ულტრაბგერითი კოლაგენის ექსტრაქცია
- კოლაგენი მდიდარია ცილებით და ფართოდ გამოიყენება მრავალფეროვან სამრეწველო აპლიკაციებში, მაგ. საკვები, ფარმა, დანამატები და ა.შ.
- Sonication ადვილად შეიძლება შერწყმული იყოს კოლაგენის ფერმენტულ ან მჟავე ექსტრაქციასთან.
- კოლაგენის მოპოვების პროცესში ულტრაბგერითი დანერგვა იწვევს უფრო მაღალ მოსავალს და სწრაფ მოპოვებას.
ულტრაბგერითი ეფექტი კოლაგენის ექსტრაქციაზე
მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერა ფართოდ გამოიყენება სველ პროცესებში მასის გადაცემის გასაუმჯობესებლად, მაგ. ექსტრაქცია, სონოქიმია და ა.შ. კოლაგენის ექსტრაქცია (ასევე ცნობილია როგორც კოლაგენის იზოლაცია) შეიძლება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს ულტრაბგერითი დამუშავებით. კოლაგენის სუბსტრატის დაშლისას ხელს უწყობს გახმოვანება, ხსნის კოლაგენის ბოჭკოებს, რითაც ხელს უწყობს ფერმენტული ჰიდროლიზის ან მჟავას დამუშავებას.
ულტრაბგერითი დახმარებით ფერმენტული ექსტრაქცია
Sonication ცნობილია ფერმენტების აქტივობის გაზრდის უნარით. ეს ეფექტი ეფუძნება პეპსინის აგრეგატების ულტრაბგერით დისპერსიას და დეაგლომერაციას. ჰომოგენურად დისპერსიული ფერმენტები გვთავაზობენ გაზრდილ ზედაპირს მასის გადაცემისთვის, რაც დაკავშირებულია ფერმენტის უფრო მაღალ აქტივობასთან. გარდა ამისა, ძლიერი ულტრაბგერითი ტალღები ხსნის კოლაგენის ფიბრილებს ისე, რომ კოლაგენი გამოიყოფა.
ულტრაბგერითი პეპსინის ექსტრაქცია: პეპსინი კომბინირებული ულტრაბგერითი ზრდის კოლაგენის გამომუშავებას დაახლ. 124% და მნიშვნელოვნად ამცირებს ექსტრაქციის დროს ჩვეულებრივ პეპსინის ჰიდროლიზთან შედარებით. წრიული დიქროიზმის ანალიზმა, ატომური ძალის მიკროსკოპით და FTIR-მ დაამტკიცა, რომ მოპოვებული კოლაგენის სამმაგი სპირალის სტრუქტურა არ განიცდიდა ზემოქმედებას ხმოვანზე და უცვლელი დარჩა. (Li et al. 2009) ეს ხდის ულტრაბგერითი დახმარებით პეპსინის ექსტრაქციას უაღრესად პრაქტიკულ კვების მრეწველობაში, რაც უზრუნველყოფს ცილების აღდგენის გაზრდას დამუშავების მნიშვნელოვნად მოკლე დროში.
მსხვილფეხა რქოსანი მყესიდან კოლაგენის ულტრაბგერითი და არაულტრაბგერითი მოპოვების შედარებით კვლევაში, ულტრაბგერითი მკურნალობა (20 კჰც, პულსის რეჟიმი 20/20 წმ.) დაარწმუნა უფრო მაღალი მოსავლიანობითა და ეფექტურობით. ჩვეულებრივი ექსტრაქცია ხდებოდა პეპსინთან ძმარმჟავაში 48 საათის განმავლობაში. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია განხორციელდა ექსტრაქციაში იმავე პირობებში, მაგრამ ზემოქმედების დრო სონიკით (3-დან 24 სთ-მდე) და პეპსინთან (24-დან 45 საათამდე) იყო ცვალებადი, რის შედეგადაც სულ 48 საათი იყო მკურნალობა. ულტრაბგერითი-პეპსინის ექსტრაქციამ აჩვენა კოლაგენის ექსტრაქციის უმაღლესი ეფექტურობა, მიაღწია მოსავლიანობას 6.2%, როდესაც ჩვეულებრივი ექსტრაქციის გამოსავალი იყო 2.4%. საუკეთესო შედეგები მიღწეული იქნა ულტრაბგერითი ექსტრაქციის დროს 18 საათის გამოყენებით. მოპოვებულმა კოლაგენმა აჩვენა დაუზიანებელი უწყვეტი სპირალის სტრუქტურა, კარგი ხსნადობა და საკმაოდ მაღალი თერმული სტაბილურობა. ეს ნიშნავს, რომ ულტრაბგერითი-პეპსინის ექსტრაქციამ გააუმჯობესა ბუნებრივი კოლაგენის ექსტრაქციის ეფექტურობა მიღებული კოლაგენის ხარისხის დაზიანების გარეშე. (რან და ვანგი 2014)
ულტრაბგერითი დახმარებით მჟავა ექსტრაქცია
კიმ და სხვების მიერ ჩატარებულ კვლევაში. (2012), მჟავაში ხსნადი კოლაგენის ექსტრაქციამ იაპონური ზღვის ბასის კანიდან (Lateolabrax japonicus) აჩვენა გაზრდილი მოსავლიანობა და შემცირებული ექსტრაქციის დრო ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ 20 kHz სიხშირით 0,5 M ძმარმჟავაში. ულტრაბგერით ექსტრაქციამ არ შეცვალა კოლაგენის ძირითადი კომპონენტები, უფრო კონკრეტულად α1, α2 და β ჯაჭვები.
ცილის ულტრაბგერითი მოპოვება კვერცხის ნაჭუჭიდან
ულტრაბგერითი წინასწარ დამუშავებულ ფერმენტულ ჰიდროლიზატებს უკეთესი ფუნქციური თვისებები ჰქონდათ. ქათმის კვერცხის ნაჭუჭიდან ფუნქციური ცილოვანი ჰიდროლიზატების ულტრაბგერითი ექსტრაქციისთვის გაუმჯობესებულია ხსნადობა, ემულგირება, ქაფიანი და წყლის შეკავების თვისებები.
კვერცხის ნაჭუჭის მემბრანა არის უხვი ბუნებრივი რესურსი და შედგება დაახლოებით 64 ცილისგან, მათ შორის I, V და X ტიპის კოლაგენი, ლიზოზიმი, ოსტეოპონტინი და სილოპროტეინი. ეს აქცევს კვერცხის ნაჭუჭს საინტერესო ნედლეულს ცილების მოპოვებისთვის. ულტრაბგერითი ექსტრაქციის საშუალებით, ცილის გამოყოფა და ფუნქციონირება შეიძლება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს, რაც გამოიწვევს სწრაფ, ეფექტურ და ეკონომიურ პროცესს.
ულტრაბგერითი პროცესები: მდებარეობა ლაბორატორია რომ სამრეწველო მასშტაბი
ულტრაბგერითი დახმარებით ტუტე ექსტრაქცია
ამ ცილების ამოღება და ხსნადი
კვერცხის ნაჭუჭის მემბრანიდან ცილის მოპოვებისთვის, ულტრაბგერითი-ტუტე დამუშავებამ გამოიწვია ხსნადი ცილის გამოსავლიანობა კვერცხის ნაჭუჭის მემბრანის მთლიანი ცილის 100%-მდე. ულტრაბგერითი კავიტაცია გამოეყო კვერცხუჯრედის ნაჭუჭის მემბრანიდან უფრო დიდი ცილების გროვა და ხელი შეუწყო მისი ნაერთების ხსნადობას. ცილის სტრუქტურა და თვისებები არ დაზიანებულა გაჟღერებით და ხელუხლებელი დარჩა. ცილების ანტიოქსიდანტური თვისებები იგივე იყო ულტრაბგერითი დახმარებით ტუტე მკურნალობისთვის და ჩვეულებრივი ექსტრაქციისთვის.
ჟელატინის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია
გაყინული და ჰაერში გამომშრალი ყვავილის ტყავი დამუშავდა ცივი მარილიანი, ტუტე და მჟავა ხსნარებით კოლაგენური ქსოვილის გამოსაყოფად და ჟელატინის გამოსაყოფად კოლაგენის დენატურაციით 45°C-ზე ოთხი საათის განმავლობაში ულტრაბგერითი დამუშავებით, როგორც დამუშავების დამხმარე საშუალება. შეფასებული იყო ჟელატინის გამოსავლიანობა, pH, გამჭვირვალობა, გელის სიმტკიცე და ვისკოელასტიური თვისებები, ასევე მოლეკულური წონის განაწილება, რომელიც განსაზღვრულია PAGE-SDS მეთოდით. 4 საათის განმავლობაში წყლის აბანოში 45°C ტემპერატურაზე მოპოვებული ჟელატინი გამოიყენებოდა საკონტროლოდ. დენის ულტრაბგერითმა მკურნალობამ გაზარდა ექსტრაქციის გამოსავალი 11.1%-ით კონტროლთან შედარებით, ხოლო გელის სიძლიერე შემცირდა 7%. გელატაციის ტემპერატურა ასევე დაბალი იყო ულტრაბგერითი გამოყვანილ ჟელატინში (4.2°C). ეს ქცევა დაკავშირებულია ჟელატინებში პოლიპეპტიდური ხვეულების მოლეკულური წონის განაწილების სხვაობებთან. დენის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას გაყინული და ჰაერში გამხმარი თევზის ტყავიდან ჟელატინის მოპოვების გასაძლიერებლად. (ოლსონი და სხვ. 2005)
სამრეწველო ულტრაბგერითი სისტემები
Hielscher Ultrasonics აწვდის მძლავრ ულტრაბგერით სისტემებს ლაბორატორიიდან დაწყებული და სამრეწველო მასშტაბით. მოპოვების ოპტიმალური გამომუშავების უზრუნველსაყოფად, საიმედო ხმოვანი გამომუშავება მკაცრი პირობებით შეიძლება განხორციელდეს მუდმივად. ყველა სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორს შეუძლია ძალიან მაღალი ამპლიტუდის მიწოდება. 200 μm-მდე ამპლიტუდა შეიძლება ადვილად იყოს გაშვებული 24/7 მუშაობისას. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აღჭურვილობის გამძლეობა იძლევა 24/7 მუშაობის საშუალებას მძიმე სამუშაოზე და მომთხოვნ გარემოში.
გთხოვთ დაგვიკავშირდეთ დღეს თქვენი პროცესის მოთხოვნებით! მოხარული ვიქნებით შემოგთავაზოთ თქვენი პროცესისთვის შესაფერისი ულტრაბგერითი სისტემა!
Hielscher-ის ულტრაბგერითი მაღალი სიმძლავრის ჰომოგენიზატორები ხელმისაწვდომია ნებისმიერი პროცესის მასშტაბისთვის – ლაბორატორიიდან წარმოებამდე.
ლიტერატურა/ცნობარი
- ალვარესი, კარლოსი; ლელუ, პაულინი; ლინჩი, სარა ა. Tiwari, Brijesh K. (2018): ოპტიმიზებული ცილის აღდგენა სკუმბრიის მთლიანი თევზიდან მჟავა/ტუტე იზოელექტრული ხსნადიზაციის ნალექების (ISP) თანმიმდევრული ექსტრაქციის გამოყენებით ულტრაბგერითი დახმარებით. LWT – სურსათის მეცნიერება და ტექნოლოგია ტ. 88, თებერვალი 2018. 210-216.
- ჯაინი, სურანგნა; Kumar Anal, Anil (2016): ქათმის კვერცხის ნაჭუჭის მემბრანიდან (ESM) ფუნქციური ცილის ჰიდროლიზატების ექსტრაქციის ოპტიმიზაცია ულტრაბგერითი დახმარებით მოპოვებით (UAE) და ფერმენტული ჰიდროლიზით. LWT – სურსათის მეცნიერება და ტექნოლოგია ტ. 69, ივნისი 2016. 295-302.
- კიმი, ჰონკ; კიმ, იჰ; Kim, YJ; პარკი, HJ; ლი, NH (2012): ულტრაბგერითი მკურნალობის ეფექტები კოლაგენის მოპოვებაზე ზღვის ბასის კანიდან Lateolabrax japonicus. მეთევზეობის მეცნიერება ტომი 78, ნომერი 78; 2013. 485-490 წწ.
- ლი, დეფუ; მუ, ჩანგდაო; კაი, სუმეი; Lin, Wei (2016): ულტრაბგერითი დასხივება კოლაგენის ფერმენტულ ექსტრაქციაში. ულტრაბგერითი სონოქიმია ტომი 16, ნომერი 5; 2009. 605-609 წწ.
- Olson, DA, Avena Bustillos, RD, Olsen, CW, Chiou, B., Yee, E., Bower, CK, Bechtel, PJ, Pan, Z., Mc Hugh, TH (2005): სიმძლავრის ულტრაბგერის შეფასება. გადამამუშავებელი დამხმარე საშუალება თევზის ჟელატინის მოპოვებისთვის. შეხვედრის რეზიუმე No71C-26. IFT ყოველწლიური შეხვედრა. ივლისი 2005. New Orleans, LA.
- რან, XG; Wang, LY (2014): ულტრაბგერითი და პეპსინის მკურნალობის გამოყენება ტანდემში კოლაგენის მოპოვებისთვის ხორცის მრეწველობის ქვეპროდუქტებიდან. Journal of Science of Food and Agriculture 94(3), 2014. 585-590.
- შმიდტი, მ.მ. დორნელი, RCP; მელო, RO; კუბოტა, ეჰ; მაზუტი, MA; კემპკა, AP; Demiate, IM (2016): კოლაგენის ექსტრაქციის პროცესი. International Food Research Journal 23 (3), 2016. 913-922.
- Siritientong, Tippawan; ბონანი, ვალტერი; მოტა, ანტონელა; მილიარესი, კლაუდიო; Aramwit, Pornanong (2016): Bombyx mori აბრეშუმის დაძაბვისა და ექსტრაქციის დრო სერიცინის მოლეკულურ და ბიოლოგიურ მახასიათებლებზე. ბიომეცნიერება, ბიოტექნოლოგია და ბიოქიმია ტ. 80, ისს. 2, 2016. 241-249.
- Zeng, JN; Jiang, BQ; Xiao, ZQ, Li, SH (2011): თევზის ქერცლებიდან კოლაგენის მოპოვება პაპინით ულტრაბგერითი წინასწარი დამუშავების ქვეშ. დამატებითი მასალების კვლევა, ტომი 366, 2011. 421-424.
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
კოლაგენის
კოლაგენი არის მთავარი სტრუქტურული ცილა უჯრედგარე სივრცეში ცხოველთა სხეულების სხვადასხვა შემაერთებელ ქსოვილებში. როგორც შემაერთებელი ქსოვილის მთავარი კომპონენტი, ის არის ყველაზე უხვი ცილა ძუძუმწოვრებში [1], რომელიც შეადგენს მთელი სხეულის ცილის შემცველობის 25%-დან 35%-მდე. კოლაგენი შედგება ამინომჟავებისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის გადაჭრილი, სამმაგი ხვეულის წარმოქმნით, წაგრძელებული ფიბრილების წარმოქმნით. კოლაგენის ყველაზე მაღალი რაოდენობა გვხვდება ფიბროზულ ქსოვილებში, როგორიცაა მყესები, ლიგატები და კანი. არსებობს სამი სახის კოლაგენის გამოყოფა:
I ტიპის კოლაგენი: უზრუნველყოფს ცილის 90%-ს კანში, თმაში, ფრჩხილებში, ორგანოებში, ძვლებში, ლიგატებში
II ტიპის კოლაგენი: უზრუნველყოფს 50-60% პროტეინს ხრტილში, 85-90% კოლაგენს სასახსრე ხრტილში
III ტიპის კოლაგენი: უზრუნველყოფს ცილებს ძვლის, ხრტილის, დენტინის, მყესისა და სხვა შემაერთებელი ქსოვილის ბოჭკოვანი ცილისთვის
კოლაგენი სხეულში
კოლაგენის სამი ტიპიდან თითოეული შედგება სხვადასხვა ცილებისგან, რომლებიც ასრულებენ სხვადასხვა მიზნებს ორგანიზმში. I და III ტიპის კოლაგენი კანის, კუნთების, ძვლის, თმისა და ფრჩხილის ძირითადი კომპონენტებია. ისინი საჭიროა მათი ჯანმრთელობისთვის, ზრდისა და აღდგენისთვის. II ტიპის კოლაგენი ძირითადად გვხვდება ხრტილში და სახსრებში.
I და III ტიპის კოლაგენი შეიცავს 19 ამინომჟავას, რომლებიც განიხილება აუცილებელ ამინომჟავებად. მათ წარმოქმნიან ფიბრობლასტები (უჯრედები შემაერთებელ ქსოვილებში) და ოსტეობლასტები (უჯრედები, რომლებიც ქმნიან ძვლებს). I და III ტიპის კოლაგენის ყველაზე მნიშვნელოვანი ცილებია გლიცინი, პროლინი, ალანინი და ჰიდროქსიპროლინი. III ტიპი არის ბოჭკოვანი სკლეროპროტეინი.
გლიცინი არის ამინომჟავა კოლაგენის ყველაზე მაღალი შემცველობით. პროლინი არის არაარსებითი ამინომჟავა, რომელიც შეიძლება სინთეზირებული იყოს გლიცინიდან და ხელს უწყობს სახსრებისა და მყესების მუშაობას. ჰიდროქსიპროლინი არის ამინომჟავა, რომელიც ხელს უწყობს კოლაგენის სტაბილურობას. ალანინი არის ამინომჟავა, რომელიც მნიშვნელოვანია ცილების ბიოსინთეზისთვის.
I და III ტიპის მსგავსად, II ტიპის კოლაგენი აყალიბებს ფიბრილებს. კოლაგენის ეს ფიბრილარული ქსელი მნიშვნელოვანია ხრტილში, რადგან ის იძლევა პროტეოგლიკანების ჩაკეტვის საშუალებას. გარდა ამისა, ის უზრუნველყოფს ქსოვილის გამძლეობას.
წყაროები და გამოყენება
კოლაგენი არის ბოჭკოვანი ცილა, რომელიც უხვად არის წარმოდგენილი ძუძუმწოვრების შემაერთებელ ქსოვილში, მაგ. მსხვილფეხა რქოსანი, ღორი. კოლაგენის უმეტესობა ამოღებულია
ღორის ტყავიდან და ძვლებიდან და მსხვილფეხა რქოსანი წყაროებიდან. კოლაგენის მოპოვების ალტერნატიული წყაროა თევზი და ფრინველი. კოლაგენი ფართოდ გამოიყენება საკვებში, დიეტურ დანამატებში, ფარმაცევტულ/მედიკამენტებში და კოსმეტიკაში სხვა პროდუქტებთან ერთად. კოლაგენის მოპოვება მზარდი ბიზნესია, რადგან ამ ცილას შეუძლია შეცვალოს სინთეზური აგენტები სხვადასხვა ინდუსტრიულ პროცესებში.