अल्ट्रासोनिक कोलेजन निष्कर्षण
- कोलेजन प्रोटीन में समृद्ध है और व्यापक रूप से कई गुना औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जैसे भोजन, फार्मा, एडिटिव्स आदि।
- सोनिकेशन को आसानी से एंजाइमेटिक या कोलेजन के एसिड निष्कर्षण के साथ जोड़ा जा सकता है।
- कोलेजन निष्कर्षण प्रक्रिया में अल्ट्रासोनिक्स के कार्यान्वयन के परिणामस्वरूप उच्च पैदावार और तेजी से निष्कर्षण होता है।
कोलेजन निष्कर्षण पर अल्ट्रासोनिक प्रभाव
उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड का व्यापक रूप से गीली प्रक्रियाओं में बड़े पैमाने पर हस्तांतरण में सुधार करने के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे निष्कर्षण, सोनोकेमिस्ट्री आदि। अल्ट्रासोनिक उपचार द्वारा कोलेजन के निष्कर्षण (कोलेजन अलगाव के रूप में भी जाना जाता है) में काफी सुधार किया जा सकता है। कोलेजन सब्सट्रेट के दरार के दौरान सोनिकेशन एड्स, कोलेजन फाइब्रिल को खोलता है, इस प्रकार एंजाइमी हाइड्रोलिसिस या एसिड उपचार की सुविधा होती है।
अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त एंजाइमेटिक निष्कर्षण
सोनिकेशन एंजाइम गतिविधि को बढ़ाने की अपनी क्षमता के लिए जाना जाता है। यह प्रभाव अल्ट्रासोनिक फैलाव और पेप्सिन समुच्चय के deagglomeration पर आधारित है। सजातीय रूप से छितरी हुई एंजाइम बड़े पैमाने पर हस्तांतरण के लिए एक बढ़ी हुई सतह प्रदान करती है, जो उच्च एंजाइम गतिविधि से संबंधित है। इसके अलावा, शक्तिशाली अल्ट्रासाउंड तरंगें कोलेजन फाइब्रिल को खोलती हैं ताकि कोलेजन जारी हो।
अल्ट्रासोनिक पेप्सिन निष्कर्षण: पेप्सिन संयुक्त अल्ट्रासोनिकेशन कोलेजन की उपज को लगभग 124% तक बढ़ाता है और पारंपरिक पेप्सिन हाइड्रोलिसिस की तुलना में निष्कर्षण समय को काफी कम करता है। परिपत्र डाइक्रोइज्म विश्लेषण, परमाणु बल माइक्रोस्कोपी और एफटीआईआर ने साबित कर दिया कि निकाले गए कोलेजन की ट्रिपल हेलिक्स संरचना सोनिकेशन से प्रभावित नहीं थी और बरकरार रही। (ली एट अल 2009) यह अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त पेप्सिन निष्कर्षण को खाद्य उद्योग के लिए अत्यधिक व्यावहारिक बनाता है जो काफी कम प्रसंस्करण समय में प्रोटीन वसूली दर में वृद्धि की पेशकश करता है।
गोजातीय कण्डरा से कोलेजन के अल्ट्रासोनिक बनाम गैर-अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के तुलनात्मक अध्ययन में, अल्ट्रासाउंड उपचार (20kHz, पल्स मोड 20/20 सेकंड) उच्च उपज और दक्षता से आश्वस्त है। पारंपरिक निष्कर्षण 48 घंटे के लिए एसिटिक एसिड में पेप्सिन के साथ किया गया था। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक ही परिस्थितियों में निष्कर्षण किया गया था, लेकिन सोनिकेशन (3 से 24 घंटे) और पेप्सिन (24 से 45 घंटे) के जोखिम के समय विविध थे, जिसके परिणामस्वरूप कुल 48 घंटे का उपचार हुआ। अल्ट्रासोनिक-पेप्सिन निष्कर्षण ने कोलेजन निष्कर्षण की बेहतर दक्षता दिखाई, जो 6.2% की उपज तक पहुंच गई, जब पारंपरिक निष्कर्षण उपज 2.4% थी। सर्वोत्तम परिणाम 18 घंटे का उपयोग करके अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण समय पर प्राप्त किए गए थे। निकाले गए कोलेजन ने एक अप्रकाशित निरंतर हेलिक्स संरचना, अच्छी घुलनशीलता और काफी उच्च तापीय स्थिरता दिखाई। इसका मतलब यह है कि एक अल्ट्रासोनिक-पेप्सिन निष्कर्षण ने परिणामी कोलेजन की गुणवत्ता को नुकसान पहुंचाए बिना प्राकृतिक कोलेजन के निष्कर्षण की दक्षता में सुधार किया। (रैन और वांग 2014)
अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त एसिड निष्कर्षण
किम एट अल (2012) के एक अध्ययन में, जापानी समुद्री बास (लेटोलैब्रैक्स जपोनिकस) की त्वचा से एसिड-घुलनशील कोलेजन के निष्कर्षण ने 0.5 एम एसिटिक एसिड में 20 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर अल्ट्रासोनिक उपचार के बाद उपज में वृद्धि और निष्कर्षण समय कम दिखाया। अल्ट्रासाउंड के साथ निष्कर्षण ने कोलेजन के प्रमुख घटकों को नहीं बदला, विशेष रूप से α1, α2 और β श्रृंखलाएं।
अंडे के छिलके से प्रोटीन का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण
अल्ट्रासोनिक रूप से पूर्व-उपचारित एंजाइमेटिक हाइड्रोलाइजेट्स में बेहतर कार्यात्मक गुण थे। चिकन अंडे के खोल से कार्यात्मक प्रोटीन हाइड्रोलाइजेट्स के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए, घुलनशीलता, पायसीकारी, फोमिंग और जल धारण गुणों में सुधार किया जाता है।
अंडे के छिलके की झिल्ली एक प्रचुर मात्रा में प्राकृतिक संसाधन है और इसमें टाइप I, V और X कोलेजन, लाइसोजाइम, ऑस्टियोपोंटिन और सियालोप्रोटीन सहित लगभग 64 प्रोटीन होते हैं। यह प्रोटीन के निष्कर्षण के लिए अंडे के छिलके को एक दिलचस्प कच्चा माल बनाता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के साथ, प्रोटीन रिलीज और कार्यक्षमता में काफी सुधार किया जा सकता है जिसके परिणामस्वरूप तेज, कुशल और किफायती प्रक्रिया होती है।
अल्ट्रासोनिक प्रक्रियाएं: से प्रयोगशाला तक उद्योग-प्रधान पैमाना
अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त क्षार निष्कर्षण
इन प्रोटीनों को निकालने और घुलनशील करने के लिए
अंडे के छिलके की झिल्ली से प्रोटीन निष्कर्षण के लिए, अल्ट्रासोनिक-क्षार उपचार के परिणामस्वरूप कुल अंडे के छिलके झिल्ली प्रोटीन के 100% के करीब घुलनशील प्रोटीन उपज हुई। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन ने अंडे के छिलके की झिल्ली से बड़े प्रोटीन के गुच्छों को अलग कर दिया और इसके यौगिकों के घुलनशीलता की सुविधा प्रदान की। प्रोटीन संरचना और गुण सोनिकेशन से क्षतिग्रस्त नहीं हुए और बरकरार रहे। प्रोटीन के एंटीऑक्सीडेंट गुण अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त क्षारीय उपचार और पारंपरिक निष्कर्षण के लिए समान थे।
अल्ट्रासोनिक जिलेटिन निष्कर्षण
जमे हुए और हवा में सूखे पोलक की खाल को कोलेजन ऊतक को अलग करने और प्रसंस्करण सहायता के रूप में एक शक्ति अल्ट्रासाउंड उपचार के साथ चार घंटे के लिए 45 डिग्री सेल्सियस पर कोलेजन विकृतीकरण द्वारा जिलेटिन निकालने के लिए ठंड खारा, क्षारीय और एसिड समाधान के साथ इलाज किया गया था। जिलेटिन उपज, पीएच, स्पष्टता, जेल की ताकत और विस्कोलेस्टिक गुणों के साथ-साथ पेज-एसडीएस विधि द्वारा निर्धारित आणविक भार वितरण का मूल्यांकन किया गया था। चार घंटे के लिए 45 डिग्री सेल्सियस पर पानी के स्नान में निकाले गए जिलेटिन का उपयोग नियंत्रण के रूप में किया गया था। पावर अल्ट्रासाउंड उपचार ने नियंत्रण की तुलना में निष्कर्षण उपज में 11.1% की वृद्धि की, जबकि जेल की ताकत में 7% की कमी आई। अल्ट्रासाउंड निकाले गए जिलेटिन (4.2 डिग्री सेल्सियस) में जेल का तापमान भी कम था। यह व्यवहार जिलेटिन में पॉलीपेप्टाइड कॉइल के आणविक भार वितरण में अंतर से संबंधित है। जमे हुए और हवा में सुखाई गई मछली की खाल से जिलेटिन निष्कर्षण को बढ़ाने के लिए पावर अल्ट्रासाउंड निष्कर्षण का उपयोग किया जा सकता है। (ओल्सन एट अल 2005)
औद्योगिक अल्ट्रासोनिक सिस्टम
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साहित्य/संदर्भ
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जानने के योग्य तथ्य
कोलैजन
कोलेजन पशु शरीर में विभिन्न संयोजी ऊतकों में बाह्य अंतरिक्ष में मुख्य संरचनात्मक प्रोटीन है। संयोजी ऊतक के मुख्य घटक के रूप में, यह स्तनधारियों में सबसे प्रचुर मात्रा में प्रोटीन है,[1] पूरे शरीर की प्रोटीन सामग्री का 25% से 35% तक बना रहा है। कोलेजन में अमीनो एसिड होते हैं जो लम्बी तंतुओं के निर्माण के लिए ट्रिपल-हेलिकॉप्टर बनाने के लिए एक साथ घाव करते हैं। कोलेजन की उच्चतम मात्रा रेशेदार ऊतकों जैसे टेंडन, स्नायुबंधन और त्वचा में मौजूद होती है। प्रतिष्ठित होने के लिए तीन प्रकार के कोलेजन हैं:
प्रकार I कोलेजन: त्वचा, बाल, नाखून, अंगों, हड्डी, स्नायुबंधन में 90% प्रोटीन प्रदान करता है
टाइप II कोलेजन: उपास्थि में 50-60% प्रोटीन, आर्टिकुलर कार्टिलेज में 85-90% कोलेजन प्रदान करता है
प्रकार III कोलेजन: हड्डी, उपास्थि, डेंटिन, कण्डरा और अन्य संयोजी ऊतकों में रेशेदार प्रोटीन को प्रोटीन प्रदान करता है
शरीर में कोलेजन
तीन कोलेजन प्रकारों में से प्रत्येक विभिन्न प्रोटीनों से बना होता है जो शरीर में विभिन्न उद्देश्यों को पूरा करते हैं। कोलेजन प्रकार I और III दोनों त्वचा, मांसपेशियों, हड्डी, बाल और नाखून के मुख्य घटक हैं। वे अपने स्वास्थ्य, विकास और पुनर्निर्माण के लिए आवश्यक हैं। कोलेजन प्रकार II ज्यादातर उपास्थि और जोड़ों में पाया जाता है।
टाइप I और III दोनों के कोलेजन में 19 अमीनो एसिड होते हैं जिन्हें आवश्यक अमीनो एसिड माना जाता है। वे फाइब्रोब्लास्ट (संयोजी ऊतकों में कोशिकाएं) और ओस्टियोब्लास्ट (कोशिकाएं जो हड्डियां बनाती हैं) द्वारा निर्मित होते हैं। कोलेजन प्रकार I और III में सबसे महत्वपूर्ण प्रोटीन में ग्लाइसिन, प्रोलिन, एलानिन और हाइड्रॉक्सीप्रोलाइन शामिल हैं। टाइप III एक रेशेदार स्क्लेरोप्रोटीन है।
ग्लाइसिन कोलेजन में सबसे अधिक मात्रा के साथ अमीनो एसिड है। प्रोलाइन एक गैर-आवश्यक अमीनो एसिड है, जिसे ग्लाइसिन से संश्लेषित किया जा सकता है और जोड़ों और टेंडन में योगदान देता है। हाइड्रॉक्सीप्रोलाइन एक एमिनो एसिड है जो कोलेजन की स्थिरता में योगदान देता है। एलानिन एक एमिनो एसिड है जो प्रोटीन के जैवसंश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण है।
टाइप I और III की तरह, टाइप II कोलेजन फाइब्रिल बनाता है। कोलेजन का यह फाइब्रिलर नेटवर्क उपास्थि में महत्वपूर्ण है क्योंकि प्रोटीओग्लाइकेन्स के फंसाने में सक्षम है। इसके अलावा, यह ऊतक को तन्य शक्ति प्रदान करता है।
स्रोत और उपयोग
कोलेजन एक रेशेदार प्रोटीन है जो स्तनधारियों के संयोजी ऊतक में प्रचुर मात्रा में मौजूद होता है, जैसे गोजातीय, सुअर। अधिकांश कोलेजन निकाला जाता है
पोर्सिन की खाल और हड्डियों से और गोजातीय स्रोतों से। कोलेजन निष्कर्षण के लिए एक वैकल्पिक स्रोत मछली और मुर्गी हैं। कोलेजन का व्यापक रूप से भोजन, आहार की खुराक, फार्मास्यूटिकल्स? कोलेजन निष्कर्षण एक बढ़ता हुआ व्यवसाय है क्योंकि यह प्रोटीन विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाओं में सिंथेटिक एजेंटों की जगह ले सकता है।