Ekstraksi Ultrasonik Pigmen Spirulina
Ekstraksi ultrasonik telah terbukti sangat efisien untuk isolasi ekstrak mikroalga berkualitas unggul. Pigmen spirulina seperti phycocyanin dikenal sebagai makanan super, yang berkontribusi pada manfaat kesehatan karena kandungan antioksidan, vitamin, dan proteinnya yang tinggi. Untuk menghasilkan suplemen yang sangat pekat seperti bubuk dan tablet, pigmen biru harus diekstraksi dari ganggang spirulina.
Spirulina
Arthrospira platensis (A. platensis) dan Arthrospira maxima (A. maxima) dikenal dengan istilah spirulina. Spirulina adalah ganggang biru-hijau, yang kaya akan asam amino dan antioksidan. Dengan muatan nutrisi yang tinggi seperti protein, enzim, mineral, dan vitamin A, K, B12, zat besi dan mangan, mereka dikategorikan sebagai makanan super. Genus ganggang Arthrospira memiliki kandungan protein yang sangat tinggi. Kandungan proteinnya berkisar antara 53 hingga 68% berdasarkan berat kering dan menawarkan spektrum penuh dari semua asam amino esensial. Selain itu, Arthrospira memiliki asam lemak tak jenuh ganda (PUFA) dalam jumlah tinggi, yaitu sekitar 1,5 hingga 2% dari total kandungan lipid 5 hingga 6%. PUFA ini mengandung asam γ-Linolenic (GLA), asam lemak Omega-6 esensial. Senyawa bioaktif Arthrospira lebih lanjut termasuk vitamin, mineral serta pigmen fotosintesis.
Catatan: Secara ilmiah, Spirulina platensis (S. platensis) dan Spirulina maxima (S. maxima) dengan tepat disebut sebagai Arthrospira platensis (A. platensis) dan Arthrospira maxima (A. maxima). Kedua spesies tersebut pernah diklasifikasikan dalam genus Spirulina dan sampai hari ini dikenal dalam bahasa sehari-hari dengan nama spirulina. Meskipun pengenalan dua genus Arthrospira dan Spirulina yang terpisah sekarang diterima secara umum, istilah spirulina sering digunakan sebagai istilah payung.
Ekstraksi Spirulina Ultrasonik
Pengganggu sel ultrasonik (juga disebut sebagai ekstraktor ultrasonik) terkenal karena kemampuannya untuk membuka sel untuk melepaskan bahan intraseluler. Ketika gelombang ultrasound yang intens digabungkan menjadi cairan, fenomena kavitasi akustik terjadi. Gaya kavitasi mengganggu dinding sel dan meningkatkan perpindahan massa sehingga senyawa target bioaktif diangkut dari sel ke dalam cairan.
Ekstraksi ultrasonik dari sel: penampang melintang mikroskopis (TS) menunjukkan mekanisme tindakan selama ekstraksi ultrasonik dari sel (pembesaran 2000x) [sumber: Vilkhu et al. 2011]
Keuntungan Ekstraksi Ultrasonik
- hasil yang tinggi
- Kualitas ekstrak yang unggul
- ekstraksi cepat
- Proses ringan, non-termal
- Berbagai pelarut
- Aman
- mudah dioperasikan
- skala-up linear
- biaya pemeliharaan yang rendah
- ROI Cepat
Protokol ekstraksi
Prabuthas et al. (2011) telah mengembangkan protokol ekstraksi berikut untuk mendapatkan ekstrak phycocyanin berkualitas tinggi: Ekstraksi phycocyanin dievaluasi dalam hal konsentrasi phycocyanin menggunakan air suling dan larutan CaCl2 1%. Spirulina ganggang laut digunakan dalam bentuk kering karena biomassa basah langsung dimanfaatkan oleh bakteri dan mulai terdegradasi karena komposisi nutrisinya. Oleh karena itu untuk menghindari masalah ini, penggunaan biomassa ganggang kering dianjurkan. Ekstraksi dilakukan dengan mencampurkan 0,1g biomassa kering dengan jumlah pelarut, sonikasi dilakukan waktu dan amplitudo sesuai dengan desain eksperimental. Suspensi sampel disonikasi menggunakan pengganggu sel ultrasonik UP50H Hielscher, diikuti dengan sentrifugasi selama 15 menit pada 13500rpm menggunakan centrifuge berpendingin. Kandungan phycocyanin dan protein selama ekstraksi dengan pelarut yang berbeda adalah kalsium klorida dan air suling yang diselidiki.
Jumlah maksimum phycocyanin, 0,3116mg/ml diperoleh dalam larutan kalsium klorida diikuti oleh 0,299mg/ml dalam air suling. Jumlah maksimum protein, 63,63% diperoleh pada pelarut air suling dan 54,69% pada larutan kalsium klorida. Jadi larutan CaCl2 ditemukan sebagai pelarut terbaik untuk ekstraksi phycocyanin dengan bantuan ultrasound.
Ekstraktor Ultrasonik Kinerja Tinggi untuk Ekstraksi Spirulina
Hielscher adalah mitra berpengalaman jangka panjang Anda dalam hal ekstraksi ultrasonik bioaktif yang kuat dan andal dari tanaman dan biomassa fito. Semua ekstraktor ultrasonik dapat dioperasikan 24/7 dan cocok untuk produksi komersial ekstrak makanan. Rangkaian produk kami mencakup spektrum penuh dari biodisruptor genggam yang lebih kecil hingga ultrasonicator pilot dan sistem ultrasonik industri. Berbagai aksesori seperti sonotrode dan reaktor sel aliran yang berbeda memungkinkan adaptasi optimal untuk kebutuhan proses Anda. Semua prosesor ultrasonik Hielscher kuat, mudah dioperasikan dan dirancang untuk keramahan pengguna. Ultrasonicator yang dikendalikan digital kami dilengkapi dengan kartu SD bawaan untuk protokol otomatis data sonikasi.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:
| Batch Volume | Flow Rate | Direkomendasikan perangkat |
|---|---|---|
| 1 hingga 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10-2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 hingga 20L | 0.2 sampai 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 sampai 100L | 2-10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 sampai 100L/menit | UIP16000 |
| n.a. | kristal yang lebbig | cluster UIP16000 |
- Pengalaman jangka panjang dalam sonikasi
- Kualitas tinggi
- sangat kuat
- bekerja 24 jam / 7 hari
- Dry-run dilindungi
- Skalabilitas linear
- Layanan pelanggan yang sangat baik
- biaya pemeliharaan yang rendah
- Pelatihan & Layanan instalasi
- Pusat Teknis
- Pengembangan proses
- Peralatan ultrasonik yang disesuaikan
Staf kami yang terlatih memastikan layanan pelanggan yang tinggi dan konsultasi profesional.
Hubungi kami hari ini! Kami dengan senang hati merekomendasikan Anda ekstraktor ultrasonik yang paling cocok untuk aplikasi Anda.
Ekstraktor ultrasonik berdaya tinggi dari laboratorium hingga skala percontohan dan industri.
Literatur / Referensi
- 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. - Bachchhav M.B., Kulkarni M.V., Ingale A.G. (2017): An efficient extraction of phycocyanin by ultrasonication and separation using ‘sugaring out’. Phykos 47 (2): 19-24 (2017).
- Prabuthas P., Majumdar S., Srivastav P.P., Mishra H.N. (2011): Standardization of rapid and economical method for neutraceuticals extraction from algae. Journal of Stored Products and Postharvest Research Vol. 2(5) pp. 93 – 96, May 2011.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Spirulina
Spirulina adalah sejenis cyanobacteria (juga dikenal sebagai cyanophyta) yang merupakan filum bakteri yang memperoleh energinya melalui fotosintesis. Mereka adalah satu-satunya prokariota fotosintesis yang mampu menghasilkan oksigen. Nama cyanobacteria berasal dari warna bakteri (Yunani: κυανός, translit. kyanós, lit. biru). Karena warnanya, mereka juga disebut ganggang biru-hijau, meskipun istilah alga dalam penggunaan modern terbatas pada eukariota. Spirulina platensis (S. platensis) adalah cyanobacterium prokariotik multifilamen yang dapat dengan mudah ditanam sebagai monokultur di kolam terbuka atau bioreaktor tertutup. C-phycocyanin (C-PC) adalah phycobiliprotein utama dalam spirulina.
Ekstrak Spirulina
Spirulina adalah suplemen makanan populer yang berasal dari biomassa cyanobacteria laut (ganggang biru-hijau). Dua spesies spirulina yang digunakan untuk persiapan suplemen protein dan pigmen vegan adalah Arthrospira platensis dan Arthrospira maxima. Ekstrak yang dilepaskan dari mikroalga ini kaya akan antioksidan, asam amino dan vitamin. Oleh karena itu, bubuk ekstrak biru ditambahkan ke jus, smoothie, shake dan minuman dan memberi mereka warna biru pekat yang indah. Atau, ekstrak spirulina dapat dikonsumsi dalam bentuk tablet.
Phycocyanin allophycocyanin dan phycoerythrin adalah kompleks pigmen-protein dari keluarga phycobiliprotein pemanen cahaya, yang dikenal dengan warna biru mudanya yang pekat. Phycocyanin adalah pigmen aksesori untuk klorofil. Karena semua fikobiliprotein larut dalam air, mereka tidak ada di dalam membran, sebaliknya phycobiliprotein terikat sebagai agregat (yang disebut phycobilisomes) ke membran sel.
Ekstraksi Ultrasonik dan Gangguan Sel
Ultrasound-Assisted Extraction (UEA) digunakan untuk melepaskan dan mengisolasi senyawa bioaktif dari bahan phyto serta jaringan.
Untuk proses ekstraksi ultrasonik, gelombang ultrasound yang intens digabungkan ke dalam media di mana gelombang menghasilkan kompresi dan ekspansi bergantian. Selama siklus kompresi / ekspansi, gelembung vakum tercipta yang tumbuh selama beberapa siklus hingga tidak dapat menyerap lebih banyak energi sehingga meledak dengan keras. Ledakan gelembung menghasilkan keadaan yang sangat energik dengan suhu yang terjadi secara lokal hingga 5000K, perbedaan tekanan 1000atm, laju pemanasan dan pendinginan di atas 1010 K/s serta jet cair dengan kecepatan 280m/s. Fenomena ini dikenal sebagai kavitasi akustik.
Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada kavitasi akustik dan gaya geser hidrodinamiknya