Ուլտրաձայնային մշակում՝ ջրիմուռների բջիջների քայքայումն ու արդյունահանումը բարելավելու համար
Ջրիմուռները՝ մակրոջրիմուռներն ու միկրոջրիմուռները, պարունակում են բազմաթիվ արժեքավոր միացություններ, որոնք օգտագործվում են որպես սննդարար սննդամթերք, սննդային հավելանյութեր կամ որպես վառելիք կամ վառելիքի հումք։ Ջրիմուռի բջջից նպատակային նյութերն ազատելու համար անհրաժեշտ է բջիջների քայքայման հզոր և արդյունավետ տեխնիկա։ Ուլտրաձայնային էքստրակտորները բարձր արդյունավետություն և հուսալիություն են ապահովում բուսական նյութերից, ջրիմուռներից և սնկերից կենսաակտիվ միացությունների արդյունահանման ժամանակ։ Լաբորատոր, սեղանադիր և արդյունաբերական մասշտաբներով հասանելի Hielscher ուլտրաձայնային էքստրակտորները հաստատված կիրառություն ունեն բջջային ծագման էքստրակտների ստացման մեջ՝ սննդամթերքի, դեղագործական արտադրանքի և կենսավառելիքի արտադրություններում։
Ջրիմուռները՝ որպես սնուցման և վառելիքի արժեքավոր ռեսուրս
Ջրիմուռների բջիջները կենսաակտիվ և էներգիայով հարուստ միացությունների բազմակողմանի աղբյուր են։ Այդ միացություններից են սպիտակուցները, ածխաջրերը, լիպիդները և այլ կենսաակտիվ նյութեր, ինչպես նաև ալկանները։ Սա ջրիմուռները դարձնում է սննդամթերքի և սննդարար միացությունների, ինչպես նաև վառելիքի աղբյուր։
Միկրոջրիմուռները լիպիդների արժեքավոր աղբյուր են. այդ լիպիդներն օգտագործվում են սնուցման համար և որպես կենսավառելիքի (օրինակ՝ կենսադիզելի) հումք։ Ծովային ֆիտոպլանկտոնի Dicrateria ցեղի շտամները, օրինակ՝ Dicrateria rotunda տեսակի շտամները, հայտնի են որպես բենզին արտադրող ջրիմուռներ, որոնք կարող են սինթեզել մի շարք հագեցած ածխաջրածիններ (n‐ալկաններ) հետևյալ միջակայքում՝ C10H22 – C38H78, որոնք դասակարգվում են որպես բենզին (C10–C15), դիզելային յուղեր (C16–C20) և վառելիքային յուղեր (C21–C38)։
Իրենց սննդային արժեքի շնորհիվ ջրիմուռներն օգտագործվում են որպես «ֆունկցիոնալ սննդամթերք» կամ «նուտրացևտիկներ»։ Ջրիմուռներից արդյունահանվող կարևոր միկրոսննդանյութերը ներառում են կարոտինոիդներ՝ աստաքսանտին, ֆուկոքսանտին և զեաքսանտին, ֆուկոիդան, laminari և այլ գլյուկաններ, որոնք բազմաթիվ այլ կենսաակտիվ նյութերի հետ մեկտեղ օգտագործվում են որպես սննդային հավելումներ և դեղագործական միջոցներ։ Կարագինանը, ալգինատը և այլ հիդրոկոլոիդներ օգտագործվում են որպես սննդային հավելանյութեր։ Ջրիմուռների լիպիդներն օգտագործվում են որպես վեգան օմեգա-3-ի աղբյուր, ինչպես նաև որպես վառելիք կամ կենսադիզելի արտադրության հումք։
UIP2000hdT ուլտրաձայնային էքստրակտոր չժանգոտվող պողպատից ռեակտորով՝ ջրիմուռներից լիպիդների, սպիտակուցների և հակաօքսիդանտների առևտրային արդյունահանման համար։
Ջրիմուռների բջիջների քայքայում և արդյունահանում՝ հզոր ուլտրաձայնի միջոցով
Ուլտրաձայնային էքստրակտորները կամ պարզապես ուլտրաձայնային սարքերն օգտագործվում են ինչպես լաբորատորիայում փոքր նմուշներից արժեքավոր միացություններ արդյունահանելու, այնպես էլ առևտրային մեծածավալ արտադրության համար։
Ջրիմուռների բջիջները պաշտպանված են բջջապատի բարդ մատրիքսներով, որոնք կազմված են լիպիդներից, ցելյուլոզից, սպիտակուցներից, գլիկոպրոտեիններից և պոլիսախարիդներից։ Ջրիմուռների մեծ մասի բջջապատերի հիմքը գելանման սպիտակուցային մատրիքսի ներսում գտնվող միկրոֆիբրիլային ցանցն է։ Սակայն որոշ միկրոջրիմուռներ ունեն անօրգանական կոշտ պատ՝ կազմված օպալային սիլիցիումի երկօքսիդի զրահապատյաններից կամ կալցիումի կարբոնատից։ Ջրիմուռների կենսազանգվածից կենսաակտիվ միացություններ ստանալու համար անհրաժեշտ է բջիջների քայքայման արդյունավետ տեխնիկա։ Բացի արդյունահանման տեխնոլոգիական գործոններից (այսինքն՝ արդյունահանման մեթոդից և սարքավորումներից), ջրիմուռների բջիջների քայքայման և արդյունահանման արդյունավետության վրա մեծ ազդեցություն ունեն նաև ջրիմուռներից կախված տարբեր գործոններ, ինչպիսիք են բջջապատի կազմը, ցանկալի կենսամոլեկուլի տեղադրությունը միկրոջրիմուռների բջիջներում և միկրոջրիմուռների աճի փուլը հավաքման պահին։
Ինչպե՞ս են ընթանում ջրիմուռների բջիջների ուլտրաձայնային քայքայումն ու արդյունահանումը։
Երբ բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքները ուլտրաձայնային զոնդի (հայտնի է նաև որպես ուլտրաձայնային եղջյուր կամ սոնոտրոդ) միջոցով ներմուծվում են հեղուկի կամ կախույթի մեջ, ձայնային ալիքները տարածվում են հեղուկում՝ առաջացնելով բարձր ճնշման / ցածր ճնշման հերթագայվող ցիկլեր։ Բարձր ճնշման / ցածր ճնշման այս ցիկլերի ընթացքում առաջանում են վակուումային մանր պղպջակներ կամ խոռոչներ։ Կավիտացիոն պղպջակներ առաջանում են, երբ ցածր ճնշման ցիկլերի ընթացքում տեղային ճնշումն իջնում է հագեցած գոլորշու ճնշումից բավականաչափ ցածր մակարդակի. այդ մեծությունը որոշվում է տվյալ ջերմաստիճանում հեղուկի ձգման ամրությամբ։ Այս պղպջակներն աճում են մի քանի ցիկլերի ընթացքում։ Երբ վակուումային այս պղպջակները հասնում են այնպիսի չափի, որ այլևս չեն կարող ավելի շատ էներգիա կլանել, բարձր ճնշման ցիկլի ընթացքում պղպջակն ուժգին փլուզվում է դեպի ներս։ Կավիտացիոն պղպջակների ներսուղղված փլուզումն ուժգին, էներգիայի բարձր խտությամբ գործընթաց է, որը հեղուկում առաջացնում է ինտենսիվ հարվածային ալիքներ, տուրբուլենտ հոսքեր և միկրոշիթեր։ Բացի այդ, տեղային հատվածներում ստեղծվում են շատ բարձր ճնշումներ և շատ բարձր ջերմաստիճաններ։ Այս ծայրահեղ պայմանները հեշտությամբ կարող են քայքայել բջջապատերն ու թաղանթները և արդյունավետ, արդյունավոր ու արագ կերպով ազատել ներբջջային միացությունները։ Այդպիսով, հզոր ուլտրաձայնի միջոցով կարելի է արդյունավետորեն արդյունահանել ներբջջային այնպիսի միացություններ, ինչպիսիք են սպիտակուցները, պոլիսախարիդները, լիպիդները, վիտամինները, հանքանյութերը և հակաօքսիդանտները։
UP400St ուլտրաձայնային սարքը իդեալական է ավելի փոքր խմբաքանակներով (մոտ 8–10L) ջրիմուռներից կենսաակտիվ միացությունների քայքայման և արդյունահանման համար
Ուլտրաձայնային կավիտացիա՝ բջիջների քայքայման և արդյունահանման համար
Ինտենսիվ ուլտրաձայնային էներգիայի ազդեցության տակ ցանկացած տեսակի բջջի (այդ թվում՝ բուսական, կաթնասունների, ջրիմուռների, սնկային, բակտերիալ և այլ բջիջների) պատը կամ թաղանթը քայքայվում է, իսկ բջիջը էներգիայի բարձր խտությամբ ուլտրաձայնային կավիտացիայի մեխանիկական ուժերի ազդեցությամբ մասնատվում է ավելի փոքր բեկորների։ Երբ բջջապատը քայքայվում է, բջջային մետաբոլիտները, ինչպիսիք են սպիտակուցը, լիպիդը, նուկլեինաթթուն և քլորոֆիլը, ազատվում են ինչպես բջջապատի մատրիքսից, այնպես էլ բջջի ներսից և անցնում շրջապատող կուլտուրային միջավայրի կամ լուծիչի մեջ։
Ուլտրաձայնային / ակուստիկ կավիտացիայի վերը նկարագրված մեխանիզմը խիստ քայքայում է ջրիմուռների ամբողջական բջիջները կամ բջիջների ներսում գտնվող գազային և հեղուկային վակուոլները։ Ուլտրաձայնային կավիտացիան, թրթռումը, տուրբուլենտությունը և միկրոհոսքերը նպաստում են բջջի ներքին տարածության և շրջապատող լուծիչի միջև զանգվածափոխանակությանը, ինչի շնորհիվ կենսամոլեկուլները (այսինքն՝ մետաբոլիտները) արդյունավետորեն և արագ ազատվում են։ Ուլտրաձայնային մշակումը զուտ մեխանիկական մշակում է, որը չի պահանջում ագրեսիվ, թունավոր և/կամ թանկարժեք քիմիական նյութեր։
Բարձր ինտենսիվության, ցածր հաճախականության ուլտրաձայնը ստեղծում է էներգիայի բարձր խտությամբ ծայրահեղ պայմաններ, որոնք բնութագրվում են բարձր ճնշումներով, ջերմաստիճաններով և սահքի մեծ ուժերով։ Այս ֆիզիկական ուժերը նպաստում են բջջային կառուցվածքների քայքայմանը՝ ներբջջային միացությունները միջավայրի մեջ ազատելու համար։ Ուստի ցածր հաճախականության ուլտրաձայնը լայնորեն կիրառվում է ջրիմուռներից կենսաակտիվ նյութերի և վառելիքների էքստրակցիայի համար։ Համեմատած էքստրակցիայի ավանդական մեթոդների հետ, ինչպիսիք են լուծիչով էքստրակցիան, գնդիկներով աղացումը կամ բարձր ճնշմամբ հոմոգենացումը, ուլտրաձայնային էքստրակցիան գերազանց արդյունքներ է տալիս՝ ուլտրաձայնով ծակոտկենացված և քայքայված բջջից ազատելով կենսաակտիվ միացությունների մեծ մասը (օրինակ՝ լիպիդները, սպիտակուցները, պոլիսախարիդները և միկրոսննդանյութերը)։ Գործընթացի ճիշտ պայմանների կիրառման դեպքում ուլտրաձայնային էքստրակցիան ապահովում է էքստրակցիայի ավելի բարձր ելքեր՝ գործընթացի շատ կարճ տևողության ընթացքում։ Օրինակ՝ բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային էքստրակտորները համապատասխան լուծիչով օգտագործելիս ցուցաբերում են ջրիմուռներից էքստրակցիայի գերազանց արդյունավետություն։ Թթվային կամ ալկալային միջավայրում ջրիմուռի բջջապատը դառնում է ծակոտկեն և կնճռոտ, ինչը հանգեցնում է ելքերի բարձրացմանը ցածր ջերմաստիճանում (60°C-ից ցածր) և ուլտրաձայնային մշակման կարճ ժամանակահատվածում (3 ժամից պակաս)։ Մեղմ ջերմաստիճաններում էքստրակցիայի կարճ տևողությունը կանխում է ֆուկոիդանի քայքայումը, ինչի շնորհիվ ստացվում է բարձր կենսաակտիվությամբ պոլիսախարիդ։
Ուլտրաձայնային մշակումը նաև բարձր մոլեկուլային զանգվածով ֆուկոիդանը ցածր մոլեկուլային զանգվածով ֆուկոիդանի փոխակերպելու մեթոդ է. վերջինս իր ճյուղազերծված կառուցվածքի շնորհիվ զգալիորեն ավելի կենսաակտիվ է։ Իր բարձր կենսաակտիվության և կենսամատչելիության շնորհիվ ցածր մոլեկուլային զանգվածով ֆուկոիդանը հետաքրքրություն ներկայացնող միացություն է դեղագործական պատրաստուկների և դեղերի հասցման համակարգերի համար։
Կիրառական ուսումնասիրություններ. ջրիմուռների միացությունների ուլտրաձայնային էքստրակցիա
Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի արդյունավետությունը և ուլտրաձայնային էքստրակցիայի պարամետրերի օպտիմալացումը լայնորեն ուսումնասիրվել են։ Ստորև կարող եք ծանոթանալ ջրիմուռների տարբեր տեսակներից ուլտրաձայնային մշակմամբ էքստրակցիայի արդյունքների օրինակներին։
Սպիրուլինայից սպիտակուցների էքստրակցիա մանո-թերմո-սոնիկացիայի միջոցով
Պրոֆեսոր Շեմայի հետազոտական խումբը (Ավինյոնի համալսարան) ուսումնասիրել է մանո-թերմո-ուլտրաձայնային մշակման (MTS) ազդեցությունը չոր Arthrospira platensis ցիանոբակտերիաներից (հայտնի են նաև որպես սպիրուլինա) սպիտակուցների (օրինակ՝ ֆիկոցիանինի) արդյունահանման վրա։ Մանո-թերմո-ուլտրաձայնային մշակումը (MTS) ուլտրաձայնի կիրառումն է բարձրացված ճնշումների և ջերմաստիճանների հետ համատեղ՝ ուլտրաձայնային արդյունահանման գործընթացն ինտենսիվացնելու նպատակով։
«Փորձարարական արդյունքների համաձայն՝ MTS-ը նպաստել է զանգվածափոխանակությանը (բարձր արդյունավետ դիֆուզունակություն՝ De) և հնարավորություն է տվել ստանալ 229% ավելի շատ սպիտակուցներ (28,42 ± 1,15 g/100 g DW), քան առանց ուլտրաձայնի սովորական գործընթացը (8,63 ± 1,15 g/100 g DW)։ Արդյունահանվածքում սպիրուլինայի յուրաքանչյուր 100 g չոր կենսազանգվածի հաշվով 28,42 g սպիտակուցի պարունակության դեպքում շարունակական MTS գործընթացով աշխատանքի 6 արդյունավետ րոպեում ապահովվել է սպիտակուցի կորզման 50% աստիճան։ Մանրադիտակային դիտարկումները ցույց են տվել, որ ակուստիկ կավիտացիան ազդել է սպիրուլինայի թելերի վրա տարբեր մեխանիզմներով, ինչպիսիք են մասնատումը, սոնոպորացիան և կառուցվածքի քայքայումը։ Այս տարբեր երևույթները հեշտացնում են սպիրուլինայի կենսաակտիվ միացությունների արդյունահանումը, ազատումը և լուծելիացումը»։ [Vernès et al., 2019]
Ժամանակի ընթացքում MTS մշակման ենթարկված սպիրուլինայի ամբողջական թելերի օպտիկական մանրադիտակային պատկերներ։ Մասշտաբային գծիկը (նկար A) = 50 μm բոլոր նկարների համար։
նկարը և ուսումնասիրությունը՝ ©Vernès et al. 2019
Ֆուկոիդանի և գլյուկանի ուլտրաձայնային արդյունահանում հետևյալ ջրիմուռից՝ Laminaria digitata
Դոկտոր Թիվարիի TEAGASC հետազոտական խումբն ուսումնասիրել է պոլիսախարիդների՝ ֆուկոիդանի, լամինարինի և ընդհանուր գլյուկանների արդյունահանումը Laminaria digitata մակրոջրիմուռից՝ կիրառելով UIP500hdT ուլտրաձայնային սարքը։ Ուլտրաձայնով օժանդակվող արդյունահանման (UAE) ուսումնասիրված պարամետրերը զգալի ազդեցություն են ունեցել ֆուկոզի, FRAP-ի և DPPH-ի մակարդակների վրա։ Ջերմաստիճանի (76◦C), ժամանակի (10 min) և ուլտրաձայնային ամպլիտուդի (100%) օպտիմալացված պայմաններում, որպես լուծիչ օգտագործելով 0,1 M HCl, ֆուկոզի, ընդհանուր գլյուկանների, FRAP-ի և DPPH-ի համար համապատասխանաբար ստացվել են 1060,75 mg/100 g ds, 968,57 mg/100 g ds, 8,70 μM trolox/mg fde և 11,02% մակարդակներ։ Նկարագրված UAE պայմաններն այնուհետև հաջողությամբ կիրառվել են տնտեսական նշանակություն ունեցող այլ գորշ մակրոջրիմուռների (L. hyperborea և A. nodosum) նկատմամբ՝ պոլիսախարիդներով հարուստ արդյունահանվածքներ ստանալու համար։ Այս ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս տարբեր մակրոջրիմուռների տեսակներից կենսաակտիվ պոլիսախարիդների արդյունահանումը բարելավելու համար UAE-ի կիրառելիությունը։
Ֆիտոքիմիական միացությունների ուլտրաձայնային արդյունահանում հետևյալ ջրիմուռներից՝ F. vesiculosus և P. canaliculata
Գարսիա-Վակերոյի հետազոտական թիմը համեմատել է արդյունահանման տարբեր նորարարական մեթոդներ՝ ներառյալ բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային արդյունահանումը, ուլտրաձայնային-միկրոալիքային արդյունահանումը, միկրոալիքային արդյունահանումը, հիդրոթերմային օժանդակությամբ արդյունահանումը և բարձր ճնշմամբ օժանդակվող արդյունահանումը՝ Fucus vesiculosus և Pelvetia canaliculata գորշ միկրոջրիմուռների տեսակներից արդյունահանման արդյունավետությունը գնահատելու համար։ Ուլտրաձայնային մշակման համար նրանք օգտագործել են Hielscher UIP500hdT ուլտրաձայնային էքստրակտորը։ Արդյունահանման ելքերի վերլուծությունը ցույց է տվել, որ ուլտրաձայնային արդյունահանումն ապահովել է ֆիտոքիմիական միացությունների մեծ մասի ամենաբարձր ելքերը թե՛ F. vesiculosus ջրիմուռից։ Սա նշանակում է, որ F. vesiculosus ջրիմուռից արդյունահանված միացությունների ամենաբարձր ելքերը՝ օգտագործելով UIP500hdT ուլտրաձայնային էքստրակտորը, եղել են՝ ֆենոլային միացությունների ընդհանուր պարունակություն (445,0 ± 4,6 mg գալլաթթվի համարժեքներ/g), ֆլորոտանինների ընդհանուր պարունակություն (362,9 ± 3,7 mg ֆլորոգլյուցինոլի համարժեքներ/g), ֆլավոնոիդների ընդհանուր պարունակություն (286,3 ± 7,8 mg կվերցետինի համարժեքներ/g) և տանինների ընդհանուր պարունակություն (189,1 ± 4,4 mg կատեխինի համարժեքներ/g)։
Իրենց հետազոտության մեջ թիմը եզրակացրել է, որ ուլտրաձայնով օժանդակվող արդյունահանման կիրառումը՝ «որպես արդյունահանման լուծիչ 50% էթանոլային լուծույթի հետ համակցված, կարող է խոստումնալից ռազմավարություն լինել՝ ուղղված TPC, TPhC, TFC և TTC արդյունահանմանը՝ միաժամանակ նվազեցնելով անցանկալի ածխաջրերի համատեղ արդյունահանումը և՛ F. vesiculosus, և՛ P. canaliculata ջրիմուռներից, ընդ որում՝ այս միացությունների կիրառությունը որպես դեղագործական միջոցներ, նուտրացևտիկներ և կոսմեցևտիկներ խոստումնալից հեռանկարներ ունի»։ [García-Vaquero et al., 2021]
Մանո-թերմո-ուլտրաձայնային մշակման մասշտաբի մեծացումն Ավինյոնի համալսարանում՝ Hielscher ուլտրաձայնային սարքերի կիրառմամբ. լաբորատոր սարքավորումից՝ UIP1000hdT (A), մինչև փորձնական արտադրության մասշտաբի սարքավորումը՝ UIP4000hdT (B, C և D)։ D նկարում սխեմատիկորեն պատկերված է ուլտրաձայնային հոսքային բջջի լայնական կտրվածքը՝ FC100K.
նկարը և հետազոտությունը՝ ©Vernès et al. 2019
Ուլտրաձայնային հոսքային էքստրակցիայի համակարգ՝ հոսքային բջիջներով. 2x UIP1000hdT ուլտրաձայնային սարքեր՝ հոսքային բջջային ռեակտորներով՝ ջրիմուռների շարունակական էքստրակցիայի համար
UIP1000hdT (1kW, 20kHz) ուլտրաձայնային էքստրակտոր՝ խառնիչով՝ ջրիմուռների, այդ թվում՝ Chlorella, սպիրուլինա, Nannochloropsis, գորշ ջրիմուռներ, ինչպես նաև այլ միկրո- և մակրոջրիմուռների քայքայման և էքստրակցիայի համար։
- Էքստրակցիայի բարձր արդյունավետություն
- Էքստրակցիայի գերազանց ելքեր
- Արագ գործընթաց
- Ցածր ջերմաստիճաններ
- Հարմար է ջերմաանկայուն միացությունների էքստրակցիայի համար
- Համատեղելի է ցանկացած լուծիչի հետ
- Էներգիայի ցածր սպառում
- Էկոլոգիապես բարենպաստ էքստրակցիայի տեխնոլոգիա
- Հեշտ և անվտանգ շահագործում
- Ցածր ներդրումային և շահագործման ծախսեր
- 24/7 աշխատանք՝ ծանր շահագործման պայմաններում
Բարձր արտադրողականության ուլտրաձայնային էքստրակտորներ՝ ջրիմուռների քայքայման համար
Hielscher ընկերության գերժամանակակից ուլտրաձայնային սարքավորումները հնարավորություն են տալիս լիովին վերահսկել գործընթացի այնպիսի պարամետրեր, ինչպիսիք են ամպլիտուդը, ջերմաստիճանը, ճնշումը և ներմուծվող էներգիան։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի դեպքում այնպիսի պարամետրեր, ինչպիսիք են հումքի մասնիկների չափը, լուծիչի տեսակը, պինդ նյութի և լուծիչի հարաբերակցությունը և էքստրակցիայի տևողությունը, կարող են փոփոխվել և օպտիմալացվել՝ լավագույն արդյունքներ ստանալու համար։
Քանի որ ուլտրաձայնային էքստրակցիան ոչ ջերմային էքստրակցիայի մեթոդ է, կանխվում է հումքում, օրինակ՝ ջրիմուռներում առկա կենսաակտիվ բաղադրիչների ջերմային քայքայումը։
Ընդհանուր առմամբ, այնպիսի առավելություններ, ինչպիսիք են բարձր ելքը, էքստրակցիայի կարճ տևողությունը, էքստրակցիայի ցածր ջերմաստիճանը և լուծիչի փոքր քանակները, ուլտրաձայնային մշակումը դարձնում են էքստրակցիայի առավել արդյունավետ մեթոդ։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիա. հաստատված կիրառություն լաբորատորիայում և արդյունաբերության մեջ
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան լայնորեն կիրառվում է բուսական նյութերից, ջրիմուռներից, բակտերիաներից և կաթնասունների բջիջներից ցանկացած տեսակի կենսաակտիվ միացությունների էքստրակցիայի համար։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիան հաստատվել է որպես պարզ, տնտեսապես արդյունավետ և բարձր արդյունավետությամբ մեթոդ, որը գերազանցում է էքստրակցիայի այլ ավանդական տեխնոլոգիաներին՝ էքստրակցիայի ավելի բարձր ելքերով և մշակման ավելի կարճ տևողությամբ։
Լաբորատոր, սեղանադիր և լիովին արդյունաբերական ուլտրաձայնային համակարգերի հասանելիության շնորհիվ ուլտրաձայնային էքստրակցիան այսօր արդեն կայացած և վստահելի տեխնոլոգիա է։ Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային էքստրակտորները տեղադրված են ամբողջ աշխարհի արդյունաբերական վերամշակման ձեռնարկություններում, որոնք արտադրում են սննդային և դեղագործական որակի կենսաակտիվ միացություններ։
Գործընթացի ստանդարտացում Hielscher Ultrasonics ընկերության հետ
Ջրիմուռներից ստացվող էքստրակտները, որոնք օգտագործվում են սննդամթերքում, դեղագործական կամ կոսմետիկ արտադրանքներում, պետք է արտադրվեն Պատշաճ արտադրական գործելակերպի (GMP) պահանջներին համապատասխան և մշակման ստանդարտացված տեխնիկական պայմաններով։ Hielscher Ultrasonics ընկերության թվային էքստրակցիոն համակարգերը հագեցած են խելացի ծրագրային ապահովմամբ, որը հեշտացնում է ուլտրաձայնային մշակման գործընթացի ճշգրիտ կարգավորումն ու վերահսկումը։ Տվյալների ավտոմատ գրանցման համակարգը ներկառուցված SD քարտի վրա գրանցում է ուլտրաձայնային գործընթացի բոլոր պարամետրերը, այդ թվում՝ ուլտրաձայնային էներգիան (ընդհանուր և զուտ էներգիա), ամպլիտուդը, ջերմաստիճանը, ճնշումը (երբ տեղադրված են ջերմաստիճանի և ճնշման սենսորներ)՝ ամսաթվի և ժամի նշումով։ Սա թույլ է տալիս վերանայել ուլտրաձայնով մշակված յուրաքանչյուր խմբաքանակի տվյալները։ Միաժամանակ ապահովվում են վերարտադրելիությունն ու արտադրանքի մշտապես բարձր որակը։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորության մասին.
| Խմբաքանակի ծավալը | Հոսքի ծավալային արագությունը | 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 |
| կիրառելի չէ | 10–100L/min | UIP16000 |
| կիրառելի չէ | ավելի մեծ | սարքերի խումբ՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Գրականություն / Հղումներ
- García-Vaquero, Marco; Rajauria, Gaurav; Brijesh Kumar, Tiwari; Sweeney, Torres; O’Doherty, John (2018): Extraction and Yield Optimisation of Fucose, Glucans and Associated Antioxidant Activities from Laminaria digitata by Applying Response Surface Methodology to High Intensity Ultrasound-Assisted Extraction. Marine Drugs 16(8), 2018.
- 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. - Harada, N., Hirose, Y., Chihong, S. et al. (2021): A novel characteristic of a phytoplankton as a potential source of straight‐chain alkanes. Scientific Reports Vol. 11, 2021.
- Halim, Ronald; Hill, David; Hanssen, Eric; Webley, Paul; Blackburn, Susan; Grossman, Arthur; Posten, Clemens; Martin, Gregory (2019): Towards sustainable microalgal biomass processing: Anaerobic induction of autolytic cell-wall self-ingestion in lipid-rich Nannochloropsis slurries. Green Chemistry 21, 2019.
- Garcia-Vaquero, Marco; Rajeev Ravindran; Orla Walsh; John O’Doherty; Amit K. Jaiswal; Brijesh K. Tiwari; Gaurav Rajauria (2021): Evaluation of Ultrasound, Microwave, Ultrasound–Microwave, Hydrothermal and High Pressure Assisted Extraction Technologies for the Recovery of Phytochemicals and Antioxidants from Brown Macroalgae. Marine Drugs 19 (6), 2021.
- Vernès, Léa; Vian, Maryline; Maâtaoui, Mohamed; Tao, Yang; Bornard, Isabelle; Chemat, Farid (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry 54, 2019.
Օգտակար տեղեկություններ
Ջրիմուռներ. մակրոջրիմուռներ, միկրոջրիմուռներ, ֆիտոպլանկտոն, ցիանոբակտերիաներ, ծովային ջրիմուռներ
«Ջրիմուռներ» եզրույթը ոչ պաշտոնական անվանում է, որն օգտագործվում է ֆոտոսինթեզող էուկարիոտ օրգանիզմների մեծ և բազմազան խմբի համար։ Ջրիմուռները հիմնականում համարվում են պրոտիստներ, սակայն երբեմն դասակարգվում են նաև որպես բույսերի տեսակ (բուսական օրգանիզմներ) կամ քրոմիստներ։ Ըստ բջջային կառուցվածքի՝ դրանք կարելի է բաժանել մակրոջրիմուռների և միկրոջրիմուռների, որոնք հայտնի են նաև որպես ֆիտոպլանկտոն։ Մակրոջրիմուռները բազմաբջիջ օրգանիզմներ են, որոնք հաճախ հայտնի են որպես ծովային ջրիմուռներ։ Մակրոջրիմուռների դասը ներառում է մակրոսկոպիկ, բազմաբջիջ ծովային ջրիմուռների տարբեր տեսակներ։ «Ֆիտոպլանկտոն» եզրույթը հիմնականում օգտագործվում է միկրոսկոպիկ ծովային միաբջիջ ջրիմուռների (միկրոջրիմուռների) համար, սակայն այն կարող է ներառել նաև ցիանոբակտերիաներ։ Ֆիտոպլանկտոնը տարբեր օրգանիզմների լայն դաս է, որը ներառում է ինչպես ֆոտոսինթեզող բակտերիաներ, այնպես էլ միկրոջրիմուռներ և զրահապատ կոկոլիթոֆորներ։
Քանի որ ջրիմուռները կարող են լինել միաբջիջ կամ բազմաբջիջ՝ թելանման կամ բուսանման կառուցվածքներով, դրանց դասակարգումը հաճախ դժվար է։
Առավել շատ մշակվող մակրոջրիմուռների (ծովային ջրիմուռների) տեսակներն են Eucheuma spp., Kappaphycus alvarezii, Gracilaria spp., Saccharina japonica, Undaria pinnatifida, Pyropia spp. և Sargassum fusiforme։ Eucheuma և K. alvarezii ջրիմուռները մշակվում են կարագինան՝ հիդրոկոլոիդային դոնդողացնող նյութ ստանալու համար, Gracilaria ցեղի ջրիմուռները՝ ագարի արտադրության համար, իսկ մյուս տեսակները հավաքվում են բնությունից՝ սննդի և սնուցման նպատակներով։
Ծովային ջրիմուռների մեկ այլ տեսակ է քելփը։ Քելփերը խոշոր գորշ ծովային ջրիմուռներ են, որոնք կազմում են Laminariales կարգը։ Քելփը հարուստ է ալգինատով՝ ածխաջրով, որն օգտագործվում է այնպիսի արտադրանքների թանձրացման համար, ինչպիսիք են պաղպաղակը, դոնդողը, աղցանի սոուսը և ատամի մածուկը, ինչպես նաև որպես բաղադրիչ շների որոշ կերերում և արդյունաբերական արտադրանքներում։ Ալգինատի փոշին հաճախ օգտագործվում է նաև ընդհանուր ատամնաբուժության և օրթոդոնտիայի մեջ։ Քելփի պոլիսախարիդները, օրինակ՝ ֆուկոիդանը, օգտագործվում են մաշկի խնամքի միջոցներում՝ որպես դոնդողացնող բաղադրիչներ։
Ֆուկոիդանը սուլֆատացված, ջրալույծ հետերոպոլիսախարիդ է, որը հանդիպում է գորշ ջրիմուռների բազմաթիվ տեսակներում։ Առևտրային եղանակով արտադրվող ֆուկոիդանը հիմնականում էքստրակցվում է Fucus vesiculosus, Cladosiphon okamuranus, Laminaria japonica և Undaria pinnatifida ծովային ջրիմուռների տեսակներից։
Ջրիմուռների նշանավոր ցեղերն ու տեսակները
- Chlorella ցեղն ընդգրկում է Chlorophyta բաժնին պատկանող միաբջիջ կանաչ ջրիմուռների (միկրոջրիմուռների) մոտ տասներեք տեսակ։ Chlorella ցեղի բջիջներն ունեն գնդաձև տեսք, մոտ 2–10 μm տրամագիծ և չունեն մտրակներ։ Դրանց քլորոպլաստները պարունակում են chlorophyll-a և -b կանաչ ֆոտոսինթետիկ գունանյութերը։ Chlorella ցեղի առավել շատ օգտագործվող տեսակներից մեկը Chlorella vulgaris տեսակն է, որը լայնորեն օգտագործվում է որպես սննդային հավելում կամ սպիտակուցներով հարուստ սննդային հավելանյութ։
- Spirulina (Arthrospira platensis ցիանոբակտերիա) թելանման և բազմաբջիջ կապտականաչ ջրիմուռ է։
- Nannochloropsis oculata ջրիմուռը Nannochloropsis ցեղի տեսակ է։ Այն միաբջիջ փոքր կանաչ ջրիմուռ է, որը հանդիպում է ինչպես ծովային, այնպես էլ քաղցրահամ ջրերում։ Nannochloropsis ցեղի ջրիմուռներին բնորոշ են 2–5 μm տրամագծով գնդաձև կամ թեթևակի ձվաձև բջիջները։
- Dicrateria հապտոֆիտների ցեղն ընդգրկում է երեք տեսակ՝ Dicrateria gilva, Dicrateria inornata, Dicrateria rotunda և Dicrateria vlkianum։ Dicrateria rotunda (D. rotunda) տեսակը կարող է սինթեզել նավթին համարժեք ածխաջրածիններ (հագեցած ածխաջրածիններ՝ ածխածնի ատոմների 10–38 թվով)։
Ինչպե՞ս է ուլտրաձայնային մշակումը կիրառվում ջրիմուռների վերամշակման մեջ։
Ուլտրաձայնային մշակումը երկակի դեր է կատարում ջրիմուռների վերամշակման մեջ՝ նախ բարձրացնելով հավաքման արդյունավետությունը, ապա մեծացնելով էքստրակցիայի ելքերը։
Հավաքման փուլում ցածր ինտենսիվության ուլտրաձայնը նպաստում է կենսազանգվածի նստեցմանը՝ ազդելով ջրիմուռների բջիջների ներսում գտնվող գազային վակուոլների վրա։ Այս վակուոլները, որոնք բնականորեն նպաստում են լողունակությանը և ֆլոտացիային, ուլտրաձայնային մշակման ընթացքում քայքայվում և գազազերծվում են։ Վակուոլները դատարկվելուց հետո բջիջները կորցնում են կախված վիճակում մնալու ունակությունը, ավելի արագ են նստում և կարող են արդյունավետորեն խտացվել ու առանձնացվել աճեցման միջավայրից։
Կարդացեք ավելին ջրիմուռների ուլտրաձայնային հավաքման մասին
Մշակման հաջորդ փուլում բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային մշակումն օգտագործվում է բջջապատերը քայքայելու համար՝ ապահովելով ներբջջային պարունակության, օրինակ՝ լիպիդների, սպիտակուցների, գունանյութերի և միկրոսննդանյութերի արդյունավետ ազատումը։ Ուլտրաձայնային մշակումը լայնորեն ճանաչված է որպես հզոր, ոչ ջերմային էքստրակցիայի մեթոդ, որը հարմար է միկրոջրիմուռներից բարձր մաքրության կենսաակտիվ նյութեր ստանալու համար։
Կարդացեք ավելին ջրիմուռների ուլտրաձայնային էքստրակցիայի մասին։
Hielscher Ultrasonics արտադրում է բարձր արտադրողականության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ սկսած լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափերը։
