Ultrahangos alga kitermelése táplálék-kiegészítők

Az ultrahangos extrakció a kiváló módszer az algasejtek hatékony és gyors megzavarására. Szonikálás felszabadíthatja a teljes mennyiségű bioaktív vegyületek, ami az ultrahangos technika rendkívül hatékony.

Hogyan kivonat fehérjék, Lipidek és fenolik az algák ultrahangos

Az alga- és mikroalg fajok biológiailag aktív vegyületekben gazdagok, például fehérjékben, lipidekben, karotinoidokban, pigmentekben (pl. filokocianinokban, asztaxantinokban stb.), fenolokban és poliszacharidokban (pl. karragénok). Ez teszi őket egy széles körben használt természetes anyag előállítására kivonatok élelmiszerek és étrend-kiegészítők. A táplálékkiegészítők általánosan használt algafajai az Arthrospira maxima és (más néven spirulina), a Chlorella vulgaris, a Haematococcus pluvialis és az Ulva spp. Az algákról ismert, hogy jó minőségű fehérjék, lipidek, hosszú láncú PUFA-k (azaz omega-3), poliszacharidok (pl. alginát, karragén, β-glükánok), vitaminok és antioxidánsok jó forrásai.
A spirulina egy általánosan használt algatípus, amely nagy értékű bioaktív vegyületekben, például fehérjékben gazdag (50–70% száraz wt). Mivel a Spirulina-t az FDA (Food Drug Administration of the United States) GRAS-ként (általánosan biztonságosként ismeri el), a spirulina és a spirulina kivonatok kereskedelmi élelmiszerekben vagy étrend-kiegészítőkben használhatók.

Előnyei ultrahangos algák kitermelése

Ultrahangos extrakciós kiemelkedik az alternatív extrakciós módszerek sokpontos pontok, mint például a magas hozam, megbízhatóság, biztonság, egyszerűség, és a környezetbarát.

Teljes kitermelési hozam

Nagy teljesítményű ultrasonicators szünet az alga sejtek nyitott, és megzavarják őket úgy, hogy az intracelluláris anyag szabadul fel. Ultrahangos extrakciós kibocsátások ezáltal a teljes spektrumát bioaktív vegyületek, mint például a phycobiliproteins, karotinoidok és lipidek és fenolos.
A fikobiliproteinek három fő csoportra különböztethetők, nevezetesen a klór-ficocyaninokra, az allofillikocacianinokra és a ficoerytrinre. A C-Phycocyanin egy természetes kék pigment, amelyet széles körben használnak az élelmiszerekben és a gyógyszeripari termékekben. Az ultrahangos extrakció a fehérjék teljes spektrumát szabadítja fel.

Nagy extrakciós hatékonyság

Duangsee et al. (2009) tesztelt két különböző módszerek extrakciós (ultrahangos rázatással támogatott oldószer extrakciós és extrakciós ismételt fagyasztás és felolvasztás) a bioaktív vegyületek Arthospira biomassza, és megállapította, hogy ultrahangos oldószer extrakciós eredményeként nagyobb extrakciós hatékonyság (22,1%) a fagyasztás és a felolvasztás (15,6%). Sejtszakadás összehasonlítása szonikálás és ismételt fagyasztás és felolvasztás azt mutatja, hogy szonikálás hatékonyabb. Ultrahangos kavitáció megzavarják alga sejtek gyors és hatékony, ami egy nagyobb sejtzavar, ha összehasonlítjuk a spirulina sejtek által kezelt ismételt fagyasztás és felolvasztás.
Szonikálás hatékonyabb volt a törés a sejt borítékot, ha összehasonlítjuk az ismételt fagyasztás és felolvasztás. A phycocyanin extrakciós hozama azt mutatta, hogy a feldolgozási hőmérséklet befolyásolta az extrakció hatékonyságát.

Gyors elszívás

Nagy teljesítményű ultrahangos rendszerek alkalmazhatnagy ultrahang teljesítmény keresztül nagy amplitúdójú az alga felfüggesztés. Ez teszi az ultrahangos extrakciót egy nagyon gyors feldolgozási módszer.

hőmérséklet-szabályozás

Hozzákeverésével egy nem termikus, tisztán mechanikai extrakciós technika. Az extrakciós hőmérséklet pontosan szabályozható egy dugaszolható hőmérséklet-érzékelő, amely vezetékes a digitális Hielscher ultrasonicator. A hielscher digitális ultrasonicators szoftverlehetővé teszi a hőmérsékleti határértékek beállítását, hogy az ultrahangos homogenizátor megáll, amikor a hőmérsékleti határértéket elérik. A pontos hőmérséklet-szabályozás lehetővé teszi a hőérzékeny anyagok, például a ficobiliproteinek, vitaminok, polifenolok, poliszacharidok, lipidek és más bioaktív vegyületek termikus lebomlásának megakadályozását.

Kompatibilis a különböző oldószerekkel

Hozzákeverésével kompatibilis szinte minden oldószer. Ultrahangos extrakció kombinálva zöld oldószerek, mint a víz vagy etanol termel tiszta kivonatok. Ezek ultrahangos kivonatok biztonságosan be építhető élelmiszerek, mivel az extrakciós oldószerek etanol és víz GRAS (Általában biztonságosnak elismert) állapot.

Reprodukálhatóság és folyamatszabványosítás

Hielscher digitális ultrasonicators jön-val egy intelligens szoftver és egy kidolgozott különböző beállításokat az ideális extrakciós paraméterek. A szoftver protokollok minden ultrahangos folyamat paraméter (pl. amplitúdó, hasznos teljesítmény, teljes teljesítmény, hőmérséklet, nyomás, idő, dátum), és írja a szonikálás adatokat egy CSV fájlt a beépített SD-kártya. Ez lehetővé teszi az extrakciós folyamat szabványosítását, valamint a szonikálás és a minőségi kimenet szoros nyomon követését. Ezek a funkciók segítenek a folyamatstadandization követelményeinek, valamint a helyes gyártási gyakorlatnak (GMP), amelyek rendkívül fontosak, ha a kivonatokat kiegészítők, élelmiszerek vagy gyógyszeripari termékek számára állítják elő.

Ultrahangos phycocyanin extrakciós protokoll

Mazumder et al. (2017) megvizsgálta a phycocyanin és fenolos okleveles kivonásának optimális feldolgozási paramétereit az Arthospira platensisből. A maximális hozam a phycocyanin (29.9 mg/g) és a teljes fenolos (2.4 mg/g) nyert40% etanol-koncentráció, 34.9° extrakciós hőmérséklet segítségével ultrasonicator UP50H (50 watt, 30kHz) egy amplitúdó 95% egy extrakciós idő 104.7 sec.

Vernès et al. (2019) egy UIP1000hdT (1000W, 20kHz) ultrahangosítót használt a fehérjék spirulina kinyerésére. Az ultrahangos készülék BS2d34 szonotródával és ultrahangos áramlási reaktorral volt felszerelve (lásd az alábbi képet a pontos ultrahangos extrakciós beállításhoz áramlási cellával és Seepex szivattyúval).

UIP1000hdT – Manothermosonication (MTS) beállítás és a fehérje extrakciós spirulina laboratóriumi méretű
forrás: Vernes és mtsai.

A kutatási eredmények azt mutatják, hogy ultrahangos extrakciós feltételek optimalizált fehérje hozam jár enyhén emelkedett hőmérséklet és nyomás (úgynevezett manothermosonication MTS). Az MTS elősegíti a tömegátvitelt, és lehetővé teszi, hogy 229%-kal több fehérjét kapjon (28,42 ± 1,15 g/100 g száraz wt.), mint a hagyományos eljárás ultrahang nélkül (8,63 ± 1,15 g/100 g száraz wt).
A 28,42 g fehérjék nyert 100 g száraz spirulina biomassza a kivonat, a fehérje visszanyerési arány 50% -os elérni mindössze 6 perc alatt a folyamatos szonikálás folyamat. A mikroszkopikus képalkotás azt mutatja, hogy az akusztikus kavitáció különböző mechanizmusokkal, például töredezettséggel, sonoporációval, detextuációval befolyásolja a spirulina szálakat. Ezek a különböző hatások, hogy extrakciós, kiadás és oldódása spirulina bioaktív vegyületek könnyebb és hatékonyabb, ami a magas fehérje hozam a magas színvonalú.
Ami az ultrahangos rázatással kivont fehérjék minőségét illeti, az aminosavakat nem bomlik le ultrahangkezeléssel, de nagyobb mennyiségben vannak jelen szonikálás esetén, mint a hagyományos extrakció.
Ha a manothermosonicációt és az ultrahangos extrakciót magas nyomás és hőmérséklet nélkül hasonlítják össze, az extrakciós hozam és a hatékonyság különbsége csak minimális. Ezért az ultrahang önmagában a leggazdaságosabb és legegyszerűbb technika a spirulina fehérjékben gazdag kiváló minőségű kivonat előállítására. Ultrahangos extrakció egy zöld, környezetbarát extrakciós technika alkalmas fehérje extrakciós spirulina laboratóriumi méretekben, amely könnyen méretezhető kísérleti és ipari léptékben. (vö. Vernès et al. 2019)

Nagy teljesítményű ultrahangos extraháló készülékek

Minden kis léptékű extrakciós eredmény lineárisan méretezhető nagyobb termelési kapacitásra. Hielscher Ultrasonics nagy termék portfolió laboripari extrakciós rendszerek a legmegfelelőbb ultrasonicator a tervezett folyamat kapacitás. A régóta tapasztalt személyzet segít Önnek a megvalósíthatósági vizsgálatok és a folyamat optimalizálása a telepítés az ultrahangos rendszer végső termelési szinten.

Hielscher Ultrasonics – Kifinomult extrakciós berendezések

Hielscher Ultrasonics termékportfólió kiterjed a teljes körű nagy teljesítményű ultrahangos elszívók a kis és nagy léptékű. A további tartozékok lehetővé teszik a folyamathoz legmegfelelőbb ultrahangos eszközkonfiguráció könnyű összeszerelését. Az optimális ultrahangos beállítás a tervezett kapacitástól, térfogattól, nyersanyagtól, kötegelt vagy beágyazott folyamattól és ütemtervtől függ. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága lehetővé teszi a 24/7-es működést nagy teherbírású és igényes környezetben. Az ultrahangos extrakciós folyamatok lineáris méretezhetősége lehetővé teszi a termelés egyszerű és megbízható növekedését. Tudjon meg többet az ultrahangos extrakciós folyamatok lineáris felskálázásáról!

Válasszon a különböző kiegészítők, mint például:

• összehegeszthetősége különböző méretű, átmérőjű és formájú
• összehegeszthetősége a 200 μm-es és magasabb amplitúdójú
• áramláscellás reaktorok különböző térfogatú és geometriájú
• számos emlékeztető szarv, hogy növelje vagy csökkentse a nyereséget
• teljes szonikálás beállítások, mint például a SonoStation, amelyek magukban foglalják ultrahangos elszívó, tartály, agitátor, és a szivattyú
• dugaszolható hőmérséklet-érzékelők
• dugaszolható nyomásérzékelők

Jól képzett, régóta tapasztalt munkatársaink konzultálnak Önvel, és ajánlják Önnek a legmegfelelőbb ultrahangos rendszert az Ön extrakciós folyamatkövetelményeinek!

Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi: