Ուլտրաձայնային հանույթ եւ պահպանում

Ուլտրաձայնային եղանակով բջիջների կառուցվածքի (լիզի) քայքայումը օգտագործվում է ներծարված բջիջների միացությունների արդյունքում կամ մանրէային իներցիայի դեպքում:

Նախապատմությունը

Մանրէաբանության մեջ, հիմնականում, կապված է ուլտրաձայնային հետ բջջային խանգարում (լիզիզ) կամ Անջատումը (Allinger 1975 թ.): Երբ հեղուկների բարձրացումն առաջացնում է բարձր ինտենսիվություններ, ձայնային ալիքները, որոնք տարածվում են հեղուկի մեխանիզմների մեջ, հանգեցնում են բարձր ճնշման (սեղմում) եւ ցածր ճնշման (հազվադեպ) ցիկլերի փոխարինման:
Ցածր ճնշման ցիկլի ժամանակ բարձր ինտենսիվությամբ ուլտրաձայնային ալիքները հեղուկում ստեղծում են փոքր վակուումային փուչիկները կամ բացթողումները: Երբ փուչիկները հասնում են այն ծավալին, որտեղ նրանք այլեւս չեն կարողանում ներծծվել էներգիա, դրանք բարձր ճնշման ցիկլի ժամանակ ուժեղանում են: Այս երեւույթը կոչվում է կավիտացիա: Ներխուժման ընթացքում շատ բարձր ջերմաստիճան (մոտ 5000K) եւ ճնշումները (մոտ 2000 մետր) հասնում են տեղական մակարդակում: Կավիտացիայի փուչիկի ներխուժումը հանգեցնում է մինչեւ 280 մ / վ արագության հեղուկային ճառագայթների: Արդյունքում կտրող ուժերը խախտում են բջջային ծրարը մեխանիկորեն եւ բարելավում նյութական փոխանցումը: Ուլտրաձայնային կարող է ունենալ կամ կործանիչ կամ կառուցողական ազդեցություն բջիջների, կախված sonication պարամետրերի կիրառվում.

բջիջների անկում

Ձայնային բջիջների ֆերմենտների կամ սպիտակուցների հիման վրա կարող են ազատվել բջիջներից կամ ենթաֆունկցիոնալ օրգանների արդյունքում բջիջների անկում. Այս պարագայում լուծույթում լուծարվող բյուրոն կցվում է անլուծելի կառուցվածքով: Որպեսզի դրա արդյունահանման համար բջջային թաղանթը պետք է ոչնչացվի: Բջջային խանգարումը զգայուն գործընթաց է, քանի որ բջջային պատի կարողությունը դիմակայել բարձր osmotic ճնշման ներսում: Բջջային խափանումների լավ հսկողություն է պահանջվում, խուսափելու բոլոր միջլերային արտադրանքների, ներառյալ բջիջների աղբը եւ նուկլեինաթթուների կամ արտադրանքի դինատուրիզմի անխափան ազատությունից խուսափելու համար:
Ultrasonication- ը ծառայում է որպես լավ վերահսկելի միջոց բջջային տարրալուծման համար: Դրա համար էլեկտրաէներգիայի մեխանիկական հետեւանքները ապահովում են լուծիչի ավելի արագ եւ ամբողջական ներթափանցումը բջջային նյութերի մեջ եւ բարելավում զանգվածային փոխանցումը: Ուլտրաձայնային պրոցեսը հասնում է լուծիչների ավելի մեծ ներթափանցմանը բույսերի հյուսվածքի մեջ եւ բարելավում է զանգվածային փոխանցումը: Ուլտրաձայնային ալիքները, որոնք առաջացնում են կավիտացիան, խանգարում են բջիջների պատերը եւ նպաստում մատրիցային բաղադրիչների ազատմանը:

Զանգվածային փոխանցում

Ընդհանուր առմամբ, Ուլտրաձայնային վարակը կարող է հանգեցնել բջիջների մեմբրանների ներթափանցմանը դեպի իոններ (1938 թ), եւ դա կարող է զգալիորեն նվազեցնել բջջային թաղանթի ընտրողականությունը: Ուլտրաձայնային համակարգի մեխանիկական ակտիվությունը խթանում է լուծիչների տարածումը: Քանի որ ուլտրաձայնային բջիջները մեխանիկորեն բջիջների պատին խախտում են կավիտացիայի կտրված ուժերը, այն հեշտացնում է բջիջներից փոխանցումը լուծիչին: Ուլտրաձայնային կավիտացիայով մասնիկի չափի կրճատումը մեծացնում է մակերեսային տարածությունը ամուր եւ հեղուկ փուլերի միջեւ շփման մեջ:

Սպիտակուց եւ ֆերմենտային արդյունահանում

Մասնավորապես, բջիջներում եւ ենթահեղուկային մասնիկներում պահվող ֆերմենտների եւ սպիտակուցների արդյունահանումը բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային համակարգի յուրահատուկ եւ արդյունավետ կիրառությունն է (1989 թ), քանի որ լուծույթի միջոցով բույսերի եւ սերմերի մարմնում պարունակվող օրգանական միացությունների արդյունահանումը կարող է զգալիորեն բարելավվել: Ուստի, Ուլտրաձայնային պոտենցիալ օգուտ ունի պոտենցիալ պոտենցիալ բիոակտիվ բաղադրիչների արդյունահանման եւ մեկուսացման մեջ, օրինակ, ընթացիկ գործընթացներում ձեւավորված ոչ արտադրած հոսքերից: Ուլտրաձայնային բուժումը կարող է նաեւ նպաստել ֆերմենտի բուժման հետեւանքների ուժեղացմանը եւ դրանով նվազեցնելով անհրաժեշտ բջիջների բերքատվությունը կամ ավելացնում է ֆերմենտի քանակը:

Լիպիդներ եւ սպիտակուցներ

Ultrasonication- ը հաճախ օգտագործվում է բույսերի սերմերից լիպիդների եւ սպիտակուցների վերամշակման համար, ինչպիսիք են soybeans (օրինակ, ալյուր կամ defatted soybeans) կամ այլ յուղային սերմերը: Այս պարագայում բջիջների պատերի ոչնչացումը նպաստում է սեղմմանը (սառը կամ տաք) եւ դրանով նվազեցնում է մնացորդային յուղը կամ ճարպը ճնշման տորթում:

Ազդեցության շարունակական ուլտրաձայնային արդյունահանման ազդեցությունը ցրված սպիտակուցի եկամտաբերությանը Մուլթոն եւ այլն. The sonication ավելացրեց ցրված սպիտակուցի վերականգնումը աստիճանաբար, քանի որ փաթաթված / վճարունակ հարաբերակցությունը փոխվել է 1: 10-ից մինչեւ 1:30: Այն ցույց է տվել, որ ուլտրաձայնային ընդունակությունը կարող է գրեթե ցանկացած առեւտրային հոսքից պակասեցնել սոյայի սպիտակուցը եւ պահանջվող sonication էներգիան ամենացածրն էր, երբ օգտագործվում էր ավելի հաստ լուռներ: (Մուլթոն եւ այլն: 1982 թ)

Կիրառելի է `ցիտրուսային յուղ, պտուղներից, հողի մաստից, գետնանուշից, բռնաբարությունից, բուսական յուղից (էխինասա), գետնանուշից, սոյայից, եգիպտացորենից:

Ֆենոլային միացությունների եւ անթոզիաների ազատագրում

Ֆերմենտները, ինչպիսիք են pectinases, cellulases եւ hemicellulases, լայնորեն օգտագործվում են հյութերի վերամշակման մեջ, որպեսզի իջեցնել բջիջների պատերը եւ բարելավել հյութի հանույթը: Բջջային պատի մատրիցայի խանգարումը նաեւ թողարկում է բաղադրիչները, ինչպիսիք են ֆենոլային միացությունները հյութի մեջ: Ուլտրաձայնային սարքավորումները բարելավում են արդյունահանման գործընթացը եւ, հետեւաբար, կարող են հանգեցնել աճող ֆենոլային բարդի, ալկալոիդների եւ հյութի զիջման, սովորաբար թողարկվում են մամուլում:

Ուլտրաձայնային բուժման օգտակար ազդեցությունները ֆենոլային միացությունների եւ անթոզիների ազատագրման վրա, խաղողի եւ հատապտղի մատրիցով, մասնավորապես, կեռասներից (Vaccinium myrtillus) եւ սեւ currants (Ribes) մեջ հյութ, ուսումնասիրել է VTT Կենսատեխնոլոգիա, Ֆինլանդիա (MAXFUN EU-Project) օգտագործելով Ուլտրաձայնային պրոցեսոր UIP2000hd ջերմաստիճանից հետո, ճարպակալման եւ ֆերմենտի ինկուբացիան: Բջիջների պատերի խանգարումը ֆերմենտային բուժման միջոցով (Pectinex BE-3L համար կիտրոնի եւ Biopectinase CCM- ի սեւ հաղարջի համար) բարելավվել է, երբ համակցված է ուլտրաձայնային հետազոտության հետ: “ԱՄՆ-ի բուժումը մեծացնում է բիբիի հյութի ֆենոլիկ միացությունների կոնցենտրացիան ավելի քան 15% -ով: […] ԱՄՆ-ի ազդեցությունը (ուլտրաձայնային) ավելի էական է սեւ հաղարջի հետ, որոնք ավելի շատ ծանր հատապտուղներ են հյութերի վերամշակման մեջ, քան պիլինգի պեկտինի եւ տարբեր բջջային պատերի ճարտարապետության բարձր պարունակությամբ: […] հյութում ֆենոլային միացությունների կոնցենտրացիան ավելացել է 15-25% -ով, օգտագործելով ԱՄՆ-ի (Ուլտրաձայնային) բուժումը ֆերմենտի ինկուբացիայից հետո:” (Մոկկիլա եւ այլն: 2004 թ)

Մանրէային եւ ֆերմենտային անմատչելիություն

Մանրէային եւ ֆերմենտային անջատումը (պահպանում), օրինակ, մրգային հյութերի եւ սոուսների մեջ, սննդի վերամշակման մեջ եւս մեկ ուլտրաձայնային կիրառություն է: Այսօր, պահպանումը ջերմաստիճանի բարձրացումով (Pasteurization) մինչ օրս ամենատարածված մեթոդն է մանրէաբանական կամ ֆերմենտային անմատչելիության համար, ինչը հանգեցնում է ավելի երկար սահուն կյանքին (պահպանմանը): Բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության պատճառով այս ջերմային մեթոդը հաճախ անբարենպաստ է բազմաթիվ սննդամթերքի համար:
Ջերմային կատալիզացված ռեակցիաների եւ մակրո մոլեկուլների փոփոխման նոր նյութերի արտադրությունը, ինչպես նաեւ բույսերի եւ կենդանիների կառույցների դեֆորմացումը կարող է նվազեցնել որակի կորուստը: Հետեւաբար, ջերմային բուժումը կարող է առաջացնել ստեղնային ատրիբուտների անցանկալի փոփոխություններ, այսինքն `հյուսվածք, բուրմունք, գույն, հոտ, եւ սննդային հատկություններ, այսինքն` վիտամիններ եւ սպիտակուցներ: Ուլտրաձայնային սարքավորումն արդյունավետ ոչ ջերմային (նվազագույն) մշակման այլընտրանք է:

Գոյություն ունեն գաղութի կուտակման միջոցով տեղակայված ջերմություն եւ ստեղծած արմատականները կարող են հանգեցնել ֆերմենտների անջատումը `sonication- ով (Էլփինը 1964 թ): Ուլտրացումների բավականաչափ ցածր մակարդակներում կառուցվածքային եւ մետաբոլիկ փոփոխությունները կարող են տեղի ունենալ բջիջներում առանց դրանց ոչնչացման: Պերօքսիդազի գործունեությունը, որը հայտնաբերված է հում եւ անբաղած պտուղներից եւ բանջարեղեններից եւ կարող է առանձնապես կապված լինել անուշաբույրերի եւ շագանակագույն պիգմենտների զարգացման հետ, կարող է զգալիորեն նվազեցնել ուլտրաձայնային օգտագործումը: Ջերմակայուն ֆերմենտներ, ինչպիսիք են lipase եւ protease, որոնք դիմակայում են ծայրահեղ բարձր ջերմաստիճանի բուժմանը եւ որը կարող է նվազեցնել ջերմային բուժած կաթի եւ այլ օրգանական արտադրատեսակների որակը եւ սայլակները, ավելի արդյունավետ կերպով ներգործության ենթարկվեն ուլտրաձայնային, ջերմային եւ ճնշման միաժամանակյա կիրառմամբ (ՄՏՍ):

Ուլտրաձայնային պաշարները ցույց են տվել, որ պոտենցիալը ոչնչացնում է սննդամթերքի ծագման պաթոգենները E.coli,, Salmonellae,, Ասկերիսը,, giardia,, cryptosporidium cystsեւ Պոլիովիրուսը:

Կիրառելի է `ջեմի, մարգարտի կամ սալորի պահպանում, օրինակ, icecream, մրգային հյութեր եւ սոուսներ, մսամթերք, կաթնամթերք

Ուլտրաձայնային սինթեզներ ջերմաստիճանի եւ ճնշման հետ

Ultrasonication հաճախ ավելի արդյունավետ է, երբ համակցված այլ հակաբիոտիկային մեթոդների հետ, ինչպիսիք են `

• ջերմային եւ ուլտրաձայնային հետազոտություններ
• mano-sonication, այսինքն, ճնշման եւ ուլտրաձայնային
• mano-thermo-sonication, այսինքն, ճնշման, ջերմության եւ ուլտրաձայնային

Խորհուրդ է տրվում ուլտրաձայնային համակցված կիրառումը ջերմության եւ / կամ ճնշման հետ Bacillus subtilis, Bacillus կոագուլանս, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae եւ Aeromonas hydrophila,

Գործընթացների զարգացում

Ի տարբերություն այլ ոչ ջերմային գործընթացների, ինչպիսիք են բարձր հիդրոստատիկ ճնշումը (HP), սեղմված ածխածնի երկօքսիդը (cCO2) եւ սուպերկիտիտիկ ածխածնի երկօքսիդը (ScCO2) եւ բարձր էլեկտրական դաշտային իմպուլսները (HELP), ուլտրաձայնը կարող է հեշտությամբ փորձարկվել լաբորատորիայի կամ նստարանային սանդղակի մեջ – ընդլայնելու համար վերարտադրվող արդյունքներ: Ինտենսիվությունը եւ կավիտացիայի բնութագրերը կարող են հեշտությամբ հարմարվել կոնկրետ նպատակներին թիրախավորման հատուկ արդյունահանման գործընթացին: Ամլիպը եւ ճնշումը կարող են բազմազան լինել տարբեր տեսակի, օրինակ, բացահայտել առավել էներգաարդյունավետ արդյունահանման տեղադրումը: Ուժեղ հյուսվածքները պետք է անցնեն մազերը, մանրացնելը կամ փոշիացմանը, նախքան ultrasonication- ը:

E.coli

Բույսերի կենսաբանական հատկությունների ուսումնասիրության եւ բնութագրման համար փոքր քանակությամբ recombinant սպիտակուցներ արտադրելու համար, E.coli ընտրության մանրուք է: Մաքրման պիտակները, օրինակ, polyhistidine պոչը, beta-galactosidase կամ ադտոզա-պարտադիր
սպիտակուցներ, սովորաբար միանում են recombinant սպիտակուցների, որպեսզի դրանք բաժանվեն բջիջների էքստրակտներից, մաքրությամբ, որը բավարար է վերլուծական նպատակներով: Ultrasonication- ը թույլ է տալիս առավելագույնի հասցնել սպիտակուցի ազատումը, մասնավորապես, երբ արտադրության եկամտաբերությունը ցածր է եւ պահպանելու համար recombinant սպիտակուցի կառուցվածքը եւ գործունեությունը:

Խախտումը E.coli բջիջները, քիմոսինի ընդհանուր սպիտակուցը հանելու համար Քիմ եւ Զայազ,

Զաֆրան արդյունահանումը

Զաֆրանը հայտնի է որպես համաշխարհային շուկայում ամենաթանկ համեմունքը եւ առանձնանում է նուրբ բույրով, դառը ճաշակով եւ գրավիչ դեղին գույնով: Safaffon համեմունքը ստացվում է զաֆրանի կոկոսի ծաղկի կարմիր խարանով: Չորացնելուց հետո այս հատվածները օգտագործվում են որպես խոհանոցում համեմունքներ կամ գունափոխիչ: Զաֆրանի ինտենսիվ բնորոշ համը հատկապես բերում է երեք միացություններից `կոկոլին, picrocrocin եւ safranal:

Քադոկոեյը եւ Hemmati-Kakhki- ն ցույց են տվել, որ ultrasonication- ը մեծացրել է արդյունահանման եկամտաբերությունը եւ զգալիորեն կրճատել վերամշակման ժամանակահատվածը: Իրականում, արդյունքները, ըստ էության, ավելի լավ էին, քան ավանդական սառը ջրի արդյունահանումը, որը առաջարկվում է ISO- ի կողմից: Հետազոտության համար Կադկոդայը եւ Hemmati-Kakhki օգտագործեցին Hielscher- ը Ուլտրաձայնային սարքի UP50H. Լավագույն արդյունքներն իրականացվել են իմպուլսային sonication- ով: Սա նշանակում է, որ կարճ զարկերակային միջակայքերը ավելի արդյունավետ են, քան շարունակական ուլտրաձայնային բուժումը:

Օքսիդացում

Վերահսկվող ինտենսիվության դեպքում, Ուլտրաձայնային օգտագործումը կենսագործունեության եւ խմորումի կիրառումը կարող է հանգեցնել կենսաբազմազանության բարձրացման, բջիջների բջիջների ազդեցության եւ հեշտացված բջջային զանգվածի փոխանցման շնորհիվ: Ուլտրաձայնային հսկողության կիրառման ազդեցությունը (20kHz) խոլեստերինի օքսիդացման վրա `cholestenone- ի հանգստացնող բջիջների կողմից: Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (նախկինում Nocardia erythropolis) Բար,

Խոլեստերին + O₂ = Cholest-4-en-3-մեկ + H₂The₂

Այս համակարգը բնորոշ է sterols եւ steroids- ի մանրէաբանական փոխակերպումների, որ substrate- ը եւ արտադրանքը ջրի լուծելի չեն: Հետեւաբար, այս համակարգը բավական յուրահատուկ է, քանի որ բջիջները եւ քաղվածքները կարող են ենթարկվել ուլտրաձայնային ազդեցությանը (Բար, 1987): Բջիջների կառուցվածքային ամբողջականությունը պահպանելով եւ պահպանելով իրենց նյութափոխանակության ակտիվությունը, բարը զգալիորեն բարձրացրել է 1.0 եւ 2.5 գ / լ խոլեստերինի մանրէաբանական լորձաթաղանթում կենսատրանսֆորմացիայի կինետիկ տեմպերի զգալի իմաստը, երբ յուրաքանչյուր 10 մմ-ով 5s- ով sonicated 0.2W / սմ ² հզորություն: Ուլտրաձայնային մեթոդը ոչ մի ազդեցություն չի ունեցել խոլեստերինի օքսիդազով խոլեստերինի (2.5 գ / լ) ֆերմենտային օքսիդացման վրա:

Առավելագույն տեխնոլոգիաներ

Ուլտրաձայնային կավիտացիայի օգտագործումը արդյունահանման եւ սննդի պահպանման համար նոր հզոր տեխնոլոգիա է, որը կարող է ոչ միայն կիրառվել անվտանգ եւ էկոլոգիապես մաքուր, այլ նաեւ արդյունավետ եւ տնտեսապես: Հոմոգենացնող եւ պահպանող ազդեցությունը կարելի է հեշտությամբ օգտագործել մրգային հյութերի եւ պյուրեների համար (օրինակ նարնջի, խնձորի, գրեյպֆրուտի, մանգոյի, խաղողի, սալոր), ինչպես նաեւ բուսական սոուսների եւ ապուրների համար, ինչպես տոմատի սոուսի կամ ծնեբեկի ապուրի համար:

Գրականություն

Allinger, Հ. (1975): Ամերիկյան լաբորատորիա, 7 (10), 75 (1975):

Բար, Ռ. (1987): Ուլտրաձայնային ընդլայնված Bioprocesses, Բիոտեխնոլոգիաներ եւ ճարտարագիտություն, Vol. 32, Փ. 655-663 (1987):

El'piner, IE (1964): Ուլտրաձայնային ֆիզիկական, քիմիական եւ կենսաբանական ազդեցությունները (Խորհրդատուների բյուրո, Նյու Յորք, 1964), 53-78:

Կադկոդայի, Ռ .; Hemmati-Kakhki, A .: Սաֆրոնի ակտիվ բաղադրիչներից ուլտրաձայնային արդյունահանումը, Ինտերնետի հրապարակումը:

Kim, SM und Zayas, JF (1989): Չիմոսինի արդյունահանման չափաբերումը `Ուլտրաձայնային մեթոդով; J. Food Sci- ում: 54: 700:

Mokkila, Մ., Mustranta, Ա., Buchert, J., Poutanen, K (2004): Միասին ուժային ուլտրաձայնային համադրություն, հացահատիկի հյութի մշակման ֆերմենտների հետ, ժամը `2-րդ միջ. Կոնֆ. Սննդի եւ ըմպելիքների բիոկատալիզիզմ, 19-22.9.2004, Գերմանիա, Շտուտգարտ:

Moulton, KJ, Wang, LC (1982): Մի փորձնական-բույսերի ուսումնասիրություն, սոյայի սպիտակուցի շարունակական ուլտրաձայնային արդյունահանման մեջ, պարբերագրում, սննդի գիտություն, հատոր 47, 1982:

Mummery, CL (1978): Ուլտրաձայնային համակարգի ազդեցությունը ֆիբրոբլաստների վրա, in vitro: Թեզիսը, Լոնդոնի համալսարանը, Լոնդոն, Անգլիա, 1978: