Խիտինի և չիտոզանի արտադրություն սնկով
Ուլտրաձայնային ախտորոշումը բարձր արդյունավետ մեթոդ է քիտինն ու խիտոզանը սնկային աղբյուրներից, օրինակ՝ սնկերից ազատելու համար: Խիտինը և քիտոզանը պետք է ապապոլիմերացվեն և ապաացետիլացվեն ներքևի վերամշակման ժամանակ՝ բարձրորակ կենսապոլիմեր ստանալու համար: Ուլտրաձայնային օգնությամբ դեպոլիմերացումը և դեացետիլացումը շատ արդյունավետ, պարզ և արագ տեխնիկա է, որի արդյունքում ստացվում են բարձր մոլեկուլային քաշով և բարձր բիոմատչելիությամբ բարձրորակ խիտոզաններ:
Սնկից ստացված քիտին և չիտոզան ուլտրաձայնային եղանակով
Ուտելի և բուժիչ սնկերը, ինչպիսիք են Lentinus edodes (shiitake), Ganoderma lucidum (Lingzhi կամ reishi), Inonotus obliquus (chaga), Agaricus bisporus (կոճակային սունկ), Hericium erinaceus (առյուծի մանե), Cordyceps sinensis (թրթուր սնկերը), hen-of-the-wood), Trametes versicolor (Coriolus versicolor, Polyporus versicolor, հնդկահավի պոչ) և շատ այլ սնկերի տեսակներ լայնորեն օգտագործվում են որպես սնունդ և կենսաակտիվ միացությունների արդյունահանման համար: Այս սնկերը, ինչպես նաև վերամշակման մնացորդները (սնկի թափոնները) կարող են օգտագործվել խիտոզանի արտադրության համար: Ուլտրաձայնային ախտորոշումը ոչ միայն նպաստում է քիտինի արտազատմանը սնկային բջիջների պատի կառուցվածքից, այլ նաև խթանում է քիտինի վերածումը արժեքավոր խիտոզանի՝ ուլտրաձայնային օգնությամբ դեպոլիմերացման և դեացետիլացման միջոցով:
Քիտինի դեպոլիմերացումը և դեացետիլացումը դեպի խիտոզան նպաստվում է ձայնային լուծույթի միջոցով
Ուլտրաձայնային մեթոդը օգտագործվում է սնկից քիտին հանելու համար: Ավելին, ուլտրաձայնը նպաստում է խիտինի ապապոլիմերացմանը և դեացետիլացմանը՝ բարձրորակ խիտոզան ստանալու համար:
Ինտենսիվ ուլտրաձայնային զոնդային տիպի ուլտրաձայնային համակարգի օգտագործմամբ տեխնիկա է, որն օգտագործվում է խիտինի դեպոլիմերացման և դեացետիլացման խթանման համար, ինչը հանգեցնում է խիտոզանի ձևավորմանը: Խիտինը բնական պոլիսախարիդ է, որը հայտնաբերված է խեցգետնակերպերի, միջատների և որոշ սնկերի բջիջների պատերի մեջ: Chitosan-ը ստացվում է քիտինից՝ հեռացնելով ացետիլային խմբերը քիտինի մոլեկուլից:
Ուլտրաձայնային ընթացակարգ սնկային քիտինին չիտոզանի փոխակերպման համար
Երբ ինտենսիվ ուլտրաձայնային ախտորոշումը կիրառվում է խիտինից խիտոզանի արտադրության համար, քիտինի կախոցը հնչյունավորվում է բարձր ինտենսիվության, ցածր հաճախականության ուլտրաձայնային ալիքներով, սովորաբար 20 կՀց-ից մինչև 30 կՀց միջակայքում: Գործընթացը առաջացնում է ինտենսիվ ակուստիկ կավիտացիա, որը վերաբերում է հեղուկում միկրոսկոպիկ վակուումային փուչիկների ձևավորմանը, աճին և փլուզմանը: Կավիտացիան առաջացնում է տեղայնացված ծայրահեղ բարձր ճեղքման ուժեր, բարձր ջերմաստիճան (մինչև մի քանի հազար աստիճան Ցելսիուս) և ճնշում (մինչև մի քանի հարյուր մթնոլորտ) կավիտացիոն փուչիկները շրջապատող հեղուկում: Այս ծայրահեղ պայմանները նպաստում են քիտինի պոլիմերի քայքայմանը և հետագա դեացետիլացմանը:
Սնկի երկու տեսակներից քիտինների և խիտոզանների SEM պատկերներ. բ) Chitin P. ribis-ից; գ) Chitosan-ից L.vellereus; դ) chitosan P. ribis-ից:
նկար և ուսումնասիրություն՝ © Էրդողան և այլք, 2017թ
Խիտինի ուլտրաձայնային դեպոլիմերացում
Խիտինի ապապոլիմերացումը տեղի է ունենում մեխանիկական ուժերի համակցված ազդեցությունների միջոցով, ինչպիսիք են միկրոհոսքը և հեղուկի հոսքը, ինչպես նաև ուլտրաձայնային եղանակով սկսված քիմիական ռեակցիաների միջոցով, որոնք առաջացել են ազատ ռադիկալների և այլ ռեակտիվ տեսակների կողմից, որոնք ձևավորվել են կավիտացիայի ժամանակ: Բարձր ճնշման ալիքները, որոնք առաջանում են կավիտացիայի ժամանակ, հանգեցնում են խիտինային շղթաների ճեղքման սթրեսի, որի արդյունքում պոլիմերը կտրվում է ավելի փոքր բեկորների:
Խիտինի ուլտրաձայնային դեացետիլացում
Բացի depolymerization-ից, ինտենսիվ ուլտրաձայնայինացումը նաև նպաստում է քիտինի դեացետիլացմանը: Դացետիլացումը ներառում է ացետիլային խմբերի հեռացում քիտինի մոլեկուլից, ինչը հանգեցնում է խիտոզանի առաջացմանը: Ուլտրաձայնային ինտենսիվ էներգիան, հատկապես կավիտացիայի ժամանակ առաջացած բարձր ջերմաստիճաններն ու ճնշումները, արագացնում են դեացետիլացման ռեակցիան: Կավիտացիայի արդյունքում ստեղծված ռեակտիվ պայմաններն օգնում են խզել ացետիլային կապերը քիտինում, ինչի արդյունքում քացախաթթու ազատվում է և խիտինը վերածվում խիտոզանի:
Ընդհանուր առմամբ, ինտենսիվ ուլտրաձայնային ուժեղացումն ուժեղացնում է ինչպես դեպոլիմերացման, այնպես էլ դեացետիլացման գործընթացները՝ ապահովելով անհրաժեշտ մեխանիկական և քիմիական էներգիա՝ քիթինի պոլիմերը քայքայելու և խիտոզանի վերածումը հեշտացնելու համար: Այս տեխնիկան առաջարկում է արագ և արդյունավետ մեթոդ քիտինից խիտոզանի արտադրության համար՝ բազմաթիվ կիրառություններով տարբեր ոլորտներում, ներառյալ դեղագործությունը, գյուղատնտեսությունը և կենսաբժշկական ճարտարագիտությունը:
Արդյունաբերական չիտոզանի արտադրություն սնկով հզոր ուլտրաձայնով
Առևտրային քիտինի և խիտոզանի արտադրությունը հիմնականում հիմնված է ծովային արդյունաբերության թափոնների վրա (այսինքն՝ ձկնորսություն, խեցու ձկան հավաքում և այլն): Հումքի տարբեր աղբյուրները հանգեցնում են քիտինի և խիտոզանի տարբեր որակների, ինչը հանգեցնում է արտադրության և որակի տատանումների՝ ձկնորսության սեզոնային տատանումների պատճառով: Ավելին, սնկային աղբյուրներից ստացված խիտոզանն առաջարկում է բարձր հատկություններ, ինչպիսիք են համասեռ պոլիմերի երկարությունը և ավելի մեծ լուծելիությունը, երբ համեմատվում է ծովային աղբյուրների խիտոզանի հետ: (տես Ghormade et al., 2017) Միատեսակ խիտոզանի մատակարարման նպատակով սնկային տեսակներից քիտինի արդյունահանումը դարձել է կայուն այլընտրանքային արտադրություն: Սնկերից քիտինի և ցիտիոզանի արտադրությունը կարելի է հեշտությամբ և հուսալիորեն ձեռք բերել՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային արդյունահանման և դեացետիլացման տեխնոլոգիան: Ինտենսիվ sonication-ը խաթարում է բջջային կառուցվածքները՝ քիտինի ազատման համար և նպաստում է զանգվածի տեղափոխմանը ջրային լուծիչներում՝ խիտինի բարձր բերքատվության և արդյունահանման արդյունավետության համար: Հետագա ուլտրաձայնային դեացետիլացումը քիտինը վերածում է արժեքավոր խիտոզանի: Երկուսն էլ, ուլտրաձայնային քիտինի արդյունահանումը և դեացետիլացումը դեպի chitosan, կարող են գծայինորեն մասշտաբվել ցանկացած առևտրային արտադրության մակարդակի:
Sonication-ը ուժեղացնում է սնկային խիտոզանի արտադրությունը և դարձնում արտադրությունն ավելի արդյունավետ և խնայող:
(նկար և ուսումնասիրություն՝ © Zhu et al., 2019)
Ուլտրաձայնային սարք UP400St սնկի արդյունահանման համար. Սոնիկացումը տալիս է կենսաակտիվ միացությունների բարձր ելք, ինչպիսիք են քիտինը և խիտոզանը պոլիսախարիդները
Հետազոտության արդյունքներ ուլտրաձայնային քիտինի և խիտոզանի դեացետիլացման համար
Zhu et al. (2018) իրենց ուսումնասիրության մեջ եզրակացնում են, որ ուլտրաձայնային դեացետիլացումն ապացուցել է, որ կարևոր առաջընթաց է, որը β-քիտինը վերածում է խիտոզանի 83-94% դեացետիլացումով ռեակցիայի նվազեցված ջերմաստիճաններում: Ձախ նկարը ցույց է տալիս ուլտրաձայնային դեացետիլացված խիտոզանի SEM պատկերը (90 Վտ, 15 րոպե, 20 w/v% NaOH, 1:15 (g: mL) (նկար և ուսումնասիրություն՝ © Zhu et al., 2018)
Նրանց արձանագրության մեջ NaOH լուծույթը (20 w/v %) պատրաստվել է DI ջրի մեջ NaOH փաթիլները լուծելու միջոցով: Այնուհետև ալկալային լուծույթը ավելացվել է GLSP նստվածքին (0,5 գ) պինդ-հեղուկ հարաբերակցությամբ 1:20 (գ: մլ) ցենտրիֆուգային խողովակի մեջ: Խիտոզանը ավելացվել է NaCl-ին (40 մլ, 0,2 Մ) և քացախաթթվին (0,1 Մ) 1:1 լուծույթի ծավալային հարաբերակցությամբ: Այնուհետև կախոցը ենթարկվել է ուլտրաձայնային հետազոտության 25°C մեղմ ջերմաստիճանում 60 րոպե՝ օգտագործելով զոնդի տիպի ուլտրաձայնային սարք (250W, 20kHz): (տես Zhu et al., 2018)
Պանդիտը և այլք: (2021) պարզել է, որ խիտոզանի լուծույթների քայքայման արագությունը հազվադեպ է ազդում պոլիմերի լուծարման համար օգտագործվող թթվի կոնցենտրացիաներից և մեծապես կախված է ջերմաստիճանից, ուլտրաձայնային ալիքների ինտենսիվությունից և պոլիմերի լուծարման համար օգտագործվող միջավայրի իոնային ուժից: (տես Pandit et al., 2021)
Մեկ այլ ուսումնասիրության մեջ Zhu et al. (2019) օգտագործել է Ganoderma lucidum սպորի փոշիները որպես սնկային հումք և ուսումնասիրել է ուլտրաձայնային օգնությամբ դեացետիլացումը և մշակման այնպիսի պարամետրերի ազդեցությունը, ինչպիսիք են՝ ձայնագրման ժամանակը, պինդ-հեղուկ հարաբերակցությունը, NaOH կոնցենտրացիան և ճառագայթման հզորությունը դեացետիլացման աստիճանի վրա (DD) խիտոզանի. DD-ի ամենաբարձր արժեքը ստացվել է հետևյալ ուլտրաձայնային պարամետրերի դեպքում՝ 20 րոպե 80 Վտ հզորությամբ, 10% (գ: մլ) NaOH, 1:25 (գ: մլ): Ուլտրաձայնային եղանակով ստացված խիտոզանի մակերևույթի մորֆոլոգիան, քիմիական խմբերը, ջերմային կայունությունը և բյուրեղությունը հետազոտվել են՝ օգտագործելով SEM, FTIR, TG և XRD: Հետազոտական թիմը հայտնում է ուլտրաձայնային եղանակով արտադրված խիտոզանի դեացետիլացման (DD), դինամիկ մածուցիկության ([η]) և մոլեկուլային քաշի (Mv¯) աստիճանի զգալի բարձրացում: Արդյունքները ընդգծեցին սնկերի ուլտրաձայնային դեացետիլացման տեխնիկան՝ խիտոզանի արտադրության բարձր հզոր մեթոդ, որը հարմար է կենսաբժշկական կիրառությունների համար: (տես Zhu et al., 2019)
Խիտոզանի գերազանց որակ՝ ուլտրաձայնային դեպոլիմերացման և դեացետիլացման միջոցով
Ուլտրաձայնային եղանակով քիտինի/չիտոզանի արդյունահանման և դեպոլիմերացման գործընթացները ճշգրիտ վերահսկելի են, և ուլտրաձայնային գործընթացի պարամետրերը կարող են ճշգրտվել հումքի և վերջնական արտադրանքի նպատակային որակի վրա (օրինակ՝ մոլեկուլային քաշը, դեացետիլացման աստիճանը): Սա թույլ է տալիս հարմարեցնել ուլտրաձայնային գործընթացը արտաքին գործոններին և սահմանել օպտիմալ պարամետրեր բարձր արդյունքի և արդյունավետության համար:
Ուլտրաձայնային դեացետիլացված խիտոզանը ցույց է տալիս գերազանց կենսամատչելիություն և կենսահամատեղելիություն: Երբ ուլտրաձայնային եղանակով պատրաստված խիտոզանի կենսապոլիմերները համեմատվում են ջերմային ստացված խիտոզանի հետ՝ կապված կենսաբժշկական հատկությունների հետ, ուլտրաձայնային եղանակով արտադրված խիտոզանը ցույց է տալիս զգալիորեն բարելավված ֆիբրոբլաստի (L929 բջիջ) կենսունակությունը և ուժեղացված հակաբակտերիալ ակտիվությունը ինչպես Escherichia coli-ի (E. coli), այնպես էլ Staphylococcus aureus-ի համար:
(տես Zhu et al., 2018)
Սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (SEM) պատկերներ 100× մեծացմամբ ա) գլադիուս, բ) ուլտրաձայնային մշակված գլադիուս, գ) β-քիտին, դ) ուլտրաձայնային մշակված β-քիտին և ե) խիտոզան (աղբյուրը՝ Պրետո և այլք 2017 թ.)
Բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքավորում քիտինի և չիտոզանի վերամշակման համար
Խիտինի մասնատումը և քիտինի դեցետիլացումը չիտոզան պահանջում է հզոր և հուսալի ուլտրաձայնային սարքավորում, որը կարող է ապահովել բարձր ամպլիտուդներ, առաջարկում է ճշգրիտ վերահսկելիություն գործընթացի պարամետրերի նկատմամբ և կարող է շահագործվել 24/7 ծանր բեռի տակ և պահանջկոտ միջավայրերում: Hielscher Ultrasonics-ի արտադրանքի տեսականին հուսալիորեն համապատասխանում է այս պահանջներին: Բացի ուլտրաձայնային գերազանց կատարողականությունից, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը պարծենում են բարձր էներգաարդյունավետությամբ, ինչը զգալի տնտեսական առավելություն է: – հատկապես, երբ օգտագործվում է առևտրային լայնածավալ արտադրության մեջ:
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը բարձր արդյունավետությամբ համակարգեր են, որոնք կարող են համալրվել աքսեսուարներով, ինչպիսիք են սոնոտրոդները, ուժեղացուցիչները, ռեակտորները կամ հոսքային բջիջները, որպեսզի օպտիմալ կերպով համապատասխանեն ձեր գործընթացի կարիքներին: Թվային գունավոր էկրանով, նախադրյալ ձայնագրման գործարկումները, տվյալների ավտոմատ ձայնագրումը ինտեգրված SD քարտի, բրաուզերի հեռակառավարման և շատ այլ գործառույթների շնորհիվ, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը ապահովում են գործընթացի ամենաբարձր կառավարումը և օգտագործողի համար հարմարավետությունը: Ուլտրաձայնային Hielscher համակարգերը, որոնք համակցված են ամրության և ծանր կրող հզորության հետ, ձեր հուսալի աշխատանքային ձին են արտադրության մեջ: Խիտինի մասնատումը և դեացետիլացումը պահանջում է հզոր ուլտրաձայնային հետազոտություն՝ նպատակային փոխակերպումը և բարձրորակ խիտոզանի վերջնական արտադրանք ստանալու համար: Հատկապես քիտինի փաթիլների մասնատման և դեպոլիմերացման/դեացետիլացման քայլերի համար կարևոր են բարձր ամպլիտուդները և բարձր ճնշումները: Hielscher Ultrasonics արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսորները հեշտությամբ ապահովում են շատ բարձր ամպլիտուդներ: Մինչև 200 մկմ ամպլիտուդները կարող են շարունակաբար աշխատել 24/7 աշխատանքի ընթացքում: Նույնիսկ ավելի բարձր ամպլիտուդների համար մատչելի են հարմարեցված ուլտրաձայնային սոնոտրոդներ: Hielscher ուլտրաձայնային համակարգերի հզորությունը թույլ է տալիս արդյունավետ և արագ դեպոլիմերացում և դեացետիլացում անվտանգ և օգտագործողի համար հարմար գործընթացում:
Ուլտրաձայնային ռեակտորով 2000W ուլտրաձայնային զոնդ UIP2000hdT սնկից քիտինի արդյունահանման և հետագա դեպոլիմերացման/դեացետիլացման համար
| Խմբաքանակի ծավալը | Հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1-ից 500 մլ | 10-ից 200 մլ / րոպե | UP100H |
| 10-ից 2000 մլ | 20-ից 400 մլ / րոպե | UP200Ht, UP400 Փ |
| 0.1-ից 20լ | 0.2-ից 4լ/րոպե | UIP2000hdT |
| 10-ից 100 լ | 2-ից 10 լ / րոպե | UIP4000hdT |
| ԱԺ | 10-ից 100 լ / րոպե | UIP16000 |
| ԱԺ | ավելի մեծ | կլաստերի UIP16000 |
Կապ մեզ հետ: / Հարցրեք մեզ:
Synergistic Chitin Բուժում Բարելավված Ultrasonication
Ավանդական քիմիական և ֆերմենտային քիտինի դեացետլիտի թերությունները (այսինքն՝ ցածր արդյունավետություն, էներգիայի բարձր արժեք, երկար մշակման ժամանակ, թունավոր լուծիչներ) հաղթահարելու համար բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնը ինտեգրվել է քիտինի և խիտոզանի մշակմանը: Բարձր ինտենսիվության ձայնային արտանետումը և ակուստիկ կավիտացիայի հետևանքները հանգեցնում են պոլիմերային շղթաների արագ ճեղքման և նվազեցնում են պոլիդիսպերսությունը՝ դրանով իսկ նպաստելով խիտոզանի սինթեզին: Ավելին, ուլտրաձայնային կտրող ուժերը ուժեղացնում են զանգվածի փոխանցումը լուծույթում, որպեսզի ուժեղացվեն քիմիական, հիդրոլիտիկ կամ ֆերմենտային ռեակցիաները: Ուլտրաձայնային քիտինի բուժումը կարող է համակցվել արդեն գոյություն ունեցող քիտինի մշակման մեթոդների հետ, ինչպիսիք են քիմիական մեթոդները, հիդրոլիզը կամ ֆերմենտային ընթացակարգերը:
Ուլտրաձայնային օգնությամբ քիմիական դեացետիլացում և դեպոլիմերացում
Քանի որ խիտինը ոչ ռեակտիվ և չլուծվող բիոպոլիմեր է, այն պետք է անցնի դեմինալիզացիայի, դեպրոտեինացման և դեպոլիմերացման/դեացետիլացման գործընթացի՝ լուծելի և կենսահասանելի խիտոզան ստանալու համար: Գործընթացի այս քայլերը ներառում են ուժեղ թթուներ, ինչպիսիք են HCl-ը և ուժեղ հիմքերը, ինչպիսիք են NaOH-ը և KOH-ը: Քանի որ գործընթացի այս սովորական քայլերն անարդյունավետ են, դանդաղ և պահանջում են բարձր էներգիա, գործընթացի ինտենսիվացումը ձայնային եղանակով զգալիորեն բարելավում է խիտոզանի արտադրությունը: Ուլտրաձայնային հզորության կիրառումը մեծացնում է խիտոզանի բերքատվությունը և որակը, նվազեցնում է գործընթացը օրերից մինչև մի քանի ժամ, թույլ է տալիս ավելի մեղմ լուծիչներ և ամբողջ գործընթացը դարձնում էներգաարդյունավետ:
Կիտինի ուլտրաձայնային բարելավված դեպրոտեինացում
Վալեխո-Դոմինգես և այլք: (2021) քիտինի ապապրոտեինացման հետաքննության ընթացքում պարզել են, որ “Կենսապոլիմերների արտադրության համար ուլտրաձայնի կիրառումը նվազեցրեց սպիտակուցի պարունակությունը, ինչպես նաև քիտինի մասնիկների չափը: Բարձր դեացետիլացման աստիճանի և միջին մոլեկուլային քաշի խիտոզան արտադրվել է ուլտրաձայնային օգնությամբ:”
Ուլտրաձայնային հիդրոլիզ քիտինի ապապոլիմերացման համար
Քիմիական հիդրոլիզի համար օգտագործվում են կամ թթուներ կամ ալկալիներ քիտինի դեացետիլացման համար, սակայն ալկալային դեացետիլացումը (օրինակ՝ նատրիումի հիդրօքսիդ NaOH) ավելի լայնորեն օգտագործվում է: Թթվային հիդրոլիզը ավանդական քիմիական դեացետիլացման այլընտրանքային մեթոդ է, որտեղ օրգանական թթուների լուծույթներն օգտագործվում են քիտինի և խիտոզանի ապապոլիմերացման համար: Թթվային հիդրոլիզի մեթոդը հիմնականում կիրառվում է, երբ քիտինի և խիտոզանի մոլեկուլային զանգվածը պետք է լինի միատարր։ Այս սովորական հիդրոլիզի գործընթացը հայտնի է որպես դանդաղ և էներգիա և ծախսատար: Ուժեղ թթուների պահանջը, բարձր ջերմաստիճանը և ճնշումը գործոններ են, որոնք հիդրոլիտիկ խիտոզանի գործընթացը վերածում են շատ թանկ և ժամանակատար ընթացակարգի: Օգտագործված թթուները պահանջում են ներքևում գտնվող գործընթացներ, ինչպիսիք են չեզոքացումը և աղազրկումը:
Բարձր հզորության ուլտրաձայնի հիդրոլիզի գործընթացում ինտեգրվելու դեպքում կիտինի և խիտոզանի հիդրոլիտիկ ճեղքման համար ջերմաստիճանի և ճնշման պահանջները կարող են զգալիորեն նվազել: Ավելին, sonication-ը թույլ է տալիս թթվի ավելի ցածր կոնցենտրացիաներ կամ ավելի մեղմ թթուներ օգտագործել: Սա գործընթացը դարձնում է ավելի կայուն, արդյունավետ, ծախսարդյունավետ և շրջակա միջավայրի համար բարենպաստ:
Ուլտրաձայնային օգնությամբ քիմիական դեացետիլացում
Քիտինի և խիտոզանի քիմիական տարրալուծումը և դեակտիլացումը հիմնականում իրականացվում է քիտինի կամ խիտոզանի մշակման միջոցով հանքային թթուներով (օրինակ՝ աղաթթու HCl), նատրիումի նիտրիտով (NaNO):2), կամ ջրածնի պերօքսիդ (H2Օ2) Ուլտրաձայնը բարելավում է դեացետիլացման արագությունը՝ դրանով իսկ կրճատելով ռեակցիայի ժամանակը, որն անհրաժեշտ է դացետիլացման նպատակային աստիճան ստանալու համար: Սա նշանակում է, որ sonication-ը նվազեցնում է մշակման պահանջվող ժամանակը 12-24 ժամից մինչև մի քանի ժամ: Ավելին, sonication-ը թույլ է տալիս զգալիորեն ցածր քիմիական կոնցենտրացիաներ, օրինակ՝ 40% (վ/վ) նատրիումի հիդրօքսիդ՝ օգտագործելով sonication, մինչդեռ 65% (w/w) պահանջվում է առանց ուլտրաձայնի օգտագործման:
Ուլտրաձայնային-ֆերմենտային դեացետիլացում
Թեև ֆերմենտային դեացետիլացումը մեղմ, էկոլոգիապես բարենպաստ մշակման ձև է, դրա արդյունավետությունն ու ծախսերը ոչ տնտեսական են: Վերջնական արտադրանքից ֆերմենտների բարդ, աշխատատար և թանկ մեկուսացման և մաքրման պատճառով քիտինի ֆերմենտային դեացետիլացումը չի իրականացվում առևտրային արտադրության մեջ, այլ օգտագործվում է միայն գիտահետազոտական լաբորատորիայում:
Ուլտրաձայնային նախնական մշակումը նախքան ֆերմենտային դեացետլիտացումը մասնատում է քիտինի մոլեկուլները՝ դրանով իսկ ընդլայնելով մակերեսի տարածքը և ավելի շատ մակերես հասանելի դարձնելով ֆերմենտների համար: Բարձր արդյունավետությամբ sonication-ը օգնում է բարելավել ֆերմենտային դեացետիլացումը և գործընթացը դարձնում է ավելի տնտեսական:
Hielscher Ultrasonics-ը արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբով կիրառական կիրառությունների խառնուրդի, ցրման, էմուլսացման և արդյունահանման համար:
Գրականություն / Հղումներ
- Ospina Álvarez S.P., Ramírez Cadavid D.A., Escobar Sierra D.M., Ossa Orozco C.P., Rojas Vahos D.F., Zapata Ocampo P., Atehortúa L. (2014): Comparison of extraction methods of chitin from Ganoderma lucidum mushroom obtained in submerged culture. Biomed Research International 2014.
- Valu M.V., Soare L.C., Sutan N.A., Ducu C., Moga S., Hritcu L., Boiangiu R.S., Carradori S. (2020): Optimization of Ultrasonic Extraction to Obtain Erinacine A and Polyphenols with Antioxidant Activity from the Fungal Biomass of Hericium erinaceus. Foods, Dec 18;9(12), 2020.
- Erdoğan, Sevil & Kaya, Murat & Akata, Ilgaz (2017): Chitin extraction and chitosan production from cell wall of two mushroom species (Lactarius vellereus and Phyllophora ribis). AIP Conference Proceedings 2017.
- Zhu, L., Chen, X., Wu, Z., Wang, G., Ahmad, Z., & Chang, M. (2019): Optimization conversion of chitosan from Ganoderma lucidum spore powder using ultrasound‐assisted deacetylation: Influence of processing parameters. Journal of Food Processing and Preservation 2019.
- Li-Fang Zhu, Jing-Song Li, John Mai, Ming-Wei Chang (2019): Ultrasound-assisted synthesis of chitosan from fungal precursors for biomedical applications. Chemical Engineering Journal, Volume 357, 2019. 498-507.
- Zhu, Lifang; Yao, Zhi-Cheng; Ahmad, Zeeshan; Li, Jing-Song; Chang, Ming-Wei (2018): Synthesis and Evaluation of Herbal Chitosan from Ganoderma Lucidum Spore Powder for Biomedical Applications. Scientific Reports 8, 2018.
- G.J. Price, P.J. West, P.F. Smith (1994): Control of polymer structure using power ultrasound. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 1, Issue 1, 1994. S51-S57.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Ինչպե՞ս է աշխատում քիտինի ուլտրաձայնային արդյունահանումը և դեացետիլացումը:
Երբ ուժային ուլտրաձայնային ալիքները զույգվում են հեղուկի կամ ցեխի մեջ (օրինակ՝ լուծույթի մեջ քիտինից բաղկացած կասեցում), ուլտրաձայնային ալիքները անցնում են հեղուկի միջով՝ առաջացնելով փոփոխվող բարձր ճնշման/ցածր ճնշման ցիկլեր: Ցածր ճնշման ցիկլերի ժամանակ ստեղծվում են րոպեական վակուումային պղպջակներ (այսպես կոչված՝ կավիտացիոն պղպջակներ), որոնք աճում են ճնշման մի քանի ցիկլերի ընթացքում։ Որոշակի չափսերի դեպքում, երբ փուչիկները չեն կարողանում ավելի շատ էներգիա կլանել, դրանք ուժգին պայթում են բարձր ճնշման ցիկլի ժամանակ: Պղպջակների պայթյունը բնութագրվում է ինտենսիվ կավիտացիոն (այսպես կոչված, սոնոմեխանիկական) ուժերով: Այս սոնոմեխանիկական պայմանները տեղի են ունենում տեղական կավիտացիոն թեժ կետում և բնութագրվում են շատ բարձր ջերմաստիճաններով և ճնշումներով՝ համապատասխանաբար մինչև 4000K և 1000atm; ինչպես նաև համապատասխան բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման տարբերություններ: Ավելին, առաջանում են մինչև 100 մ/վ արագությամբ միկրո տուրբուլենցիաներ և հեղուկ հոսքեր: Սնկերից և խեցգետնակերպերից քիտինի և խիտոզանի ուլտրաձայնային արդյունահանումը, ինչպես նաև քիտինի դեպոլիմերացումը և դեացետիլացումը հիմնականում պայմանավորված են սոնոմեխանիկական ազդեցություններով. գրգռվածությունը և տուրբուլենտները խանգարում են բջիջներին և խթանում զանգվածի փոխանցումը, ինչպես նաև կարող են կտրել պոլիմերային շղթաները թթվային կամ ալկալային լուծիչների հետ համատեղ:
Ուլտրաձայնային միջոցով քիտինի արդյունահանման աշխատանքային սկզբունքը
Ուլտրաձայնային արդյունահանումը արդյունավետորեն կոտրում է սնկերի բջիջների կառուցվածքը և լուծիչի մեջ ազատում ներբջջային միացությունները բջջային պատից և բջջի ներսից (այսինքն՝ պոլիսախարիդները, ինչպիսիք են քիտինը և քիթոզանը և այլ կենսաակտիվ ֆիտոքիմիկատներ): Ուլտրաձայնային արդյունահանումը հիմնված է ակուստիկ կավիտացիայի աշխատանքի սկզբունքի վրա: Ուլտրաձայնային/ակուստիկ կավիտացիայի հետևանքները բարձր կտրվածքի ուժերն են, տուրբուլենտները և ինտենսիվ ճնշման տարբերությունները: Այս սոնոմեխանիկական ուժերը կոտրում են բջջային կառուցվածքները, ինչպիսիք են քիտինային սնկի բջիջների պատերը, նպաստում են զանգվածի փոխանցմանը սնկի կենսանյութի և լուծիչի միջև և հանգեցնում են էքստրակտների շատ բարձր ելքի արագ գործընթացի ընթացքում: Բացի այդ, sonication-ը նպաստում է քաղվածքների ստերիլիզացմանը՝ սպանելով բակտերիաները և մանրէները: Մանրէաբանական ինակտիվացումը բջջի թաղանթին ազդող կավիտացիոն ուժերի, ազատ ռադիկալների արտադրության և տեղայնացված տաքացման հետևանք է:
Ուլտրաձայնային ձևավորման միջոցով դեպոլիմերացման և դեացետիլացման աշխատանքային սկզբունքը
Պոլիմերային շղթաները բռնված են ուլտրաձայնային եղանակով առաջացած կտրող դաշտում կավիտացիոն փուչիկի շուրջ, և փլուզվող խոռոչի մոտ գտնվող պոլիմերային կծիկի շղթայի հատվածները կշարժվեն ավելի մեծ արագությամբ, քան հեռու գտնվողները: Այնուհետև պոլիմերային շղթայի վրա առաջանում են լարումներ՝ կապված պոլիմերային հատվածների և լուծիչների հարաբերական շարժման հետ, և դրանք բավարար են ճեղքում առաջացնելու համար: Գործընթացը, հետևաբար, նման է պոլիմերային լուծույթների ~2° այլ կտրող էֆեկտներին և տալիս է շատ նման արդյունքներ: (տես Price et al., 1994)
քիտին
Խիտինը N-ացետիլգլյուկոզամինային պոլիմեր է (պոլի-(β-(1-4)-N-ացետիլ-D-գլյուկոզամին), բնական պոլիսախարիդ է, որը լայնորեն հանդիպում է անողնաշարավորների էկզոկմախքում, ինչպիսիք են խեցգետնակերպերը և միջատները, ներքին կմախքը: կաղամարը և սնկերը, ինչպես նաև սնկերի բջիջների պատերը, խիտինը պատասխանատու է սնկային բջիջների պատերի ձևի և կոշտության համար ապապոլիմերացման գործընթացի միջոցով:
chitosan քիտինի ամենատարածված և ամենաարժեքավոր ածանցյալն է: Այն բարձր մոլեկուլային քաշի պոլիսախարիդ է, որը կապված է b-1,4 գլիկոզիդով, որը կազմված է N-ացետիլ-գլյուկոզամինից և գլյուկոզամինից:
Chitosan-ը կարող է ստացվել քիմիական կամ ֆերմենտային միջոցով Ն- դեացետիլացում. Քիմիական դեացետիլացման գործընթացում ացետիլ խումբը (R-NHCOCH3) բարձր ջերմաստիճանում անջատվում է ուժեղ ալկալիներով: Որպես այլընտրանք, խիտոզանը կարող է սինթեզվել ֆերմենտային դեացետիլացման միջոցով: Այնուամենայնիվ, արդյունաբերական արտադրության մասշտաբով քիմիական դեացետիլացումը նախընտրելի տեխնիկան է, քանի որ ֆերմենտային դեացետիլացումը զգալիորեն պակաս արդյունավետ է դեացետիլազային ֆերմենտների բարձր արժեքի և խիտոզանի ցածր եկամտաբերության պատճառով: Ուլտրաձայնացումն օգտագործվում է ուժեղացնելու (1→4)-/β-կապակցման (դեպոլիմերացում) քիմիական քայքայումը և քիտինի դեացետիլացման վրա բարձրորակ խիտոզան ստանալու համար:
Երբ sonication կիրառվում է որպես նախնական բուժում ֆերմենտային deacetylation, chitosan եկամտաբերությունը և որակը նույնպես բարելավվում է:
Hielscher Ultrasonics-ը արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական չափս.