Ultrazvučna ekstrakcija kolagena iz meduze
- Kolagen meduze je visokokvalitetni kolagen, koji je jedinstven, ali pokazuje slična svojstva kao kolagen tipa I, II, III i tipa V.
- Ultrazvučna ekstrakcija je čisto mehanička tehnika, koja povećava prinos, ubrzava proces i proizvodi kolagen visoke molekularne težine.
Ultrazvučna ekstrakcija meduza
Meduze su bogate mineralima i proteinima, a kolagen je glavni protein u ovim želatinoznim morskim stvorenjima. Meduza je gotovo obilan izvor koji se nalazi u oceanima. Korištenje meduza za ekstrakciju kolagena, koje se često smatra kugom, korisno je na oba načina, proizvodeći odličan kolagen, koristeći održivi prirodni izvor i uklanjajući cvjetanje meduza.
Ultrazvučna ekstrakcija je mehanička metoda ekstrakcije, koja se može precizno kontrolirati i prilagoditi sirovini koja se tretira. Ultrazvučna ekstrakcija uspješno je primijenjena za izolaciju kolagena, glikoproteina i drugih proteina iz meduza.
Općenito, proteini izolirani iz meduza pokazuju snažno antioksidativno djelovanje i stoga su vrijedni aktivni spojevi za industriju hrane, dodataka prehrani i farmaceutsku industriju.
Za ekstrakciju se može koristiti cijela meduza, mezogleja (= glavni dio kišobrana meduze) ili oralni krakovi.
Ultrazvučna ekstrakcija je učinkovita i brza tehnika za proizvodnju kolagena iz meduza u velikim količinama.
- kolagen prehrambene? farmaceutske kvalitete
- velike molekularne težine
- sastav aminokiselina
- povećani prinosi
- Brza obrada
- Jednostavan za rukovanje
Ultrazvučna kiselina & Ultrazvučno-enzimska ekstrakcija
Ultrazvučna ekstrakcija može se koristiti u kombinaciji s različitim kiselim otopinama za oslobađanje kolagena topljivog u kiselini (ASC) iz meduza. Ultrazvučna kavitacija potiče prijenos mase između supstrata meduze i otopine kiseline razbijanjem staničnih struktura i ispiranjem kiselina u supstrat. Time se kolagen kao i drugi ciljani proteini prenose u tekućinu.
U sljedećem koraku, preostali supstrat meduze tretira se enzimima (tj. pepsinom) pod ultrazvučnom obradom kako bi se izolirao pepsin topljivi kolagen (PSC). Sonikacija je poznata po svojoj sposobnosti povećanja aktivnosti enzima. Ovaj učinak temelji se na ultrazvučnoj disperziji i deaglomeraciji agregata pepsina. Homogeno raspršeni enzimi nude povećanu površinu za prijenos mase, što je u korelaciji s višom aktivnošću enzima. Nadalje, snažni ultrazvučni valovi otvaraju kolagene fibrile tako da se kolagen oslobađa.
Istraživanja su pokazala da ultrazvučno potpomognuta enzimska (pepsin) ekstrakcija rezultira većim prinosima i kraćim procesom ekstrakcije.
Ultrazvučni uređaji visokih performansi za proizvodnju kolagena
Hielscher Ultrasonics supplies powerful ultrasonic systems from lab to bench-top and industrial scale. To ensure optimum extraction output, reliable sonication under demanding conditions can be performed continuously. All industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 0.5 do 1,5 ml | na | VialTweeter |
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas!? Pitajte nas!
Ultrazvučni procesori velike snage iz laboratorija pilotirati i industrijski mjerilo.
Literatura/Reference
- Nicholas MH Khonga, Fatimah Md. Yusoff, B. Jamilah, Mahiran Basri, I. Maznah, Kim Wei Chan, Nurdin Armania, Jun Nishikawa (2018.): Poboljšana ekstrakcija kolagena iz meduza (Acromitus hardenbergi) s povećanim fizički induciranim procesima solubilizacije. Kemija hrane Vol. 251, 15. lipnja 2018. 41-50.
- Guoyan Ren, Bafang Li, Xue Zhao, Yongliang Zhuang, Mingyan Yan (2008.): Tehnologija ekstrakcije potpomognuta ultrazvukom za ekstrakciju glikoproteina iz oralnih krakova meduze (Rhopilema esculentum). Transakcije Kineskog društva za poljoprivredni inženjering 2008-02.
- Guoyan Ren, Bafang Li, Xue Zhao, Yongliang Zhuang, Mingyan Yan, Hu Hou, Xiukun Zhang, Li Chen (2009.): Provjera metoda ekstrakcije glikoproteina iz oralnih krakova meduza (Rhopilema esculentum) pomoću tekućinske kromatografije visoke učinkovitosti. Journal of Ocean University of China 2009, svezak 8, broj 1. 83–88.
Činjenice koje vrijedi znati
kolagena
Kolagen je vlaknasti protein sa strukturom trostruke spirale i glavni je netopivi vlaknasti protein u izvanstaničnom matriksu i vezivnom tkivu. Postoji najmanje 16 vrsta kolagena, ali većina njih (cca. 90%) pripada tipu I, tipu II, i tipa III. Kolagen je najzastupljeniji protein u ljudskom tijelu koji se nalazi u kostima, mišićima, koži i tetivama. Kod sisavaca čini 25-35% proteina cijelog tijela. Sljedeći popis daje primjere tkiva u kojima su vrste kolagena najzastupljenije: Tip I–kost, dermis, tetiva, ligamenti, rožnica; Tip II–hrskavica, staklasto tijelo, nucleus pulposus; Tip III–koža, stijenka krvnih žila, retikularna vlakna većine tkiva (pluća, jetra, slezena itd.); Tip IV – bazalne membrane, tip V – često se distribuira zajedno s kolagenom tipa I, osobito u rožnici. To je prirodno pogodovalo komercijalnom iskorištavanju standardnih kolagena u izobilju (kolagena I–V), njihovim izdvajanjem i pročišćavanjem, uglavnom iz ljudskih, goveđih i svinjskih tkiva, konvencionalnim proizvodnim procesima visokog prinosa, što je dovelo do visokokvalitetnih serija kolagena. (Silva et al., mar. Drugs 2014., 12)
Endogeni kolagen je prirodni kolagen koji sintetizira tijelo, dok je egzogeni kolagen sintetski i može doći iz vanjskog izvora kao što su suplementi. Kolagen se javlja u tijelu, posebno u koži, kostima i vezivnom tkivu. Proizvodnja kolagena u organizmu opada s godinama i izloženošću čimbenicima poput pušenja i UV svjetla. U medicini, kolagen se može koristiti u kolagenskim oblogama za rane za privlačenje novih stanica kože na mjesta rana.
Kolagen se široko koristi u dodacima prehrani i lijekovima jer se može resorbirati. To znači da se može razgraditi, transformirati i vratiti u tijelo. Također se može oblikovati u komprimirane čvrste tvari ili gelove poput rešetke. Njegov širok raspon funkcija i njegova prirodna pojava čine ga klinički svestranim i prikladnim za razne medicinske svrhe. Za medicinsku upotrebu kolagen se može dobiti iz goveđih, svinjskih, ovčjih i morskih organizama.
Postoje četiri glavne metode za izolaciju kolagena iz životinja: metoda isoljavanja, alkalna, kiselinska i enzimska metoda.
Kisele i enzimske metode najčešće se koriste u kombinaciji za proizvodnju visokokvalitetnog kolagena. Budući da su dijelovi kolagena kolagen topljivi u kiselini (ASC), a drugi dijelovi kolagen topiv u pepsinu (PSC), tretman kiselinom slijedi enzimska ekstrakcija pepsina. Ekstrakcija kiselog kolagena provodi se pomoću organskih kiselina kao što su kloracetatna, limunska ili mliječna kiselina. Za oslobađanje kolagena topljivog u pepsinu (PSC) iz preostalog materijala procesa ekstrakcije kiselog kolagena, neotopljena tvar se tretira enzimom pepsinom, kako bi se izolirao kolagen topiv u pepsinu (PSC). PSC se obično primjenjuje u kombinaciji s 0,5 M octene kiseline. Pepsin je uobičajeni enzim jer je u stanju održavati strukturu kolagena cijepanjem na N-terminal proteinskog lanca i ne-heliks peptida.
Kolagen se koristi u dodacima prehrani (nutraceutici), kozmetičkim proizvodima i medicini. Kolagen sisavaca i morskih (riba) dostupan je na tržištu i može se kupiti u svim količinama. Kolagen meduze je novi oblik kolagena, koji je ljudski biokompatibilan i nije sisavac (bez bolesti). Kolagen meduze ne odgovara niti jednoj određenoj vrsti kolagena (tip IV), ali pokazuje različita svojstva kolagena tipa I, II i V.
Glikoproteini
Glikoproteini se nalaze u mnogim organizmima od bakterija do ljudi i imaju različite funkcije. Ovi proteini s kratkim oligosaharidnim lancima uključeni su u prepoznavanje stanične površine pomoću hormona, virusa i drugih tvari u mnogim staničnim događajima. Osim toga, antigeni stanične površine služe kao izlučivanje mucina elementa izvanstaničnog matriksa, gastrointestinalnog i urogenitalnog trakta. Gotovo svi globularni proteini u plazmi osim albumina, izlučenih enzima i proteina imaju glikoproteinsku strukturu. Stanična membrana sastoji se od molekula proteina, lipida i ugljikohidrata. Uloga glikoproteina u staničnoj membrani, s druge strane, utječe na broj i raspodjelu proteina. Ovi proteini sudjeluju u prijelazu iz membrane u tvar. Broj i raspodjela glikolipida i glikoproteina daje specifičnost stanice.
Glikoproteini su odgovorni za prepoznavanje stanica, selektivnu propusnost stanične membrane i unos hormona. Postoji 7 glavnih vrsta monosaharida u ugljikohidratnom dijelu glikoproteina. Ovi se monosaharidi kombiniraju s različitim sekvencama i različitim strukturama veza, što rezultira velikim brojem lančanih struktura ugljikohidrata. Glikoprotein može sadržavati jednu N-vezanu oligosaharidnu strukturu ili može sadržavati više od jedne vrste oligosaharida. N-vezani oligosaharidi mogu biti iste ili različite strukture ili također mogu biti prisutni u O-vezanim oligosaharidima. Broj oligosaharidnih lanaca varira ovisno o proteinu i funkciji.
Sialic acids in glycoproteins, an element of glycocalyx, play an important role in the recognition of cells. If the sialic acids are destroyed for any reason, the glycocalyx structure of the membrane is disrupted and the cell cannot perform most of the specified tasks. Also, there are some structural glycoproteins. They are fibronectins, laminins, fetal fibronectins and they all have different missions in the body. Also in eukaryotic glycoproteins, there are some monosaccharides mostly in hexose and aminohexose type. They can assist in protein folding, improve protein’s stability and are involved in cell signalling.