट्रासोनिक सहायता से एंज़ाइमी निष्कर्षण

सोनिकेशन एंज़ाइम की सक्रियता बढ़ाने की अपनी क्षमता के लिए जाना जाता है। यह प्रभाव पेप्सिन समुच्चयों के अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण और विसमूहन पर आधारित है। समान रूप से परिक्षेपित एंज़ाइम द्रव्यमान स्थानांतरण के लिए अधिक सतह प्रदान करते हैं, जिसका संबंध एंज़ाइम की अधिक सक्रियता से है। इसके अलावा, शक्तिशाली अल्ट्रासाउंड तरंगें कोलेजन के तंतुकों को खोलती हैं, जिससे कोलेजन मुक्त हो जाता है।

अल्ट्रासोनिक पेप्सिन निष्कर्षण: अल्ट्रासोनिकेशन के साथ संयोजित पेप्सिन कोलेजन की उपज को लगभग 124% तक बढ़ाता है और पारंपरिक पेप्सिन जलअपघटन की तुलना में निष्कर्षण समय को उल्लेखनीय रूप से कम करता है। वृत्तीय द्विवर्णता विश्लेषण, परमाणु बल सूक्ष्मदर्शिकी और FTIR ने सिद्ध किया कि निष्कर्षित कोलेजन की त्रिकुंडलित संरचना सोनिकेशन से प्रभावित नहीं हुई और अक्षुण्ण रही। (Li et al. 2009) इससे अल्ट्रासोनिक सहायता से पेप्सिन निष्कर्षण खाद्य उद्योग के लिए अत्यंत व्यावहारिक बन जाता है, क्योंकि यह उल्लेखनीय रूप से कम प्रसंस्करण समय में अधिक प्रोटीन पुनर्प्राप्ति दर प्रदान करता है।

गोवंशीय कंडरा से कोलेजन के अल्ट्रासोनिक और गैर-अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के तुलनात्मक अध्ययन में, अल्ट्रासाउंड उपचार (20kHz, पल्स मोड 20/20 sec.) ने अधिक उपज और दक्षता प्रदर्शित की। पारंपरिक निष्कर्षण एसीटिक अम्ल में पेप्सिन के साथ 48 घंटे तक किया गया। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण उन्हीं परिस्थितियों में किया गया, लेकिन सोनिकेशन (3 से 24 h) और पेप्सिन (24 से 45 घंटे) के संपर्क की अवधि में बदलाव किया गया, जिससे उपचार की कुल अवधि 48 घंटे रही। अल्ट्रासोनिक-पेप्सिन निष्कर्षण ने कोलेजन निष्कर्षण में बेहतर दक्षता दिखाई और 6.2% उपज प्राप्त की, जबकि पारंपरिक निष्कर्षण की उपज 2.4% थी। सर्वोत्तम परिणाम 18 h के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण समय पर प्राप्त हुए। निष्कर्षित कोलेजन में क्षतिरहित सतत कुंडलित संरचना, अच्छी विलेयता और काफ़ी उच्च तापीय स्थिरता पाई गई। इसका अर्थ है कि अल्ट्रासोनिक-पेप्सिन निष्कर्षण ने प्राप्त कोलेजन की गुणवत्ता को क्षति पहुँचाए बिना प्राकृतिक कोलेजन के निष्कर्षण की दक्षता में सुधार किया। (Ran and Wang 2014)

अल्ट्रासोनिक पपेन निष्कर्षण: अल्ट्रासोनिक पूर्व-उपचार के साथ संयोजित पपेन जलअपघटन द्वारा मछली के शल्कों से कोलेजन का कुशलतापूर्वक निष्कर्षण किया जा सकता है। मछली के शल्कों से कोलेजन के अल्ट्रासोनिक-पपेन निष्कर्षण के लिए निम्नलिखित प्रक्रिया मापदंड इष्टतम पाए गए: अल्ट्रासोनिक पूर्व-उपचार की अवधि 4min, मछली के शल्कों के सापेक्ष पपेन का अनुपात 4%, तापमान 60°C और कुल निष्कर्षण समय 5h। इन इष्टतम परिस्थितियों में कोलेजन की निष्कर्षण दर 90.7% तक पहुँची। (Jiang et al. 2011)

अल्ट्रासोनिक सहायता से अम्लीय निष्कर्षण

Kim et al. (2012) के एक अध्ययन में, जापानी सी बास (Lateolabrax japonicus) की त्वचा से अम्ल में घुलनशील कोलेजन के निष्कर्षण में 0.5 M एसीटिक अम्ल में 20 kHz की आवृत्ति पर अल्ट्रासोनिक उपचार के बाद अधिक उपज और कम निष्कर्षण समय पाया गया। अल्ट्रासाउंड से निष्कर्षण ने कोलेजन के प्रमुख घटकों, विशेष रूप से α1, α2 और β शृंखलाओं में कोई बदलाव नहीं किया।

अंडे के छिलकों से प्रोटीन का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण

अल्ट्रासोनिक पूर्व-उपचार से गुज़रे एंज़ाइमी हाइड्रोलाइसेटों के कार्यात्मक गुण बेहतर थे। मुर्गी के अंडे के छिलके से कार्यात्मक प्रोटीन हाइड्रोलाइसेटों के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण में घुलनशीलता, पायसीकरण, झाग बनाने और जल धारण करने के गुणों में सुधार होता है।
अंडे के छिलके की झिल्ली प्रचुर मात्रा में उपलब्ध एक प्राकृतिक संसाधन है और इसमें लगभग 64 प्रोटीन होते हैं, जिनमें टाइप I, V और X कोलेजन, लाइसोज़ाइम, ऑस्टियोपॉन्टिन और सायालोप्रोटीन शामिल हैं। इससे अंडे के छिलके प्रोटीन के निष्कर्षण के लिए एक दिलचस्प कच्चा माल बन जाते हैं। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण से प्रोटीन की मुक्ति और कार्यक्षमता में उल्लेखनीय सुधार किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रक्रिया तेज़, कुशल और किफ़ायती बनती है।

अल्ट्रासोनिक सहायता से क्षारीय निष्कर्षण

इन प्रोटीनों को निकालने और घुलनशील बनाने के लिए
अंडे के छिलके की झिल्ली से प्रोटीन के निष्कर्षण में, अल्ट्रासोनिक-क्षारीय उपचार से प्राप्त घुलनशील प्रोटीन की उपज झिल्ली के कुल प्रोटीन के लगभग 100% के बराबर थी। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन ने अंडे के छिलके की झिल्ली से प्रोटीन के बड़े गुच्छों को अलग किया और इसके घटकों को घुलनशील बनाने में सहायता की। सोनिकेशन से प्रोटीन की संरचना और गुणों को कोई क्षति नहीं पहुँची और वे अक्षुण्ण रहे। अल्ट्रासोनिक सहायता से किए गए क्षारीय उपचार और पारंपरिक निष्कर्षण, दोनों में प्रोटीनों के एंटीऑक्सीडेंट गुण समान थे।

अल्ट्रासोनिक जिलेटिन निष्कर्षण

जमी हुई और हवा में सुखाई गई पोलॉक मछली की खालों को ठंडे लवणीय, क्षारीय और अम्लीय विलयनों से उपचारित किया गया, ताकि कोलेजन ऊतक को अलग किया जा सके और प्रसंस्करण में सहायक के रूप में उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड उपचार का उपयोग करते हुए 45°C पर चार घंटे तक कोलेजन के विकृतीकरण द्वारा जिलेटिन निकाला जा सके। जिलेटिन की उपज, pH, स्वच्छता, जेल की मज़बूती और श्यान-प्रत्यास्थ गुणों के साथ-साथ PAGE-SDS विधि द्वारा निर्धारित आणविक भार वितरण का मूल्यांकन किया गया। 45°C पर चार घंटे तक जल स्नान में निकाले गए जिलेटिन का उपयोग नियंत्रण नमूने के रूप में किया गया। उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड उपचार से नियंत्रण नमूने की तुलना में निष्कर्षण उपज में 11.1% की वृद्धि हुई, जबकि जेल की मज़बूती में 7% की कमी आई। अल्ट्रासाउंड द्वारा निकाले गए जिलेटिन में जेल बनने का तापमान भी कम था (4.2°C)। यह व्यवहार जिलेटिनों में पॉलीपेप्टाइड कुंडलियों के आणविक भार वितरण में अंतर से संबंधित है। जमी हुई और हवा में सुखाई गई मछली की खालों से जिलेटिन का निष्कर्षण बढ़ाने के लिए उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड निष्कर्षण का उपयोग किया जा सकता है। (Olson et al. 2005)

औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रणालियाँ

Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला से लेकर बेंच-टॉप और औद्योगिक पैमाने तक के लिए शक्तिशाली अल्ट्रासोनिक प्रणालियाँ प्रदान करता है। इष्टतम निष्कर्षण उत्पादन सुनिश्चित करने के लिए, कठिन परिस्थितियों में विश्वसनीय सोनिकेशन लगातार किया जा सकता है। सभी औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 200µm तक के आयामों पर 24/7 संचालन में आसानी से लगातार काम किया जा सकता है। इससे भी उच्च आयामों के लिए, आवश्यकतानुसार अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड उपलब्ध हैं। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरणों की मज़बूती भारी कार्यभार और कठिन परिवेशों में 24/7 संचालन की अनुमति देती है।
कृपया अपनी प्रक्रिया संबंधी आवश्यकताओं के साथ आज ही हमसे संपर्क करें! हमें आपकी प्रक्रिया के लिए उपयुक्त अल्ट्रासोनिक प्रणाली की अनुशंसा करने में खुशी होगी!