Ուլտրաձայնային էքստրակցիա և պահպանում
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան և պահպանումը հիմնված են հզոր ուլտրաձայնի կիրառման վրա՝ բջջային կառուցվածքների քայքայման (լիզիսի) համար։ Ուլտրաձայնով բջիջների քայքայումը հանգեցնում է ներբջջային միացությունների բարձր արդյունավետությամբ էքստրակցիայի, ինչպես նաև միկրոօրգանիզմների ապաակտիվացման։ Բազմաթիվ առավելությունների շնորհիվ ուլտրաձայնային մշակումը լայնորեն կիրառվում է սննդարդյունաբերության մեջ՝ էքստրակցիայի և պահպանման համար։ Իմացեք ավելին ուլտրաձայնային էքստրակցիայի և սննդամթերքի մշակման առավելությունների մասին։
Հզոր ուլտրաձայն՝ սննդամթերքի և բուսական հումքի էքստրակցիայի և պահպանման համար
Ուլտրաձայնային էքստրակցիա՝ Ուլտրաձայնային էքստրակցիան գործընթաց է, որի ընթացքում բարձր հաճախականության ձայնային ալիքներն օգտագործվում են տարբեր նյութերից, օրինակ՝ բույսերից, մրգերից և բանջարեղենից, միացություններ կորզելու համար։ Գործընթացը ներառում է ուլտրաձայնային ալիքների կիրառում՝ հեղուկ կամ կիսապինդ նյութում բարձր ճնշման պղպջակներ ստեղծելու համար։ Դրանք արագ փլուզվում են՝ առաջացնելով ուժեղ ջերմություն և ճնշում, որոնք քայքայում են նյութի բջջապատերը և ազատում ցանկալի միացությունները։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի և պահպանման աշխատանքի սկզբունքը
Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի հիմնական սկզբունքը հիմնված է ակուստիկ կավիտացիա կոչվող երևույթի վրա։ Երբ հեղուկը ենթարկվում է բարձր ինտենսիվության և ցածր հաճախականության (մոտ 20 kHz) ուլտրաձայնային ալիքների ազդեցությանը, դրանում առաջանում են ճնշման ալիքներ, որոնք հեղուկում ստեղծում են վակուումային մանր պղպջակներ։ Ուլտրաձայնի ինտենսիվության մեծացմանը զուգընթաց այս պղպջակներն աճում են, իսկ որոշակի չափի հասնելիս հանկարծակի և ուժգին փլուզվում են՝ առաջացնելով հարվածային ալիք և ջերմության ու ճնշման ձևով էներգիա արձակելով։
Այս գործընթացն առաջացնում է բջջապատերի մեխանիկական քայքայում՝ նյութից ցանկալի միացություններն ազատելով հեղուկ լուծիչի մեջ։ Այնուհետև ազատված միացությունները կարելի է առանձնացնել լուծիչից՝ բաժանման ստանդարտ եղանակներով, օրինակ՝ զտմամբ կամ ցենտրիֆուգմամբ։
UP400St ուլտրաձայնային սարք ՝ բուսական հումքի արդյունավետ ոչ ջերմային էքստրակցիայի համար։
Ուլտրաձայնային պահպանում՝ Ուլտրաձայնային պահպանումը հիմնված է նույն կավիտացիոն ազդեցությունների վրա, ինչ ուլտրաձայնային էքստրակցիան։ Պահպանման նպատակով հզոր ուլտրաձայնը կիրառվում է արագ փչացող սննդամթերքի պահպանման ժամկետը երկարացնելու համար՝ բարձր հաճախականության ձայնային ալիքների միջոցով ճնշելով փչացում առաջացնող միկրոօրգանիզմների աճը։ Գործընթացը ներառում է սննդամթերքի ենթարկումը ուլտրաձայնային ալիքների ազդեցությանը, որոնք քայքայում են բակտերիաների, խմորասնկերի և բորբոսասնկերի բջջապատերը՝ հանգեցնելով դրանց ոչնչացմանը կամ ճնշմանը։
Այս գործընթացն առաջացնում է միկրոօրգանիզմների բջջապատերի մեխանիկական քայքայում՝ հանգեցնելով դրանց ոչնչացմանը կամ ճնշմանը։ Ուլտրաձայնային ալիքները կարող են նաև մեծացնել բջջաթաղանթների թափանցելիությունը՝ թույլ տալով կոնսերվանտներին և այլ հակամանրէային նյութերին ավելի արդյունավետ ներթափանցել և ոչնչացնել միկրոօրգանիզմները։
Ուլտրաձայնային պահպանումը նախընտրելի է պահպանման ավանդական մեթոդների համեմատ, քանի որ այն ունի մի շարք առավելություններ, օրինակ՝ մշակման ավելի կարճ տևողություն, ավելի բարձր արդյունավետություն և սննդամթերքի բնական հատկություններն ու համերը պահպանելու հնարավորություն։ Այն կիրառվում է սննդամթերքի լայն տեսականու համար, օրինակ՝ սոուսների, հյութերի, կաթնամթերքի, ձվի և մսի՝ դրանց պահպանման ժամկետը երկարացնելու և անվտանգությունն ապահովելու նպատակով։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի և պահպանման տեխնիկան նախընտրելի է էքստրակցիայի և պահպանման ավանդական մեթոդների համեմատ, քանի որ այն ունի մի շարք առավելություններ, օրինակ՝ էքստրակցիայի ավելի բարձր արագություն, արտադրանքի գերազանց որակ, ավելի բարձր ելք, զուտ մեխանիկական ոչ ջերմային մշակում և միացությունների ավելի լայն շրջանակի էքստրակցիայի հնարավորություն։ Այն կիրառվում է արդյունաբերության բազմաթիվ ճյուղերում, օրինակ՝ սննդամթերքի և խմիչքների, դեղագործական և կոսմետիկ արտադրության մեջ։
Հզոր ուլտրաձայնային կավիտացիա՝ Hielscher UIP1000hdT Cascatrode-ում
Սպիտակուցների և ֆերմենտների ուլտրաձայնային էքստրակցիա
Մասնավորապես, բջիջներում և ենթաբջջային մասնիկներում պարունակվող ֆերմենտների ու սպիտակուցների արդյունահանումը բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնի կիրառման եզակի և արդյունավետ եղանակ է, քանի որ լուծիչի միջոցով բույսերի և սերմերի ներսում պարունակվող օրգանական միացությունների արդյունահանումը կարող է զգալիորեն բարելավվել։ Հետևաբար, ուլտրաձայնը կարող է օգտակար լինել նոր, պոտենցիալ կենսաակտիվ բաղադրիչների արդյունահանման և առանձնացման համար, օրինակ՝ առկա գործընթացներում առաջացող, չօգտագործվող կողմնակի արտադրանքների հոսքերից։ Ուլտրաձայնը կարող է նաև օգնել ուժեղացնել ֆերմենտային մշակման ազդեցությունը և դրանով նվազեցնել անհրաժեշտ ֆերմենտի քանակը կամ բարձրացնել արդյունահանման ենթակա համապատասխան միացությունների ելքը։
Լիպիդների և սպիտակուցների ուլտրաձայնային արդյունահանում
Ուլտրաձայնային մշակումը հաճախ օգտագործվում է բույսերի սերմերից, օրինակ՝ սոյայից (օրինակ՝ ալյուրից կամ յուղազերծված սոյայից) կամ այլ յուղատու սերմերից լիպիդների և սպիտակուցների արդյունահանումը բարելավելու համար։ Այս դեպքում բջջապատերի քայքայումը հեշտացնում է մամլումը (սառը կամ տաք) և դրանով նվազեցնում մամլված քուսպում մնացորդային յուղի կամ ճարպի քանակը։
Անընդհատ ուլտրաձայնային արդյունահանման ազդեցությունը դիսպերսված սպիտակուցի ելքի վրա ցույց են տվել Moulton-ը և համահեղինակները։ Ուլտրաձայնային մշակման արդյունքում դիսպերսված սպիտակուցի կորզումն աստիճանաբար ավելացել է, երբ փաթիլների և լուծիչի հարաբերակցությունը փոխվել է 1:10-ից մինչև 1:30։ Սա ցույց է տվել, որ ուլտրաձայնը կարող է պեպտիզացնել սոյայի սպիտակուցը գործնականում ցանկացած առևտրային արտադրողականության դեպքում, և որ ուլտրաձայնային մշակման համար անհրաժեշտ էներգիան ամենացածրն է եղել ավելի խիտ կախույթների օգտագործման դեպքում։
Ֆենոլային միացությունների և անտոցիանների ուլտրաձայնային առանձնացում
Ֆերմենտները, օրինակ՝ պեկտինազները, ցելյուլազները և հեմիցելյուլազները, լայնորեն օգտագործվում են հյութերի մշակման մեջ՝ բջջապատերը քայքայելու և հյութի արդյունահանելիությունը բարելավելու համար։ Բջջապատի մատրիքսի քայքայումը նաև հյութի մեջ է ազատում այնպիսի բաղադրիչներ, ինչպիսիք են ֆենոլային միացությունները։ Ուլտրաձայնը բարելավում է արդյունահանման գործընթացը և, հետևաբար, կարող է բարձրացնել ֆենոլային միացությունների, ալկալոիդների և հյութի ելքը, որոնք սովորաբար մնում են մամլված քուսպում։
Ուլտրաձայնային մշակման բարենպաստ ազդեցությունը խաղողի և հատապտուղների մատրիքսից, մասնավորապես՝ հապալասից (Vaccinium myrtillus) և սև հաղարջից (>Ribes nigrum), ֆենոլային միացությունների և անտոցիանների՝ հյութի մեջ ազատման վրա ուսումնասիրվել է Ֆինլանդիայի VTT Biotechnology-ի կողմից՝ հալեցումից, տրորումից և ֆերմենտային ինկուբացիայից հետո UIP2000hd ուլտրաձայնային պրոցեսորի կիրառմամբ։ Ֆերմենտային մշակմամբ բջջապատերի քայքայումը (հապալասի համար՝ Pectinex BE-3L, իսկ սև հաղարջի համար՝ Biopectinase CCM) բարելավվել է ուլտրաձայնի հետ համակցելիս։ «Ուլտրաձայնային մշակումը հապալասի հյութում ֆենոլային միացությունների կոնցենտրացիան բարձրացնում է ավելի քան 15%-ով։ […] Ուլտրաձայնի ազդեցությունն ավելի նշանակալի էր սև հաղարջի դեպքում, որի մշակումը հյութի ստացման համար ավելի բարդ է, քան հապալասինը՝ պեկտինի բարձր պարունակության և բջջապատի տարբեր կառուցվածքի պատճառով։ […] Հյութում ֆենոլային միացությունների կոնցենտրացիան բարձրացել է 15–25%-ով՝ ֆերմենտային ինկուբացիայից հետո ուլտրաձայնային մշակում կիրառելիս»։ (տե՛ս Mokkila և համահեղինակներ, 2004)
Ուլտրաձայնային մշակման սարք UIP6000hdT անընդհատ արդյունահանման արդյունաբերական կայանքում։
Միկրոօրգանիզմների և ֆերմենտների ապաակտիվացում
Մանրէների և ֆերմենտների ապաակտիվացումը (պահպանումը), օրինակ՝ մրգահյութերում և սոուսներում, սննդի վերամշակման մեջ ուլտրաձայնի մեկ այլ կիրառություն է։ Այսօր ջերմաստիճանը կարճ ժամանակահատվածներով բարձրացնելու միջոցով պահպանումը (պաստերացումը) դեռևս մանրէների կամ ֆերմենտների ապաակտիվացման ամենատարածված մշակման մեթոդն է, որն ապահովում է ավելի երկար պահպանման ժամկետ (պահպանում)։ Բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության պատճառով ավանդական ջերմային պաստերացումը հաճախ բացասական հետևանքներ է ունենում սննդամթերքի համար։
Ջերմությամբ կատալիզվող ռեակցիաների արդյունքում նոր նյութերի առաջացումը, մակրոմոլեկուլների փոփոխությունները, ինչպես նաև բուսական և կենդանական կառուցվածքների ձևախախտումը կարող են հանգեցնել որակի կորստի։ Հետևաբար, ջերմային մշակումը կարող է առաջացնել զգայորոշման հատկանիշների՝ հյուսվածքի, համի, գույնի, հոտի, ինչպես նաև սննդային որակների՝ վիտամինների և սպիտակուցների անցանկալի փոփոխություններ։ Ուլտրաձայնը ոչ ջերմային (նվազագույն) մշակման արդյունավետ այլընտրանք է։
Ի տարբերություն ավանդական ջերմային մշակման՝ ուլտրաձայնային պահպանումն օգտագործում է ակուստիկ կավիտացիայի էներգիան և սահքի ուժերը՝ ֆերմենտներն ապաակտիվացնելու համար։ Ուլտրաձայնային մշակման բավականաչափ ցածր մակարդակների դեպքում բջիջներում կարող են տեղի ունենալ կառուցվածքային և նյութափոխանակային փոփոխություններ՝ առանց դրանց քայքայման։ Պերօքսիդազը, որն առկա է հում և չբլանշավորված մրգերի ու բանջարեղենի մեծ մասում, կարող է հատկապես կապված լինել անցանկալի համերի և շագանակագույն գունանյութերի առաջացման հետ, և դրա ակտիվությունը կարող է էապես նվազեցվել ուլտրաձայնի կիրառմամբ։ Ջերմակայուն ֆերմենտները, ինչպիսիք են լիպազը և պրոտեազը, որոնք դիմանում են գերբարձր ջերմաստիճանային մշակմանը և կարող են նվազեցնել ջերմամշակված կաթի և այլ կաթնամթերքի որակն ու պահպանման ժամկետը, կարող են ավելի արդյունավետ ապաակտիվացվել ուլտրաձայնի, ջերմության և ճնշման միաժամանակյա կիրառմամբ (MTS)։
Ուլտրաձայնը ցուցադրել է իր ներուժը սննդով փոխանցվող ախտածինների, օրինակ՝ E.coli-ի, Salmonellae-ի, Ascaris-ի, Giardia-ի, Cryptosporidium-ի ցիստերի և Poliovirus-ի ոչնչացման գործում։
Կիրառելի է մուրաբաների, մարմելադի կամ թոփինգների, մրգահյութերի և սոուսների, մսամթերքի, կաթնամթերքի և պաղպաղակի պահպանման համար։
Ուլտրաձայնի համատեղ ազդեցությունը ջերմաստիճանի և ճնշման հետ
Ուլտրաձայնային մշակումը հաճախ ավելի արդյունավետ է, երբ համակցվում է այլ հակամանրէային մեթոդների հետ, ինչպիսիք են՝
- ջերմաուլտրաձայնային մշակումը, այսինքն՝ ջերմություն և ուլտրաձայն
- ճնշմամբ ուլտրաձայնային մշակումը, այսինքն՝ ճնշում և ուլտրաձայն
- ճնշմամբ ջերմաուլտրաձայնային մշակումը, այսինքն՝ ճնշում, ջերմություն և ուլտրաձայն
Ուլտրաձայնի համակցված կիրառումը ջերմության և/կամ ճնշման հետ խորհուրդ է տրվում Bacillus subtilis-ի, Bacillus coagulans-ի, Bacillus cereus-ի, Bacillus sterothermophilus-ի, Saccharomyces cerevisiae-ի և Aeromonas hydrophila-ի դեպքում։
Ուլտրաձայնային տեխնոլոգիան՝ սննդամթերքի պահպանման այլ մեթոդների համեմատ
Ի տարբերություն այլ ջերմային և ոչ ջերմային գործընթացների, ինչպիսիք են բարձր ճնշմամբ հոմոգենացումը, ջերմային պաստերացումը, բարձր ճնշմամբ մշակումը (HPP), սեղմված ածխածնի երկօքսիդով (cCO2) և գերկրիտիկական ածխածնի երկօքսիդով (ScCO2) մշակումը, բարձր էլեկտրական դաշտի իմպուլսներով (HELP) կամ միկրոալիքներով մշակումը, ուլտրաձայնը կարելի է հեշտությամբ փորձարկել լաբորատոր կամ սեղանի սարքավորումների մասշտաբով՝ ստանալով վերարտադրելի արդյունքներ մասշտաբի մեծացման համար։ Ինտենսիվությունը և կավիտացիայի բնութագրերը կարելի է հեշտությամբ հարմարեցնել կոնկրետ էքստրակցիայի գործընթացին՝ որոշակի նպատակների հասնելու համար։ Տատանման ամպլիտուդը և ճնշումը կարելի է փոփոխել լայն տիրույթում, օրինակ՝ էքստրակցիայի ամենաէներգաարդյունավետ համակարգը որոշելու համար։
Զոնդային ուլտրաձայնային էքստրակցիայի կիրառման հետ կապված այլ առավելություններն են էքստրակտի հետ աշխատելու դյուրինությունը, արագ իրականացումը, մնացորդների բացակայությունը, բարձր ելքը, շրջակա միջավայրի համար բարենպաստ լինելը, բարելավված որակը և էքստրակտի քայքայման կանխումը։
(տե՛ս Chemat և համահեղինակներ, 2011)
- Ավելի ամբողջական էքստրակցիա
- Ոչ ջերմային պահպանում
- Ավելի բարձր ելքեր
- Սննդանյութերի բարձր պարունակություն, սննդամթերքի գերազանց որակ
- Արագ գործընթաց
- Սառը / ոչ ջերմային գործընթաց
- Հեշտ և անվտանգ շահագործում
- Տեխնիկական սպասարկման փոքր պահանջ
Բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային սարքեր՝ էքստրակցիայի և պահպանման համար
Hielscher Ultrasonics-ը նախագծում, արտադրում և մատակարարում է բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային սարքեր՝ արդյունավետ էքստրակցիայի և պահպանման համար։ Էքստրակցիայի և սննդամթերքի պահպանման համար Hielscher-ի ուլտրաձայնային սարքավորումների օգտագործումը մշակման հզոր տեխնոլոգիա է, որը կարող է կիրառվել ոչ միայն անվտանգ և շրջակա միջավայրի համար անվնաս, այլև արդյունավետ և տնտեսապես շահավետ եղանակով։ Հոմոգենացման և պահպանման ազդեցությունը կարելի է հեշտությամբ կիրառել ցանկացած հեղուկ կամ մածուկանման սննդամթերքի համար՝ ներառյալ մրգային հյութերն ու խյուսերը (օրինակ՝ նարնջի, խնձորի, գրեյպֆրուտի, մանգոյի, խաղողի, սալորի), ինչպես նաև բանջարեղենային սոուսներն ու ապուրները (օրինակ՝ տոմատի սոուսը կամ ծնեբեկի ապուրը), կաթնամթերքը, ձուն և միսը։
Մեր ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորների և էքստրակտորների տեսականին ընդգրկում է ձեռքում պահվող, շարժական սարքերից մինչև ամբողջովին արդյունաբերական արտադրական համակարգեր՝ առևտրային մասշտաբով մեծ ծավալների հոսքային մշակման համար։
Նախագծում, արտադրություն և խորհրդատվություն – Գերմանիայում ստեղծված որակ
Hielscher-ի ուլտրաձայնային սարքերը հայտնի են որակի և նախագծման իրենց ամենաբարձր չափանիշներով։ Ամրությունը և շահագործման դյուրինությունը թույլ են տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերը սահուն ինտեգրել արդյունաբերական արտադրամասերում։ Hielscher-ի ուլտրաձայնային սարքերը հեշտությամբ աշխատում են ծանր պայմաններում և խիստ պահանջներ ներկայացնող միջավայրերում։
Hielscher Ultrasonics-ը ISO հավաստագրված ընկերություն է և հատուկ ուշադրություն է դարձնում բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային սարքերին, որոնք առանձնանում են նորագույն տեխնոլոգիայով և օգտագործման հարմարավետությամբ։ Իհարկե, Hielscher-ի ուլտրաձայնային սարքերը համապատասխանում են CE-ին և բավարարում են UL-ի, CSA-ի և RoHs-ի պահանջները։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մշակման մոտավոր արտադրողականության մասին։
| Խմբաքանակի ծավալը | Հոսքի ծավալային արագությունը | Առաջարկվող սարքերը |
|---|---|---|
| 0,5–1,5mL | n.a. | VialTweeter | 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | ավելի մեծ | կլաստեր՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Hielscher Ultrasonics-ը արտադրում է բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբներով խառնման, դիսպերսման, էմուլսացման և էքստրակցիայի համար։
Գրականություն / Հղումներ
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Farid Chemat, Zill-e-Huma, Muhammed Kamran Khan (2011): Applications of ultrasound in food technology: Processing, preservation and extraction. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 18, Issue 4, 2011. 813-835.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Casiraghi A., Gentile A., Selmin F., Gennari C.G.M., Casagni E., Roda G., Pallotti G., Rovellini P., Minghetti P. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa for Medicinal Purpose. Pharmaceutics. 14(12), 2022.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Allinger, H. (1975): American Laboratory, 7 (10), 75 (1975). Bar, R. (1987): Ultrasound Enhanced Bioprocesses, in: Biotechnology and Engineering, Vol. 32, Pp. 655-663 (1987).
- El’piner, I.E. (1964): Ultrasound: Physical, Chemical, and Biological Effects (Consultants Bureau, New York, 1964), 53-78.
- Kim, S.M. und Zayas, J.F. (1989): Processing parameter of chymosin extraction by ultrasound; in J. Food Sci. 54: 700.
- Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K (2004): Combining power ultrasound with enzymes in berry juice processing, at: 2nd Int. Conf. Biocatalysis of Food and Drinks, 19-22.9.2004, Stuttgart, Germany.
- Moulton, K.J., Wang, L.C. (1982): A Pilot-Plant Study of Continuous Ultrasonic Extraction of Soybean Protein, in: Journal of Food Science, Volume 47, 1982.
- Mummery, C.L. (1978): The effect of ultrasound on fibroblasts in vitro, in: Ph.D. Thesis, University of London, London, England, 1978.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Բջիջների ուլտրաձայնային քայքայում
Ինտենսիվ ուլտրաձայնային մշակման պայմաններում բջիջների քայքայման արդյունքում բջիջներից կամ ենթաբջջային օրգանելներից կարող են ազատվել ֆերմենտներ կամ սպիտակուցներ։ Այս դեպքում լուծիչում լուծման ենթակա միացությունը պարփակված է չլուծվող կառուցվածքում։ Այն էքստրակցիայի ենթարկելու համար բջջաթաղանթը պետք է քայքայվի։ Բջիջների քայքայումը զգայուն գործընթաց է՝ բջջապատի՝ ներսում առկա բարձր օսմոտիկ ճնշմանը դիմակայելու կարողության պատճառով։ Բջիջների քայքայման լավ վերահսկողություն է պահանջվում՝ բոլոր ներբջջային նյութերի, այդ թվում՝ բջջային բեկորների և նուկլեինաթթուների անարգել ազատումից կամ արտադրանքի դենատուրացումից խուսափելու համար։
Ուլտրաձայնային մշակումը ծառայում է որպես բջիջների քայքայման լավ վերահսկելի միջոց։ Դրա համար ուլտրաձայնի մեխանիկական ազդեցություններն ապահովում են լուծիչի ավելի արագ և ամբողջական ներթափանցումը բջջային նյութերի մեջ և բարելավում զանգվածափոխանակությունը։ Ուլտրաձայնն ապահովում է լուծիչի ավելի խոր ներթափանցումը բուսական հյուսվածքի մեջ և բարելավում զանգվածափոխանակությունը։ Կավիտացիա առաջացնող ուլտրաձայնային ալիքները քայքայում են բջջապատերը և նպաստում մատրիքսի բաղադրիչների ազատմանը։
Ուլտրաձայնով բարելավված զանգվածափոխանակությունը նպաստում է էքստրակցիային
Ընդհանուր առմամբ, ուլտրաձայնը կարող է բջջաթաղանթները դարձնել իոնների համար թափանցելի և կարող է զգալիորեն նվազեցնել բջջաթաղանթների ընտրողականությունը։ Ուլտրաձայնի մեխանիկական ազդեցությունը նպաստում է լուծիչների դիֆուզիային հյուսվածքի մեջ։ Քանի որ ուլտրաձայնը կավիտացիայի սահքի ուժերով մեխանիկորեն քայքայում է բջջապատը, այն հեշտացնում է նյութերի տեղափոխումը բջջից դեպի լուծիչ։ Ուլտրաձայնային կավիտացիայի միջոցով մասնիկների չափերի նվազեցումը մեծացնում է պինդ և հեղուկ փուլերի շփման մակերեսը։
E.coli-ի ուլտրաձայնային լիզիս և ինակտիվացում
Կենսաբանական հատկությունների ուսումնասիրման և բնութագրման համար ռեկոմբինանտ սպիտակուցների փոքր քանակներ արտադրելիս նախընտրելի բակտերիան E.coli-ն է։ Մաքրման պիտակները, օրինակ՝ պոլիհիստիդինային պոչը, բետա-գալակտոզիդազը կամ մալթոզ կապող սպիտակուցները, սովորաբար միացվում են ռեկոմբինանտ սպիտակուցներին, որպեսզի հնարավոր լինի դրանք առանձնացնել բջջային էքստրակտներից՝ վերլուծական նպատակների մեծ մասի համար բավարար մաքրությամբ։ Ուլտրաձայնային մշակումը թույլ է տալիս առավելագույնի հասցնել սպիտակուցի ազատումը, հատկապես երբ արտադրության ելքը ցածր է, և պահպանել ռեկոմբինանտ սպիտակուցի կառուցվածքն ու ակտիվությունը։
Ուլտրաձայնային օքսիդացում
Վերահսկվող ինտենսիվությունների դեպքում ուլտրաձայնի կիրառումը կենսափոխակերպման և խմորման գործընթացներում կարող է բարելավել կենսամշակումը՝ առաջացվող կենսաբանական ազդեցությունների և բջջային զանգվածափոխանակության հեշտացման շնորհիվ։ Ուլտրաձայնի (20kHz) վերահսկվող կիրառման ազդեցությունը Rhodococcus erythropolis ATCC 25544-ի (նախկինում՝ Nocardia erythropolis) հանգստի վիճակում գտնվող բջիջների կողմից խոլեստերինը խոլեստենոնի օքսիդացնելու վրա ուսումնասիրվել է Bar-ի կողմից (1987)։
Այս համակարգը բնորոշ է ստերոլների և ստերոիդների մանրէային փոխակերպումներին նրանով, որ սուբստրատն ու արգասիքները ջրում չլուծվող պինդ նյութեր են։ Հետևաբար, այս համակարգը բավական եզակի է նրանով, որ թե՛ բջիջները, թե՛ պինդ նյութերը կարող են ենթարկվել ուլտրաձայնի ազդեցությանը։ Ուլտրաձայնի բավականաչափ ցածր ինտենսիվության պայմաններում, որը պահպանում էր բջիջների կառուցվածքային ամբողջականությունն ու նյութափոխանակային ակտիվությունը, Bar-ը խոլեստերինի 1,0 և 2,5 g/L պարունակությամբ մանրէային կախույթներում նկատել է կենսափոխակերպման կինետիկական արագությունների զգալի աճ, երբ դրանք յուրաքանչյուր 10mn-ը մեկ ենթարկվել են 5s տևողությամբ ուլտրաձայնային մշակման՝ 0,2W/cm² ելքային հզորությամբ։ Ուլտրաձայնը ազդեցություն չի ցուցաբերել խոլեստերինօքսիդազով խոլեստերինի (2,5g/L) ֆերմենտային օքսիդացման վրա։
Ի՞նչ է բարձր ճնշմամբ մշակումը սննդամթերքի պահպանման մեջ
Բարձր ճնշմամբ մշակումը (HPP) սննդամթերքի պահպանման ոչ ջերմային մեթոդ է, որն ապաակտիվացնում է միկրոօրգանիզմներն ու ֆերմենտները՝ պահպանելով արտադրանքի զգայորոշման և սննդային հատկությունները։ Այն ներառում է փաթեթավորված սննդամթերքը սովորաբար 300-ից մինչև 600 MPa (մեգապասկալ) հիդրոստատիկ ճնշումների ենթարկելը՝ վայրկյաններից մինչև րոպեներ տևողությամբ։ Բարձր ճնշմամբ մշակման հիմնական դժվարություններից մեկը դրա շատ բարձր էներգասպառումն է։ Կարդացեք ավելին այն մասին, թե ինչպես կարող է ուլտրաձայնային մշակումն օգնել նվազեցնել HPP-ի էներգիայի պահանջը։
Hielscher Ultrasonics-ն արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ սկսած լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափերը։