Ultrahangos asztaxantin-extrakció a nagyobb hozamért
- Az asztaxantin rendkívül erős antioxidáns, amelyet gyógyszerekben és étrend-kiegészítőkben használnak.
- A kiváló minőségű asztaxantin természetes forrásokból, például algákból történő előállításához nagy teljesítményű extrakciós technikára van szükség.
- Az ultrahangos extrakció mechanikai kezelés, amely nagyon rövid extrakciós idő alatt nagy asztaxantinhozamot biztosít.
Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek kiváló minőségű asztaxantinkivonatokhoz
Az ultrahangos extrakció nagy teljesítményű extrakciós technika, amely intenzív ultrahanghullámokkal nyeri ki az asztaxantint természetes forrásokból, például mikroalgákból, krillből vagy rákfélékből. Az asztaxantin természetesen előforduló karotinoid pigment, amely erős antioxidáns tulajdonságairól és különféle kedvező egészségügyi hatásairól ismert. Gyakran használják étrend-kiegészítőként és élelmiszer-színezékként. Ismerje meg, hogyan segít az ultrahangos kezelés az asztaxantin-extrakciós folyamat javításában!
MultiSonoReactor az asztaxantin-extrakció javításához nagy teljesítményű ultrahanggal
Asztaxantin ultrahangos extrakciója mikroalgákból
Az emberek és állatok által kedvező egészségügyi hatásaik miatt fogyasztott étrend-kiegészítőkhöz az asztaxantint tengeri eredetű élelmiszerekből nyerik, vagy a H. pluvialis algából extrahálják. A Haematococcus pluvialis zöld mikroalga, amely stresszkörülmények, például magas sótartalom, nitrogénhiány, magas hőmérséklet és fény hatására nagy asztaxantintartalmat alakít ki. Az algasejtenként akár 9,2mg/g asztaxantinnal (= a H. pluvialis száraz tömegének akár 3,8%-a) a Haematococcus pluvialis igen nagy mennyiségű természetes asztaxantint halmoz fel, ezért az asztaxantin előállításához előnyben részesített szervezet.
Az asztaxantin zöld mikroalgákból történő felszabadításához fel kell tárni az algasejteket. Az ultrahangos kezelés bevált módszer a sejtfeltárásra, a sejtlízisre és a bioaktív vegyületek, például lipidek, antioxidánsok, polifenolok és természetes pigmentek izolálására. A nagy teljesítményű ultrahang tisztán mechanikai erőket hoz létre, amelyek nyíróerők révén feltárják a sejtfalakat, és felszabadítják a bioaktív anyagokat, például az asztaxantint.
Asztaxantin ultrahangos extrakciója élesztőből
A Phaffia rhodozyma asztaxantinban gazdag élesztő. A P. rhodozyma vastag sejtfala azonban, amely főként glükánból áll, és a sejt merevségéért felelős, nehéz feladattá teszi a sejtfeltárást és az asztaxantin izolálását. Kutatók (Gogate et al. 2015) megállapították, hogy az ultrahangos extrakció tejsavval kombinálva fokozza a sejtfeltárást, és zöldebb, környezetbarátabb folyamattá teszi az asztaxantin P. rhodozyma élesztőből történő extrakcióját. A feltárás közegeként tejsavat, az extrakció oldószereként pedig etanolt használtak. A maximális asztaxantinhozamot (90%) a 3 M tejsav használatán és 15 min feltárási időn alapuló, ultrahanggal segített extrakciós eljárással érték el. A nagy teljesítményű ultrahangos extraktorok, például a UIP4000hd (4kW, lásd a bal oldali képet), nyomás alá helyezhető átfolyó reaktorral kombinálva nagyon intenzív kavitáció létrehozását teszik lehetővé. A kavitációs nyíróerők feltárják az élesztősejtek falát, és elősegítik az anyagátadást a sejt belseje és az oldószer között.
- Kiemelkedő hozam
- Nagy sebességű extrakció – perceken belül
- Kiváló minőségű kivonatok – kíméletes, nem termikus kezelés
- Zöld oldószerek (pl. víz/etanol)
- Költséghatékony
- Egyszerű és biztonságos működtetés
- Alacsony beruházási és üzemeltetési költségek
- 24/7 üzem nagy igénybevétel mellett
- Zöld, környezetbarát módszer
Ultrahangos asztaxantin-extrakció – szakaszos vagy folyamatos átfolyásos üzemmódban
Az asztaxantin lipofil vegyület, amely oldószerekben (pl. 48,0% etanol etil-acetátban) és olajokban (pl. szójaolajban) oldható.
Szakaszos üzem: Az ultrahangos extrakciós folyamatok egyszerű szakaszos eljárásként vagy gyártósorba integrált kezelésként működtethetők, amelynél a közeget folyamatosan vezetik át egy ultrahangos átfolyó reaktoron.
A szakaszos feldolgozás egyszerű eljárás, amelyben az extrakciót tételenként végzik. A Hielscher Ultrasonics ultrahangos processzorokat kínál kis és nagy tételekhez, azaz 1L és 120L között.
5 és 10L közötti tételek feldolgozásához az UP400ST készüléket ajánljuk S24d22L2D szonotródával (lásd a bal oldali képet).
Körülbelül 120L térfogatú tételek feldolgozásához az UIP2000hdT ultrahangos készüléket ajánljuk RS4d40L4 szonotródával.
Átfolyásos üzem: Nagyobb térfogatok és teljes üzemi léptékű kereskedelmi extrakció esetén folyamatos folyadékáramot vezetnek át egy ultrahangos reaktoron, ahol az oldószerből és növényi anyagból álló szuszpenziót intenzív ultrahangos kezelésnek vetik alá.
Körülbelül 8L/min. térfogat esetén az UIP4000hdT készüléket ajánljuk RS4d40L3 szonotródával és nyomás alá helyezhető FC130L4-3G0 átfolyó cellával
UIP2000hdT (2kW) nagy léptékű szakaszos extrakcióhoz
Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek extrakcióhoz
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos készülékek gyártására szakosodott, amelyekkel kiváló minőségű kivonatok állíthatók elő növényekből, élesztőkből és sejtekből. A Hielscher Ultrasonics széles termékkínálata a kis méretű, nagy teljesítményű laboratóriumi ultrahangos készülékektől a robusztus asztali és teljesen ipari rendszerekig terjed, amelyek nagy intenzitású ultrahangot biztosítanak bioaktív összetevők, például asztaxantin, kvercetin, koffein, kurkumin, terpének stb. hatékony extrakciójához és izolálásához. A 200W és 16 000W közötti összes digitális ultrahangos készülék intuitív menüvel és programozható beállításokkal, a kényelmes kezeléshez színes érintőkijelzővel, az automatikus adatrögzítéshez beépített SD-kártyával, böngészőből történő távvezérléssel és számos további felhasználóbarát funkcióval rendelkezik. A szonotródák és az átfolyó cellák (a közeggel érintkező alkatrészek) autoklávozhatók és könnyen tisztíthatók. Minden ultrahangos készülékünket 24/7 üzemre terveztük; kevés karbantartást igényelnek, és egyszerűen, biztonságosan működtethetők.
A digitális színes kijelző lehetővé teszi az ultrahangos berendezés felhasználóbarát vezérlését. Rendszereink az alacsonytól egészen a nagyon magas amplitúdókig képesek működni. Kémiai vegyületek, például asztaxantin extrakciójához speciális ultrahangos szonotródákat (más néven ultrahangos szondákat vagy kürtöket) kínálunk, amelyeket kiváló minőségű hatóanyagok körültekintő izolálására optimalizáltunk. A Hielscher nagy amplitúdókhoz speciális szonotródákat kínál nyomás alá helyezhető átfolyó cellákkal kombinálva, amelyek szélsőséges kavitációs nyíróerőket képesek létrehozni, és még a nagyon ellenálló élesztősejteket is feltárják. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága nagy igénybevétel mellett és nehéz környezeti körülmények között is lehetővé teszi a 24/7 üzemet.
Az ultrahangos folyamat paramétereinek pontos szabályozása biztosítja a reprodukálhatóságot és a folyamat szabványosítását. A Hielscher ipari léptékű, automatizált ultrahangos extrakciós rendszereit kiemelkedő minőségű kivonatok nagy termelési kapacitással történő előállítására tervezték, miközben csökkentik a munkaerőigényt, a költségeket és az energiafelhasználást.
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezzen tőlünk!
Szakirodalom/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.
Hasznos tudnivalók
Ultrahangos extrakció
Az ultrahangos extrakció, más néven szonoextrakció, az akusztikus kavitáció elvén alapul.
Ha folyékony rendszereket intenzív ultrahanghullámoknak tesznek ki, akusztikus kavitáció lép fel, amely vákuumbuborékok keletkezésének, növekedésének és végső összeomlásának jelensége (lásd az alábbi képet). Az ultrahanghullámok terjedése során a vákuumbuborékok rezegnek és növekednek, amíg el nem érik azt a pontot, amikor már nem képesek több energiát elnyelni. Növekedésük csúcsán hevesen összeomlanak, ami helyileg termikus, mechanikai és kémiai hatásokat okoz. A mechanikai hatások közé tartozik az akár 1000atm nagyságú nyomás, a turbulencia és az intenzív nyíróerők. Ezek az erők feltárják a sejtfalakat, és elősegítik az anyagátadást a sejt belseje és az oldószer között, így bioaktív vegyületeket szabadítanak fel a környező folyadékba (azaz az oldószerbe).
A nagy intenzitású, alacsony frekvenciájú ultrahang által létrehozott akusztikus kavitáció intenzív nyíróerőket, valamint helyileg fellépő nagy nyomás- és hőmérséklet-különbségeket hoz létre, amelyek biztosítják a sejtfeltáráshoz, az intenzív keveréshez és az anyagátadáshoz szükséges hatást. Ezeket az ultrahangos nyíróerőket sikeresen alkalmazzák kannabisz extrakciójára.
A vegyületek növényi anyagokból és sejtszövetekből történő ultrahangos extrakcióját alaposan kutatták. A nagyon intenzív ultrahanghullámok alkalmazása jelentősen elősegíti az extrakciós folyamatokat. A folyamat intenzifikálása mellett – amely nagyobb hozamot és rövidebb extrakciós időt eredményez – a hőérzékeny összetevők termikus lebomlása és elvesztése is megelőzhető, mivel az ultrahangos kezelés nem termikus kezelés. Emellett az ultrahangos extrakció beruházási és üzemeltetési költségei alacsonyak, csökkenti az oldószerfelhasználást és/vagy lehetővé teszi zöldebb oldószerek használatát, így gazdaságos és környezetbarát extrakciós technika. A hagyományos extrakciós módszereket felülmúló, ultrahanggal segített extrakciót (UAE) az élelmiszeriparból vették át bioaktív vegyületek gazdasági előnyökkel járó előállítására.
Az erős ultrahanghullámok feltárják a biológiai struktúrák sejtmátrixát, és felszabadítják a bioaktív vegyületeket. A növényi anyag és az oldószer közötti anyagátadás fokozódik. E mechanizmusoknak köszönhetően az ultrahangos extrakció rendkívül hatékony a kannabisz extrakciójában.
Asztaxantin
Az asztaxantint mélyvörös színe különbözteti meg. Zsírban oldódó pigment, amely algákban (pl. Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), élesztőben (pl. Phaffia rhodozyma), lazacban, pisztrángban, krillben, garnélában és folyami rákban található meg. Az asztaxantint szuperantioxidánsnak tekintik, mivel antioxidáns hatáserőssége tízszer–hússzor nagyobb számos más karotinoidénál, például a béta-karotinénál, a luteinénél és a zeaxantinénál, valamint százszor nagyobb az alfa-tokoferolénál (E-vitamin).
Az asztaxantin (3,3′-dihidroxi-β, β′-karotin-4,4′-dion) ketokarotinoid, és tetraterpenoidként a terpéneknek nevezett kémiai vegyületek nagyobb osztályába tartozik, amelyek öt szénatomos prekurzorokból, izopentenil-difoszfátból és dimetilallil-difoszfátból épülnek fel. Az asztaxantint az oxigéntartalmú összetevőkkel, nevezetesen hidroxil- (-OH) vagy ketoncsoporttal (C=O) rendelkező karotinoid vegyületek közé sorolják, akárcsak a zeaxantint és a kantaxantint. Az asztaxantin a zeaxantin és/vagy a kantaxantin metabolitja, amely hidroxil- és keton-funkciós csoportokat egyaránt tartalmaz. Sok karotinoidhoz hasonlóan az asztaxantin lipidben oldódó pigment, amelyet vörös színe különböztet meg. A karotinoidok, köztük az asztaxantin, jól ismertek antioxidáns kapacitásukról.
Az asztaxantin vörös pigment, amely természetes módon az esővízben élő mikroalgában (Haematococcus pluvialis) és a Xanthophyllomyces dendrorhous nevű élesztőben (más néven Phaffia rhodozyma) keletkezik. Az alga egyetlen körülmény vagy több körülmény kombinációja révén kerül stresszállapotba – a tápanyaghiánytól a megnövekedett sótartalmon át a túlzott napsugárzásig –, hogy asztaxantint termeljen. Az ilyen stressznek kitett édesvízi mikroalgákat fogyasztó fajok, például a lazac, a vörös pisztráng, a vörös tengeri keszeg, a flamingó és a rákfélék (pl. garnéla, krill, tarisznyarák, homár, folyami rák) megjelenésükben tükrözik a vöröses-narancssárga árnyalatú pigmentációt.
Étrend-kiegészítőként az asztaxantint egészségjavító és betegségkezelő hatásai miatt alkalmazzák. Az asztaxantin bevált nutraceutikum, amelyet a bőr egészségének javítására alkalmaznak (pl. a ráncok, a napégés okozta károsodások stb. csökkentésére).
Emellett egyre nagyobb figyelmet kap az asztaxantin alkalmazása az Alzheimer-kór, a Parkinson-kór, a szív- és érrendszeri betegségek, a magas koleszterinszint, a májbetegségek és az időskori makuladegeneráció kezelésében, valamint a rák megelőzésében.
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat gyárt laboratóriumi mérettől ipari méretig.