Ultrasonic algae ekstraksi untuk suplemen gizi

Ekstraksi ultrasonik adalah metode unggul untuk mengganggu sel alga secara efektif dan cepat. Sonikasi dapat melepaskan jumlah senyawa bioaktif yang lengkap, yang membuat teknik ultrasonik sangat efisien.

Cara mengekstrak protein, lipid dan Fenolat dari alga dengan Ultrasonics

Spesies alga dan microalgal kaya akan senyawa aktif biologis seperti protein, lipid, karotenoid, pigmen (misalnya, phycocyanins, astaxanthin dll.), Fenolik dan polisakarida (misalnya, karagenan). Hal ini membuat mereka bahan alami yang banyak digunakan untuk menghasilkan ekstrak untuk makanan dan suplemen makanan. Spesies alga yang umum digunakan untuk suplemen gizi adalah Arthrospira maxima dan (juga dikenal sebagai spirulina), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis, dan Ulva spp. Alga dikenal sebagai sumber protein berkualitas tinggi, lipid, PUFA rantai panjang (yaitu omega-3), polisakarida (misalnya alginat, karagenan, β-glukan), vitamin, dan antioksidan.
Spirulina adalah jenis alga yang umum digunakan, yang kaya akan senyawa bioaktif bernilai tinggi seperti protein (dengan 50-70% kering wt). Karena Spirulina disetujui oleh FDA (Food Drug Administration of the United States) sebagai GRAS (Generally Recognized As Safe), ekstrak spirulina dan spirulina dapat digunakan dalam makanan komersial atau sebagai suplemen makanan.

Keuntungan dari Ultrasonic algae ekstraksi

Ekstraksi ultrasonik unggul metode ekstraksi alternatif dalam poin manifold, seperti hasil tinggi, keandalan, keamanan, kesederhanaan, dan ramah lingkungan.

Hasil ekstraksi penuh

Kinerja tinggi ultrasonicators mematahkan sel alga terbuka dan mengganggu mereka sehingga bahan intraseluler dilepaskan. Rilis ekstraksi ultrasonik sehingga spektrum penuh senyawa bioaktif, seperti phycobiliprotein, karotenoid dan lipid dan fenolika.
Phycobiliprotein dapat dibedakan menjadi tiga kelompok utama, yaitu kloro-phycocyanins, allophycocyanins dan phycoerythrins. C-phycocyanin adalah pigmen biru alami, yang secara luas digunakan dalam produk makanan dan farmasi. Ekstraksi ultrasonik rilis spektrum penuh protein.

Efisiensi ekstraksi yang tinggi

Duangsee et al. (2009) menguji dua metode yang berbeda dari ekstraksi (ekstraksi pelarut ultrasonically dibantu dan ekstraksi dengan pembekuan dan pencairan berulang) dari senyawa bioaktif dari biomassa Arthospira dan menemukan bahwa ekstraksi pelarut ultrasonik menghasilkan efisiensi ekstraksi yang lebih tinggi (22,1%) dari pembekuan dan pencairan (15,6%). Perbandingan sel pecah antara sonikasi dan pembekuan berulang dan pencairan menunjukkan bahwa sonikasi lebih efektif. Ultrasonic kavitasi mengganggu sel alga cepat dan efektif yang menghasilkan gangguan sel yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan sel Spirulina yang diobati dengan pembekuan dan pencairan berulang.
Sonication lebih efektif dalam memecahkan amplop sel bila dibandingkan dengan pembekuan berulang dan pencairan. Hasil ekstraksi phycocyanin menunjukkan bahwa suhu pengolahan mempengaruhi efisiensi ekstraksi.

Proses ekstraksi cepat

Kinerja tinggi sistem ultrasonik dapat menerapkan daya ultrasound tinggi melalui amplitudo tinggi ke suspensi alga. Hal ini membuat ekstraksi ultrasonik metode pengolahan yang sangat cepat.

pengatur suhu

Ultrasonication adalah non-termal, teknik ekstraksi murni mekanik. Suhu ekstraksi dapat dikontrol dengan tepat menggunakan sensor suhu pluggable, yang ditransfer ke ultrasonikator Hielscher digital. Perangkat lunak dari ultrasonikator digital Hielscher memungkinkan untuk mengatur batas suhu, sehingga homogeniser ultrasonik berhenti ketika batas suhu tercapai. Kontrol temperatur yang tepat memungkinkan untuk mencegah degradasi termal dari bahan yang peka terhadap panas seperti phycobiliprotein, vitamin, polifenol, polisakarida, lipid dan senyawa bioaktif lainnya.

Kompatibel dengan berbagai pelarut

Ultrasonication kompatibel dengan hampir semua pelarut. Ekstraksi ultrasonik dalam kombinasi dengan pelarut hijau seperti air atau etanol menghasilkan ekstrak bersih. Ekstrak ini ultrasonik dapat dengan aman dimasukkan ke dalam makanan sejak pelarut ekstraksi etanol dan air memiliki GRAS (umumnya diakui sebagai aman) status.

Reproduktifitas dan standardisasi proses

Ultrasonicators digital Hielscher dilengkapi dengan perangkat lunak cerdas dan berbagai pengaturan yang diuraikan untuk parameter ekstraksi yang ideal. Perangkat lunak protokol semua parameter proses ultrasonik (misalnya, amplitudo, daya bersih, Total daya, suhu, tekanan, waktu, tanggal) dan menulis data sonikasi ke file CSV pada SD-Card built-in. Hal ini memungkinkan Anda untuk membakukan proses ekstraksi Anda dan untuk memonitor kualitas sonikasi dan output erat. Fitur ini membantu Anda memenuhi persyaratan stadandization proses serta baik manufaktur praktik (GMP), yang keduanya sangat penting ketika ekstrak yang dihasilkan untuk suplemen, makanan atau produk farmasi.

Protokol ekstraksi phycocyanin ultrasonik

Mazumder et al. (2017) meneliti parameter pengolahan optimum untuk ekstraksi ultrasonik phycocyanin dan fenolika dari Arthospira platensis. Hasil maksimum phycocyanin (29,9 mg/g) dan fenolat Total (2,4 mg/g) diperoleh pada konsentrasi etanol 40%, temperatur ekstraksi 34.9 ° c menggunakan ultrasonikator UP50H (50 watt, 30khz) pada amplitudo 95% untuk waktu ekstraksi 104,7 detik.

Vernès et al. (2019) menggunakan ultrasonicator UIP1000hdT (1000W, 20kHz) untuk mengekstrak protein dari spirulina. Ultrasonicator dilengkapi dengan sonotrode BS2d34 dan reaktor aliran ultrasonik (lihat gambar di bawah ini untuk pengaturan ekstraksi ultrasonik yang tepat dengan sel aliran dan pompa Seepex).

UIP1000hdT – Manothermosonication (MTS) setup und ekstraksi protein kami dari Spirulina di laboratorium skala
Sumber: Vernes et al. 2019

Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi ekstraksi ultrasonik dioptimalkan untuk hasil protein melibatkan sedikit peningkatan suhu dan tekanan (yang disebut manothermosonication MTS). MTS mempromosikan perpindahan massa dan memungkinkan untuk mendapatkan 229% lebih protein (28,42 ± 1,15 g/100 g Dry WT.) daripada proses konvensional tanpa ultrasound (8,63 ± 1,15 g/100 g Dry WT).
Dengan 28,42 g protein yang diperoleh per 100 g biomassa Spirulina kering dalam ekstrak, tingkat pemulihan protein 50% dicapai hanya dalam 6 menit dalam proses sonikasi terus menerus. Pencitraan mikroskopis mengungkapkan bahwa kavitasi akustik mempengaruhi filamen Spirulina oleh mekanisme yang berbeda seperti fragmentasi, sonoporation, detexturation. Berbagai efek membuat ekstraksi, pelepasan dan solubilisasi dari senyawa bioaktif Spirulina lebih mudah dan lebih efektif, yang menghasilkan hasil protein tinggi berkualitas tinggi.
Mengenai kualitas protein ultrasonically diekstraksi, asam amino tidak terdegradasi oleh pengobatan ultrasound, tetapi mereka hadir dalam jumlah yang lebih besar dalam kasus sonikasi bila dibandingkan dengan ekstraksi konvensional.
Ketika manothermosonication dan ekstraksi ultrasonik tanpa tekanan dan suhu tinggi dibandingkan, perbedaan dalam hasil ekstraksi dan efisiensi hanya minimal. Oleh karena itu, ULTRASOUND sendiri dianggap sebagai teknik yang paling ekonomis dan termudah untuk menghasilkan ekstrak berkualitas tinggi yang kaya protein spirulina. Ekstraksi ultrasonik adalah teknik ekstraksi hijau dan ramah lingkungan yang cocok untuk ekstraksi protein dari spirulina pada skala laboratorium, yang dapat dengan mudah ditingkatkan menjadi skala percontohan dan industri. (cf. Vernès et al. 2019)

High Performance Ultrasonic Extractors

Semua hasil ekstraksi yang dicapai pada skala kecil, dapat ditingkatkan linear untuk kapasitas produksi yang lebih besar. Hielscher Ultrasonics portofolio produk besar dari laboratorium untuk sistem ekstraksi industri memiliki ultrasonikator yang paling cocok untuk kapasitas proses yang dipertimbangkan. Staf kami yang berpengalaman dalam waktu lama akan membantu Anda dari uji kelayakan dan pengoptimalan proses hingga pemasangan sistem ultrasonik Anda pada tingkat produksi akhir.

Hielscher Ultrasonics – Peralatan ekstraksi canggih

Portofolio produk Hielscher Ultrasonics mencakup berbagai ekstraktor ultrasonik berkinerja tinggi dari skala kecil hingga besar. Aksesori tambahan memungkinkan perakitan yang mudah dari konfigurasi perangkat ultrasonik yang paling cocok untuk proses Anda. Pengaturan ultrasonik yang optimal tergantung pada kapasitas, volume, bahan baku, batch atau proses inline dan timeline yang dibayangkan. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan operasi 24/7 di tugas berat dan di lingkungan yang menuntut. Skalabilitas linier dari proses ekstraksi ultrasonik memungkinkan peningkatan produksi yang sederhana dan andal. Baca lebih lanjut tentang peningkatan linear dari proses ekstraksi ultrasonik!

Pilih dari berbagai aksesoris seperti:

• sonotrodes dengan berbagai ukuran, diameter dan bentuk
• sonotrodes untuk amplitudo tinggi 200 μm dan lebih tinggi
• Flow Cell reaktor dengan berbagai volume dan geometri
• banyak tanduk penguat untuk meningkatkan atau menurunkan keuntungan
• setup sonikasi lengkap seperti SonoStation, yang meliputi ultrasonik Extractor, tank, agitator, dan pompa
• sensor suhu pluggable
• sensor tekanan pluggable

Kami terlatih, staf berpengalaman panjang akan berkonsultasi dengan Anda dan merekomendasikan Anda sistem ultrasonik yang paling cocok untuk kebutuhan proses ekstraksi Anda!

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: