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Estrazione a ultrasuoni dei pigmenti della Spirulina

L'estrazione a ultrasuoni si è dimostrata altamente efficiente per l'isolamento di estratti di microalghe di qualità superiore. I pigmenti della spirulina, come la ficocianina, sono noti come superfood, che contribuiscono ai benefici per la salute grazie al loro elevato contenuto di antiossidanti, vitamine e proteine. Per produrre integratori altamente concentrati, come polveri e compresse, i pigmenti blu devono essere estratti dall'alga spirulina.

spirulina

L'Arthrospira platensis (A. platensis) e l'Arthrospira maxima (A. maxima) sono note con il termine spirulina. La spirulina è un'alga blu-verde ricca di aminoacidi e antiossidanti. Con un elevato carico di nutrienti come proteine, enzimi, minerali e vitamine A, K, B12, ferro e manganese, sono classificate come superfood. Il genere di alghe Arthrospira ha un contenuto particolarmente elevato di proteine. Il suo contenuto proteico varia dal 53 al 68% del peso secco e offre l'intero spettro di tutti gli aminoacidi essenziali. Inoltre, l'Arthrospira ha un'elevata quantità di acidi grassi polinsaturi (PUFA), pari a circa l'1,5-2% del contenuto lipidico totale, che va dal 5 al 6%. Questi PUFA contengono l'acido γ-linolenico (GLA), un acido grasso Omega-6 essenziale. Altri composti bioattivi dell'Arthrospira includono vitamine, minerali e pigmenti fotosintetici.
Nota: scientificamente, Spirulina platensis (S. platensis) e Spirulina maxima (S. maxima) sono correttamente denominate Arthrospira platensis (A. platensis) e Arthrospira maxima (A. maxima). Entrambe le specie erano un tempo classificate nel genere Spirulina e fino ad oggi sono conosciute colloquialmente con il nome di spirulina. Sebbene l'introduzione di due generi separati di Arthrospira e Spirulina sia ora generalmente accettata, il termine spirulina è spesso usato come termine ombrello.

Omogeneizzatore a ultrasuoni UP400St per l'estrazione in batch agitato di prodotti botanici

Estrazione a ultrasuoni di prodotti botanici - Lotto da 8 litri - UP400St

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Estrazione di spirulina a ultrasuoni

I disgregatori cellulari a ultrasuoni (detti anche estrattori a ultrasuoni) sono noti per la loro capacità di aprire le cellule al fine di rilasciare materiale intracellulare. Quando le onde ultrasonore intense vengono accoppiate ai fluidi, si verifica il fenomeno della cavitazione acustica. Le forze cavitazionali disgregano le pareti cellulari e aumentano il trasferimento di massa, in modo che i composti bioattivi target vengano trasportati dalla cellula al liquido.

I disgregatori a ultrasuoni sono utilizzati per le estrazioni da fonti vegetali (ad es. piante, alghe, funghi).

Estrazione a ultrasuoni dalle cellule: la sezione trasversale microscopica (TS) mostra il meccanismo di azione durante l'estrazione a ultrasuoni dalle cellule (ingrandimento 2000x) [risorsa: Vilkhu et al. 2011].

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Vantaggi dell'estrazione a ultrasuoni

  • Alto rendimento
  • Estratto di qualità superiore
  • Estrazione rapida
  • Processo delicato e non termico
  • Vari solventi
  • Sicuro
  • facile da usare
  • Scalabilità lineare
  • Bassa manutenzione
  • ROI veloce

protocollo di estrazione

Prabuthas et al. (2011) hanno sviluppato il seguente protocollo di estrazione per ottenere un estratto di ficocianina di alta qualità: l'estrazione della ficocianina è stata valutata in termini di concentrazione di ficocianina utilizzando acqua distillata e una soluzione di CaCl2 all'1%. L'alga marina spirulina viene utilizzata in forma essiccata, poiché la biomassa umida viene immediatamente utilizzata dai batteri e inizia a degradarsi a causa della sua composizione nutrizionale. Pertanto, per evitare questi problemi, si raccomanda l'uso di biomassa algale essiccata. L'estrazione è stata effettuata mescolando 0,1 g di biomassa essiccata con una quantità di solvente; la sonicazione è stata eseguita con tempi e ampiezza conformi al disegno sperimentale. Le sospensioni dei campioni sono state sonicate con un disgregatore cellulare a ultrasuoni UP50H di Hielscher, seguito da una centrifugazione di 15 minuti a 13500 giri al minuto con una centrifuga refrigerata. Il contenuto di ficocianina e proteine durante l'estrazione con diversi solventi è stato analizzato con cloruro di calcio e acqua distillata.
La quantità massima di ficocianina, 0,3116 mg/ml, è stata ottenuta nella soluzione di cloruro di calcio, seguita da 0,299 mg/ml in acqua distillata. La quantità massima di proteine, 63,63%, è stata ottenuta con il solvente acqua distillata e 54,69% con la soluzione di cloruro di calcio. Quindi la soluzione di CaCl2 è risultata il miglior solvente per l'estrazione della ficocianina con l'assistenza degli ultrasuoni.

Estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni per l'estrazione della spirulina

Hielscher è il vostro partner esperto di lunga data quando si tratta di estrazione a ultrasuoni potente e affidabile di bioattivi da piante e biomasse vegetali. Tutti gli estrattori a ultrasuoni possono essere utilizzati 24 ore su 24 e 7 giorni su 7 e sono adatti alla produzione commerciale di estratti alimentari. La nostra gamma di prodotti copre l'intero spettro, dai biodistruttori portatili più piccoli agli ultrasuonatori pilota e ai sistemi industriali a ultrasuoni. Vari accessori, come diversi sonotrodi e reattori a cella di flusso, consentono un adattamento ottimale ai requisiti di processo. Tutti i processori a ultrasuoni Hielscher sono robusti, facili da usare e progettati per essere semplici da usare. I nostri ultrasonori a controllo digitale sono dotati di una scheda SD integrata per la protocollatura automatica dei dati di sonicazione.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:

Volume di batch Portata Dispositivi raccomandati
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 UIP4000
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. più grande cluster di UIP16000
Perché Hielscher Ultrasonics?

  • Esperienza a lungo termine nella sonicazione
  • alta qualità
  • robustezza
  • Funzionamento 24/7
  • Prova a secco protetta
  • scalabilità lineare
  • Eccellente servizio clienti
  • Bassa manutenzione
  • formazione & servizio di installazione
  • centro tecnico
  • sviluppo del processo
  • Apparecchiature a ultrasuoni personalizzate

Il nostro personale ben addestrato garantisce un elevato servizio al cliente e una consulenza professionale.
Contattateci oggi stesso! Saremo lieti di consigliarvi l'estrattore a ultrasuoni più adatto alla vostra applicazione.

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Hielscher Ultrasonics produce ultrasuonatori ad alte prestazioni per estrazioni a spettro completo.

Estrattori a ultrasuoni ad alta potenza, dal laboratorio alla scala pilota e industriale.

Letteratura/riferimenti



Particolarità / Cose da sapere

spirulina

La spirulina è una specie di cianobatteri (noti anche come cianofite), un phylum di batteri che ottengono l'energia attraverso la fotosintesi. Sono gli unici procarioti fotosintetici in grado di produrre ossigeno. Il nome cianobatteri deriva dal colore dei batteri (greco: κυανός, trad. kyanós, blu). Per il loro colore sono anche chiamate alghe blu-verdi, anche se il termine alga nell'uso moderno è limitato agli eucarioti. La Spirulina platensis (S. platensis) è un cianobatterio procariotico multifiletico che può essere facilmente coltivato in monocoltura in stagni aperti o bioreattori chiusi. La C-ficocianina (C-PC) è la principale ficobiliproteina della spirulina.

Estratti di spirulina

La spirulina è un popolare integratore alimentare derivato dalla biomassa di cianobatteri marini (alghe blu-verdi). Le due specie di spirulina utilizzate per la preparazione di integratori vegani di proteine e pigmenti sono Arthrospira platensis e Arthrospira maxima. L'estratto rilasciato da queste microalghe è ricco di antiossidanti, aminoacidi e vitamine. Pertanto, l'estratto blu in polvere viene aggiunto a succhi, frullati, shake e bevande, conferendo loro un bel colore blu intenso. In alternativa, l'estratto di spirulina può essere consumato sotto forma di compresse.
La ficocianina, l'alloficocianina e la ficoeritrina sono complessi pigmentoproteici della famiglia delle ficobiliproteine che assorbono la luce, noti per il loro intenso colore azzurro. La ficocianina è un pigmento accessorio della clorofilla. Poiché tutte le ficobiliproteine sono solubili in acqua, non sono presenti all'interno della membrana; le ficobiliproteine sono invece legate come aggregati (i cosiddetti ficobilisomi) alla membrana cellulare.

Estrazione a ultrasuoni e distruzione cellulare

L'estrazione assistita da ultrasuoni (Ultrasound-Assisted Extraction, UAE) è utilizzata per rilasciare e isolare composti bioattivi da materiale vegetale e tessuti.
Per i processi di estrazione a ultrasuoni, le onde ultrasonore intense vengono accoppiate a un mezzo in cui le onde generano una compressione e un'espansione alternate. Durante i cicli di compressione/espansione, si creano bolle di vuoto che crescono per diversi cicli fino a quando non riescono ad assorbire altra energia e implodono violentemente. L'implosione delle bolle produce uno stato altamente energetico con temperature locali fino a 5000 K, differenziali di pressione di 1000atm, tassi di riscaldamento e raffreddamento superiori a 1010 K/s e getti di liquido con velocità di 280m/s. Questo fenomeno è noto come cavitazione acustica.

La cavitazione ultrasonica/acustica crea forze molto intense che aprono le pareti cellulari, la cosiddetta lisi (fare clic per ingrandire!).

L'estrazione a ultrasuoni si basa sulla cavitazione acustica e sulle forze di taglio idrodinamiche.

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