Ultrahangos asztaxantin extrakció a magasabb hozamok érdekében
- Az asztaxantin egy rendkívül erős antioxidáns, amelyet gyógyszerekben és táplálékkiegészítőkben használnak.
- A természetes forrásokból, például algákból származó kiváló minőségű asztaxantin előállításához nagy teljesítményű extrakciós technikára van szükség.
- Az ultrahangos extrakció mechanikus kezelés, amely nagyon rövid extrakciós idő alatt magas asztaxantin hozamot eredményez.
Nagy teljesítményű szonikátorok kiváló minőségű asztaxantin kivonatokhoz
Az ultrahangos extrakció egy nagy teljesítményű extrakciós technika, amely intenzív ultrahanghullámokat használ az asztaxantin természetes forrásokból, például mikroalgákból, krill vagy rákfélékből történő kivonására. Az asztaxantin egy természetben előforduló karotinoid pigment, amely erős antioxidáns tulajdonságairól és különféle egészségügyi előnyeiről ismert. Általában étrend-kiegészítőként és élelmiszer-színezőanyagként használják. Lear hogyan segít az ultrahangos kezelés javítani az asztaxantin extrakciós folyamatát!
MultiSonoReactor az asztaxantin jobb extrakciójához nagy teljesítményű ultrahanggal
Az asztaxantin ultrahangos extrakciója mikroalgákból
Az étrend-kiegészítőkhöz használt asztaxantin, amelyet az emberek és az állatok egészségügyi előnyeik miatt fogyasztanak, az asztaxantint tenger gyümölcseiből nyerik, vagy a H. pluvialis algákból vonják ki. A Haematococcus pluvialis egy zöld mikroalga, amely stresszhelyzetek, pl. magas sótartalom, nitrogénhiány, magas hőmérséklet és fény hatására magas asztaxantintartalmat eredményez. A Haematococcus pluvialis algasejtenként legfeljebb 9,2 mg/g asztaxantinnal (= a H. pluvialis száraz tömegére vetítve akár 3,8%) nagyon magas természetes asztaxantin-tartalmat halmoz fel, ezért az asztaxantin termelésének előnyben részesített organizmusa.
Az asztaxantin zöld mikroalgákból történő felszabadításához az algasejteket meg kell zavarni. Az ultrahangos kezelés jól megalapozott a sejtek megzavarása, lízise és izolálása bioaktív vegyületek auch lipidek, antioxidánsok, polifenolok és természetes pigmentek. A nagy teljesítményű ultrahang tisztán mechanikai erőket hoz létre, amelyek nyíróerőkkel megzavarják a sejtfalakat, és bioaktív anyagok, például asztaxantin felszabadulását okozzák.
Az asztaxantin ultrahangos extrakciója élesztőből
A Phaffia rhodozyma asztaxantinban gazdag élesztő. Azonban a P. rhodozyma vastag sejtfala, amely főként glükánból áll, és felelős a sejtek merevségéért, a sejtzavart és az asztaxantin izolálását igényes feladattá teszi. A kutatók (Gogate et al. 2015) azt találták, hogy az ultrahangos extrakció tejsavval kombinálva fokozza a sejtzavarokat, és az asztaxantin kivonását a P. rhodozyma-ból zöldebb, környezetfém-barátabb folyamattá teszi. Tejsavat használtak a bomlás közegeként és etanolt oldószerként az extrakcióhoz. Az asztaxantin maximális hozamát (90%) ultrahanggal segített extrakciós megközelítéssel kaptuk 3 M tejsav felhasználásával, 15 perces megszakítási idővel. Erőteljes ultrahangos elszívók, mint például az UIP4000hd (4kW, lásd a bal oldali képet) egy nyomás alatt álló átfolyó reaktorral kombinálva lehetővé teszik a nagyon intenzív kavitáció létrehozását. A kavitációs nyíróerők megzavarják az élesztő sejtfalát, és elősegítik a sejt belseje és az oldószer közötti tömegátadást.
- Kiváló hozam
- Nagy sebességű extrakció – perceken belül
- Kiváló minőségű kivonatok – Enyhe, nem termikus
- Zöld oldószerek (pl. víz/etanol)
- Költséghatékony
- Egyszerű és biztonságos kezelés
- Alacsony beruházási és üzemeltetési költségek
- 24/7 működés nagy igénybevétel mellett
- Zöld, környezetbarát módszer
Ultrahangos asztaxantin extrakció – kötegelt vagy folyamatos áramlási módban
Az asztaxantin lipofil vegyület, oldószerekben (pl. 48,0% etanol etil-acetátban) és olajokban (pl. szójababolaj) oldódik.
Halom: Az ultrahangos extrakciós folyamatok egyszerű kötegelt folyamatokként vagy inline kezelésként működtethetők, ahol a közeget folyamatosan ultrahangos átfolyó reaktoron keresztül táplálják.
A kötegelt feldolgozás egyszerű eljárás, ahol az extrakciót tételenként végzik. A Hielscher Ultrasonics ultrahangos processzorokat kínál kis és nagy tételekhez, azaz 1L - 120L.
Az 5–10 literes tételek feldolgozásához a UP400ST sonotrode S24d22L2D (lásd a bal oldali képet).
Kb. 120 literes tételek feldolgozásához a Sonicator UIP2000hdT RS4d40L4 szonotróddal.
Átfolyás: Nagyobb mennyiségek és teljes körű kereskedelmi extrakció esetén folyamatos folyadékáramot táplálunk egy ultrahangos reaktoron keresztül, ahol az oldószer / botanikai szuszpenzió intenzíven szonikált.
Kb. 8 l/perc térfogat esetén a UIP4000hdt RS4d40L3 szonotróddal és FC130L4-3G0 nyomástartó áramlási cellával
UIP2000hdT (2 kW) nagy tételenkénti extrakcióhoz
Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek extrakcióhoz
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű szonikátorok gyártására specializálódott kiváló minőségű kivonatok előállítására növényekből, élesztőkből és sejtekből. A Hielscher Ultrasonics széles termékportfóliója a kis, erőteljes laboratóriumi ultrahangos készülékektől a robusztus asztali és teljesen ipari rendszerekig terjed, amelyek nagy intenzitású ultrahangot biztosítanak a bioaktív komponensek, például asztaxantin, kvercetin, koffein, kurkumin, terpének stb. Minden digitális szonikátor 200W-tól 16 000W-ig intuitív menüvel rendelkezik programozható beállításokkal, színes érintőképernyővel a kényelmes működéshez, integrált SD-kártyával az automatikus adatrögzítéshez, böngésző távirányítóval és még sok más felhasználóbarát funkcióval. A sonotrodes és az áramlási cellák (a közeggel érintkező részek) autoklávozhatók és könnyen tisztíthatók. Minden ultrahangos készülékünk 24/7 működésre épült, alacsony karbantartást igényel, könnyen és biztonságosan működtethető.
A digitális színes kijelző lehetővé teszi az ultrahangos berendezés felhasználóbarát vezérlését. Rendszereink képesek az alacsony amplitúdótól a nagyon magas amplitúdóig szállítani. A kémiai vegyületek, például az asztaxantin kivonásához speciális ultrahangos szonotródákat (más néven ultrahangos szondákat vagy szarvakat) kínálunk, amelyek optimalizáltak a kiváló minőségű hatóanyagok érzékeny izolálására. A Hielscher speciális sonotrodákat kínál nagy amplitúdójú nyomásos áramlási cellákkal kombinálva, amelyek képesek extrém kavitációs nyíróerőket generálni, amelyek megzavarják még a nagyon erős élesztősejteket is. A Hielscher ultrahangos berendezés robusztussága lehetővé teszi az 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben.
Az ultrahangos folyamatparaméterek pontos szabályozása biztosítja a reprodukálhatóságot és a folyamat szabványosítását. A Hielscher ipari méretű, automatizált ultrahangos extrakciós rendszereket kiváló minőségű kivonatok nagy termelési kapacitására tervezték, ugyanakkor csökkentik a munkaerőt, a költségeket és az energiát.
Kapcsolat! / Kérdezzen tőlünk!
Irodalom/Hivatkozások
- B. Brands and M. Kleinke (2022): Astaxanthin production in Xanthophyllomyces dendrorhous grown in medium containing watery extracts from vegetable residue streams. IOP Conference Series: Earth Environ. Sci. 1034, 2022.
- Chougle, J.A.; Singha, R.S.; Baik, O.-D.(2014): Recovery of Astaxanthin from Paracoccus NBRC 101723 using Ultrasound-Assisted Three Phase Partitioning (UA-TPP). Separation Science and Technology, 49, 2014.
- Gogate et al. (2015): Ultrasound-assisted Intensification of Extraction of Astaxanthin from Phaffia rhodozyma. Indian Chemical Engineer 2015, 57:3-4, 240-255.
- Zou et al. (2013): Response Surface Methodology for Ultrasound-Assisted Extraction of Astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Marine Drugs 2013, 11, 1644-1655.
- Farid Chemat, Natacha Rombaut, Anne-Gaëlle Sicaire, Alice Meullemiestre, Anne-Sylvie Fabiano-Tixier, Maryline Abert-Vian (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 34, 2017. 540-560.
Tények, amelyeket érdemes tudni
Sono-extrakció
Az ultrahangos extrakció vagy a sono-extrakció az akusztikus kavitáció elvén alapul.
Amikor intenzív ultrahanghullámokat alkalmaznak folyadékrendszerekre, akusztikus kavitáció lép fel, ami a vákuumbuborékok keletkezésének, növekedésének és esetleges összeomlásának jelensége (lásd az alábbi képet). Az ultrahanghullámok terjedése során a vákuumbuborékok oszcillálnak és növekednek, amíg el nem érik azt a pontot, amikor nem tudnak több energiát elnyelni. A buboréknövekedés csúcsán hevesen összeomlanak, ami lokálisan termikus, mechanikai és kémiai hatásokat okoz. A mechanikai hatások közé tartoznak az akár 1000 atm-es nagynyomások, a turbulenciák és az intenzív nyíróerők. Ezek az erők megzavarják a sejtfalakat, és elősegítik a sejt belseje és az oldószer közötti tömegátadást, bioaktív vegyületeket szabadítva fel a környező folyadékba (azaz oldószerbe).
A nagy intenzitású, alacsony frekvenciájú ultrahang által generált akusztikus kavitáció intenzív nyíróerőket és helyileg előforduló magas nyomás- és hőmérsékletkülönbségeket hoz létre, amelyek biztosítják a szükséges hatást a sejtek megzavarásához, intenzív keveréséhez és tömegátadásához. Ezeket az ultrahangos nyíróerőket sikeresen alkalmazzák a kannabisz kivonására.
A növényi és sejtszövetből származó vegyületek ultrahangos extrakciója jól kutatott. A rendkívül intenzív ultrahangos hullámok alkalmazása jelentősen elősegíti az extrakciós folyamatokat. A folyamat intenzívebbé tétele mellett – ami nagyobb hozamot és rövidebb extrakciós időt eredményez – A termikus lebomlás és a hőmérséklet-érzékeny összetevők elvesztése megakadályozható, mivel az ultrahangos kezelés nem hőkezelés. Továbbá, ultrahangos extrakció alacsony beruházási és működési költségekkel jár, csökkenti az oldószerek használatát és / vagy lehetővé teszi zöldebb oldószerek használatát, ami gazdaságos és környezetbarát extrakciós technikává teszi. A hagyományos extrakciós módszereket felülmúlva az ultrahanggal segített extrakciót (UAE) az élelmiszeriparból elfogadták, hogy gazdaságos nyereséggel bioaktív vegyületeket állítsanak elő.
Az erőteljes ultrahanghullámok megzavarják a biológiai struktúrák sejtmátrixát és felszabadítják a bioaktív vegyületeket. A növényi anyag és az oldószer közötti tömegátadás fokozódik. Ezeknek a mechanizmusoknak köszönhetően az ultrahangos extrakció rendkívül hatékony a kannabisz extrakcióhoz.
asztaxantin
Az asztaxantint mélyvörös szín jellemzi. Ez egy zsírban oldódó pigment, amely algákban (pl. Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), élesztőben (pl. Phaffia rhodozyma), lazacban, pisztrángban, krillben, garnélarákban és rákokban található. Az asztaxantint szuper-antioxidánsnak tekintik, mivel antioxidáns hatása tíz-hússzor erősebb, mint sok más karotinoidé, például a béta-karotiné, a luteiné és a zeaxantiné, és százszor erősebb, mint az alfa-tokoferol (E-vitamin).
Az asztaxantin (3,3′-dihidroxi-β, β′-karotin-4,4′-dion) egy keto-karotinoid, és a terpének néven ismert kémiai vegyületek nagyobb osztályába tartozik (tetraterpenoidként), amelyek öt szén prekurzorból, izopentenil-difoszfátból és dimetilallil-difoszfátból állnak. Az asztaxantin egyfajta karotinoid vegyületként van besorolva, oxigéntartalmú komponensekkel, nevezetesen hidroxil (-OH) vagy keton (C = O), például zeaxantin és kantaxantin. Az asztaxantin a zeaxantin és/vagy kantaxantin metabolitja, amely hidroxil és keton funkciós csoportokat egyaránt tartalmaz. Mint sok karotinoid, az asztaxantin is lipidoldódó pigment, amelyet vörös színe különböztet meg. A karotinoidok, beleértve az asztaxantint is, jól ismertek antioxidáns képességükről.
Az asztaxantin egy vörös pigment, és természetesen az esővíz mikroalgákból (Haematococcus pluvialis) és a Xanthophyllomyces dendrorhous (más néven Phaffia rhodozyma) élesztőből származik. Az algák stressznek vannak kitéve a tápanyagok hiányától, a megnövekedett sótartalomtól és a túlzott napsütéstől kezdve az asztaxantin létrehozásához. A stresszes édesvízi mikroalgákat fogyasztó fajok, mint például a lazac, a vörös pisztráng, a vörösdurbincs, a flamingó, a rákfélék (pl. garnélarák, krill, rák, homár, rák) megjelenésükben tükrözik a vörös-narancssárga árnyalatok pigmentációját.
Kiegészítésként az asztaxantint egészségjavító és betegségkezelő hatása miatt adják be. Az asztaxantin egy jól bevált táplálékkiegészítő, amelyet a bőr egészségének javítására adnak be (pl. csökkenti a ráncokat, a napégés által okozott károkat stb.).
Továbbá az asztaxantin egyre nagyobb figyelmet kap az Alzheimer-kór, a Parkinson-kór, a szív- és érrendszeri betegségek, a magas koleszterinszint, a májbetegségek, az életkorral összefüggő makula degeneráció és a rák megelőzése miatt.
Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok labor hoz ipari méret.