სპირულინის პიგმენტების ულტრაბგერითი ექსტრაქცია
დადასტურდა, რომ ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მაღალეფექტურია მიკროწყალმცენარეებიდან უმაღლესი ხარისხის ექსტრაქტების გამოსაყოფად. სპირულინის პიგმენტები, როგორიცაა ფიკოციანინი, ცნობილია როგორც სუპერსაკვები, რომელიც ჯანმრთელობისთვის სასარგებლოა ანტიოქსიდანტების, ვიტამინებისა და ცილების მაღალი შემცველობის გამო. მაღალკონცენტრირებული საკვები დანამატების, როგორიცაა ფხვნილები და ტაბლეტები, წარმოებისთვის საჭიროა სპირულინის წყალმცენარეებიდან ლურჯი პიგმენტების ექსტრაქცია.
სპირულინა
Arthrospira platensis (A. platensis) და Arthrospira maxima (A. maxima) ცნობილია სპირულინის ტერმინით. სპირულინა არის ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეები, რომლებიც მდიდარია ამინომჟავებითა და ანტიოქსიდანტებით. მაღალი კვებითი დატვირთვის გამო, როგორიცაა ცილები, ფერმენტები, მინერალები და ვიტამინები A, K, B12, რკინა და მანგანუმი, ისინი კლასიფიცირდება როგორც სუპერკვება. წყალმცენარეების გვარი Arthrospira განსაკუთრებით მაღალი ცილოვანი შემცველობით გამოირჩევა. მისი ცილოვანი შემცველობა მერყეობს 53-დან 68%-მდე მშრალი წონით და სთავაზობს ყველა აუცილებელი ამინომჟავის სრულ სპექტრს. გარდა ამისა, Arthrospira-ს აქვს მაღალი რაოდენობის პოლიუჯერი ცხიმოვანი მჟავები (PUFAs), რაც არის დაახლოებით 1,5-დან 2%-მდე 5-დან 6%-მდე მთლიანი ლიპიდური შემცველობის. ეს PUFAs შეიცავს γ-ლინოლენის მჟავას (GLA), აუცილებელ ომეგა-6 ცხიმოვან მჟავას. Arthrospira-ს სხვა ბიოაქტიური კომპონენტები მოიცავს ვიტამინებს, მინერალებს, ასევე ფოტოსინთეზურ პიგმენტებს.
შენიშვნა: სამეცნიერო თვალსაზრისით, Spirulina platensis (S. platensis) და Spirulina maxima (S. maxima) სწორად მოიხსენიება როგორც Arthrospira platensis (A. platensis) და Arthrospira maxima (A. maxima). ორივე სახეობა ადრე Spirulina-ს გვარში იყო კლასიფიცირებული და დღემდე ყოველდღიურ მეტყველებაში სპირულინის სახელით არის ცნობილი. მიუხედავად იმისა, რომ Arthrospira-სა და Spirulina-ს ორ ცალკეულ გვარად გამოყოფა დღეს ზოგადად მიღებულია, ტერმინი სპირულინა ხშირად გამოიყენება როგორც საერთო ტერმინი.
ულტრაბგერითი სპირულინის ექსტრაქცია
ულტრაბგერითი უჯრედების დისრუპტორები (ასევე მოიხსენიება როგორც ულტრაბგერითი ექსტრაქტორები) კარგად არის ცნობილი უჯრედების გახსნის შესაძლებლობით, უჯრედშიდა მასალის გამოსათავისუფლებლად. როდესაც ინტენსიური ულტრაბგერითი ტალღები გადაეცემა სითხეებს, ხდება აკუსტიკური კავიტაციის ფენომენი. კავიტაციის ძალები არღვევენ უჯრედის კედლებს და აძლიერებენ მასის გადატანას, რის შედეგადაც ბიოაქტიური სამიზნე კომპონენტები გადაიტანება უჯრედიდან სითხეში.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია უჯრედებიდან: მიკროსკოპული განივ კვეთი (TS) აჩვენებს მოქმედების მექანიზმს უჯრედებიდან ულტრაბგერითი ექსტრაქციის დროს (გადიდება 2000x) [რესურსი: Vilkhu et al. 2011]
ულტრაბგერითი ექსტრაქციის უპირატესობები
- მაღალი გამოსავლიანობა
- უმაღლესი ხარისხის ექსტრაქტი
- სწრაფი ექსტრაქცია
- რბილი, არათერმული პროცესი
- სხვადასხვა გამხსნელები
- უსაფრთხო
- მარტივი ექსპლუატაცია
- ლინეარული მასშტაბირება
- ტექნიკური მომსახურების მცირე საჭიროება
- ინვესტიციის სწრაფი უკუგება (RoI)
ექსტრაქციის პროტოკოლი
Prabuthas et al. (2011) შეიმუშავეს შემდეგი ექსტრაქციის პროტოკოლი მაღალი ხარისხის ფიკოციანინის ექსტრაქტის მისაღებად: ფიკოციანინის ექსტრაქცია შეფასდა ფიკოციანინის კონცენტრაციის მიხედვით, გამხსნელად გამოიყენებოდა დისტილირებული წყალი და 1% CaCl2 ხსნარი. ზღვის წყალმცენარე სპირულინა გამოიყენება მშრალი სახით, რადგან მუქი ბიომასა მყისიერად გამოიყენება ბაქტერიების მიერ და იწყებს დეგრადაციას მისი კვებითი შემადგენლობის გამო. ამიტომ, ამ პრობლემების თავიდან ასაცილებლად, რეკომენდებულია მშრალი წყალმცენარეების ბიომასის გამოყენება. ექსტრაქცია ხორციელდებოდა 0,1g მშრალი ბიომასის შერევით გამხსნელის რაოდენობასთან, ულტრაბგერითი დამუშავება ხორციელდებოდა დროისა და ამპლიტუდის მიხედვით, ექსპერიმენტული დიზაინის შესაბამისად. ნიმუშების სუსპენზიები დამუშავდა ულტრაბგერითად Hielscher-ის UP50H ულტრაბგერითი უჯრედების დისრუპტორის გამოყენებით, რასაც მოჰყვა ცენტრიფუგირება 15 წთ-ის განმავლობაში 13 500rpm სიჩქარით, გამაგრილებელი ცენტრიფუგის გამოყენებით. ფიკოციანინის და ცილის შემცველობა სხვადასხვა გამხსნელებით ექსტრაქციის დროს იყო კალციუმის ქლორიდი და დისტილირებული წყალი, რომლებიც გამოიკვლიეს.
ფიკოციანინის მაქსიმალური რაოდენობა, 0,3116mg/ml, მიღებული იქნა კალციუმის ქლორიდის ხსნარში, რასაც მოჰყვა 0,299mg/ml დისტილირებულ წყალში. ცილის მაქსიმალური რაოდენობა, 63,63%, მიღებული იქნა დისტილირებული წყლის გამხსნელში და 54,69% კალციუმის ქლორიდის ხსნარში. ამიტომ, CaCl2 ხსნარი აღმოჩნდა საუკეთესო გამხსნელი ფიკოციანინის ექსტრაქციისთვის ულტრაბგერითი დახმარებით.
მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი ექსტრაქტორები სპირულინის ექსტრაქციისთვის
Hielscher თქვენი მრავალწლიანი გამოცდილების მქონე პარტნიორია მცენარეული და ფიტობიომასიდან ბიოაქტიური ნივთიერებების მძლავრი, საიმედო ულტრაბგერითი ექსტრაქციის სფეროში. ყველა ულტრაბგერით ექსტრაქტორს შეუძლია 24/7 რეჟიმში მუშაობა და ისინი შესაფერისია საკვები დანამატებისთვის განკუთვნილი ექსტრაქტების კომერციული წარმოებისთვის. ჩვენი პროდუქცია მოიცავს სრულ სპექტრს – მცირე, ხელში დასაჭერი ბიოლოგიური მასალის დამშლელებიდან საპილოტე ულტრაბგერით აპარატებსა და სამრეწველო ულტრაბგერით სისტემებამდე. სხვადასხვა აქსესუარი, როგორიცაა სხვადასხვა სონოტროდი და გამდინარე უჯრედის ტიპის რეაქტორი, საშუალებას იძლევა, მოწყობილობა ოპტიმალურად მოერგოს თქვენი პროცესის მოთხოვნებს. Hielscher-ის ყველა ულტრაბგერითი პროცესორი გამძლეა, მარტივია ექსპლუატაციაში და შექმნილია მომხმარებლისთვის მოხერხებული მუშაობის უზრუნველსაყოფად. ჩვენი ციფრული მართვის ულტრაბგერითი აპარატები აღჭურვილია ჩაშენებული SD ბარათით ულტრაბგერითი დამუშავების მონაცემების ავტომატური ჩაწერისთვის.
ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაძლევთ წარმოდგენას ჩვენი ულტრაბგერითი სისტემების დაახლოებითი დამუშავების სიმძლავრეზე:
| პარტიის მოცულობა | მოცულობითი ხარჯი | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500mL-მდე | 10-დან 200mL/min-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000mL-მდე | 20-დან 400mL/min-მდე | UP200Ht, UP400St |
| 0,1-დან 20L-მდე | 0,2-დან 4L/min-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100L-მდე | 2-დან 10L/min-მდე | UIP4000 |
| n.a. | 10-დან 100L/min-მდე | UIP16000 |
| n.a. | უფრო დიდი | კლასტერი UIP16000 |
- გრძელვადიანი გამოცდილება ულტრაბგერით დამუშავებაში
- მაღალი ხარისხი
- მდგრადობა
- 24/7 ექსპლუატაცია
- სითხის გარეშე მუშაობისგან დაცვა
- ლინეარული მასშტაბირება
- მომხმარებლის მომსახურების მაღალი ხარისხი
- ტექნიკური მომსახურების მცირე საჭიროება
- სწავლება და მონტაჟის სერვისი
- ტექნიკური ცენტრი
- პროცესის განვითარება
- ინდივიდუალურ მოთხოვნებზე მორგებული ულტრაბგერითი აღჭურვილობა
ჩვენი კარგად მომზადებული პერსონალი უზრუნველყოფს მომხმარებლის მომსახურების მაღალ ხარისხს და პროფესიულ კონსულტაციას.
დაგვიკავშირდით დღესვე! ჩვენ სიამოვნებით გირჩევთ თქვენი ამოცანისთვის ყველაზე შესაფერის ულტრაბგერით ექსტრაქტორს.
მძლავრი ულტრაბგერითი ექსტრაქტორები ლაბორატორიულიდან პილოტურ და სამრეწველო მასშტაბამდე.
ლიტერატურა/რეფერენსები
- 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. - Bachchhav M.B., Kulkarni M.V., Ingale A.G. (2017): An efficient extraction of phycocyanin by ultrasonication and separation using ‘sugaring out’. Phykos 47 (2): 19-24 (2017).
- Prabuthas P., Majumdar S., Srivastav P.P., Mishra H.N. (2011): Standardization of rapid and economical method for neutraceuticals extraction from algae. Journal of Stored Products and Postharvest Research Vol. 2(5) pp. 93 – 96, May 2011.
საყურადღებო ფაქტები
სპირულინა
სპირულინა არის ციანობაქტერიების (ასევე ცნობილი როგორც ციანოფიტები) ერთ-ერთი სახეობა, რომლებიც არის ბაქტერიების ტიპი, რომლებიც ენერგიას იღებენ ფოტოსინთეზის გზით. ისინი არის ერთადერთი ფოტოსინთეზური პროკარიოტები, რომლებსაც შეუძლიათ ჟანგბადის წარმოქმნა. ციანობაქტერიების სახელი მოდის ბაქტერიების ფერიდან (ბერძნული: κυανός, ტრანსლიტერაცია kyanós, ლიტ. ლურჯი). მათი ფერის გამო, ისინი ასევე მოიხსენიება როგორც ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეები, თუმცა ტერმინი წყალმცენარეები თანამედროვე გამოყენებაში შეზღუდულია ეუკარიოტებით. Spirulina platensis (S. platensis) არის მრავალფილამენტური პროკარიოტული ციანობაქტერია, რომელიც მარტივად შეიძლება გაიზარდოს როგორც მონოკულტურა ღია ტბებში ან დახურულ ბიორეაქტორებში. C-ფიკოციანინი (C-PC) არის მთავარი ფიკობილიპროტეინი სპირულინაში.
სპირულინის ექსტრაქტები
სპირულინა პოპულარული საკვები დანამატია, რომელიც ზღვის ციანობაქტერიების (ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეების) ბიომასიდან მიიღება. სპირულინის ორი სახეობა, რომლებიც ვეგანური ცილოვანი და პიგმენტური დანამატების მოსამზადებლად გამოიყენება, არის Arthrospira platensis და Arthrospira maxima. ამ მიკროწყალმცენარეებიდან გამოყოფილი ექსტრაქტი მდიდარია ანტიოქსიდანტებით, ამინომჟავებითა და ვიტამინებით. ამიტომ ლურჯი ექსტრაქტის ფხვნილს ამატებენ წვენებს, სმუზებს, კოქტეილებსა და სასმელებს, რომლებსაც ის ლამაზ, ინტენსიურ ლურჯ ფერს აძლევს. ალტერნატიულად, სპირულინის ექსტრაქტის მიღება შეიძლება ტაბლეტების სახით.
ფიკოციანინი, ალოფიკოციანინი და ფიკოერიტრინი სინათლის შემკრები ფიკობილიპროტეინების ოჯახის პიგმენტ-ცილოვანი კომპლექსებია, რომლებიც ცნობილია ინტენსიური ღია ლურჯი ფერით. ფიკოციანინი ქლოროფილის დამხმარე პიგმენტია. რადგან ყველა ფიკობილიპროტეინი წყალში ხსნადია, ისინი მემბრანის შიგნით არ გვხვდება; ამის ნაცვლად ფიკობილიპროტეინები აგრეგატების (ე.წ. ფიკობილისომების) სახით უკავშირდება უჯრედის მემბრანას.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია და უჯრედების დისრუპცია
ულტრაბგერით ხელშეწყობილი ექსტრაქცია (UAE) გამოიყენება მცენარეული მასალისა და ქსოვილისგან ბიოაქტიური ნაერთების გამოსათავისუფლებლად და გამოსაყოფად.
ულტრაბგერითი ექსტრაქციის პროცესებში ინტენსიური ულტრაბგერითი ტალღები გადაეცემა გარემოს, სადაც ისინი მონაცვლეობით შეკუმშვასა და გაფართოებას იწვევს. შეკუმშვისა და გაფართოების ციკლების დროს წარმოიქმნება ვაკუუმური ბუშტუკები, რომლებიც რამდენიმე ციკლის განმავლობაში იზრდება, სანამ მეტი ენერგიის შთანთქმას ვეღარ შეძლებს და მკვეთრად არ ჩაიკეცება. ბუშტუკის შიგნით ჩაკეცვა წარმოქმნის მაღალენერგიულ მდგომარეობას: ადგილობრივი ტემპერატურა აღწევს 5000K-ს, წნევათა სხვაობა – 1000atm-ს, გათბობისა და გაგრილების სიჩქარე აღემატება 1010 K/s-ს, ხოლო სითხის ჭავლების სიჩქარე აღწევს 280m/s-ს. ეს ფენომენი ცნობილია როგორც აკუსტიკური კავიტაცია.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ეფუძნება აკუსტიკურ კავიტაციას და მის ჰიდროდინამიკურ ძვრის ძალებს