Ultrazvučna ekstrakcija pigmenata spiruline
Ultrazvučna ekstrakcija se pokazala vrlo učinkovitom za izolaciju ekstrakata mikroalgi vrhunske kvalitete. Pigmenti spiruline poput fikocijanina poznati su kao superhrana, a doprinose dobrobiti za zdravlje zbog visokog sadržaja antioksidansa, vitamina i proteina. Kako bi se proizveli visoko koncentrirani dodaci kao što su prahovi i tablete, plavi pigmenti moraju se ekstrahirati iz alge spirulina.
spirulina
Arthrospira platensis (A. platensis) i Arthrospira maxima (A. maxima) poznate su pod nazivom spirulina. Spirulina je modro-zelena alga, bogata aminokiselinama i antioksidansima. S visokim sadržajem nutrijenata kao što su proteini, enzimi, minerali te vitamini A, K, B12, željezo i mangan, kategorizirani su kao superhrana. Osobito visok sadržaj proteina ima alga roda Arthrospira. Njegov sadržaj proteina kreće se od 53 do 68% suhe težine i nudi puni spektar svih esencijalnih aminokiselina. Nadalje, Arthrospira ima velike količine polinezasićenih masnih kiselina (PUFA), što je cca. 1,5 do 2% od ukupnog sadržaja lipida od 5 do 6%. Ove PUFA sadrže γ-linolensku kiselinu (GLA), esencijalnu Omega-6 masnu kiselinu. Daljnji bioaktivni spojevi Arthrospire uključuju vitamine, minerale kao i fotosintetske pigmente.
Napomena: znanstveno se Spirulina platensis (S. platensis) i Spirulina maxima (S. maxima) ispravno nazivaju Arthrospira platensis (A. platensis) i Arthrospira maxima (A. maxima). Obje su vrste nekada bile svrstane u rod Spirulina i do danas su kolokvijalno poznate pod nazivom spirulina. Iako je uvođenje dva odvojena roda Arthrospira i Spirulina danas općenito prihvaćeno, pojam spirulina često se koristi kao krovni pojam.
Ultrazvučna ekstrakcija spiruline
Ultrazvučni disruptori stanica (također nazvani ultrazvučnim ekstraktorima) dobro su poznati po svojoj sposobnosti otvaranja stanica kako bi se oslobodio unutarstanični materijal. Kada se intenzivni ultrazvučni valovi sprežu u tekućine, javlja se fenomen akustične kavitacije. Kavitacijske sile ometaju stanične stijenke i pojačavaju prijenos mase tako da se bioaktivni ciljni spojevi transportiraju iz stanice u tekućinu.
Ultrazvučna ekstrakcija iz stanica: mikroskopski poprečni presjek (TS) pokazuje mehanizam djelovanja tijekom ultrazvučne ekstrakcije iz stanica (povećanje 2000x) [izvor: Vilkhu et al. 2011.]
Prednosti ultrazvučne ekstrakcije
- visok prinos
- Vrhunska kvaliteta ekstrakta
- brza ekstrakcija
- Blagi, netermički postupak
- Razna otapala
- Sef
- jednostavan za rukovanje
- Linearno povećanje
- slabo održavanje
- Brzi ROI
protokol ekstrakcije
Prabuthas i sur. (2011.) razvili su sljedeći protokol ekstrakcije kako bi dobili visokokvalitetni ekstrakt fikocijanina: Ekstrakcija fikocijanina procijenjena je u smislu koncentracije fikocijanina korištenjem destilirane vode i 1% otopine CaCl2. Morska alga spirulina koristi se u osušenom obliku budući da vlažnu biomasu bakterije odmah iskorištavaju i zbog njezinog nutritivnog sastava počinje razgradnja. Stoga, kako bi se izbjegli ovi problemi, preporuča se korištenje osušene biomase algi. Ekstrakcija je provedena miješanjem 0,1 g osušene biomase s količinom otapala, sonikacija je provedena u vremenu i amplitudi prema planu eksperimenta. Suspenzije uzoraka su sonikirane korištenjem Hielscherovog UP50H ultrazvučnog disruptora stanica, nakon čega je uslijedilo centrifugiranje 15 minuta pri 13500 okretaja u minuti korištenjem rashlađene centrifuge. Sadržaj fikocijanina i proteina tijekom ekstrakcije s različitim otapalima istraživan je kalcijevim kloridom i destiliranom vodom.
Maksimalna količina fikocijanina, 0,3116 mg/ml, dobivena je u otopini kalcijevog klorida, a zatim 0,299 mg/ml u destiliranoj vodi. Maksimalna količina proteina, 63,63% dobivena je u otapalu s destiliranom vodom, a 54,69% u otopini kalcijevog klorida. Tako je utvrđeno da je otopina CaCl2 najbolje otapalo za ekstrakciju fikocijanina uz pomoć ultrazvuka.
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi za ekstrakciju spiruline
Hielscher je vaš dugogodišnji iskusni partner kada je u pitanju snažna, pouzdana ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih tvari iz biljne i fitobiomase. Svi ultrazvučni ekstraktori mogu raditi 24/7 i prikladni su za komercijalnu proizvodnju dijetalnih ekstrakata. Naš asortiman proizvoda pokriva cijeli spektar od manjih ručnih biodisruptora do pilotskih ultrazvučnih uređaja i industrijskih ultrazvučnih sustava. Razni dodaci kao što su različite sonotrode i reaktori s protočnim ćelijama omogućuju optimalnu prilagodbu vašim zahtjevima procesa. Svi Hielscher ultrazvučni procesori su robusni, jednostavni za rukovanje i dizajnirani za jednostavnost korištenja. Naši digitalno kontrolirani ultrazvučni uređaji dolaze s ugrađenom SD karticom za automatsko protokoliranje podataka sonikacije.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 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 | UIP4000 |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
- Dugogodišnje iskustvo u sonikaciji
- visoka kvaliteta
- robusnost
- Rad 24/7
- Zaštićeno od rada na suho
- linearna skalabilnost
- Izvrsna korisnička služba
- slabo održavanje
- trening & usluga ugradnje
- tehnički centar
- razvoj procesa
- Prilagođena ultrazvučna oprema
Naše dobro obučeno osoblje osigurava visoku razinu korisničke usluge i profesionalno savjetovanje.
Kontaktirajte nas danas! Drago nam je što vam možemo preporučiti najprikladniji ultrazvučni ekstraktor za vašu primjenu.
Ultrazvučni ekstraktori velike snage od laboratorijskih do pilotskih i industrijskih razmjera.
Literatura/Reference
- Merlyn Sujatha Rajakumar and Karuppan Muthukumar (2018): Influence of pre-soaking conditions on ultrasonic extraction of Spirulina platensis proteins and its recovery using aqueous biphasic system. Separation Science and Technology 2018.
- Smriti Kana Pyne, Paramita Bhattacharjee, Prem Prakash Srivastav (2020): Process optimization of ultrasonication-assisted extraction to obtain antioxidant-rich extract from Spirulina platensis. Sustainability, Agri, Food and Environmental Research 8(4), 2020.
- Zhou, Jianjun; Min Wang, Francisco J. Barba, Zhenzhou Zhu, Nabil Grimi (2023):
A combined ultrasound + membrane ultrafiltration (USN-UF) process for enhancing saccharides separation from Spirulina (Arthrospira platensis). Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 85, 2023. - Bachchhav M.B., Kulkarni M.V., Ingale A.G. (2017): An efficient extraction of phycocyanin by ultrasonication and separation using ‘sugaring out’. Phykos 47 (2): 19-24 (2017).
- Prabuthas P., Majumdar S., Srivastav P.P., Mishra H.N. (2011): Standardization of rapid and economical method for neutraceuticals extraction from algae. Journal of Stored Products and Postharvest Research Vol. 2(5) pp. 93 – 96, May 2011.
Činjenice koje vrijedi znati
spirulina
Spirulina je vrsta cijanobakterije (također poznate kao cyanophyta) koja je skupina bakterija koje energiju dobivaju fotosintezom. Oni su jedini fotosintetski prokarioti koji mogu proizvoditi kisik. Naziv cijanobakterija dolazi od boje bakterije (grč. κυανός, translit. kyanós, lit. plava). Zbog svoje boje nazivaju ih i modrozelenim algama, iako je termin alge u modernoj upotrebi ograničen na eukariote. Spirulina platensis (S. platensis) je multifilamentna prokariotska cijanobakterija koja se lako može uzgajati kao monokultura u otvorenim jezercima ili zatvorenim bioreaktorima. C-fikocijanin (C-PC) je glavni fikobiliprotein u spirulini.
Ekstrakti spiruline
Spirulina je popularan dodatak prehrani dobiven iz biomase morskih cijanobakterija (modro-zelenih algi). Dvije vrste spiruline koje se koriste za pripremu veganskih proteinskih i pigmentnih dodataka su Arthrospira platensis i Arthrospira maxima. Ekstrakt koji se oslobađa iz ovih mikroalgi bogat je antioksidansima, aminokiselinama i vitaminima. Stoga se plavi ekstrakt u prahu dodaje sokovima, smoothiejima, shakeovima i napitcima te im daje prekrasnu intenzivnu plavu boju. Alternativno, ekstrakt spiruline može se konzumirati u obliku tableta.
Fikocijanin alofikocijanin i fikoeritrin pigmentno-proteinski su kompleksi iz obitelji fikobiliproteina koji skupljaju svjetlost, a koji su poznati po svojoj intenzivnoj svijetloplavoj boji. Fikocijanin je pomoćni pigment klorofilu. Budući da su svi fikobiliproteini topivi u vodi, oni nisu prisutni unutar membrane, umjesto toga fikobiliproteini su vezani kao agregati (tzv. fikobilizomi) na staničnu membranu.
Ultrazvučna ekstrakcija i razbijanje stanica
Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom (UAE) koristi se za oslobađanje i izolaciju bioaktivnih spojeva iz fito materijala, kao i tkiva.
Za procese ultrazvučne ekstrakcije, intenzivni ultrazvučni valovi spajaju se u medij gdje valovi stvaraju naizmjeničnu kompresiju i ekspanziju. Tijekom ciklusa kompresije/ekspanzije stvaraju se vakuumski mjehurići koji rastu tijekom nekoliko ciklusa dok ne mogu apsorbirati više energije tako da nasilno implodiraju. Implozija mjehurića proizvodi visoko energetsko stanje s lokalnim temperaturama do 5000 K, razlikama tlaka od 1000 atm, brzinama zagrijavanja i hlađenja iznad 1010 K/s, kao i mlazovima tekućine s brzinama od 280 m/s. Ovaj fenomen je poznat kao akustična kavitacija.
Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na akustičnoj kavitaciji i njezinim hidrodinamičkim silama smicanja