Hielscher ultrahang technológia

Ultrahangos kivonása és megőrzése

A szétesési sejtstruktúrák (lízis) segítségével ultrahang használt extrakciós belüli cellás vegyületek vagy a mikrobák inaktiválását.

Háttér

A mikrobiológia, ultrahang elsősorban jár sejtroncsolási (lízis) vagy Szétesés (Allinger 1975). Amikor ultrahanggal besugározzuk folyadékok nagy intenzitások, a hanghullámok, hogy terjedjen a folyékony közeg eredményez váltakozó nagy nyomású (tömörítést) és alacsony nyomáson (ritkítás) ciklusokat, az árak gyakoriságától függően.
A kisnyomású ciklus, nagy intenzitású ultrahang hullámokat hozzon létre kis vákuum buborékok vagy üregek a folyadékban. Amikor a buborékok elérni egy kötet, amelyen már nem az energia felvételére, azok összeomlása közben erőteljesen nagynyomású ciklusban. Ezt a jelenséget nevezik kavitáció. Az összeroppanás nagyon magas hőmérsékleten (kb. 5,000K) és nyomás (kb. 2,000atm) elért helyben. A összeroppanása a kavitáció buborék azt is eredményezi, folyadéksugarak akár 280m / s sebességgel A kapott nyíróerő megtörni a sejtfal mechanikailag és javítása anyagok átadását. Ultrahang lehet akár destruktív vagy konstruktív hatást sejtek függően ultrahangos paraméterek alkalmazott.

sejt szétesés

Intenzív ultrahangos kezeléssel enzimek vagy fehérjék is felszabadíthatók a sejteket vagy szubcelluláris organellumok eredményeként sejt szétesés. Ebben az esetben, a feloldandó vegyület egy oldószerben van zárva egy oldhatatlan struktúra. Annak érdekében, hogy kivonat, akkor a sejtmembrán kell megsemmisülnek. Cell zavarok érzékeny folyamat, mert a sejtfal azon képességét, hogy ellenálljon a magas ozmotikus nyomás. Jó irányítást a sejt zavar van szükség, hogy elkerüljék egy akadálytalan szabadon bocsátását intracelluláris termékek, beleértve a sejttörmeléket és a nukleinsavakat, vagy a termék denaturáció.
Ultrasonication szolgál, mint egy jól szabályozható eszközt sejt szétesés. Ehhez, a mechanikai hatások az ultrahang biztosít gyorsabb és teljesebb behatolását oldószert cellás anyagok és javítása anyagátadási. Ultrahang eléri nagyobb behatolás egy oldószer egy növényi szövetben, és javítja a anyagátadási. Ultrahang hullámok generálására kavitáció megzavarják a sejtfalakat, és elősegítik az mátrix komponensek.

anyagátadási

Általánosságban, ultrahang vezethet permeabilitása sejtmembránok ionok (Mummery 1978), És ez csökkentheti a szelektivitás a sejt membránok jelentősen. A mechanikus aktivitását az ultrahang támogatja a diffúzió az oldószerek a szövetekbe. Mivel az ultrahang megtöri a sejtfal által mechanikusan kavitáció nyíró erők, mert az elősegíti a transzfer a sejtet az oldószert. A szemcseméret csökkentése által az ultrahangos kavitáció növeli a felületén érintkezik a szilárd és a folyékony fázist.

Fehérje és enzim kivonása

Különösen a kitermelés az enzimek és fehérjék tárolt sejtek és szubcelluláris részecskék egyedülálló és hatékony alkalmazása nagy intenzitású ultrahang (Kim 1989), Mint a kitermelés a szerves vegyületek a szervezetben a növények és magvak egy oldószer jelentősen javítható. Ezért az ultrahang potenciális előny a kitermelés és izolálását új potenciálisan bioaktív komponensek, így például a nem hasznosított melléktermék patakok alakult a jelenlegi folyamatok. Ultrahang is segít, hogy fokozza a hatását enzimes kezelés, és ez csökkenti a szükséges enzim, vagy a hozam növelése extrahálható releváns vegyületek.

A lipidek és fehérjék

Az ultrahangos kezelést gyakran használják a növényi magvakból származó lipidek és fehérjék, például a szójabab (pl. Liszt vagy zsírtalanított szójabab) vagy más olajos magvak kinyerésére. Ebben az esetben a sejtfalak elpusztítása megkönnyíti a sajtolás (hideg vagy meleg), és ezáltal csökkenti a maradék olajat vagy zsírt a sajtolópogácshoz.

A folyamatos ultrahangos extrakció hatását a diszpergált fehérje termelésére a következőképpen mutattuk ki: Moulton és mtsai. Az ultrahangos kezelés fokozta a diszpergált fehérje visszanyerését, mivel a pehely / oldószer arány 1:10 és 1:30 között változott. Kimutatták, hogy az ultrahang képes a szójafehérje szinte bármilyen kereskedelmi forgalomban történő elpusztítására, és a szükséges ultrahangos energia a legalacsonyabb, amikor vastagabb iszapokat használtak. (Moulton és mtsai. 1982)

Alkalmazható: Citrus olajat gyümölcsök, olaj kitermelése földtől mustár, mogyoró, repce, gyógynövény olaj (echinacea), repce, szója, kukorica

Felszabadítása fenolos vegyületeket és antocianinok

Enzimek, mint például pektinázok, cellulázok és hemicellulázok széles körben használják a gyümölcslé feldolgozás érdekében lebomló sejtfal és javítja a gyümölcslé extrahálhatóság. A zavar a sejtfal mátrixot is felszabadít komponensek, mint például a fenolos vegyületek a gyümölcslé. Ultrahang javítja a kitermelési folyamat, és ezért növekedéséhez vezet a fenolos vegyület, alkaloidok és gyümölcslé-kihozatalt, általánosan maradt a préslepényt.

A jótékony hatásait ultrahangos kezelés felszabadítása fenolos vegyületeket és antocianinok szőlő és bogyós mátrix, különösen a fekete áfonya (Myrtillus Vaccinium) És a fekete ribizli (Ribes) Gyümölcslé, vizsgáltuk VTT Biotechnology, Finnország (MAXFUN EU-projekt) segítségével Ultrahangos processzor UIP2000hd Felengedés után cefrézés és enzim inkubálást. A zavar a sejtfal enzimes kezelést (Pectinex BE-3L a fekete áfonya és Biopectinase CCM fekete ribiszke) javult, ha kombináljuk ultrahang. “US kezelés fokozott koncentrációja a fenolos vegyületek a feketeáfonya lé több mint 15%. […] A befolyása US (ultrahang) volt jelentősebb fekete ribizli, amelyek nagyobb kihívást bogyók gyümölcslé feldolgozása, mint fekete áfonya miatt nagy mennyiségben tartalmaz pektint és a különböző sejtfal építészet. […] A fenolos vegyületek koncentrációja a lé nőtt 15-25% segítségével US (ultrahang) utáni kezelés enzim inkubálást.” (Mokkila et al. 2004)

Mikrobiológiai és enzim inaktiválása

Mikrobiológiai és enzim inaktiválásaA mikrobiális és enzim inaktiválás (megőrzés), pl. Gyümölcslevekben és mártásokban egy újabb ultrahang alkalmazása az élelmiszer-feldolgozásban. Napjainkban a hőmérsékletnövelés rövid ideig történő megőrzése (Pasteurization) még mindig a legelterjedtebb feldolgozási módszer a mikrobiális vagy enzim inaktiváláshoz, ami hosszabb eltarthatóságot (megőrzést) eredményez. A magas hőmérsékletnek való kitettség miatt ez a hőkezelési módszer számos élelmiszer-ipari termék esetében gyakran hátrányos.
A termelés az új anyagok a hő-katalizált reakciók és módosítására makromolekulák, valamint a deformáció a növényi és állati struktúrák csökkentheti a veszteséget a minőség. Ezért, a termikus kezelés is okozhat nem kívánt változásait érzékszervi jellemzők, azaz a textúra, íz, szín, szag, és táplálkozási tulajdonságokkal, azaz a vitaminok és fehérjék. Ultrahang egy hatékony nem termikus (minimális) feldolgozás alternatívát.

Termelt hőt a helyszínen a kavitáció és a létrehozott csoportok vezethet enzimek inaktiválása ultrahangos kezeléssel (El'piner 1964). Elegendően alacsony szonikáció strukturális és metabolikus változások jelentkezhetnek a sejtekben nélkül azok megsemmisítését. A tevékenység a peroxidáz, amely megtalálható a legtöbb nyers és unblanched gyümölcsök és zöldségek, és lehet különösen kialakulásával összefüggő off-ízek és Browning pigmentek is lényegesen csökkenthető az ultrahang alkalmazása. Hőálló enzimek, mint például a lipáz és a proteáz, hogy ellenálljanak az ultra-magas hőmérsékletű kezelés, és ami csökkentheti a minőségét és eltarthatóságát hőkezelt tej és más tejtermékek is inaktiválható hatékonyabban egyidejű alkalmazása ultrahang, hő és nyomás (MTS).

Ultrahang bebizonyította, hogy a potenciális a megsemmisítése élelmiszer-eredetű kórokozók, mint például a E. coli, Szalmonella, Orsóféreg, Giardia, Cryptosporidium cisztákÉs poliovírus.

Alkalmazható: megőrzése dzsem, lekvár vagy bevonatokat, például A fagylalt, a gyümölcslevek és mártások, húskészítmények, tejtermékek

Szinergiát ultrahang hőmérséklet és a nyomás

Ultrasonication gyakran hatékonyabb, ha együtt más anti-mikrobiális módszerek, mint például:

  • Thermo-szonikálással, azaz hő-és ultrahang
  • mano-ultrahangos kezelés, azaz a nyomás és az ultrahang
  • mano-Thermo-szonikálással, azaz nyomás, hő és az ultrahang

A kombinált alkalmazása ultrahang hő és / vagy nyomás ajánlott Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus flavus, Saccharomyces cerevisiae, és Aeromonas hydrophila.

folyamatfejlesztés

Eltérően más, nem-termikus eljárások, mint például a magas hidrosztatikus nyomás (HP), a komprimált szén-dioxid (cCO2) és a szuperkritikus szén-dioxid (ScCO2) és a magas elektromos tér impulzusok (HELP), ultrahanggal könnyen vizsgálni a laboratóriumban vagy asztali léptékű – generáló reprodukálható eredményeket scale-up. Az intenzitás és a kavitáció jellemzők könnyen hozzá lehessen igazítani az adott kitermelési folyamat, hogy konkrét célok. Amplitúdó és nyomás változtatható széles tartományban, például azonosítani a leginkább energiahatékony kitermelése a telepítést. Kemény szövetek kell alávetni kivonatolás, őrlés vagy porítás előtt ultrahangos kezeléssel.

E. coli

Állítanak elő kis mennyiségű rekombináns fehérjék tanulmányozására és jellemzésére biológiai tulajdonságaik, E. coli a baktérium a választás. A tisztítást címkék, például polihisztidintoldalék, béta-galaktozidáz, vagy maltóz-kötő
fehérjék, általánosan csatlakozott a rekombináns fehérjék érdekében, hogy azok elválasztható sejt kivonatok, amelyek tisztasága elegendő a legtöbb analitikai célra. Ultrasonication lehetővé teszi, hogy maximalizálja a fehérje kiadás, különösen, ha a termelési hozam alacsony, és hogy megőrizzék a szerkezete és aktivitása a rekombináns fehérje.

A zavar E. coli sejtek, hogy azokból a teljes kimozin fehérjét úgy vizsgáltuk, Kim és Zayas.

Sáfrány kitermelés

A sáfrány a világpiacon a legdrágább fűszernek nevezhető, és megkülönböztethető finom ízével, keserű ízlésével és vonzó sárga színével. A sáfrányos fűszernek a sáfrányos krokodil vöröshajójának köszönhető. Szárítás után ezeket a részeket fűszerezésként használják konyhában vagy színezőanyagként. A sáfrány intenzív jellegzetes íze különösen három vegyületből származik: krokók, picrocrocin és safranal.

Kadkhodaee és Hemmati-Kakhki azt mutatták, egy tanulmányban hogy az ultrahangos kezelés növelte az extrahálási kihozatal jelentősen, és csökkentette a feldolgozási idő jelentősen. Tény, hogy a találatok ultrahangos extrakció voltak feltűnően jobb, mint a hagyományos hideg víz kitermelése, amely által javasolt ISO. Mert a kutatás, Kadkhodaee és Hemmati-Kakhki használt Hielscher a ultrahangos készülék UP50H. A legjobb eredményeket értek el a pulzáló ultrahanggal. Ez azt jelenti, hogy a rövid impulzus időközönként hatékonyabbak voltak, mint a folyamatos ultrahangos kezelést.

Oxidáció

Szabályozott intenzitások, alkalmazása ultrahang biotranszformációs és fermentációs is jól eredményez fokozott Bioprocessing miatt kiváltott biológiai hatások miatt, és facilitált adenozin tömeg-transzfer. A hatása az ellenőrzött alkalmazása ultrahang (20 kHz) a koleszterin oxidációját, hogy koleszteron nyugvó sejtek Rhodococcus eritropolis ATCC 25544 (korábban Nocardia eritropolis) Vizsgáltuk Bár.

Koleszterin + O2 = Koleszt-4-én-3-on + H2O2

Ez a rendszer jellemző mikrobiális átalakulások szterolok és szteroidok, hogy a szubsztrát és a termékek vízben oldhatatlan szilárd anyag. Ezért ez a rendszer meglehetősen egyedülálló abban, hogy mind a sejtek, és a szilárd anyag lehet kötni, hogy a hatás az ultrahang (Bár 1987). Kellően alacsony ultrahang intenzitást, amely megőrizte a szerkezeti integritását a sejtek és fenntartott metabolikus aktivitásuk, bár megfigyelhető jelentősen javul a kinetikai aránya biotranszformációját a mikrobiális iszapok 1,0 és 2,5 g / l koleszterin, amikor ultrahanggal kezeljük 5s minden 10mn a kimenő teljesítmény 0,2 W / cm. Ultrahang nem mutatott hatást a enzimes oxidációja koleszterin (2,5 g / l) a koleszterin-oxidáz.

előnyös Technology

Hasznosítása ultrahangos kavitáció a kitermelés és az élelmiszer-megőrzés új nagy teljesítményű feldolgozó technológia, amely nemcsak biztonságosan alkalmazható és környezetbarát, hanem hatékonyan és gazdaságosan. A homogenizáló és megőrzése hatása könnyen használható gyümölcslevek és pürék (például narancs, alma, grapefruit, mangó, szőlő, szilva), valamint a növényi mártások és levesek, mint a paradicsomszósz, vagy spárga leves.

További információ kérése!

Kérjük, használja az alábbi űrlapot, ha szeretné, hogy kérésre további használatával kapcsolatos információkat az ultrahang kivonására és a megőrzés.









Kérjük, vegye figyelembe Adatvédelmi irányelvek.


Irodalom

Allinger, H. (1975): American Laboratory, 7 (10), 75 (1975)].

Bár, R. (1987): Ultrahang Enhanced biofolyamatok, In: Biotechnology and Engineering, Vol. 32, pp. 655-663 (1987).

El'piner, SI (1964): Ultrahang: fizikai, kémiai és biológiai hatásai (Mérnöki Iroda, New York, 1964), 53-78.

Kadkhodaee, R .; Hemmati-Kakhki, A .: Ultrahangos kivonása hatóanyagokat Sáfrány, in: Internet közzététele.

Kim, S. M. és Zayas, J. F. (1989): Feldolgozási paraméter kimozin extrakciós ultrahanggal; J. Food Sci. 54: 700.

Mokkila, M., Mustranta, A., BUCHERT, J., Poutanen, K (2004): Combining power ultrahang enzimek bogyó leve feldolgozásiCímen: 2. Int. Conf. Biocatalysis ételek és italok, 19-22.9.2004, Stuttgart, Németország.

Moulton, K. J., Wang, L. C (1982): Félüzemi vizsgálata Folyamatos Ultrahangos Extraction szójafehérjét, a Journal of Food Science, 47, 1982.

Mummery, C. L. (1978): A hatás az ultrahang fibroblasztokon in vitro, in: Ph.D. Értekezés, University of London, London, Anglia, 1978.