ულტრაბგერითი ასტაქსანტინის ექსტრაქცია უფრო მაღალი გამოსავლიანობისთვის
- ასტაქსანტინი არის ძლიერი ანტიოქსიდანტი, რომელიც გამოიყენება ფარმაცევტიკასა და კვებით დამატებებში.
- იმისათვის, რომ მივიღოთ მაღალი ხარისხის ასტაქსანტინი ბუნებრივი წყაროებიდან, როგორიცაა წყალმცენარეები, საჭიროა მაღალეფექტური ექსტრაქციის ტექნიკა.
- ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის მექანიკური დამუშავება, რომელიც იძლევა ასტაქსანტინის მაღალ გამოსავლიანობას ძალიან მოკლე ექსტრაქციის დროში.
მაღალეფექტური სონიკატორები მაღალი ხარისხის ასტაქსანტინის ექსტრაქტებისთვის
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის მაღალეფექტური ექსტრაქციის ტექნიკა, რომელიც იყენებს ინტენსიურ ულტრაბგერით ტალღებს ასტაქსანტინის გამოსაყოფად ბუნებრივი წყაროებიდან, როგორიცაა მიკროწყალმცენარეები, კრილი ან კიბოსნაირები. ასტაქსანტინი არის ბუნებრივად არსებული კაროტინოიდული პიგმენტი, რომელიც ცნობილია თავისი ძლიერი ანტიოქსიდანტური თვისებებითა და ჯანმრთელობაზე სხვადასხვა სასარგებლო ზემოქმედებით. ის ფართოდ გამოიყენება როგორც საკვები დანამატი და საკვების საღებავი. გაიგეთ, თუ როგორ უწყობს ხელს ულტრაბგერითი დამუშავება ასტაქსანტინის ექსტრაქციის პროცესის გაუმჯობესებას!
MultiSonoReactor ასტაქსანტინის ექსტრაქციის გასაუმჯობესებლად მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერის გამოყენებით
ასტაქსანტინის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მიკროწყალმცენარეებიდან
ასტაქსანტინი დიეტური დამატებებისთვის, რომლებსაც ადამიანები და ცხოველები იღებენ მათი ჯანმრთელობის სარგებლისთვის, მიიღება ზღვის პროდუქტებიდან ან გამოიყოფა წყალმცენარე H. pluvialis-დან. Haematococcus pluvialis არის მწვანე მიკროწყალმცენარე, რომელიც წარმოქმნის ასტაქსანტინის მაღალ შემცველობას, როდესაც გამოიყენება სტრესული პირობები, მაგ. მაღალი მარილიანობა, აზოტის დეფიციტი, მაღალი ტემპერატურა და სინათლე. მაქსიმუმ 9,2mg/g ასტაქსანტინით თითო წყალმცენარის უჯრედზე (= მაქსიმუმ 3,8% H. pluvialis-ის მშრალ წონაზე), Haematococcus pluvialis აგროვებს ბუნებრივი ასტაქსანტინის ძალიან მაღალ შემცველობას და ამიტომ არის ასტაქსანტინის წარმოებისთვის უპირატესი ორგანიზმი.
იმისათვის, რომ გამოვყოთ ასტაქსანტინი მწვანე მიკროწყალმცენარეებიდან, წყალმცენარის უჯრედები უნდა დაიშალოს. ულტრაბგერითი დამუშავება კარგად დამკვიდრებული მეთოდია უჯრედების დაშლის, ლიზისისა და ისეთი ბიოაქტიური ნაერთების იზოლაციისთვის, როგორიცაა ლიპიდები, ანტიოქსიდანტები, პოლიფენოლები და ბუნებრივი პიგმენტები. მაღალეფექტური ულტრაბგერა ქმნის მხოლოდ მექანიკურ ძალებს, რომლებიც ძვრის ძალების მეშვეობით შლიან უჯრედის კედლებს და იწვევენ ისეთი ბიოაქტიური ნივთიერებების გამოყოფას, როგორიცაა ასტაქსანტინი.
ასტაქსანტინის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია საფუარიდან
Phaffia rhodozyma არის ასტაქსანტინით მდიდარი საფუარი. თუმცა, P. rhodozyma-ის სქელი უჯრედის კედელი, რომელიც ძირითადად გლუკანისგან შედგება და უჯრედის სიხისტეს განაპირობებს, უჯრედის დაშლასა და ასტაქსანტინის იზოლაციას რთულ ამოცანად აქცევს. მკვლევრებმა (Gogate et al. 2015) დაადგინეს, რომ ულტრაბგერითი ექსტრაქცია რძემჟავასთან კომბინაციაში აძლიერებს უჯრედების დაშლას და P. rhodozyma-დან ასტაქსანტინის ექსტრაქციას უფრო ეკოლოგიურად სუფთა პროცესად აქცევს. მათ რძემჟავა გამოიყენეს უჯრედების დაშლის გარემოდ, ხოლო ეთანოლი – ექსტრაქციის გამხსნელად. ასტაქსანტინის მაქსიმალური გამოსავლიანობა (90%) მიიღეს ულტრაბგერით ხელშეწყობილი ექსტრაქციით, 3 M რძემჟავის გამოყენებითა და უჯრედების დაშლის 15 min ხანგრძლივობით. მძლავრი ულტრაბგერითი ექსტრაქტორები, როგორიცაა UIP4000hd (4kW, იხ. სურათი მარცხნივ), წნევის ქვეშ მუშაობის შესაძლებლობის მქონე გამდინარე რეაქტორთან კომბინაციაში ძალიან ინტენსიური კავიტაციის წარმოქმნის საშუალებას იძლევა. კავიტაციური ძვრის ძალები შლიან საფუარის უჯრედის კედლებს და ხელს უწყობენ მასის გადატანას უჯრედის შიგთავსსა და გამხსნელს შორის.
- უპირატესი გამოსავლიანობა
- სწრაფი ექსტრაქცია – წუთების განმავლობაში
- მაღალი ხარისხის ექსტრაქტები – რბილი, არათერმული
- მწვანე გამხსნელები (მაგ. წყალი/ეთანოლი)
- ეკონომიკურად ეფექტური
- მარტივი და უსაფრთხო ექსპლუატაცია
- დაბალი ინვესტიციისა და ექსპლუატაციის ხარჯები
- 24/7 ექსპლუატაცია მძიმე რეჟიმში
- მწვანე, ეკოლოგიურად სუფთა მეთოდი
ულტრაბგერითი ასტაქსანტინის ექსტრაქცია – პარტიულ ან უწყვეტი ნაკადის რეჟიმში
ასტაქსანტინი არის ლიპოფილური ნაერთი და შეიძლება გაიხსნას გამხსნელებში (მაგ. 48,0% ეთანოლი ეთილის აცეტატში) და ზეთებში (მაგ. სოიოს ზეთი).
პარტია: ულტრაბგერითი ექსტრაქციის პროცესები შეიძლება განხორციელდეს როგორც მარტივი პარტიული პროცესები, ან როგორც ხაზზე დამუშავება, სადაც გარემო უწყვეტად მიედინება ულტრაბგერითი ნაკადის რეაქტორში.
პარტიული დამუშავება არის მარტივი პროცედურა, სადაც ექსტრაქცია ხორციელდება პარტია-პარტიად. Hielscher Ultrasonics სთავაზობს ულტრაბგერით პროცესორებს მცირე და დიდი პარტიებისთვის, ანუ 1L-დან 120L-მდე.
5-დან 10L-მდე პარტიების დამუშავებისთვის, ჩვენ გირჩევთ UP400ST სონოტროდით S24d22L2D (იხ. სურათი მარცხნივ).
დაახლოებით 120L პარტიების დამუშავებისთვის, ჩვენ გირჩევთ სონიკატორი UIP2000hdT სონოტროდით RS4d40L4.
ნაკადის რეჟიმი: უფრო დიდი მოცულობებისა და სრულმასშტაბიანი კომერციული ექსტრაქციისთვის სითხის უწყვეტი ნაკადი მიეწოდება ულტრაბგერით რეაქტორს, სადაც მცენარეული მასალის სუსპენზია გამხსნელში ინტენსიურად მუშავდება ულტრაბგერით.
დაახლოებით 8L/min. მოცულობისთვის, ჩვენ გირჩევთ UIP4000hdT სონოტროდით RS4d40L3 და წნევის ქვეშ მუშაობის შესაძლებლობის მქონე გამდინარე კამერით FC130L4-3G0
UIP2000hdT (2kW) დიდი მასშტაბის პარტიული ექსტრაქციისთვის
მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი სონიკატორები ექსტრაქციისთვის
Hielscher Ultrasonics სპეციალიზირებულია მაღალი წარმადობის სონიკატორების წარმოებაში მცენარეებიდან, საფუარებიდან და უჯრედებიდან მაღალი ხარისხის ექსტრაქტების მისაღებად. Hielscher Ultrasonics-ის პროდუქციის ფართო ასორტიმენტი მოიცავს როგორც მცირე, მძლავრ ლაბორატორიულ ულტრაბგერით აპარატებს, ისე გამძლე მაგიდის და სრულად სამრეწველო სისტემებს, რომლებიც წარმოქმნიან მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერას ისეთი ბიოაქტიური კომპონენტების ეფექტური ექსტრაქციისა და იზოლაციისთვის, როგორიცაა ასტაქსანტინი, კვერცეტინი, კოფეინი, კურკუმინი, ტერპენები და ა.შ. ყველა ციფრულ სონიკატორს 200W-დან 16,000W-მდე აქვს ინტუიციური მენიუ პროგრამირებადი პარამეტრებით, ფერადი სენსორული ეკრანი მოსახერხებელი მართვისთვის, ინტეგრირებული SD ბარათი მონაცემების ავტომატური ჩაწერისთვის, ბრაუზერით დისტანციური მართვის შესაძლებლობა და მრავალი სხვა მოსახერხებელი ფუნქცია. სონოტროდები და გამდინარე კამერები (ნაწილები, რომლებიც დასამუშავებელ გარემოსთან კონტაქტშია) შეიძლება დამუშავდეს ავტოკლავში და ადვილად იწმინდება. ჩვენი ყველა ულტრაბგერითი აპარატი შექმნილია 24/7 მუშაობისთვის, საჭიროებს მცირე ტექნიკურ მომსახურებას და მარტივი და უსაფრთხოა ექსპლუატაციისას.
ციფრული ფერადი ეკრანი ულტრაბგერითი აპარატურის მოსახერხებელი მართვის საშუალებას იძლევა. ჩვენს სისტემებს შეუძლიათ იმუშაონ როგორც დაბალი, ისე ძალიან მაღალი ამპლიტუდებით. ისეთი ქიმიური ნაერთების ექსტრაქციისთვის, როგორიცაა ასტაქსანტინი, ჩვენ გთავაზობთ სპეციალურ ულტრაბგერით სონოტროდებს (ასევე ცნობილს, როგორც ულტრაბგერითი ზონდები ან რქები), რომლებიც ოპტიმიზირებულია მაღალი ხარისხის აქტიური ნივთიერებების ფრთხილი იზოლაციისთვის. Hielscher გთავაზობთ მაღალი ამპლიტუდებისთვის განკუთვნილ სპეციალურ სონოტროდებს წნევის ქვეშ მუშაობის შესაძლებლობის მქონე გამდინარე კამერებთან კომბინაციაში. მათ შეუძლიათ წარმოქმნან უკიდურესად ძლიერი კავიტაციური ძვრის ძალები, რომლებიც საფუარის ძალიან გამძლე უჯრედებსაც კი შლიან. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აპარატურის გამძლეობა უზრუნველყოფს 24/7 მუშაობას მაღალი დატვირთვითა და რთულ გარემო პირობებში.
ულტრაბგერითი პროცესის პარამეტრების ზუსტი კონტროლი უზრუნველყოფს შედეგების განმეორებადობას და პროცესის სტანდარტიზაციას. Hielscher-ის სამრეწველო მასშტაბის ავტომატიზებული ულტრაბგერითი ექსტრაქციის სისტემები განკუთვნილია უმაღლესი ხარისხის ექსტრაქტების მაღალი წარმადობით წარმოებისთვის და ამავდროულად ამცირებს შრომით დანახარჯებს, ხარჯებსა და ენერგიის მოხმარებას.
დაგვიკავშირდით! / დაგვისვით შეკითხვა!
ლიტერატურა/გამოყენებული წყაროები
- B. Brands and M. Kleinke (2022): Astaxanthin production in Xanthophyllomyces dendrorhous grown in medium containing watery extracts from vegetable residue streams. IOP Conference Series: Earth Environ. Sci. 1034, 2022.
- Chougle, J.A.; Singha, R.S.; Baik, O.-D.(2014): Recovery of Astaxanthin from Paracoccus NBRC 101723 using Ultrasound-Assisted Three Phase Partitioning (UA-TPP). Separation Science and Technology, 49, 2014.
- Gogate et al. (2015): Ultrasound-assisted Intensification of Extraction of Astaxanthin from Phaffia rhodozyma. Indian Chemical Engineer 2015, 57:3-4, 240-255.
- Zou et al. (2013): Response Surface Methodology for Ultrasound-Assisted Extraction of Astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Marine Drugs 2013, 11, 1644-1655.
- Farid Chemat, Natacha Rombaut, Anne-Gaëlle Sicaire, Alice Meullemiestre, Anne-Sylvie Fabiano-Tixier, Maryline Abert-Vian (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 34, 2017. 540-560.
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ან სონო-ექსტრაქცია ეფუძნება აკუსტიკური კავიტაციის პრინციპს.
როდესაც ინტენსიური ულტრაბგერითი ტალღები გამოიყენება სითხის სისტემებში, ხდება აკუსტიკური კავიტაცია, რაც არის ვაკუუმის ბუშტების წარმოქმნის, ზრდისა და საბოლოო კოლაფსის ფენომენი (იხ. სურათი ქვემოთ). ულტრაბგერითი ტალღების გავრცელების დროს, ვაკუუმის ბუშტები ოსცილირებენ და იზრდებიან, სანამ არ მიაღწევენ წერტილს, როდესაც ისინი ვერ შეძლებენ მეტი ენერგიის შთანთქმას. ბუშტის ზრდის პიკზე ისინი ძლიერად იმსხვრევიან, რაც იწვევს ლოკალურ თერმულ, მექანიკურ და ქიმიურ ეფექტებს. მექანიკური ეფექტები მოიცავს მაღალ წნევას 1000atm-მდე, ტურბულენტობას და ინტენსიურ ძვრის ძალებს. ეს ძალები არღვევენ უჯრედის კედლებს და აძლიერებენ მასის გადატანას უჯრედის შიგნითა და გამხსნელს შორის, რითაც ბიოაქტიური კომპონენტები გამოიყოფა მიმდებარე სითხეში (ანუ გამხსნელში).
აკუსტიკური კავიტაცია, რომელიც წარმოიქმნება მაღალი ინტენსივობის, დაბალი სიხშირის ულტრაბგერით, ქმნის ინტენსიურ ძვრის ძალებს და ლოკალურად მოქმედ მაღალი წნევისა და ტემპერატურის დიფერენციალებს, რაც უზრუნველყოფს საჭირო გავლენას უჯრედების დესტრუქციისთვის, ინტენსიური შერევისა და მასათა გადატანისთვის. ეს ულტრაბგერითი ძვრის ძალები წარმატებით გამოიყენება კანაფის ექსტრაქციისთვის.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ნაერთების მოსაპოვებლად ბოტანიკური მასალებიდან და უჯრედული ქსოვილებიდან კარგად არის შესწავლილი. ძალიან ინტენსიური ულტრაბგერითი ტალღების გამოყენება მნიშვნელოვნად აჩქარებს ექსტრაქციის პროცესებს. პროცესის ინტენსიფიკაციის გარდა – რაც იწვევს უფრო მაღალ გამოსავლიანობას და ექსტრაქციის უფრო მოკლე დროს – თერმული დეგრადაცია და ტემპერატურაზე მგრძნობიარე კომპონენტების დაკარგვა თავიდან აცილებულია, რადგან ულტრაბგერითი დამუშავება არათერმული მეთოდია. გარდა ამისა, ულტრაბგერით ექსტრაქციას აქვს დაბალი საინვესტიციო და საექსპლუატაციო ხარჯები, ამცირებს გამხსნელების გამოყენებას და/ან საშუალებას იძლევა გამოყენებულ იქნას უფრო ეკოლოგიურად სუფთა გამხსნელები, რაც მას ეკონომიურ და ეკოლოგიურად მეგობრულ ექსტრაქციის ტექნიკად აქცევს. ტრადიციულ ექსტრაქციის მეთოდებს ჯობნის ულტრაბგერითი დახმარებით ექსტრაქცია (UAE), (UAE) რომელიც საკვების მრეწველობიდან იქნა გადმოღებული ბიოაქტიური ნაერთების ეკონომიური სარგებლით წარმოებისთვის.
ძლიერი ულტრაბგერითი ტალღები არღვევენ ბიოლოგიური სტრუქტურების უჯრედულ მატრიცას და ათავისუფლებენ ბიოაქტიურ ნაერთებს. მასაგადაცემა მცენარეულ მასალასა და გამხსნელს შორის ინტენსიფიცირდება. ამ მექანიზმების გამო, ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ძალიან ეფექტურია კანაფის ექსტრაქციისთვის.
ასტაქსანთინი
ასტაქსანტინი გამოირჩევა ღრმა წითელი ფერით. ეს არის ცხიმში ხსნადი პიგმენტი, რომელიც გვხვდება წყალმცენარეებში (მაგ. Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), საფუარში (მაგ. Phaffia rhodozyma), ორაგულში, კალმახში, კრილში, კრევეტსა და მდინარის კიბორჩხალაში. ასტაქსანტინი მიჩნეულია სუპერანტიოქსიდანტად, რადგან მისი ანტიოქსიდანტური აქტივობა ათიდან ოცჯერ უფრო ძლიერია, ვიდრე ბევრი სხვა კაროტინოიდის, როგორიცაა ბეტა-კაროტინი, ლუტეინი და ზეაქსანტინი, და ასჯერ უფრო ძლიერია, ვიდრე ალფა-ტოკოფეროლის (ვიტამინი E).
ასტაქსანტინი (3,3′-დიჰიდროქსი-β, β′-კაროტენ-4,4′-დიონი) არის კეტო-კაროტინოიდი და ეკუთვნის ქიმიური ნაერთების უფრო დიდ კლასს, რომელიც ცნობილია როგორც ტერპენები (როგორც ტეტრატერპენოიდი) და შედგება ხუთნახშირბადიანი წინამორბედებისგან: იზოპენტენილ დიფოსფატისა და დიმეთილალილ დიფოსფატისგან. ასტაქსანტინი კლასიფიცირდება, როგორც ჟანგბადშემცველი კომპონენტების მქონე კაროტინოიდული ნაერთების ტიპი, კერძოდ, ჰიდროქსილის (-OH) ან კეტონის (C=O) ჯგუფებით, როგორიცაა ზეაქსანტინი და კანთაქსანტინი. ასტაქსანტინი არის ზეაქსანტინის და/ან კანთაქსანტინის მეტაბოლიტი, რომელიც შეიცავს როგორც ჰიდროქსილის, ისე კეტონის ფუნქციურ ჯგუფებს. ბევრი კაროტინოიდის მსგავსად, ასტაქსანტინი არის ლიპიდში ხსნადი პიგმენტი და გამოირჩევა თავისი წითელი ფერით. კაროტინოიდები, მათ შორის ასტაქსანტინი, ცნობილია თავიანთი ანტიოქსიდანტური უნარით.
ასტაქსანტინი არის წითელი პიგმენტი და ბუნებრივად წარმოიქმნება მტკნარი წყლის მიკროწყალმცენარეში (Haematococcus pluvialis) და საფუარში Xanthophyllomyces dendrorhous (ასევე ცნობილი როგორც Phaffia rhodozyma). ასტაქსანტინის წარმოსაქმნელად წყალმცენარეები განიცდიან სტრესს ერთი ან რამდენიმე პირობის კომბინაციით, დაწყებული საკვები ნივთიერებების ნაკლებობიდან, მარილიანობის ზრდიდან და ზედმეტი მზის სინათლით დამთავრებული. სახეობები, რომლებიც იკვებებიან ამ სტრესირებული მტკნარი წყლის მიკროწყალმცენარეებით, როგორიცაა ორაგული, წითელი კალმახი, წითელი ზღვის კაპარჭინა, ფლამინგო, კიბოსნაირები (მაგ. კრევეტი, კრილი, კრაბი, ომარი, მდინარის კიბორჩხალა), ავლენენ წითელ-ნარინჯისფერი ტონების პიგმენტაციას თავიანთ გარეგნობაში.
საკვები დანამატის სახით ასტაქსანტინი გამოიყენება მისი ჯანმრთელობის გამაუმჯობესებელი და დაავადებების სამკურნალო ეფექტების გამო. ასტაქსანტინი არის კარგად დამკვიდრებული ნუტრაცევტიკი, რომელიც გამოიყენება კანის ჯანმრთელობის გასაუმჯობესებლად (მაგ. ნაოჭების, მზით დამწვრობით გამოწვეული დაზიანებების შემცირება და ა.შ.).
გარდა ამისა, ასტაქსანტინი იღებს მზარდ ყურადღებას ალცჰაიმერის დაავადების, პარკინსონის დაავადების, გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების, მაღალი ქოლესტერინის, ღვიძლის დაავადებების და ასაკთან დაკავშირებული მაკულური დეგენერაციის სამკურნალოდ, ასევე კიბოს პროფილაქტიკისთვის.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ლაბორატორიული დან სამრეწველო ზომამდე.