Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Estrazione ad ultrasuoni dei pigmenti a spirulina

L'estrazione ad ultrasuoni si è dimostrata altamente efficiente per l'isolamento di estratti di qualità superiore di microalghe. I pigmenti a 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 dalle alghe spirulina.

Spirulina

Arthrospira platensis (A. platensis) e Arthrospira maxima (A. maxima) sono conosciuti con il termine spirulina. Le spirulina sono alghe blu-verdi, ricche di aminoacidi e antiossidanti. Con un alto carico di sostanze nutritive come proteine, enzimi, minerali e vitamine A, K, K, B12, ferro e manganese, sono classificati come superalimentare. Il genere di alghe Arthrospira ha un contenuto proteico particolarmente elevato. Il suo contenuto proteico varia dal 53 al 68% in peso secco e offre l'intero spettro di tutti gli amminoacidi essenziali. Inoltre, Arthrospira ha elevate quantità di acidi grassi polinsaturi (PUFA), che rappresentano circa l'1,5-2% del contenuto totale di lipidi (5-6%). Questi PUFA contengono l'acido γ-linolenico (GLA), un acido grasso essenziale Omega-6. Altri composti bioattivi di Arthrospira includono vitamine, minerali e pigmenti fotosintetici.
Nota: Scientificamente, Spirulina platensis (S. platensis) e Spirulina maxima (S. maxima) sono correttamente definiti come Arthrospira platensis (A. platensis) e Arthrospira maxima (A. maxima). Entrambe le specie erano un tempo classificate nel genere Spirulina e sono conosciute fino ad oggi con il nome spirulina. Sebbene l'introduzione di due generi distinti di Arthrospira e Spirulina sia ormai generalmente accettata, il termine spirulina è spesso usato come termine ombrello.

Estrazione a ultrasuoni a spirulina

I distruttori cellulari ad ultrasuoni (chiamati anche estrattori ad ultrasuoni) sono ben noti per la loro capacità di aprire le cellule per rilasciare materiale intracellulare. Quando le onde ultrasoniche intense sono accoppiate nei fluidi, si verifica il fenomeno della cavitazione acustica. Le forze cavitazionali disturbano le pareti cellulari e aumentano il trasferimento di massa in modo che i composti bersaglio bioattivi siano trasportati dalla cellula nel liquido.

I perturbatori a ultrasuoni sono utilizzati per l'estrazione da fonti di fitofarmaci (ad esempio piante, alghe, funghi).

Estrazione ultrasonica dalle cellule: la sezione trasversale microscopica (ST) mostra il meccanismo delle azioni durante l'estrazione ultrasonica dalle cellule (ingrandimento 2000x) [risorsa: Vilkhu et al. 2011].

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Vantaggi dell'estrazione ad ultrasuoni

  • alto rendimento
  • Qualità superiore dell'estratto
  • Estrazione rapida
  • Processo delicato, non termico
  • Solventi vari
  • Sicuro
  • facile da usare
  • scale-up 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 di ficocianina è stata valutata in termini di concentrazione di ficocianina utilizzando acqua distillata e una soluzione all'1% di CaCl2. L'alga marina spirulina viene utilizzata in forma essiccata in quanto la biomassa umida viene immediatamente utilizzata dai batteri e inizia la degradazione a causa della sua composizione nutrizionale. Pertanto, per evitare questi problemi, si raccomanda l'uso di biomassa di alghe essiccate. L'estrazione è stata effettuata miscelando 0.1g di biomassa secca con la quantità di solvente, la sonicazione è stata eseguita in tempi e ampiezza secondo il progetto sperimentale. Le sospensioni del campione sono state sonicate utilizzando un distruttore cellulare ad ultrasuoni Hielscher UP50H, seguito da una centrifugazione per 15 minuti a 13500 rpm utilizzando una centrifuga refrigerata. Il contenuto di ficocianina e proteine durante l'estrazione con diversi solventi sono stati studiati il cloruro di calcio e l'acqua distillata.
La quantità massima di ficocianina, 0,3116mg/ml è stata ottenuta in soluzione di cloruro di calcio seguita da 0,299mg/ml in acqua distillata. La quantità massima di proteine, 63,63% è stata ottenuta in acqua distillata solvente e 54,69% in soluzione di cloruro di calcio. Così CaCl2 soluzione è stata trovata al miglior solvente per l'estrazione di ficocianina con l'assistenza di ultrasuoni.

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

Hielscher è il vostro partner di lunga data quando si tratta di una potente e affidabile estrazione ad ultrasuoni di bioattivi da biomasse vegetali e fitomasse. Tutti gli estrattori ad ultrasuoni possono essere azionati 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e sono adatti alla produzione commerciale di estratti dietetici. La nostra gamma di prodotti copre l'intero spettro, dai piccoli biodisruptori portatili agli ultrasuoni pilota e ai sistemi industriali ad ultrasuoni. Diversi accessori come sonotrodi e reattori a cella di flusso diversi consentono l'adattamento ottimale alle vostre esigenze di processo. Tutti i processori ad ultrasuoni Hielscher sono robusti, facili da usare e progettati per la facilità d'uso. I nostri ultrasuoni a controllo digitale sono dotati di una scheda SD integrata per il protocollo automatico dei dati di sonicazione.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

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 pluriennale nella sonicazione
  • Alta qualità
  • robustezza
  • Funzionamento 24/7
  • Protetto contro il funzionamento a secco
  • 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 clienti e una consulenza professionale.
Contattaci oggi stesso! Siamo lieti di consigliarvi l'estrattore ad ultrasuoni più adatto alla vostra applicazione.

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Hielscher Ultrasonics produce ultrasuoni ad alte prestazioni per estratti a pieno spettro.

Estrattori ad ultrasuoni ad alta potenza da laboratorio a scala pilota e industriale.

Letteratura/riferimenti

  • Bachchhav M.B., Kulkarni M.V., Ingale A.G. (2017): Un'efficiente estrazione della ficocianina mediante ultrasuoni e separazione con "zuccheraggio". Phykos 47 (2): 19-24 (2017).
  • Prabuthas P., Majumdar S., Srivastav P.P., Mishra H.N. (2011): Standardizzazione di un metodo rapido ed economico per l'estrazione dei neutraceutici dalle alghe. Journal of Stored Products and Postharvest Research Vol. 2(5) pp. 93 – 96, maggio 2011.


Particolarità / Cose da sapere

Spirulina

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

Estratti di spirulina

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 di proteine vegane 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, frullati e bevande e conferisce loro un bel colore blu intenso. In alternativa, l'estratto di spirulina può essere consumato sotto forma di compresse.
Le ficocianine alloficocianina e ficoeritrina sono complessi di proteine pigmentosi della famiglia delle ficocianine che raccolgono la luce, noti per il loro intenso colore azzurro chiaro. La ficocianina è un pigmento accessorio della clorofilla. Poiché tutte le ficobiliproteine sono solubili in acqua, non sono presenti all'interno della membrana, mentre le ficobiliproteine sono legate come aggregati (i cosiddetti ficobilisomi) alla membrana cellulare.

Estrazione ad ultrasuoni e distruzione delle cellule

L'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) è utilizzata per rilasciare e isolare composti bioattivi da materiale fito e tessuti.
Per i processi di estrazione ad ultrasuoni, le onde ultrasoniche intense vengono accoppiate in un mezzo in cui le onde generano alternando compressione ed espansione. Durante i cicli di compressione/espansione si formano bolle sottovuoto che crescono in più cicli fino a quando non possono assorbire più energia e implodere violentemente. L'implosione della bolla produce uno stato altamente energetico con temperature locali fino a 5000K, differenziali di pressione di 1000atm, velocità 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 note come lisi (clicca per ingrandire!).

L'estrazione ad ultrasuoni si basa sulla cavitazione acustica e le sue forze di taglio idrodinamiche.