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

A 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.