Ultrazvučno ekstrakcija algi za dodatke prehrani

Ultrazvučna ekstrakcija je superiorna metoda za učinkovito i brzo ometanje stanica algi. Sonication može otpustiti potpunu količinu bioaktivnih spojeva, što čini ultrazvučnu tehniku vrlo učinkovit.

Kako izdvojiti proteine, lipide i fenole iz algi s ultrazvukom

Vrste algi i mikroalgi bogate su biološki aktivnim spojevima kao što su proteini, lipidi, karotenoidi, pigmenti (npr.Phycocyanins, astaksantin itd.), Fenoli i polisaharidi (npr. Karrageenani). To ih čini široko korištenim prirodnim materijalom za proizvodnju ekstrakata za hranu i dodatke prehrani. Najčešće korištene vrste algi za dodatke prehrani su Arthrospira maxima i (također poznate kao spirulina), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis i Ulva spp. Poznato je da su alge dobar izvor visokokvalitetnih proteina, lipida, dugolančanih PUFA (tj. omega-3), polisaharida (npr. alginata, kargenana, β-glukana), vitamina i antioksidansa.
Spirulina je često korištena vrsta algi, koja je bogata visoko cijenjenim bioaktivnim spojevima kao što su proteini (s 50-70% suhih wt). Budući da je Spirulina odobrena od strane FDA (Food Drug Administration of the United States) kao GRAS (Općenito priznata kao sigurna), ekstrakti spiruline i spiruline mogu se koristiti u komercijaliziranoj hrani ili kao dodaci prehrani.

Prednosti ultrazvučnog ekstrakcije algi

Ultrazvučna ekstrakcija ističe alternativne metode ekstrakcije u točkama razvodnika, kao što su visoki prinos, pouzdanost, sigurnost, jednostavnost i ekološka prijateljstvo.

Puni prinos ekstrakcije

High-performance ultrasonicators razbiti stanice algi otvoriti i poremetiti ih tako da se oslobađa unutarstanični materijal. Ultrazvučna ekstrakcija oslobađa time cijeli spektar bioaktivnih spojeva, kao što su fikobiliproteini, karotenoidi i lipidi i fenolni.
Fikobiliproteini se mogu razlikovati u tri glavne skupine, naime kloro-phycocyanins, allophycocyanins i phycoerythrins. C-Phycocyanin je prirodni plavi pigment, koji je naširoko koristi u hrani i farmaceutskim proizvodima. Ultrazvučna ekstrakcija oslobađa cijeli spektar proteina.

Visoka učinkovitost ekstrakcije

Duangsee et al. (2009) testirao dvije različite metode ekstrakcije (ultrazvučno potpomognute ekstrakcije i ekstrakcije ponovljenim zamrzavanjem i odmrzavanjem) bioaktivnih spojeva iz Arthospira biomase i otkrio da ultrazvučno vađenje otapala rezultiralo je većom učinkovitošću ekstrakcije (22,1%) od smrzavanja i odmrzavanja (15,6%). Usporedba rupture stanica između ultrazvukom i ponovljenog smrzavanja i odmrzavanja pokazuje da je sonication učinkovitiji. Ultrazvučna kavitacija poremetiti alga stanice brzo i učinkovito što rezultira većim poremećajem stanica u odnosu na spirulina stanice tretirane ponovljenim zamrzavanjem i odmrzavanjem.
Sonication je učinkovitiji u razbijanje stanične omotnice u odnosu na ponovljeno zamrzavanje i odmrzavanje. Prinos ekstrakcije filkonaina pokazao je da temperatura obrade utječe na učinkovitost ekstrakcije.

Postupak brzog ekstrakcije

Visoka učinkovitost ultrazvučni sustavi mogu primijeniti visoku ultrazvučnu snagu putem visokih amplituda u suspenziju algi. To čini ultrazvučnu ekstrakciju vrlo brzom metodom obrade.

kontrola temperature

Ultrasonication je netermalna, čisto mehanička tehnika ekstrakcije. Temperatura ekstrakcije može se precizno kontrolirati pomoću osjetnog senzora temperature, koji je spojen na digitalni Hielscher ultrasonicator. Softver Hielscher digitalnih ultrasonicators dopustiti da postavite temperaturne granice, tako da ultrazvučni homogenizator pauzira kada se dosegne ograničenje temperature. Precizna kontrola temperature omogućuje sprječavanje toplinske razgradnje materijala osjetljivih na toplinu kao što su filkobiliproteini, vitamini, polifenoli, polisaharidi, lipidi i drugi bioaktivni spojevi.

Kompatibilan s raznim otapalima

Ultrasonication je kompatibilan s gotovo bilo kojim otapalom. Ultrazvučna ekstrakcija u kombinaciji sa zelenim otapalima kao što su voda ili etanol proizvode čiste ekstrakte. Ovi ultrazvučni ekstrakti mogu se sigurno ugraditi u hranu jer ekstrakcija otapala etanola i vode imaju GRAS (Općenito priznat kao siguran) status.

Obnovljivost i standardizacija procesa

Hielscher je digitalni ultrasonicators dolaze s inteligentnim softverom i razrađen niz postavki za idealne parametre ekstrakcije. Softverski protokoli sve ultrazvučni parametar procesa (npr. amplituda, neto snaga, ukupna snaga, temperatura, tlak, vrijeme, datum) i piše podatke o ultrazvukom u CSV datoteku na ugrađenoj SD-kartici. To vam omogućuje da standardizirati proces ekstrakcije i pratiti sonication i kvalitetu izlaz usko. Ove značajke vam pomoći da ispunite proces stadandization zahtjevi, kao i dobre proizvođačke prakse (GMP), koji su oboje vrlo važno kada ekstrakti su proizvedeni za dodataka, hrane ili farmaceutskih proizvoda.

Ultrazvučno Phycocyanin vađenje protokol

Mazumder et al. (2017. godine) istraživao je optimalne parametre obrade za ultrazvučnu ekstrakciju filokoktina i fenola iz Arthospira platensis. Maksimalni prinos fikokanina (29,9 mg/g) i ukupnih fenola (2,4 mg/g) dobiven je pri 40% koncentracije etanola, 34,9°C temperature ekstrakcije pomoću ultrasonicator UP50H (50 Vata, 30kHz) u amplitudi od 95% za vrijeme ekstrakcije od 104,7 sek.

(2019) koristio UIP1000hdT (1000W, 20kHz) ultrasonicator za ekstrakciju proteina iz spiruline. Ultrasonicator je opremljen BS2d34 sonotrode i ultrazvučnim reaktorom protoka (vidi sliku dolje za točan ultrazvučni set ekstrakcije s flow cell i Seepex pumpom).

UIP1000hdT – Manothermosonication (MTS) postava i naše vađenje proteina iz spirulina na laboratorijskoj skali
izvor: Vernes i dr. 2019.

Rezultati istraživanja pokazuju da ultrazvučni uvjeti ekstrakcije optimizirani za prinos proteina uključuju blago povišenu temperaturu i tlak (tzv manothermosonication MTS). MTS potiče prijenos mase i omogućuje dobivanje 229% više proteina (28,42 ± 1,15 g/100 g suhe wt.) od konvencionalnog procesa bez ultrazvuka (8,63 ± 1,15 g/100 g suhe wt).
S 28,42 g proteina dobivenih na 100 g suhe biomase spirulina u ekstraktu, stopa oporavka proteina od 50% postignuta je u samo 6 minuta u kontinuiranom procesu ultrazvukom. Mikroskopska slika otkriva da akustična kavitacija utječe na spirulina filamenata različitim mehanizmima kao što su fragmentacija, sonoporacija, detexturacija. Ovi razni efekti čine ekstrakciju, oslobađanje i solubilization spirulina bioaktivnih spojeva lakše i učinkovitije, što rezultira visokim prinosom proteina visoke kvalitete.
Što se tiče kvalitete ultrazvučno izvađenih proteina, aminokiseline nisu degradirane ultrazvučnim liječenjem, ali su prisutne u većoj količini u slučaju ultrazvukom u usporedbi s konvencionalnom ekstrakcijom.
Kada se usporedi manotermosonication i ultrazvučna ekstrakcija bez povišenog tlaka i temperature, razlika u prinosu i učinkovitosti ekstrakcije je samo minimalna. Stoga se sam ultrazvuk smatra najekonomičnijom i najlakšom tehnikom za proizvodnju visokokvalitetnog ekstrakta bogatog proteinima spiruline. Ultrazvučna ekstrakcija je zelena, ekološki prihvatljiva tehnika ekstrakcije pogodna za ekstrakciju proteina iz spiruline u laboratorijskoj skali, koja se lako može skalirati na pilotske i industrijske razmjere. (usp. Vernès i sur. 2019.)

Ultrazvučni ekstrakti visokih performansi

Svi rezultati ekstrakcije postignuti u malim razmjerima mogu se linearno skalirati na veće proizvodne kapacitete. Hielscher Ultrasonics veliki portfelj proizvoda od laboratorija do industrijskih sustava ekstrakcije ima najprikladniji ultrasonicator za predviđeni kapacitet procesa. Naše dugogodišnje iskusno osoblje pomoći će vam u testiranju izvedivosti i optimizaciji procesa do instalacije vašeg ultrazvučnog sustava na završnoj razini proizvodnje.

Hielscher Ultrasonics – Sofisticirana oprema za ekstrakciju

Hielscher Ultrasonics portfelj proizvoda pokriva cijeli niz ultrazvučnih ekstraktora visokih performansi od malih do velikih razmjera. Dodatni pribor omogućuje jednostavnu montažu najprikladnije konfiguracije ultrazvučnog uređaja za vaš proces. Optimalno ultrazvučno postavljanje ovisi o predviđenom kapacitetu, volumenu, sirovini, seriji ili umetnutom procesu i vremenskoj liniji. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad u teškim uvjetima iu zahtjevnim okruženjima. Linearna skalabilnost ultrazvučnih procesa ekstrakcije omogućuje jednostavno i pouzdano povećanje proizvodnje. Pročitajte više o linearnom skaliranju ultrazvučnih procesa ekstrakcije!

Odaberite neki od različitih dodataka kao što su:

• sonotrode s različitim veličinama, promjerima i oblicima
• sonotrode za visoku amplitudu od 200 μm i više
• reaktora stanica protoka s različitim količinama i geometrijama
• brojne booster rogove za povećanje ili smanjenje dobitke
• kompletne postavke ultrazvukom kao što su SonoStation, koji uključuju ultrazvučni ekstraktor, spremnik, agitator, i pumpe
• senzori temperature koji se mogu utiskati
• senzori tlaka koji se mogu utisnuti

Naše dobro obučeno, dugoiskusno osoblje konzultirat će vas i preporučiti vam najprikladniji ultrazvučni sustav za vaše potrebe procesa ekstrakcije!

Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja: