Աստաքսանտինի ուլտրաձայնային էքստրակցիա՝ ավելի բարձր ելքի համար
- Աստաքսանտինը խիստ հզոր հակաօքսիդանտ է, որն օգտագործվում է դեղագործական պատրաստուկներում և սննդային հավելումներում։
- Բնական աղբյուրներից, օրինակ՝ ջրիմուռներից, բարձրորակ աստաքսանտին ստանալու համար անհրաժեշտ է էքստրակցիայի բարձր արդյունավետությամբ տեխնիկա։
- Ուլտրաձայնային էքստրակցիան մեխանիկական մշակում է, որն ապահովում է աստաքսանտինի բարձր ելք էքստրակցիայի շատ կարճ ժամանակահատվածում։
Բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային սարքեր՝ աստաքսանտինի բարձրորակ էքստրակտների համար
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան բարձր արդյունավետությամբ էքստրակցիայի տեխնիկա է, որն օգտագործում է ինտենսիվ ուլտրաձայնային ալիքներ՝ աստաքսանտինը բնական աղբյուրներից, օրինակ՝ միկրոջրիմուռներից, կրիլից կամ խեցգետնակերպերից էքստրակցելու համար։ Աստաքսանտինը բնական կարոտինոիդային գունանյութ է, որը հայտնի է իր հզոր հակաօքսիդանտային հատկություններով և առողջության համար տարբեր օգտակար ազդեցություններով։ Այն սովորաբար օգտագործվում է որպես սննդային հավելում և սննդային ներկանյութ։ Իմացե՛ք, թե ինչպես է ուլտրաձայնային մշակումն օգնում բարելավել աստաքսանտինի էքստրակցիայի ձեր գործընթացը։
MultiSonoReactor՝ բարձր հզորության ուլտրաձայնի միջոցով աստաքսանտինի էքստրակցիան բարելավելու համար
Աստաքսանտինի ուլտրաձայնային էքստրակցիա միկրոջրիմուռներից
Սննդային հավելումների համար, որոնք մարդիկ և կենդանիներն օգտագործում են առողջության վրա դրանց օգտակար ազդեցությունների համար, աստաքսանտինը ստանում են ծովամթերքից կամ էքստրակցում H. pluvialis ջրիմուռներից։ Haematococcus pluvialis տեսակը կանաչ միկրոջրիմուռ է, որն աստաքսանտինի բարձր պարունակություն է ապահովում սթրեսային պայմանների ազդեցության տակ, օրինակ՝ բարձր աղայնության, ազոտի պակասի, բարձր ջերմաստիճանի և լույսի դեպքում։ Յուրաքանչյուր ջրիմուռային բջջի հաշվով մինչև 9,2mg/g աստաքսանտին պարունակելով (= H. pluvialis տեսակի չոր զանգվածի մինչև 3,8%)՝ Haematococcus pluvialis տեսակը կուտակում է բնական աստաքսանտինի շատ բարձր պարունակություն և, հետևաբար, աստաքսանտինի արտադրության համար նախընտրելի օրգանիզմն է։
Կանաչ միկրոջրիմուռներից աստաքսանտինն ազատելու համար անհրաժեշտ է քայքայել ջրիմուռների բջիջները։ Ուլտրաձայնային մշակումը լայնորեն հաստատված եղանակ է բջիջների քայքայման, լիզիսի և կենսաակտիվ միացությունների, օրինակ՝ լիպիդների, հակաօքսիդանտների, պոլիֆենոլների և բնական գունանյութերի առանձնացման համար։ Բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնը ստեղծում է զուտ մեխանիկական ուժեր, որոնք սահքի ուժերի միջոցով քայքայում են բջջապատերը և առաջացնում կենսաակտիվ նյութերի, օրինակ՝ աստաքսանտինի ազատում։
Աստաքսանտինի ուլտրաձայնային էքստրակցիա խմորասնկերից
Phaffia rhodozyma տեսակը աստաքսանտինով հարուստ խմորասունկ է։ Սակայն P. rhodozyma տեսակի հաստ բջջապատը, որը հիմնականում կազմված է գլյուկանից և ապահովում է բջջի կոշտությունը, բջջի քայքայումն ու աստաքսանտինի առանձնացումը դարձնում է բարդ խնդիր։ Հետազոտողները (Gogate et al. 2015) պարզել են, որ ուլտրաձայնային էքստրակցիան կաթնաթթվի հետ համակցված ինտենսիվացնում է բջիջների քայքայումը և P. rhodozyma տեսակից աստաքսանտինի էքստրակցիան դարձնում ավելի կանաչ, շրջակա միջավայրի համար ավելի բարենպաստ գործընթաց։ Նրանք կաթնաթթուն օգտագործել են որպես քայքայման միջավայր, իսկ էթանոլը՝ որպես էքստրակցիայի լուծիչ։ Աստաքսանտինի առավելագույն ելքը (90%) ստացվել է ուլտրաձայնի օժանդակությամբ էքստրակցիայի մոտեցմամբ՝ 3 M կաթնաթթվի կիրառմամբ և քայքայման 15 min տևողությամբ։ Հզոր ուլտրաձայնային էքստրակտորները, օրինակ՝ UIP4000hd (4kW, տե՛ս ձախ կողմի նկարը), ճնշման տակ աշխատելու հնարավորություն ունեցող հոսքային ռեակտորի հետ համակցված թույլ են տալիս առաջացնել շատ ինտենսիվ կավիտացիա։ Կավիտացիոն սահքի ուժերը քայքայում են խմորասնկերի բջջապատերը և խթանում զանգվածափոխանակությունը բջջի ներսի և լուծիչի միջև։
- Գերազանց ելք
- Արագ էքստրակցիա – րոպեների ընթացքում
- Բարձրորակ էքստրակտներ – մեղմ, ոչ ջերմային մշակմամբ
- Կանաչ լուծիչներ (օրինակ՝ ջուր/էթանոլ)
- Տնտեսապես արդյունավետ
- Հեշտ և անվտանգ շահագործում
- Ցածր ներդրումային և շահագործման ծախսեր
- 24/7 աշխատանք՝ ծանր բեռնվածության պայմաններում
- Կանաչ, շրջակա միջավայրի համար բարենպաստ մեթոդ
Աստաքսանտինի ուլտրաձայնային էքստրակցիա – խմբաքանակային կամ շարունակական հոսքի ռեժիմով
Աստաքսանտինը լիպոֆիլ միացություն է և կարող է լուծվել լուծիչներում (օրինակ՝ 48,0% էթանոլ՝ էթիլացետատի մեջ) և յուղերում (օրինակ՝ սոյայի յուղում)։
Խմբաքանակային մշակում. Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի գործընթացները կարող են իրականացվել որպես պարզ խմբաքանակային գործընթացներ կամ որպես հոսքագծային մշակում, որի ընթացքում միջավայրը շարունակաբար մատակարարվում է ուլտրաձայնային հոսքային ռեակտորի միջով։
Խմբաքանակային մշակումը պարզ ընթացակարգ է, որի դեպքում էքստրակցիան կատարվում է խմբաքանակ առ խմբաքանակ։ Hielscher Ultrasonics ընկերությունն առաջարկում է ուլտրաձայնային պրոցեսորներ փոքրից մինչև մեծ խմբաքանակների համար, այսինքն՝ 1L-ից մինչև 120L։
5-ից մինչև 10L խմբաքանակների մշակման համար խորհուրդ ենք տալիս UP400ST սարքը՝ S24d22L2D սոնոտրոդով (տե՛ս ձախ կողմի նկարը)։
Մոտավորապես 120L խմբաքանակների մշակման համար խորհուրդ ենք տալիս UIP2000hdT ուլտրաձայնային սարքը RS4d40L4 սոնոտրոդով։
Հոսքային մշակում․ Ավելի մեծ ծավալների և առևտրային ամբողջական մասշտաբով էքստրակցիայի համար հեղուկի անընդհատ հոսքն ուղղվում է ուլտրաձայնային ռեակտորի միջով, որտեղ լուծիչից և բուսական նյութից կազմված կախույթը ենթարկվում է ինտենսիվ ուլտրաձայնային մշակման։
Մոտավորապես 8L/min. ծավալի համար խորհուրդ ենք տալիս UIP4000hdT սարքը՝ RS4d40L3 սոնոտրոդով և ճնշման տակ աշխատելու հնարավորություն ունեցող FC130L4-3G0 հոսքային խցիկով
UIP2000hdT (2kW)՝ մեծածավալ խմբաքանակային էքստրակցիայի համար
Բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքեր էքստրակցիայի համար
Hielscher Ultrasonics ընկերությունը մասնագիտացած է բույսերից, խմորասնկերից և բջիջներից բարձրորակ էքստրակտների արտադրության համար նախատեսված բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքերի արտադրության մեջ։ Hielscher Ultrasonics ընկերության լայն արտադրատեսականին ընդգրկում է փոքր, հզոր լաբորատոր ուլտրաձայնային սարքերից մինչև ամուր սեղանադիր և լիովին արդյունաբերական համակարգեր, որոնք ապահովում են բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայն՝ կենսաակտիվ բաղադրիչների, օրինակ՝ աստաքսանտինի, կվերցետինի, կոֆեինի, կուրկումինի, տերպենների և այլ նյութերի արդյունավետ էքստրակցիայի և առանձնացման համար։ 200W-ից մինչև 16 000W հզորությամբ բոլոր թվային ուլտրաձայնային սարքերն ունեն հասկանալի ընտրացանկ՝ ծրագրավորվող կարգավորումներով, հարմարավետ աշխատանքի համար նախատեսված գունավոր սենսորային էկրան, տվյալների ավտոմատ գրանցման համար ներկառուցված SD քարտ, դիտարկիչով հեռակառավարում և օգտագործումը հեշտացնող բազմաթիվ այլ գործառույթներ։ Սոնոտրոդներն ու հոսքային խցիկները (միջավայրի հետ շփվող մասերը) կարելի է ավտոկլավացնել, և դրանք հեշտ են մաքրվում։ Մեր բոլոր ուլտրաձայնային սարքերը նախատեսված են 24/7 աշխատանքի համար, պահանջում են քիչ տեխնիկական սպասարկում և հեշտ ու անվտանգ են շահագործման մեջ։
Թվային գունավոր էկրանը թույլ է տալիս հարմարավետորեն կառավարել ուլտրաձայնային սարքավորումը։ Մեր համակարգերը կարող են ապահովել ցածրից մինչև շատ բարձր ամպլիտուդներ։ Քիմիական միացությունների, օրինակ՝ աստաքսանտինի էքստրակցիայի համար մենք առաջարկում ենք հատուկ ուլտրաձայնային սոնոտրոդներ (հայտնի են նաև որպես ուլտրաձայնային զոնդեր կամ եղջյուրներ), որոնք օպտիմալացված են բարձրորակ ակտիվ նյութերի զգուշավոր առանձնացման համար։ Hielscher ընկերությունն առաջարկում է բարձր ամպլիտուդների համար նախատեսված հատուկ սոնոտրոդներ՝ ճնշման տակ աշխատելու հնարավորություն ունեցող հոսքային խցիկների հետ համակցված, որոնք կարող են առաջացնել ծայրահեղ մեծ կավիտացիոն սահքի ուժեր՝ քայքայելով նույնիսկ շատ ամուր խմորասնկային բջիջները։ Hielscher ուլտրաձայնային սարքավորման ամրությունը թույլ է տալիս աշխատել 24/7՝ ծանր բեռնվածությամբ և պահանջկոտ պայմաններում։
Ուլտրաձայնային գործընթացի պարամետրերի ճշգրիտ կառավարումն ապահովում է վերարտադրելիություն և գործընթացի ստանդարտացում։ Hielscher արդյունաբերական մասշտաբի ավտոմատացված ուլտրաձայնային էքստրակցիայի համակարգերը նախատեսված են գերազանց որակի էքստրակտների բարձր արտադրական հզորություններ ապահովելու համար՝ միաժամանակ նվազեցնելով աշխատուժի պահանջը, ծախսերը և էներգիայի սպառումը։
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Գրականություն/Հղումներ
- 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.
Արժե իմանալ
Սոնոէքստրակցիա
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան կամ սոնոէքստրակցիան հիմնված է ակուստիկ կավիտացիայի սկզբունքի վրա։
Երբ հեղուկ համակարգերը ենթարկվում են ինտենսիվ ուլտրաձայնային ալիքների ազդեցությանը, առաջանում է ակուստիկ կավիտացիա՝ վակուումային պղպջակների առաջացման, աճի և վերջնական փլուզման երևույթը (տե՛ս ստորև բերված նկարը)։ Ուլտրաձայնային ալիքների տարածման ընթացքում վակուումային պղպջակները տատանվում և աճում են այնքան ժամանակ, մինչև հասնում են մի վիճակի, երբ այլևս չեն կարող ավելի շատ էներգիա կլանել։ Աճի գագաթնակետին պղպջակները կտրուկ փլուզվում են՝ տեղային ջերմային, մեխանիկական և քիմիական ազդեցություններ առաջացնելով։ Մեխանիկական ազդեցությունները ներառում են մինչև 1000atm բարձր ճնշումներ, տուրբուլենտություն և ինտենսիվ սահքի ուժեր։ Այդ ուժերը քայքայում են բջջապատերը և նպաստում բջջի ներքին միջավայրի ու լուծիչի միջև զանգվածափոխանակությանը՝ կենսաակտիվ միացություններն ազատելով շրջապատող հեղուկի (այսինքն՝ լուծիչի) մեջ։
Բարձր ինտենսիվությամբ, ցածր հաճախականությամբ ուլտրաձայնի առաջացրած ակուստիկ կավիտացիան ստեղծում է ինտենսիվ սահքի ուժեր և տեղային բարձր ճնշման ու ջերմաստիճանի տարբերություններ, որոնք ապահովում են բջիջների քայքայման, ինտենսիվ խառնման և զանգվածափոխանակության համար անհրաժեշտ ներգործությունը։ Ուլտրաձայնային սահքի այս ուժերը հաջողությամբ կիրառվում են կանեփի էքստրակցիայի համար։
Բուսական հումքից և բջջային հյուսվածքից միացությունների ուլտրաձայնային էքստրակցիան լավ ուսումնասիրված է։ Բարձր ինտենսիվությամբ ուլտրաձայնային ալիքների կիրառումը զգալիորեն խթանում է էքստրակցիայի գործընթացները։ Բացի գործընթացի ինտենսիվացումից, որը հանգեցնում է ավելի բարձր ելքերի և էքստրակցիայի ավելի կարճ տևողության, կանխվում են ջերմազգայուն բաղադրիչների ջերմային քայքայումն ու կորուստը, քանի որ ուլտրաձայնային մշակումը ոչ ջերմային մշակում է։ Ավելին, ուլտրաձայնային էքստրակցիան պահանջում է ցածր ներդրումային և շահագործման ծախսեր, նվազեցնում է լուծիչների օգտագործումը և/կամ թույլ է տալիս կիրառել էկոլոգիապես ավելի բարենպաստ լուծիչներ, ինչն այն դարձնում է տնտեսապես շահավետ և շրջակա միջավայրի համար բարենպաստ էքստրակցիայի մեթոդ։ Գերազանցելով էքստրակցիայի ավանդական մեթոդներին՝ ուլտրաձայնի օժանդակությամբ էքստրակցիան (UAE) փոխառվել է սննդարդյունաբերությունից՝ կենսաակտիվ միացություններ արտադրելու և տնտեսական օգուտներ ստանալու համար։
Հզոր ուլտրաձայնային ալիքները քայքայում են կենսաբանական կառուցվածքների բջջային մատրիցը և ազատում կենսաակտիվ միացությունները։ Բուսական հումքի և լուծիչի միջև զանգվածափոխանակությունն ինտենսիվանում է։ Այս մեխանիզմների շնորհիվ ուլտրաձայնային էքստրակցիան խիստ արդյունավետ է կանեփի էքստրակցիայի համար։
Աստաքսանտին
Աստաքսանտինն առանձնանում է մուգ կարմիր գույնով։ Այն ճարպալույծ գունանյութ է, որը հանդիպում է ջրիմուռներում (օրինակ՝ Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), խմորասնկերում (օրինակ՝ Phaffia rhodozyma), սաղմոնի, իշխանի, կրիլի, ծովախեցգետնի և գետի խեցգետնի մեջ։ Աստաքսանտինը համարվում է գերհակաօքսիդանտ, քանի որ դրա հակաօքսիդանտային ազդեցության ուժը տասից քսան անգամ գերազանցում է բազմաթիվ այլ կարոտինոիդների, օրինակ՝ բետա-կարոտինի, լյուտեինի և զեաքսանտինի ազդեցության ուժին, և հարյուր անգամ գերազանցում է ալֆա-տոկոֆերոլի (վիտամին E) ազդեցության ուժին։
Աստաքսանտինը (3,3′-dihydroxy-β, β′-carotene-4,4′-dione) կետոկարոտինոիդ է և, որպես տետրատերպենոիդ, պատկանում է տերպեններ կոչվող քիմիական միացությունների ավելի մեծ դասին, որոնք կազմված են հինգ ածխածին պարունակող նախանյութերից, իզոպենտենիլ դիֆոսֆատից և դիմեթիլալիլ դիֆոսֆատից։ Աստաքսանտինը դասակարգվում է որպես թթվածին պարունակող բաղադրիչներով, մասնավորապես՝ հիդրօքսիլային (-OH) կամ կետոնային (C=O) խմբերով կարոտինոիդային միացությունների տեսակ, ինչպես զեաքսանտինն ու կանտաքսանտինը։ Աստաքսանտինը զեաքսանտինի և/կամ կանտաքսանտինի մետաբոլիտ է, որը պարունակում է և՛ հիդրօքսիլային, և՛ կետոնային ֆունկցիոնալ խմբեր։ Ինչպես շատ կարոտինոիդներ, աստաքսանտինը լիպիդալույծ գունանյութ է և առանձնանում է իր կարմիր գույնով։ Կարոտինոիդները, այդ թվում՝ աստաքսանտինը, լավ հայտնի են իրենց հակաօքսիդանտային կարողությամբ։
Աստաքսանտինը կարմիր գունանյութ է, որը բնականորեն առաջանում է անձրևաջրերի միկրոջրիմուռներում (Haematococcus pluvialis) և Xanthophyllomyces dendrorhous կոչվող խմորասնկում (հայտնի է նաև որպես Phaffia rhodozyma)։ Աստաքսանտին առաջացնելու համար ջրիմուռը ենթարկվում է սթրեսի՝ մեկ պայմանի կամ պայմանների համակցության ազդեցությամբ՝ սննդանյութերի պակասից և բարձր աղայնությունից մինչև արևի չափազանց առատ լույսը։ Այդ սթրեսի ենթարկված քաղցրահամ ջրերի միկրոջրիմուռներով սնվող տեսակների, օրինակ՝ սաղմոնի, կարմիր իշխանի, կարմիր ծովային բրեմի, ֆլամինգոյի և խեցգետնակերպերի (օրինակ՝ ծովախեցգետին, կրիլ, ծովախեցգետին-կրաբ, օմար, գետի խեցգետին) արտաքին տեսքում արտացոլվում է կարմրանարնջագույն երանգների գունավորումը։
Որպես հավելում՝ աստաքսանտինը կիրառվում է առողջությանը նպաստող և հիվանդությունները բուժող իր ազդեցությունների համար։ Աստաքսանտինը լայնորեն ընդունված նուտրացևտիկ միջոց է, որը կիրառվում է մաշկի առողջությունը բարելավելու համար (օրինակ՝ կնճիռները, արևայրուքից առաջացած վնասվածքները և այլն նվազեցնելու նպատակով)։
Ավելին, աստաքսանտինն ավելի ու ավելի մեծ ուշադրության է արժանանում Ալցհայմերի հիվանդության, Պարկինսոնի հիվանդության, սրտանոթային հիվանդությունների, խոլեստերինի բարձր մակարդակի, լյարդի հիվանդությունների, տարիքային մակուլային դեգեներացիայի բուժման և քաղցկեղի կանխարգելման նպատակով դրա կիրառման համար։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափեր։