Ջրիմուռների ուլտրաձայնային էքստրակցիա սննդային հավելումների համար
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան առավել արդյունավետ մեթոդ է ջրիմուռների բջիջներն արդյունավետ և արագ քայքայելու համար։ Ուլտրաձայնային մշակումը կարող է ազատել կենսաակտիվ միացությունների ամբողջ քանակությունը, ինչն ուլտրաձայնային տեխնիկան դարձնում է բարձրարդյունավետ։
Ինչպես ուլտրաձայնի միջոցով ջրիմուռներից արդյունահանել սպիտակուցներ, լիպիդներ և ֆենոլային միացություններ
Ջրիմուռների և միկրոջրիմուռների տեսակները հարուստ են կենսաբանորեն ակտիվ միացություններով, ինչպիսիք են սպիտակուցները, լիպիդները, կարոտինոիդները, գունանյութերը (օրինակ՝ ֆիկոցիանինները, աստաքսանտինը և այլն), ֆենոլային միացություններն ու պոլիսախարիդները (օրինակ՝ կարագինանները)։ Դրա շնորհիվ դրանք լայնորեն օգտագործվող բնական հումք են սննդամթերքի և սննդային հավելումների համար մզվածքներ ստանալու նպատակով։ Սննդային հավելումների համար սովորաբար օգտագործվող ջրիմուռների տեսակներն են Arthrospira maxima և (հայտնի է նաև որպես սպիրուլինա), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis և Ulva spp.։ Հայտնի է, որ ջրիմուռները բարձրորակ սպիտակուցների, լիպիդների, երկարաշղթա բազմաչհագեցած ճարպաթթուների՝ PUFAs (այսինքն՝ օմեգա-3), պոլիսախարիդների (օրինակ՝ ալգինատի, կարագինանի, β-գլյուկանների), վիտամինների և հակաօքսիդանտների լավ աղբյուր են։
Spirulina ջրիմուռը լայնորեն օգտագործվող տեսակ է, որը հարուստ է բարձրարժեք կենսաակտիվ միացություններով, օրինակ՝ սպիտակուցներով (չոր զանգվածի 50–70%)։ Քանի որ FDA-ն (Միացյալ Նահանգների Սննդի և դեղերի վարչությունը) հաստատել է Spirulina ջրիմուռը որպես GRAS (ընդհանուր առմամբ անվտանգ ճանաչված), սպիրուլինան և սպիրուլինայի մզվածքները կարող են օգտագործվել վաճառքի հանվող սննդամթերքում կամ որպես սննդային հավելումներ։
Ջրիմուռների ուլտրաձայնային էքստրակցիայի առավելությունները
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան բազմաթիվ առումներով գերազանցում է էքստրակցիայի այլընտրանքային մեթոդներին, այդ թվում՝ բարձր ելքով, հուսալիությամբ, անվտանգությամբ, պարզությամբ և շրջակա միջավայրի նկատմամբ բարենպաստությամբ։
Էքստրակցիայի ամբողջական ելք
Բարձրարդյունավետ ուլտրաձայնային սարքերը բացում և քայքայում են ջրիմուռների բջիջները, ինչի շնորհիվ ներբջջային նյութն ազատվում է։ Այդպիսով ուլտրաձայնային էքստրակցիան ազատում է կենսաակտիվ միացությունների ամբողջ սպեկտրը, այդ թվում՝ ֆիկոբիլիպրոտեինները, կարոտինոիդներն ու լիպիդները և ֆենոլային միացությունները։
Ֆիկոբիլիպրոտեինները կարելի է բաժանել երեք հիմնական խմբի՝ քլորոֆիկոցիանինների, ալոֆիկոցիանինների և ֆիկոէրիթրինների։ C-ֆիկոցիանինը բնական կապույտ գունանյութ է, որը լայնորեն օգտագործվում է սննդամթերքում և դեղագործական արտադրանքում։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիան ազատում է սպիտակուցների ամբողջ սպեկտրը։
SonoStation – ուլտրաձայնային համակարգ՝ 2x 2kW ուլտրաձայնային սարքերով, խառնվող հեղուկով բաքով և պոմպով – էքստրակցիայի համար նախատեսված, օգտագործման համար հարմար համակարգ է։
Էքստրակցիայի բարձր արդյունավետություն
Duangsee et al. (2009) փորձարկել են Arthospira կենսազանգվածից կենսաակտիվ միացությունների էքստրակցիայի երկու տարբեր մեթոդ (ուլտրաձայնի օժանդակությամբ լուծիչային էքստրակցիա և կրկնվող սառեցմամբ ու հալեցմամբ էքստրակցիա) և պարզել, որ ուլտրաձայնային լուծիչային էքստրակցիան ապահովել է էքստրակցիայի ավելի բարձր արդյունավետություն (22,1%), քան սառեցումն ու հալեցումը (15,6%)։ Ուլտրաձայնային մշակման և կրկնվող սառեցման ու հալեցման դեպքում բջիջների պատռման համեմատությունը ցույց է տալիս, որ ուլտրաձայնային մշակումն ավելի արդյունավետ է։ Ուլտրաձայնային կավիտացիան արագ և արդյունավետ քայքայում է ջրիմուռների բջիջները՝ ապահովելով բջիջների քայքայման ավելի բարձր աստիճան, քան կրկնվող սառեցման ու հալեցման ենթարկված սպիրուլինայի բջիջների դեպքում։
Ուլտրաձայնային մշակումն ավելի արդյունավետ էր բջջային պատյանը քայքայելու հարցում, քան կրկնվող սառեցումն ու հալեցումը։ Ֆիկոցիանինի էքստրակցիայի ելքը ցույց է տվել, որ մշակման ջերմաստիճանն ազդել է էքստրակցիայի արդյունավետության վրա։
Էքստրակցիայի արագ գործընթաց
Բարձրարդյունավետ ուլտրաձայնային համակարգերը կարող են բարձր ամպլիտուդների միջոցով ջրիմուռների կախույթին հաղորդել բարձր ուլտրաձայնային հզորություն։ Սա ուլտրաձայնային էքստրակցիան դարձնում է մշակման շատ արագ մեթոդ։
Ջերմաստիճանի վերահսկում
Ուլտրաձայնային մշակումը էքստրակցիայի ոչ ջերմային, զուտ մեխանիկական տեխնիկա է։ Էքստրակցիայի ջերմաստիճանը կարելի է ճշգրիտ վերահսկել միացվող ջերմաստիճանային տվիչի միջոցով, որը լարով միացված է Hielscher թվային ուլտրաձայնային սարքին։ Hielscher թվային ուլտրաձայնային սարքերի ծրագրային ապահովումը թույլ է տալիս սահմանել ջերմաստիճանային սահմաններ, որպեսզի ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորը ժամանակավորապես դադարեցնի աշխատանքը, երբ ջերմաստիճանը հասնի սահմանային արժեքին։ Ջերմաստիճանի ճշգրիտ վերահսկումը թույլ է տալիս կանխել ջերմազգայուն նյութերի՝ ֆիկոբիլիպրոտեինների, վիտամինների, պոլիֆենոլների, պոլիսախարիդների, լիպիդների և այլ կենսաակտիվ միացությունների ջերմային քայքայումը։
Համատեղելիություն տարբեր լուծիչների հետ
Ուլտրաձայնային մշակումը համատեղելի է գրեթե ցանկացած լուծիչի հետ։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիան՝ ջրի կամ էթանոլի նման էկոլոգիապես մաքուր լուծիչների հետ համակցված, ապահովում է մաքուր էքստրակտներ։ Այս ուլտրաձայնային էքստրակտները կարելի է անվտանգ ներառել սննդամթերքի մեջ, քանի որ էքստրակցիայի համար օգտագործվող լուծիչները՝ էթանոլը և ջուրը, ունեն GRAS (ընդհանուր առմամբ անվտանգ ճանաչված) կարգավիճակ։
Վերարտադրելիություն և գործընթացի ստանդարտացում
Hielscher ընկերության թվային ուլտրաձայնային սարքերը համալրված են խելացի ծրագրային ապահովմամբ և էքստրակցիայի իդեալական պարամետրերի համար մանրամասն մշակված կարգավորումների լայն ընտրությամբ։ Ծրագրային ապահովումն արձանագրում է ուլտրաձայնային գործընթացի բոլոր պարամետրերը (օրինակ՝ ամպլիտուդը, զուտ հզորությունը, ընդհանուր հզորությունը, ջերմաստիճանը, ճնշումը, ժամը, ամսաթիվը) և ուլտրաձայնային մշակման տվյալները գրում ներկառուցված SD քարտի վրա՝ CSV ֆայլում։ Սա թույլ է տալիս ստանդարտացնել էքստրակցիայի գործընթացը և մանրակրկիտ վերահսկել ուլտրաձայնային մշակումն ու ստացվող արտադրանքի որակը։ Այս գործառույթներն օգնում են բավարարել գործընթացի ստանդարտացման պահանջները, ինչպես նաև Պատշաճ արտադրական գործելակերպի (GMP) պահանջները, որոնք երկուսն էլ խիստ կարևոր են, երբ էքստրակտներն արտադրվում են հավելումների, սննդամթերքի կամ դեղագործական արտադրանքի համար։
Ֆիկոցիանինի ուլտրաձայնային էքստրակցիայի արձանագրություն
Mazumder և համահեղինակները (2017) ուսումնասիրել են Arthospira platensis տեսակից ֆիկոցիանինի և ֆենոլային միացությունների ուլտրաձայնային էքստրակցիայի մշակման օպտիմալ պարամետրերը։ Ֆիկոցիանինի (29,9 mg/g) և ընդհանուր ֆենոլային միացությունների (2,4 mg/g) առավելագույն ելքը ստացվել է էթանոլի 40% կոնցենտրացիայի և էքստրակցիայի 34,9°C ջերմաստիճանի պայմաններում՝ UP50H (50 watts, 30kHz) ուլտրաձայնային սարքն օգտագործելով 95% ամպլիտուդով և 104,7 sec էքստրակցիայի տևողությամբ։
Vernès և համահեղինակները (2019) սպիրուլինայից սպիտակուցներ էքստրակցելու համար օգտագործել են UIP1000hdT (1000W, 20kHz) ուլտրաձայնային սարք։ Ուլտրաձայնային սարքը համալրված էր BS2d34 սոնոտրոդով և ուլտրաձայնային հոսքային ռեակտորով (հոսքային բջջով և Seepex պոմպով ուլտրաձայնային էքստրակցիայի կայանքի ճշգրիտ կառուցվածքը տես ստորև բերված նկարում)։
UIP1000hdT – մանոթերմոսոնիկացիայի (MTS) կայանք և լաբորատոր մասշտաբով սպիրուլինայից սպիտակուցների մեր էքստրակցիան
աղբյուր՝ Vernes et al. 2019
Հետազոտության արդյունքները ցույց են տալիս, որ սպիտակուցի ելքի համար օպտիմալացված ուլտրաձայնային էքստրակցիայի պայմանները ներառում են փոքր-ինչ բարձրացված ջերմաստիճան և ճնշում (այսպես կոչված մանոթերմոսոնիկացիա՝ MTS)։ MTS խթանում է զանգվածափոխանակությունը և հնարավորություն է տալիս ստանալ 229% ավելի շատ սպիտակուցներ (28,42 ± 1,15 g/100 g չոր զանգված), քան առանց ուլտրաձայնի սովորական գործընթացը (8,63 ± 1,15 g/100 g չոր զանգված)։
Սպիրուլինայի յուրաքանչյուր 100 g չոր կենսազանգվածից էքստրակտում ստանալով 28,42 g սպիտակուց՝ շարունակական ուլտրաձայնային մշակման գործընթացում ընդամենը 6 րոպեում ձեռք է բերվել սպիտակուցի կորզման 50% աստիճան։ Մանրադիտակային պատկերումը բացահայտում է, որ ակուստիկ կավիտացիան ազդում է սպիրուլինայի թելիկների վրա տարբեր մեխանիզմներով, ինչպիսիք են մասնատումը, սոնոպորացիան և կառուցվածքի քայքայումը։ Այս տարբեր ազդեցությունները սպիրուլինայի կենսաակտիվ միացությունների էքստրակցիան, ազատումն ու լուծելի դարձնելը դարձնում են ավելի հեշտ և արդյունավետ՝ ապահովելով բարձրորակ սպիտակուցի բարձր ելք։
Ինչ վերաբերում է ուլտրաձայնով էքստրակցված սպիտակուցների որակին, ապա ուլտրաձայնային մշակման հետևանքով ամինաթթուները չեն քայքայվել, իսկ ուլտրաձայնային մշակման դեպքում դրանք առկա են ավելի մեծ քանակությամբ՝ սովորական էքստրակցիայի համեմատ։
Մանոթերմոսոնիկացիան և առանց բարձրացված ճնշման ու ջերմաստիճանի ուլտրաձայնային էքստրակցիան համեմատելիս էքստրակցիայի ելքի և արդյունավետության տարբերությունը միայն նվազագույն է։ Հետևաբար, միայն ուլտրաձայնի կիրառումը համարվում է սպիրուլինայի սպիտակուցներով հարուստ բարձրորակ էքստրակտ ստանալու ամենախնայող և ամենահեշտ մեթոդը։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիան էկոլոգիական, շրջակա միջավայրի համար բարենպաստ էքստրակցիայի մեթոդ է, որը հարմար է լաբորատոր մասշտաբով սպիրուլինայից սպիտակուցների էքստրակցիայի համար և հեշտությամբ կարող է մասշտաբավորվել դեպի ավելի մեծ՝ փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբներ։ (հմմտ. Vernès et al. 2019)
UP400St ջրիմուռների ուլտրաձայնային էքստրակցիայի համար՝ 8L խմբաքանակով
Բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային էքստրակտորներ
Փոքր մասշտաբով ստացված արդյունահանման բոլոր արդյունքները կարելի է գծայնորեն մասշտաբավորել դեպի ավելի մեծ արտադրական հզորություններ։ Hielscher Ultrasonics ընկերության լայն տեսականին՝ լաբորատորից մինչև արդյունաբերական արդյունահանման համակարգեր, ներառում է ձեր նախատեսած գործընթացի արտադրողականության համար ամենահարմար ուլտրաձայնային սարքը։ Մեր բազմամյա փորձ ունեցող աշխատակիցները կաջակցեն ձեզ՝ տեխնիկական իրագործելիության փորձարկումներից և գործընթացի օպտիմալացումից մինչև ձեր ուլտրաձայնային համակարգի տեղադրումը վերջնական արտադրական մակարդակում։
Hielscher Ultrasonics – արդյունահանման կատարելագործված սարքավորումներ
Hielscher Ultrasonics ընկերության արտադրանքի տեսականին ընդգրկում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային էքստրակտորների ամբողջ շարքը՝ փոքրից մինչև մեծ մասշտաբի համար։ Լրացուցիչ պարագաները թույլ են տալիս հեշտությամբ հավաքել ձեր գործընթացի համար ուլտրաձայնային սարքի ամենահարմար կազմաձևը։ Ուլտրաձայնային կայանքի օպտիմալ կազմաձևը կախված է նախատեսված արտադրողականությունից, ծավալից, հումքից, խմբաքանակային կամ հոսքագծային գործընթացից և ժամանակացույցից։ Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային սարքավորումների ամրությունը թույլ է տալիս աշխատել 24/7 ռեժիմով՝ մեծ բեռնվածությամբ և պահանջկոտ միջավայրերում։ Ուլտրաձայնային արդյունահանման գործընթացների գծային մասշտաբավորելիությունը թույլ է տալիս պարզ և հուսալի կերպով մեծացնել արտադրության ծավալը։ Կարդացեք ավելին ուլտրաձայնային արդյունահանման գործընթացների մասշտաբի գծային մեծացման մասին։
Ընտրեք տարբեր պարագաներից, օրինակ՝
- տարբեր չափերի, տրամագծերի և ձևերի սոնոտրոդներ
- 200µm և ավելի բարձր ամպլիտուդի համար նախատեսված սոնոտրոդներ
- տարբեր ծավալներով և երկրաչափական ձևերով հոսքային բջջի ռեակտորներ
- ամպլիտուդի ուժեղացման գործակիցները մեծացնելու կամ փոքրացնելու համար նախատեսված բազմաթիվ ուժեղացնող ալիքատարներ
- ուլտրաձայնային մշակման ամբողջական կայանքներ, օրինակ՝ SonoStation, որոնք ներառում են ուլտրաձայնային էքստրակտոր, բաք, խառնիչ և պոմպ
- միացվող ջերմաստիճանի տվիչներ
- միացվող ճնշման տվիչներ
Մեր լավ պատրաստված և բազմամյա փորձ ունեցող աշխատակիցները կխորհրդակցեն ձեզ հետ և կառաջարկեն ձեր արդյունահանման գործընթացի պահանջներին ամենահարմար ուլտրաձայնային համակարգը։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման արտադրողականության մասին․
| Խմբաքանակի ծավալ | Ծավալային հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 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 |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | ավելի մեծ | սարքերի համախումբ՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Բարձր հզորության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր մասշտաբից մինչև փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբ։
Գրականություն / Հղումներ
- Anupriya Mazumder; P. Prabuthas; Hari Niwas Mishra (2017): Optimization of ultrasound-assisted solvent extraction of phycocyanin and phenolics from Arthospira platensis var. ‘lonor’ biomass. Nutrafoods (2017) 16:231-239.
- Vernès L., Abert-Vian M., El Maâtaoui M., Tao Y., Bornard I., Chemat F. (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry 54, 2019. 48-60.
- Merlyn Sujatha Rajakumar and Karuppan Muthukumar (2018): Influence of pre-soaking conditions on ultrasonic extraction of Spirulina platensis proteins and its recovery using aqueous biphasic system. Separation Science and Technology 2018.
- Smriti Kana Pyne, Paramita Bhattacharjee, Prem Prakash Srivastav (2020): Process optimization of ultrasonication-assisted extraction to obtain antioxidant-rich extract from Spirulina platensis. Sustainability, Agri, Food and Environmental Research 8(4), 2020.
- Zhou, Jianjun; Min Wang, Francisco J. Barba, Zhenzhou Zhu, Nabil Grimi (2023):
A combined ultrasound + membrane ultrafiltration (USN-UF) process for enhancing saccharides separation from Spirulina (Arthrospira platensis). Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 85, 2023. - Rachen Duangsee, Natapas Phoopat, Suwayd Ningsanond (2009): Phycocyanin extraction from Spirulina platensis and extract stability under various pH and temperature. Asian Journal of Food and Agro-Industry 2009, 2(04), 819-826.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Ի՞նչ է սպիրուլինան։
Սպիրուլինան, որը պրոկարիոտ բակտերիա է, հարուստ է այնպիսի գունանյութերով, ինչպիսիք են կարոտինոիդները, քլորոֆիլը և ֆիկոցիանինը։ Կարոտինոիդները (օրինակ՝ β-կարոտինը՝ նարնջադեղին գունանյութ), քլորոֆիլը և ֆիկոցիանինը կարող են կազմել չոր զանգվածի համապատասխանաբար 0,4, 1,0 և 14%-ը։ Ֆիկոցիանինը կապտականաչ սպիտակուց է՝ այսպես կոչված բիլիպրոտեին, որը գտնվում է ցիանոբակտերիաների ցիտոպլազմային թաղանթի ֆոտոսինթետիկ լամելներում։
Այն օգտագործվում է որպես սննդային հավելանյութ և սննդային ներկանյութ, սննդային հավելում, ինչպես նաև իմունաախտորոշման նպատակներով։
Ինչպե՞ս է ուլտրաձայնային մշակումն օգտագործվում ջրիմուռների վերամշակման մեջ։
Ուլտրաձայնային մշակումը հեշտացնում է ջրիմուռների հավաքումը՝ նպաստելով նստեցմանը։ Ջրիմուռների կենսազանգվածի ուլտրաձայնային մշակման ժամանակ ջրիմուռի բջջի ներսում գտնվող գազային վակուոլները, որոնք նպաստում են ջրիմուռների լողունակությանը, քայքայվում և դատարկվում են։ Գազազերծված վակուոլներով ջրիմուռների բջիջները նստում են հատակին՝ հեշտացնելով ջրիմուռների կենսազանգվածի խտացումը և առանձնացումը։ Կարդացեք ավելին ջրիմուռների ուլտրաձայնային հավաքման մասին։
Գործընթացի հաջորդ փուլում ուլտրաձայնային մշակումը ջրիմուռներից սննդանյութերի և կենսաակտիվ միացությունների արդյունահանման հաստատված և բարձր արդյունավետությամբ մեթոդ է։ Կարդացեք ավելին ջրիմուռների ուլտրաձայնային արդյունահանման մասին։