ულტრაბგერითი წყალმცენარეების ექსტრაქცია საკვები დანამატებისთვის
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის საუკეთესო მეთოდი წყალმცენარეების უჯრედების ეფექტურად და სწრაფად დასაშლელად. Sonication-ს შეუძლია გაათავისუფლოს ბიოაქტიური ნაერთების სრული რაოდენობა, რაც ულტრაბგერითი ტექნიკას უაღრესად ეფექტურს ხდის.
როგორ გამოვიღოთ ცილები, ლიპიდები და ფენოლიკები წყალმცენარეებიდან ულტრაბგერითი საშუალებით
წყალმცენარეები და მიკროწყალმცენარეები მდიდარია ბიოლოგიურად აქტიური ნაერთებით, როგორიცაა ცილები, ლიპიდები, კაროტინოიდები, პიგმენტები (მაგ., ფიკოციანინები, ასტაქსანტინი და სხვ.), ფენოლები და პოლისაქარიდები (მაგ., კარაგენები). ეს მათ ფართოდ გამოყენებულ ბუნებრივ მასალად აქცევს საკვებისა და დიეტური დანამატების ექსტრაქტების დასამზადებლად. საკვები დანამატებისთვის ყველაზე ხშირად გამოყენებული წყალმცენარეებია Arthrospira maxima და (ასევე ცნობილი როგორც სპირულინა), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis და Ulva spp. ცნობილია, რომ წყალმცენარეები მაღალი ხარისხის ცილების, ლიპიდების, გრძელი ჯაჭვის PUFA-ების (მაგ. ომეგა-3), პოლისაქარიდების (მაგ. ალგინატი, კარაგენანი, β-გლუკანები), ვიტამინებისა და ანტიოქსიდანტების კარგი წყაროა.
სპირულინა არის წყალმცენარეების საყოველთაოდ გამოყენებული სახეობა, რომელიც მდიდარია მაღალი ღირებულების ბიოაქტიური ნაერთებით, როგორიცაა ცილები (მშრალი წონით 50-70%). ვინაიდან სპირულინა დამტკიცებულია FDA-ს (აშშ-ს სურსათის წამლების ადმინისტრაციის) მიერ, როგორც GRAS (ზოგადად აღიარებული, როგორც უსაფრთხო), სპირულინასა და სპირულინას ექსტრაქტები შეიძლება გამოყენებულ იქნას კომერციულ საკვებში ან საკვებ დანამატებად.
ულტრაბგერითი წყალმცენარეების მოპოვების უპირატესობები
ულტრაბგერითი მოპოვება აჯობებს მოპოვების ალტერნატიულ მეთოდებს მრავალფეროვან წერტილებში, როგორიცაა მაღალი მოსავლიანობა, საიმედოობა, უსაფრთხოება, სიმარტივე და გარემოსადმი კეთილგანწყობა.
სრული ექსტრაქციის მოსავლიანობა
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი არღვევს წყალმცენარეების უჯრედებს და არღვევს მათ ისე, რომ უჯრედშიდა მასალა გამოიყოფა. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ათავისუფლებს ბიოაქტიურ ნაერთების სრულ სპექტრს, როგორიცაა ფიკობილიპროტეინები, კაროტინოიდები და ლიპიდები და ფენოლიკები.
ფიკობილიპროტეინები შეიძლება დაიყოს სამ ძირითად ჯგუფად, კერძოდ ქლორო-ფიკოციანინები, ალოფიკოციანინები და ფიკოერიტრინები. C-Phycocyanin არის ბუნებრივი ლურჯი პიგმენტი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება საკვებსა და ფარმაცევტულ პროდუქტებში. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ათავისუფლებს ცილების სრულ სპექტრს.
SonoStation – ულტრაბგერითი სისტემა 2x 2kW ულტრაბგერითი, მორევის ავზი და ტუმბო – არის მოპოვებისთვის მოსახერხებელი სისტემა.
ექსტრაქციის მაღალი ეფექტურობა
Duangsee და სხვ. (2009) გამოსცადა ართოსპირას ბიომასიდან ბიოაქტიური ნაერთების ექსტრაქციის ორი განსხვავებული მეთოდი (ულტრაბგერითი დახმარებით გამხსნელის მოპოვება და მოპოვება განმეორებითი გაყინვით და დათბობით) და დაადგინა, რომ ულტრაბგერითი გამხსნელის ექსტრაქციამ გამოიწვია ექსტრაქციის უფრო მაღალი ეფექტურობა (22.1%), ვიდრე გაყინვა და დათბობა. 15.6%). უჯრედის რღვევის შედარება სონიკასა და განმეორებით გაყინვასა და დათბობას შორის გვიჩვენებს, რომ სონიკა უფრო ეფექტურია. ულტრაბგერითი კავიტაცია არღვევს წყალმცენარეების უჯრედებს სწრაფად და ეფექტურად, რაც იწვევს უჯრედების უფრო მეტ დარღვევას, ვიდრე სპირულინას უჯრედებთან შედარებით, რომლებიც მკურნალობენ განმეორებითი გაყინვით და დათბობით.
Sonication უფრო ეფექტური იყო უჯრედის კონვერტის გატეხვისას, განმეორებით გაყინვასა და დათბობასთან შედარებით. ფიკოციანინის ექსტრაქციის გამოსავლიანობამ აჩვენა, რომ დამუშავების ტემპერატურა გავლენას ახდენდა ექსტრაქციის ეფექტურობაზე.
მოპოვების სწრაფი პროცესი
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი სისტემებს შეუძლიათ გამოიყენონ მაღალი ულტრაბგერითი სიმძლავრე მაღალი ამპლიტუდის საშუალებით წყალმცენარეების სუსპენზიაში. ეს ხდის ულტრაბგერითი ექსტრაქციას ძალიან სწრაფ დამუშავების მეთოდად.
ტემპერატურის კონტროლი
Ultrasonication არის არათერმული, წმინდა მექანიკური მოპოვების ტექნიკა. ამოღების ტემპერატურის ზუსტად კონტროლი შესაძლებელია ჩამრთველი ტემპერატურის სენსორის გამოყენებით, რომელიც ჩართულია ციფრულ Hielscher ულტრაბგერით. Hielscher-ის ციფრული ულტრაბგერითი აპარატების პროგრამული უზრუნველყოფა იძლევა ტემპერატურის ლიმიტების დაყენების საშუალებას, ისე რომ ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორი შეჩერდეს ტემპერატურის ლიმიტის მიღწევისას. ტემპერატურის ზუსტი კონტროლი საშუალებას იძლევა თავიდან აიცილოს სითბოსადმი მგრძნობიარე მასალების თერმული დეგრადაცია, როგორიცაა ფიკობილიპროტეინები, ვიტამინები, პოლიფენოლები, პოლისაქარიდები, ლიპიდები და სხვა ბიოაქტიური ნაერთები.
თავსებადია სხვადასხვა გამხსნელებთან
Ultrasonication თავსებადია თითქმის ნებისმიერ გამხსნელთან. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მწვანე გამხსნელებთან ერთად, როგორიცაა წყალი ან ეთანოლი, იძლევა სუფთა ექსტრაქტებს. ეს ულტრაბგერითი ექსტრაქტები შეიძლება უსაფრთხოდ იყოს ჩართული საკვებში, ვინაიდან ექსტრაქციის გამხსნელებს ეთანოლი და წყალი აქვთ GRAS (ზოგადად აღიარებული, როგორც უსაფრთხო) სტატუსი.
განმეორებადობა და პროცესის სტანდარტიზაცია
Hielscher-ის ციფრული ულტრაბგერითი მოყვება ინტელექტუალური პროგრამული უზრუნველყოფა და შემუშავებული მრავალფეროვანი პარამეტრები იდეალური მოპოვების პარამეტრებისთვის. პროგრამული უზრუნველყოფა პროტოკოლებს აწარმოებს ულტრაბგერითი პროცესის ყველა პარამეტრს (მაგ., ამპლიტუდა, წმინდა სიმძლავრე, მთლიანი სიმძლავრე, ტემპერატურა, წნევა, დრო, თარიღი) და წერს ხმოვან მონაცემებს CSV ფაილში ჩაშენებულ SD ბარათზე. ეს საშუალებას გაძლევთ მოახდინოთ თქვენი მოპოვების პროცესის სტანდარტიზება და მჭიდროდ აკონტროლოთ ბგერითი და ხარისხიანი გამომუშავება. ეს ფუნქციები დაგეხმარებათ შეასრულოთ პროცესის სტადანდიზაციის მოთხოვნები და ასევე კარგი წარმოების პრაქტიკა (GMP), რაც ორივე ძალზე მნიშვნელოვანია, როდესაც ექსტრაქტები მზადდება დანამატებისთვის, საკვები ან ფარმაცევტული პროდუქტებისთვის.
ულტრაბგერითი ფიკოციანინის ექსტრაქციის პროტოკოლი
მაზუმდერი და სხვ. (2017) გამოიკვლია ოპტიმალური დამუშავების პარამეტრები ულტრაბგერითი ექსტრაქციისთვის ფიკოციანინისა და ფენოლის Arthospira platensis-დან. ფიკოციანინის (29,9 მგ/გ) და მთლიანი ფენოლის (2,4 მგ/გ) მაქსიმალური გამოსავალი მიღებულ იქნა 40% ეთანოლის კონცენტრაციით, 34,9°C ექსტრაქციის ტემპერატურაზე ულტრაბგერითი UP50H-ის გამოყენებით (50 ვატი, 30 კჰც) 95% ამპლიტუდაზე. ამოღების დრო 104,7 წმ.
ვერნესი და სხვ. (2019) გამოიყენა UIP1000hdT (1000W, 20kHz) ულტრაბგერითი სპირულინასგან ცილების ამოსაღებად. ულტრაბგერითი აღჭურვილი იყო BS2d34 sonotrode და ულტრაბგერითი ნაკადის რეაქტორით (იხილეთ სურათი ქვემოთ ულტრაბგერითი მოპოვების ზუსტი დაყენებისთვის ნაკადის უჯრედით და Seepex ტუმბოთ).
UIP1000hdT – მანოთერმოსონიზაციის (MTS) დაყენება და ჩვენი ცილის მოპოვება სპირულინადან ლაბორატორიული მასშტაბით
წყარო: ვერნესი და სხვ. 2019 წელი
კვლევის შედეგები აჩვენებს, რომ ულტრაბგერითი მოპოვების პირობები, რომლებიც ოპტიმიზირებულია ცილის მოსავლიანად, მოიცავს ოდნავ ამაღლებულ ტემპერატურასა და წნევას (ე.წ. მანოთერმოსონაციის MTS). MTS ხელს უწყობს მასის გადაცემას და იძლევა 229%-ით მეტი ცილის მიღების საშუალებას (28,42 ± 1,15 გ/100 გ მშრალი წონა), ვიდრე ჩვეულებრივი პროცესი ულტრაბგერის გარეშე (8,63 ± 1,15 გ/100 გ მშრალი წონა).
ექსტრაქტში 100 გ მშრალ სპირულინას ბიომასაზე მიღებული 28,42 გ ცილებით, ცილის აღდგენის მაჩვენებელი 50% იყო მიღწეული მხოლოდ 6 წუთში უწყვეტი გაჟონვის პროცესში. მიკროსკოპული გამოსახულება ცხადყოფს, რომ აკუსტიკური კავიტაცია გავლენას ახდენს სპირულინის ძაფებზე სხვადასხვა მექანიზმით, როგორიცაა ფრაგმენტაცია, სონოპორაცია, დეტექსტურაცია. ეს სხვადასხვა ეფექტები აადვილებს და უფრო ეფექტურს ხდის სპირულინას ბიოაქტიური ნაერთების ექსტრაქციას, გამოყოფას და ხსნადობას, რაც იწვევს მაღალი ხარისხის ცილის მოსავალს.
რაც შეეხება ულტრაბგერითი მოპოვებული ცილების ხარისხს, ამინომჟავები არ იყო დეგრადირებული ულტრაბგერითი დამუშავებით, მაგრამ ისინი უფრო დიდი რაოდენობითაა წარმოდგენილი სონიკაციის შემთხვევაში, ჩვეულებრივ ექსტრაქციასთან შედარებით.
როდესაც შედარებულია მანოთერმოსონიზაცია და ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მომატებული წნევისა და ტემპერატურის გარეშე, განსხვავება ექსტრაქციის გამოსავლიანობასა და ეფექტურობაში მხოლოდ მინიმალურია. აქედან გამომდინარე, მხოლოდ ულტრაბგერა ითვლება ყველაზე ეკონომიურ და მარტივ ტექნიკად სპირულინას ცილებით მდიდარი მაღალი ხარისხის ექსტრაქტის მისაღებად. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის მწვანე, ეკოლოგიურად სუფთა მოპოვების ტექნიკა, რომელიც შესაფერისია სპირულინადან ცილის ლაბორატორიული მასშტაბით ამოღებისთვის, რომელიც ადვილად შეიძლება გაიზარდოს პილოტურ და სამრეწველო მასშტაბებზე. (შდრ. Vernès et al. 2019)
UP400 ქ წყალმცენარეების ულტრაბგერითი მოპოვებისთვის 8 ლ პარტიაში
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ექსტრაქტორები
ყველა მოპოვების შედეგი, რომელიც მიღწეულია მცირე მასშტაბით, შეიძლება წრფივად გაფართოვდეს უფრო დიდ საწარმოო სიმძლავრემდე. Hielscher Ultrasonics-ის პროდუქციის დიდი პორტფელი ლაბორატორიიდან სამრეწველო მოპოვების სისტემებამდე აქვს ყველაზე შესაფერისი ულტრაბგერითი თქვენი გათვალისწინებული პროცესის სიმძლავრისთვის. ჩვენი დიდი ხნის გამოცდილი პერსონალი დაგეხმარებათ ტექნიკურ-ეკონომიკური ტესტირებისა და პროცესის ოპტიმიზაციისგან თქვენი ულტრაბგერითი სისტემის დამონტაჟებამდე საბოლოო წარმოების დონეზე.
Hielscher Ultrasonics – დახვეწილი მოპოვების მოწყობილობა
Hielscher Ultrasonics-ის პროდუქციის პორტფელი მოიცავს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ექსტრაქტორების სრულ სპექტრს მცირე და მასშტაბურამდე. დამატებითი აქსესუარები საშუალებას გაძლევთ მარტივად დაამონტაჟოთ თქვენი პროცესისთვის ყველაზე შესაფერისი ულტრაბგერითი მოწყობილობის კონფიგურაცია. ოპტიმალური ულტრაბგერითი დაყენება დამოკიდებულია გათვალისწინებული სიმძლავრეზე, მოცულობაზე, ნედლეულზე, სერიის ან შიდა პროცესსა და ვადაზე. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აღჭურვილობის გამძლეობა იძლევა 24/7 მუშაობის საშუალებას მძიმე მოვალეობის დროს და მომთხოვნ გარემოში. ულტრაბგერითი მოპოვების პროცესების ხაზოვანი მასშტაბურობა იძლევა წარმოების მარტივ და საიმედო ზრდას. წაიკითხეთ მეტი ულტრაბგერითი მოპოვების პროცესების ხაზოვანი მასშტაბის შესახებ!
აირჩიეთ სხვადასხვა აქსესუარებიდან, როგორიცაა:
- სონოტროდები სხვადასხვა ზომის, დიამეტრისა და ფორმის
- sonotrodes მაღალი ამპლიტუდა 200 μm და მეტი
- ნაკადის უჯრედის რეაქტორები სხვადასხვა მოცულობითა და გეომეტრიით
- მრავალი გამაძლიერებელი რქა მოგების გასაზრდელად ან შესამცირებლად
- სრული სონიკაციის კონფიგურაციები, როგორიცაა SonoStation, რომელიც მოიცავს ულტრაბგერით ექსტრაქტორს, ავზს, აგიტატორს და ტუმბოს
- ჩართვის ტემპერატურის სენსორები
- ჩამრთველი წნევის სენსორები
ჩვენი კარგად გაწვრთნილი, დიდი ხნის გამოცდილების მქონე პერსონალი გაგიწევთ კონსულტაციას და გირჩევთ ყველაზე შესაფერისი ულტრაბგერითი სისტემა თქვენი მოპოვების პროცესის მოთხოვნებისთვის!
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500 მლ-მდე | 10-დან 200 მლ/წთ-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000 მლ-მდე | 20-დან 400 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400 ქ |
| 0.1-დან 20ლ-მდე | 0.2-დან 4ლ/წთ-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ-მდე | 2-დან 10ლ/წთ-მდე | UIP4000hdT |
| na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
Დაგვიკავშირდით! / Გვკითხე ჩვენ!
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები ლაბორატორია რომ პილოტი და სამრეწველო მასშტაბი.
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- Anupriya Mazumder; P. Prabuthas; Hari Niwas Mishra (2017): Optimization of ultrasound-assisted solvent extraction of phycocyanin and phenolics from Arthospira platensis var. ‘lonor’ biomass. Nutrafoods (2017) 16:231-239.
- Vernès L., Abert-Vian M., El Maâtaoui M., Tao Y., Bornard I., Chemat F. (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry 54, 2019. 48-60.
- 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. - Rachen Duangsee, Natapas Phoopat, Suwayd Ningsanond (2009): Phycocyanin extraction from Spirulina platensis and extract stability under various pH and temperature. Asian Journal of Food and Agro-Industry 2009, 2(04), 819-826.
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
სპირულინა
სპირულინა, რომელიც პროკარიოტული ბაქტერიაა, მდიდარია პიგმენტებით, როგორიცაა კაროტინოიდები, ქლოროფილი და ფიკოციანინი. კაროტინოიდები (მაგ. β-კაროტინი, ნარინჯისფერ-ყვითელი პიგმენტი), ქლოროფილი და ფიკოციანინი გვხვდება 0.4, 1.0 და 14% მშრალ წონაზე, შესაბამისად. ფიკოციანინი არის ლურჯი-მწვანე ცილა, ეგრეთ წოდებული ბილიპროტეინი, რომელიც მდებარეობს ფოტოსინთეზურ ლამელებში ციანობაქტერიების ციტოპლაზმურ მემბრანაში.
იგი გამოიყენება როგორც საკვები დანამატი და საკვები საღებავი, საკვები დანამატი და იმუნო-დიაგნოსტიკისთვის.