超音波処理による微細藻類採取の改善
微細藻類は脂質、タンパク質、微量栄養素に富んでおり、栄養源として貴重である。藻類の細胞壁は構造的に弾力性があり、細胞内化合物を下流で抽出する必要がある。 – 特に脂質と微量栄養素 – には、非加熱の高効率技術が必要です。Hielscherは、ソニケーターによって、次の2つの重要な処理工程を促進し、強化する優れた処理ソリューションを提供します。 – バイオマス濃度と細胞破壊。
ソニケーターUIP1000hdT 藻類加工用
ソニケーター – 藻類処理の2つのステップ
- 非破壊的な藻の収穫
Arthrospira platensisの典型的な多細胞螺旋構造の生存性を妨げず、完全性を損なわない。マイルドな超音波振動とキャビテーションにより、Arthrospira platensis細胞内のガス小胞が崩壊し、浮力のある細胞が沈殿する。これにより、藻類バイオマスの濃縮が容易になる。 - 抽出のための細胞破砕(脂質、タンパク質、生物活性化合物)
抽出の第二工程では、脂質、タンパク質、生理活性化合物などの細胞内化合物を放出するために、Arthrospira platensisの細胞構造を破壊するために強力な超音波処理を行う。
超音波藻類抽出についてもっと知る!
超音波を利用した藻類の収穫
Lecinaら(2015年)の研究では、藍藻Arthrospira fusiformis(Arthrospira platensisでもある)の培養に非破壊的超音波処理を施し、バイオマスの沈殿と回収が著しく促進されることが明らかになった。低強度の超音波場(≤0.5 W/mL)を適用することで、研究者らは、細胞の生存率や形態を損なうことなく、可逆的な凝集を誘導した。 – インタクトな生体分子や、さらに培養するための生細胞を必要とする用途では必須条件である。
を持つ。 “非破壊的な超音波処理により、これらの微細藻類は容易に沈降させることができ、バイオマスを約30倍に濃縮しながら、約80~85%の回収率を達成することができる。” (レシーナ他、2015年)。
超音波抽出機 UIP2000hdT 藻類から脂質、タンパク質、生物活性化合物を商業的に抽出するためのステンレス製リアクター。
藻類採取・抽出用高性能ソニケーター
Hielscherソニケーターは、実験室と工業規模の両方の用途向けに設計された高度で高性能な超音波プロセッサーで、藻類の収穫と抽出のワークフローに理想的です。収穫段階において、Hielscherシステムは、細胞の完全性を損なうことなく、細胞の凝集と沈降を促進する正確な低強度超音波処理を可能にします。その後、その高強度機能により、制御された細胞破砕が可能になり、細胞内脂質、色素、微量栄養素の効率的な放出が促進されます。調整可能な振幅とサイクルモード、連続運転モード、堅牢な設計により、Hielscherソニケーターはスケーラブルでエネルギー効率の高いバイオプロセスをサポートします。 – 現代の藻類バイオリファイナリーにおける重要なツールとなっている。
- 高性能
- 最先端技術
- 信頼性 & 堅牢性
- 調整可能で正確なプロセス制御
- バッチ & インライン
- どのボリュームに対しても
- インテリジェント・ソフトウェア
- スマート機能(プログラマブル、データ・プロトコル、リモート・コントロールなど)
- 操作が簡単で安全
- ローメンテナンス
- CIP(クリーンインプレイス)
デザイン、製造、コンサルティング – 品質 ドイツ製
Hielscher社の超音波装置は、その最高の品質と設計基準でよく知られています。頑丈で操作が簡単なため、産業設備にスムーズに組み込むことができます。過酷な条件や厳しい環境でも、Hielscherの超音波装置は容易に対応できます。
Hielscher Ultrasonics社は、ISO認証取得企業であり、最先端の技術と使いやすさを特徴とする高性能超音波振動子に特に重点を置いています。もちろん、Hielscherの超音波装置はCEに準拠しており、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です:
| バッチ量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 1〜500mL | 10~200mL/分 | UP100H |
| 10〜2000mL | 20~400mL/分 | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1~20L | 0.2~4L/分 | UIP2000hdT |
| 10~100L | 2~10L/分 | UIP4000hdT |
| 15~150L | 3~15L/分 | UIP6000hdT |
| n.a. | 10~100L/分 | UIP16000hdT |
| n.a. | より大きい | クラスタ UIP16000hdT |
文献・参考文献
- Martí Lecina, Jordi Prat, Carlos J. Paredes, Jordi J. Cairó (2025): Non-disruptive sonication of A. fusiformis (A. platensis) cultures facilitates its harvesting. Algal Research, Volume 7, 2015. 1-4.
- 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. - Vernès, Léa; Vian, Maryline; Maâtaoui, Mohamed; Tao, Yang; Bornard, Isabelle; Chemat, Farid (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry, 54, 2017.
よくある質問
細胞の沈降はどのようにして引き起こされるのか?
細胞の沈降は、主に細胞内ガス小胞の崩壊によって誘発され、浮力調節を乱す。これにより細胞密度が増加し、特にシアノバクテリアのような浮遊性生物では、細胞が光帯の外に沈んでしまう。
細胞内のガス胞とは何か?
ガス胞は、シアノバクテリアを含む水生原核生物に見られる、タンパク質と結合したガスで満たされた構造体である。ガス胞は浮力を制御し、細胞が水柱内で垂直方向の位置を調節して、最適な光と栄養素を得ることを可能にする。
シアノバクテリアとは?
シアノバクテリアは光合成を行い、酸素を産生する原核生物で、淡水域や海洋環境でよく見られる。窒素固定と一次生産において重要な役割を果たし、富栄養条件下では有害な藻類を発生させる。
Arthrospira fusiformisとは?
Arthrospira fusiformisは、らせん状の形態で知られる糸状の浮遊性藍藻である。アルカリ性のソーダ湖で繁殖し、フラミンゴの食餌の主成分である。商業的には “スピルリナ” 高タンパクで栄養価が高いからだ。
ソニケーションは藻類にどのような影響を与えているのか?
超音波処理はキャビテーションによって藻類細胞を破壊し、膜損傷、ガス小胞崩壊、光合成障害を引き起こす。緑膿菌のようなシアノバクテリアでは、超音波処理に対する感受性が細胞分裂後に高まるが、これはおそらく日周サイクルの後期光期に構造的脆弱性があるためであろう。


