Ultrasonication untuk Meningkatkan Gangguan dan Ekstraksi Sel Alga

Alga, makro dan mikroalga, mengandung banyak senyawa berharga, yang digunakan sebagai makanan bergizi, aditif makanan atau sebagai bahan bakar atau bahan baku bahan bakar. Untuk melepaskan zat target dari sel alga, teknik gangguan sel yang kuat dan efisien diperlukan. Ekstraktor ultrasonik sangat efisien dan dapat diandalkan dalam hal ekstraksi senyawa bioaktif dari tumbuhan, ganggang dan jamur. Tersedia di laboratorium, bangku-atas dan skala industri, ekstraktor ultrasonik Hielscher didirikan dalam produksi ekstrak yang berasal dari sel dalam produksi makanan, farmasi dan bio-bahan bakar.

Alga sebagai Sumber Berharga untuk Nutrisi dan Bahan Bakar

Sel alga adalah sumber serbaguna senyawa bioaktif dan kaya energi, seperti protein, karbohidrat, lipid dan zat bio-aktif lainnya serta alkana. Hal ini membuat alga menjadi sumber makanan dan senyawa nutrisi serta bahan bakar.
Mikroalga adalah sumber lipid yang berharga, yang digunakan untuk nutrisi dan sebagai bahan baku fo biofuel (misalnya, biodiesel). Strain fitoplankton Dicrateria laut, seperti Dicrateria rotunda, dikenal sebagai ganggang penghasil bensin, yang dapat mensintesis serangkaian hidrokarbon jenuh (n-alkana) dari C.10H22 ke C38H78, yang dikategorikan sebagai bensin (C10-C15), minyak diesel (C16-C20), dan minyak bahan bakar (C21-C38).
Karena nilai gizinya, alga digunakan sebagai "makanan fungsional" atau "nutraceuticals". Nutrisi mikro penting yang diekstrak dari ganggang termasuk karotenoid astaxanthin, fucoxanthin dan zeaxantin, fucoidan, laminari dan glukan lainnya di antara banyak zat bioaktif lainnya digunakan sebagai suplemen gizi dan pharmceuticals. Carrageenan, alginat dan hidrokoloid lainnya digunakan sebagai aditif makanan. Lipid alga digunakan sebagai sumber omega-3 vegan dan juga digunakan sebagai bahan bakar atau sebagai bahan baku untuk produksi biodiesel.

Ultrasonic extractor with stainless steel reactor for the sommerical extraction of lipids, proteins and bioactive compounds from algal specien such as microalgae, macroalgae, phytoplankton and seaweed.

Ultrasonic extractor UIP2000hdT dengan reaktor stainless steel untuk ekstraksi komersial lipid, protein dan antioksidan dari ganggang.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Gangguan dan Ekstraksi Sel Alga oleh Ultrasound Daya

Ekstraktor ultrasonik atau hanya ultrasonicator digunakan untuk mengekstrak senyawa berharga dari sampel kecil di laboratorium serta untuk produksi dalam skala komersial besar.
Sel alga dilindungi oleh matriks dinding sel yang kompleks, yang terdiri dari lipid, selulosa, protein, glikoprotein, dan polisakarida. Dasar dari sebagian besar dinding sel alga dibangun dari jaringan mikrofibrillar dalam matriks protein seperti gel; Namun, beberapa mikroalga dilengkapi dengan dinding kaku anorganik yang terdiri dari frustules silika opaline atau kalsium karbonat. Untuk mendapatkan senyawa bioaktif dari biomassa alga, teknik gangguan sel yang efisien diperlukan. Selain faktor ekstraksi teknologi (yaitu, metode ekstraksi dan peralatan), efisiensi gangguan sel alga dan ekstraksi juga sangat dipengaruhi oleh berbagai faktor yang bergantung pada ganggang seperti komposisi dinding sel, lokasi biomolekul yang diinginkan dalam sel mikroalga, dan tahap pertumbuhan mikroalga selama panen.

Bagaimana Gangguan dan Ekstraksi Sel Alga Ultrasonik Bekerja?

A variety of microscopic unicellular and colonial freshwater algae, which can be disrupted by ultrasonication in order to extract valuable bioactive compounds such as proteins, lipids, polysaccharides and antioxidants. Hielscher Ultrasonics manufactures high-performance ultrasonic extractors for commercial algae extraction.Ketika gelombang ultrasound intensitas tinggi digabungkan melalui probe ultrasonik (juga dikenal sebagai tanduk ultrasonik atau sonotrode) menjadi cairan atau bubur, gelombang suara bergerak melalui cairan dan dengan demikian bergantian tekanan tinggi / siklus tekanan rendah. Selama siklus tekanan tinggi / tekanan rendah ini, gelembung vakum menit atau rongga terjadi. Gelembung kavitasi terjadi ketika tekanan lokal turun selama siklus tekanan rendah cukup jauh di bawah tekanan uap jenuh, nilai yang diberikan oleh kekuatan tarik cairan pada suhu tertentu. Yang tumbuh selama beberapa siklus. Ketika gelembung vakum ini mencapai ukuran, di mana mereka tidak dapat menyerap lebih banyak energi, gelembung meledak dengan keras selama siklus tekanan tinggi. Ledakan gelembung kavitasi adalah proses kekerasan, padat energi yang menghasilkan gelombang kejut intens, turbulensi, dan mikro-jet dalam cairan. Selain itu, tekanan yang sangat tinggi terlokalisasi dan suhu yang sangat tinggi diciptakan. Kondisi ekstrim ini mudah mampu mengganggu dinding sel dan membran dan melepaskan senyawa intraseluler dengan cara yang efektif, berkhasiat dan cepat. Senyawa intraseluler seperti protein, polisakarida, lipid, vitamin, mineral, dan antioksidan dengan demikian dapat secara efektif diekstraksi menggunakan ultrasonik daya.

Ultrasonic extractor UP400ST for small to mide-size algae disruption and extraction

The ultrasonicator UP400St Sangat ideal untuk mengganggu dan ekstraksi senyawa bioaktif dari ganggang dalam batch yang lebih kecil (sekitar 8-10L)

Kavitasi Ultrasonik untuk Gangguan dan Ekstraksi Sel

UP400St with stirrer for cell disintegration, disruption and extractionKetika terkena energi ultrasonik yang intens, dinding atau membran dari semua jenis sel (termasuk botani, mamalia, alga, jamur, bakteri dll) terganggu dan sel robek menjadi fragmen yang lebih kecil oleh kekuatan mekanik kavitasi ultrasonik padat energi. Ketika dinding sel rusak, metabolit seluler seperti protein, lipid, asam nukleat dan klorofil dilepaskan dari matriks dinding sel serta dari interior sel dan ditransfer ke media kultur atau pelarut di sekitarnya.
Mekanisme kavitasi ultrasonik / akustik yang dijelaskan di atas mengganggu sel alga utuh atau gas dan vakuola cair di dalam sel dengan sangat parah. Kavitasi ultrasonik, getaran, turbulensi dan mikro-streaming mempromosikan transfer massa antara interior sel dan pelarut sekitarnya sehingga biomolekul (yaitu metabolit) efisien dan cepat dilepaskan. Karena sonikasi adalah pengobatan mekanis murni yang tidak memerlukan bahan kimia yang keras, beracun dan / atau mahal.
Intensitas tinggi, ultrasound frekuensi rendah menciptakan kondisi padat energi yang ekstrim, menampilkan tekanan tinggi, suhu dan kekuatan geser tinggi. Kekuatan fisik ini mempromosikan gangguan struktur sel untuk melepaskan senyawa intraseluler ke dalam media. Oleh karena itu, ultrasound frekuensi rendah sebagian besar digunakan untuk ekstraksi zat bioaktif dan bahan bakar dari ganggang. Bila dibandingkan dengan metode ekstraksi konvensional seperti ekstraksi pelarut, manik-manik-penggilingan atau homogenisasi tekanan tinggi, ekstraksi ultrasonik unggul dengan melepaskan sebagian besar senyawa bioaktif (seperti lipid, protein, polisakarida dan mikro-nutrisi) dari sel sonoporated dan terganggu. Menerapkan kondisi proses yang tepat, ekstraksi ultrasonik memberikan hasil ekstraksi yang unggul dalam durasi proses yang sangat singkat. Misalnya, ekstraktor ultrasonik berkinerja tinggi menunjukkan kinerja ekstraksi yang sangat baik dari ganggang, bila digunakan dengan pelarut yang sesuai. Dalam media asam atau basa, dinding sel alga menjadi berpori dan keriput, yang menyebabkan peningkatan hasil pada suhu rendah (di bawah 60 ° C) dalam waktu sonikasi singkat (kurang dari 3 jam). Durasi ekstraksi pendek pada suhu ringan mencegah degradasi fucoidan, sehingga polisakarida yang sangat bioaktif diperoleh.
Ultrasonication juga merupakan metode untuk mengubah fucoidan berat molekul tinggi menjadi fucoidan berat molekul rendah, yang secara signifikan lebih bioaktif karena strukturnya yang terbebrasi. Dengan bioaktivitas dan bioakssitasnya yang tinggi, fucoidan berat molekul rendah adalah senyawa yang menarik untuk obat-obatan dan sistem pengiriman obat.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Studi Kasus: Ekstraksi Ultrasonik Senyawa Alga

Efisiensi ekstraksi ultrasonik dan optimalisasi parameter ekstraksi ultrasonik telah dipelajari secara luas. Di bawah ini, Anda dapat menemukan hasil yang patut dicontoh untuk hasil ekstraksi melalui ultrasonikasi dari berbagai spesies alga.

Ekstraksi Protein dari Spirulina menggunakan Mano-Thermo-Sonication

Kelompok penelitian Prof. Chemat (University of Avignon) menyelidiki efek manothermosonication (MTS) pada ekstraksi protein (seperti phycocyanin) dari Arthrospira platensis cyanobacteria kering (juga dikenal sebagai spirulina). Mano-Thermo-Sonication (MTS) adalah aplikasi ultrasonik dikombinasikan dengan tekanan tinggi dan suhu untuk mengintensifkan proses ekstraksi ultrasonik.
Menurut hasil eksperimen, MTS mempromosikan transfer massa (diffusivity efektif tinggi, De) dan memungkinkan untuk mendapatkan 229% lebih banyak protein (28,42 ± 1,15 g / 100 g DW) daripada proses konvensional tanpa ultrasound (8,63 ± 1,15 g / 100 g DW). Dengan 28,42 g protein per 100 g biomassa spirulina kering dalam ekstrak, tingkat pemulihan protein 50% dicapai dalam 6 menit efektif dengan proses MTS terus menerus. Pengamatan mikroskopis menunjukkan bahwa kavitasi akustik berdampak filamen spirulina dengan mekanisme yang berbeda seperti fragmentasi, sonoporasi, detexturation. Berbagai fenomena ini membuat ekstraksi, pelepasan dan solubilisasi senyawa bioaktif spirulina lebih mudah. [Vernès et al., 2019]

Ultrasonic extraction of spirulina protein from Arthrospira platensis cyanobacteria.

Gambar mikroskop optik filamen spiurulina utuh yang mengalami perawatan MTS dari waktu ke waktu. Scale bar (gambar A) = 50 μm untuk semua gambar.
gambar dan studi: ©Vernès et al. 2019

Ultrasonic Fucoidan dan Glucan Extraction dari Laminaria digitata

Kelompok penelitian TEAGASC Dr. Tiwari menyelidiki ekstraksi polisakarida, yaitu fucoidan, laminarin dan glukan total, dari macroalgae Laminaria digitata menggunakan ultrasonicator UIP500hdT. Parameter ekstraksi yang dibantu secara ultrasonik (UEA) yang diteliti menunjukkan pengaruh signifikan pada tingkat fucose, FRAP dan DPPH. Tingkat 1060,75 mg / 100 g ds, 968,57 mg / 100 g ds, 8,70 μM trolox / mg fde dan 11,02% diperoleh untuk fucose, glukan total, FRAP dan DPPH masing-masing pada kondisi suhu yang dioptimalkan (76◦ C), waktu (10 menit) dan amplitudo ultrasonik (100%) menggunakan 0,1 M HCl sebagai pelarut. Kondisi UEA yang dijelaskan kemudian diterapkan dengan sukses ke makroalga coklat lain yang relevan secara ekonomi (L. hyperborea dan A. nodosum) untuk mendapatkan ekstrak kaya polisakarida. Studi ini menunjukkan penerapan UEA untuk meningkatkan ekstraksi polisakarida bioaktif dari berbagai spesies makroalgal.

Ekstraksi Fitokimia Ultrasonik dari F. vesiculosus dan P. canaliculata

Tim peneliti García-Vaquero membandingkan berbagai teknik ekstraksi baru termasuk ekstraksi ultrasonik berkinerja tinggi, ekstraksi ultrasound-microwave, ekstraksi microwave, ekstraksi yang dibantu hidrotermal dan ekstraksi yang dibantu tekanan tinggi untuk mengevaluasi efisiensi ekstraksi dari spesies mikroalga coklat Fucus vesiculosus dan Pelvetia canaliculata. Untuk ultrasonication, mereka menggunakan Hielscher UIP500hdT ultrasonic extractor. Anylsis hasil ekstraksi mengungkapkan bahwa ekstraksi ultrasonik mencapai hasil tertinggi dari sebagian besar phytochemical dari kedua F. vesiculosus. Ini berarti, hasil tertinggi dari senyawa yang diekstrak dari F. vesiculosus menggunakan ultrasonic extractor UIP500hdT adalah: total kandungan fenolik (445,0 ± 4,6 mg setara asam galat / g), total kandungan fenoliknin (362,9 ± setara 3,7 mg phloroglucinol / g), total kandungan flavonoid (286,3 ± 7,8 mg quercetin setara / g) dan total kandungan tanin (189,1 ± 4,4 mg setara katekin / g).
Dalam studi penelitian mereka, tim menyimpulkan bahwa penggunaan ekstraksi ultrasonik-dibantu "dikombinasikan dengan 50% larutan etanol sebagai pelarut ekstraksi bisa menjadi strategi yang menjanjikan menargetkan ekstraksi TPC, TPhC, TFC dan TTC, sementara mengurangi co-ekstraksi karbohidrat yang tidak diinginkan dari kedua F. vesiculosus dan P. canaliculata, dengan aplikasi yang menjanjikan ketika menggunakan senyawa ini sebagai obat-obatan, nutraceuticals dan cosmeceuticals." [García-Vaquero et al., 2021]

Spirulina Protein Extraction using Hielscher ultrasonic extractors can be linearly sclaed from small to large production.

Peningkatan mano-thermo-sonication di University of Avignon menggunakan ultrasonicator Hielscher: dari peralatan laboratorium UIP1000hdT (A) untuk peralatan skala pilot UIP4000hdT (B, C & D). Pada gambar D adalah skema bagian transversal dari sel aliran ultrasonik FC100K.
gambar dan studi: ©Vernès et al. 2019

Ultrasonic algae disruption and extraction in continuous in-line mode for the release lipids, proteins, polysaccharides and other bioactive substances.

Penyetelan ekstraktor inline ultrasonik dengan sel aliran: 2x UIP1000hdT ultrasonicators dengan reaktor sel aliran untuk ekstraksi alga terus menerus

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Ultrasonic extractor for algae disruption in an open vessel

UIP1000hdT (1kW, 20kHz) ekstraktor ultrasonik dengan pengaduk untuk gangguan dan ekstraksi ganggang seperti Chlorella, spirulina, Nannochloropsis, alga broen serta mikro dan makro-alga lainnya.

Keuntungan Ekstraksi Alga Ultrasonik

  • Efisiensi ekstraksi yang tinggi
  • Hasil ekstraksi superior
  • proses yang cepat
  • Suhu rendah
  • Cocok untuk mengekstrak senyawa termolabile
  • Kompatibel dengan pelarut apa pun
  • Konsumsi energi rendah
  • Teknik ekstraksi hijau
  • Operasi yang mudah dan aman
  • Biaya investasi dan operasional yang rendah
  • 24/7 operasi di bawah tugas berat

Ekstraktor Ultrasonik Berkinerja Tinggi untuk Gangguan Alga

Peralatan ultrasonik canggih dari Hielscher memungkinkan kontrol penuh atas parameter proses seperti amplitudo, suhu, tekanan dan masukan energi.
Untuk ekstraksi ultrasonik, parameter seperti ukuran partikel bahan baku, jenis pelarut, rasio padat terhadap pelarut, dan waktu ekstraksi dapat bervariasi dan dioptimalkan untuk hasil terbaik.
Karena ekstraksi ultrasonik adalah metode ekstraksi non-termal, degradasi termal bahan bioaktif yang ada dalam bahan baku seperti ganggang dihindari.
Secara keseluruhan, keuntungan seperti hasil tinggi, waktu ekstraksi yang singkat, suhu ekstraksi rendah, dan sejumlah kecil pelarut membuat sonikasi metode ekstraksi unggul.

Ekstraksi Ultrasonik: Didirikan di Laboratorium dan Industri

Ekstraksi ultrasonik secara luas diterapkan untuk ekstraksi segala jenis senyawa bioaktif dari tumbuhan, ganggang, bakteri dan sel mamalia. Ekstraksi ultrasonik telah ditetapkan sebagai sederhana, hemat biaya dan sangat efisien yang unggul teknik ekstraksi tradisional lainnya dengan hasil ekstraksi yang lebih tinggi dan durasi pemrosesan yang lebih pendek.
Dengan laboratorium, bench-top dan sepenuhnya-industri sistem ultrasonik tersedia, ekstraksi ultrasonik saat ini adalah teknologi yang mapan dan terpercaya. Ekstraktor ultrasonik Hielscher dipasang di seluruh dunia di fasilitas pemrosesan industri yang menghasilkan senyawa bioaktif kelas makanan dan farmasi.

Proses standardisasi dengan Hielscher Ultrasonics

Ekstrak yang berasal dari alga, yang digunakan dalam makanan, obat-obatan atau kosmetik, harus diproduksi sesuai dengan Good Manufacturing Practices (GMP) dan di bawah spesifikasi pemrosesan standar. Sistem ekstraksi digital Hielscher Ultrasonics dilengkapi dengan perangkat lunak cerdas, yang membuatnya mudah untuk mengatur dan mengendalikan proses sonikasi dengan tepat. Perekaman data otomatis menulis semua parameter proses ultrasonik seperti energi ultrasound (energi total dan bersih), amplitudo, suhu, tekanan (ketika temp dan sensor tekanan dipasang) dengan stempel tanggal dan waktu pada kartu SD bawaan. Hal ini memungkinkan Anda untuk merevisi setiap banyak ultrasonik diproses. Pada saat yang sama, reproduktifitas dan kualitas produk yang terus tinggi dipastikan.

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 UIP4000hdT
n.a. 10 sampai 100L/menit UIP16000
n.a. kristal yang lebbig cluster UIP16000

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Meminta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini untuk meminta informasi tambahan tentang prosesor ultrasonik, aplikasi dan harga. Kami akan senang untuk mendiskusikan proses Anda dengan Anda dan menawarkan sistem ultrasonik yang memenuhi kebutuhan Anda!









Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi dan ekstraksi pada laboratorium, pilot dan skala industri.

Literatur/referensi



Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Alga: Macroalgae, Microalgae, Phytoplankton, Cyanobacteria, Rumput Laut

Istilah alga adalah salah satu informal, digunakan untuk kelompok besar dan beragam organisme eukariotik fotosintesis. Alga sebagian besar dianggap protista, tetapi kadang-kadang mereka juga diklasifikasikan sebagai jenis tanaman (botani) atau choromists. Tergantung pada struktur sel mereka, mereka dapat dibedakan menjadi makroalga dan mikroalga, juga dikenal sebagai fitoplankton. Macroalgae adalah organisme multi-sel, sering dikenal sebagai rumput laut. Kelas makroalga mengandung berbagai spesies alga laut makroskopik, multiseluler. Istilah fitoplankton terutama digunakan untuk alga bersel tunggal laut mikroskopis (mikroalga), tetapi juga dapat mencakup cyanobacteria. Fitoplankton adalah kelas luas dari berbagai organisme termasuk bakteri fotosintesis serta mikroalga dan armor berlapis coccolithophores.
Karena alga dapat bersel tunggal atau multisel dengan struktur filamen (seperti string) atau seperti tanaman, mereka seringkali sulit untuk diklasifikasikan.

Spesies makroalga (rumput laut) yang paling banyak dibudidayakan adalah Eucheuma spp., Kappaphycus alvarezii, Gracilaria spp., Saccharina japonica, Undaria pinnatifida, Pyropia spp., dan Sargassum fusiforme. Eucheuma dan K. alvarezii dibudidayakan untuk carrageenan, agen gelling hidrocolloidal; Gracilaria dibudidayakan untuk produksi agar-agar; sementara spesies lain mencari makan untuk makanan dan nutrisi.
Jenis rumput laut lainnya adalah rumput laut. Kelps adalah rumput laut alga coklat besar yang membentuk ordo Laminariales. Rumput laut kaya akan alginat, karbohidrat, yang digunakan untuk menebalkan produk seperti es krim, jeli, saus salad, dan pasta gigi, serta bahan dalam beberapa makanan anjing dan barang-barang manufaktur. Bubuk alginat juga sering digunakan dalam kedokteran gigi umum dan ortodontik. Polisakarida rumput laut seperti fucoidan digunakan dalam perawatan kulit sebagai bahan gelling.
Fucoidan adalah heteropolisakarida yang larut dalam air sulfat, hadir dalam beberapa spesies ganggang coklat. Fucoidan yang diproduksi secara komersial terutama diekstrak dari spesies rumput laut Fucus vesiculosus, Cladosiphon okamuranus, Laminaria japonica dan Undaria pinnatifida.

Genera alga dan spesies yang menonjol

  • Chlorella Adalah genus dari sekitar tiga belas spesies alga hijau bersel tunggal (mikroalga) milik divisi Chlorophyta. Sel chlorella memiliki bentuk bulat, berdiameter sekitar 2 hingga 10 μm, dan tidak memiliki flagela. Kloroplas mereka mengandung pigmen fotosintesis hijau klorofil-a dan -b. Salah satu spesies Chlorella yang paling banyak digunakan adalah Chlorella vulgaris, yang populer digunakan sebagai suplemen makanan atau sebagai aditif makanan kaya protein.
  • Spirulina (Arthrospira platensis cyanobacteria) adalah alga biru-hijau filamen dan multiseluler.
  • Nannochloropsis oculata Adalah spesies dari genus Nannochloropsis. Ini adalah ganggang hijau kecil uniseluler, ditemukan di laut dan air tawar. Alga Nannochloropsis ditandai dengan sel bulat atau sedikit ovoid dengan diameter 2-5 μm.
  • Dicrateria adalah genus haptophytes, yang terdiri dari tiga spesies Dicrateria gilva, Dicrateria inornata, Dicrateria rotunda, dan Dicrateria vlkianum. Dicrateria rotunda (D. rotunda) dapat mensintesis hidrokarbon setara dengan minyak bumi (hidrokarbon jenuh dengan jumlah karbon mulai dari 10 hingga 38).

High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.