더 높은 수율을 위한 초음파 아스타잔틴 추출
- 아스타잔틴은 의약품 및 영양 보충제에 사용되는 매우 강력한 항산화제입니다.
- 조류와 같은 천연 자원에서 고품질의 아스타잔틴을 생산하기 위해서는 고성능 추출 기술이 필요합니다.
- 초음파 추출은 매우 짧은 추출 시간에 높은 수율의 아스타잔틴을 제공하는 기계적 처리입니다.
고품질 아스타잔틴 추출물을 위한 고성능 초음파 발생기
초음파 추출은 강렬한 초음파를 사용하여 미세조류, 크릴 또는 갑각류와 같은 천연 공급원에서 아스타잔틴을 추출하는 고성능 추출 기술입니다. 아스타잔틴은 강력한 항산화 특성과 다양한 건강상의 이점으로 알려진 천연 카로티노이드 색소입니다. 그것은 일반적으로 건강 보조 식품 및 식용 색소로 사용됩니다. 초음파 처리가 아스타잔틴 추출 과정을 개선하는 데 어떻게 도움이 되는지 알려주세요!
고출력 초음파를 사용하여 개선된 아스타잔틴 추출을 위한 MultiSonoReactor
Microalgae에서 Astaxanthin의 초음파 추출
아스타잔틴은 건강상의 이점을 위해 인간과 동물이 섭취하는 건강 보조 식품으로, 아스타잔틴은 해산물에서 얻거나 조류 H. pluvialis에서 추출합니다. 헤마토코커스 플루비알리스(Haematococcus pluvialis)는 녹색 미세조류로, 높은 염도, 질소 결핍, 높은 온도 및 빛과 같은 스트레스 조건이 적용될 때 높은 아스타잔틴 함량을 생성합니다. 조류 세포당 최대 9.2mg/g의 아스타잔틴(= H. pluvialis의 건조 중량에서 최대 3.8%)을 함유한 헤마토코커스 플루비알리스는 천연 아스타잔틴 함량이 매우 높으므로 아스타잔틴 생산에 선호되는 유기체입니다.
녹색 미세조류에서 아스타잔틴을 방출하려면 조류 세포를 파괴해야 합니다. 초음파는 지질, 항산화제, 폴리페놀 및 천연 색소로 사용되는 생체 활성 화합물의 세포 파괴, 용해 및 분리를 목적으로 잘 확립되어 있습니다. 고성능 초음파는 전단력에 의해 세포벽을 파괴하고 아스타잔틴과 같은 생체 활성 물질의 방출을 유발하는 순전히 기계적인 힘을 생성합니다.
효모에서 Astaxanthin의 초음파 추출
Phaffia rhodozyma는 아스타잔틴이 풍부한 효모입니다. 그러나 주로 글루칸으로 구성되어 있고 세포 강성을 담당하는 P. rhodozyma의 두꺼운 세포벽은 세포 파괴와 아스타잔틴 분리를 까다로운 작업으로 만듭니다. 연구자들(Gogate et al. 2015)은 젖산과 결합된 초음파 추출이 세포 파괴를 심화시키고 P. rhodozyma에서 아스타잔틴을 추출하는 것을 더 친환경적이고 환경 친화적인 공정으로 만든다는 것을 발견했습니다. 그들은 젖산을 파괴를 위한 매체로 사용하고 에탄올을 추출을 위한 용매로 사용했습니다. 아스타잔틴의 최대 수율(90%)은 3M 젖산의 사용을 기반으로 한 초음파 보조 추출 방법에 대해 15분의 파괴 시간을 얻었습니다. UIP4000hd (4kW, 그림 참조)와 같은 강력한 초음파 추출기는 가압 가능한 플로우 스루 반응기와 결합하여 매우 강렬한 캐비테이션을 생성 할 수 있습니다. 캐비테이션 전단력은 효모 세포벽을 파괴하고 세포 내부와 용매 사이의 질량 전달을 촉진합니다.
- 우수한 수율
- 고속 추출 – 몇 분 이내
- 고품질 추출물 – mild, non-thermal (온화한, 비열)
- 녹색 용제(예: 물/에탄올)
- 비용 효율적
- 쉽고 안전한 작동
- 낮은 투자 및 운영 비용
- 24/7 헤비 듀티 하에서 작동
- 친환경적이고 친환경적인 방법
초음파 아스타잔틴 추출 – 배치 또는 연속 흐름 모드
아스타잔틴은 친유성 화합물이며 용제(예: 에틸 아세테이트의 48.0% 에탄올) 및 오일(예: 대두유)에 용해될 수 있습니다.
일괄: 초음파 추출 공정은 간단한 배치 공정 또는 인라인 처리로 운영할 수 있으며, 여기서 매체는 초음파 유동 반응기를 통해 지속적으로 공급됩니다.
배치 처리는 추출이 로트별로 많이 수행되는 쉬운 절차입니다. Hielscher 초음파는 소규모에서 대량, 즉 1L에서 120L까지의 초음파 프로세서를 제공합니다.
5-10L의 배치를 처리하는 경우 다음을 권장합니다. UP400ST sonotrode S24d22L2D (왼쪽 그림 참조).
약 120L의 배치를 처리하는 경우 다음을 권장합니다. 소닉 케이터 UIP2000hdT sonotrode RS4d40L4로.
플로우 스루: 더 많은 양과 본격적인 상업적 추출을 위해, 연속적인 액체 흐름은 초음파 반응기를 통해 공급되며, 여기서 용매? 식물 슬러리는 강렬하게 초음파 처리됩니다.
약 8L/min.의 부피를 위해 권장합니다. UIP4000hdt 님 sonotrode RS4d40L3 및 가압 플로우 셀 FC130L4-3G0
UIP2000hdT 님 (2kW) 대규모 배치 추출용
추출을위한 고성능 초음파 발생기
Hielscher 초음파는 식물, 효모 및 세포에서 고품질 추출물을 생산하기위한 고성능 초음파 발생기 제조를 전문으로합니다. Hielscher 초음파의 광범위한 제품 포트폴리오는 작고 강력한 실험실 초음파에서 아스타잔틴, 퀘르세틴, 카페인, 커큐민, 테르펜 등과 같은 생체 활성 성분의 효율적인 추출 및 분리를 위해 고강도 초음파를 제공하는 견고한 벤치 탑 및 완전 산업용 시스템에 이르기까지 다양합니다. 200W에서 16,000W까지의 모든 디지털 초음파 발생기는 프로그래밍 가능한 설정이있는 직관적 인 메뉴, 편안한 작동을위한 컬러 터치 디스플레이, 자동 데이터 기록을위한 통합 SD 카드, 브라우저 원격 제어 및 더 많은 사용자 친화적 인 기능을 갖추고 있습니다. 소노트로드와 플로우 셀(매체와 접촉하는 부품)은 고압멸균할 수 있으며 세척이 용이합니다. 당사의 모든 초음파는 24/7 작동을 위해 제작되었으며 유지 보수가 적고 쉽고 안전하게 작동 할 수 있습니다.
디지털 컬러 디스플레이를 통해 초음파 장비를 사용자 친화적으로 제어할 수 있습니다. 당사의 시스템은 낮은 진폭에서 매우 높은 진폭까지 제공할 수 있습니다. 아스타잔틴과 같은 화합물의 추출을 위해 당사는 고품질 활성 물질의 민감한 분리에 최적화된 특수 초음파 소노트로드(초음파 프로브 또는 혼이라고도 함)를 제공합니다. Hielscher는 극도의 캐비테이션 전단력을 생성 할 수있는 가압 가능한 플로우 셀과 함께 높은 진폭을위한 특수 소노트로드를 제공하여 매우 견고한 효모 셀조차도 파괴합니다. Hielscher 초음파 장비의 견고 함은 중장비 및 까다로운 환경에서 24/7 작동을 허용합니다.
초음파 공정 매개변수의 정밀한 제어는 재현성과 공정 표준화를 보장합니다. Hielscher 산업 규모의 자동 초음파 추출 시스템은 우수한 품질의 추출물을 고용량 생산하는 동시에 노동력, 비용 및 에너지를 줄이도록 설계되었습니다.
문의!? 저희에게 물어보세요!
문헌/참고문헌
- 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.
알아 둘 만한 가치가 있는 사실
소노 추출
초음파 추출 또는 소노 추출은 음향 캐비테이션의 원리를 기반으로합니다.
강렬한 초음파가 액체 시스템에 가해지면 진공 기포의 생성, 성장 및 최종 붕괴 현상인 음향 캐비테이션이 발생합니다(아래 그림 참조). 초음파가 전파되는 동안 진공 기포는 더 많은 에너지를 흡수할 수 없는 지점에 도달할 때까지 진동하고 성장합니다. 거품 성장이 절정에 달할 때 그들은 격렬하게 붕괴되어 국부적으로 열적, 기계적, 화학적 영향을 일으킵니다. 기계적 효과에는 최대 1000atm의 고압, 난기류 및 강렬한 전단력이 포함됩니다. 이러한 힘은 세포벽을 파괴하고 세포 내부와 용매 사이의 질량 전달을 촉진하여 생체 활성 화합물을 주변 액체(즉, 용매)로 방출합니다.
고강도, 저주파 초음파에 의해 생성되는 음향 캐비테이션은 강한 전단력과 국부적으로 발생하는 높은 압력 및 온도 차이를 생성하여 셀 파괴, 강렬한 혼합 및 물질 전달에 필요한 영향을 제공합니다. 이러한 초음파 전단력은 대마초 추출에 성공적으로 적용됩니다.
식물 및 세포 조직에서 화합물의 초음파 추출은 잘 연구되었습니다. 매우 강렬한 초음파의 적용은 추출 과정을 크게 촉진합니다. 공정 강화 외에도 – 그 결과 수율이 높아지고 추출 시간이 단축됩니다. – 온도에 민감한 성분의 열 분해 및 손실은 초음파 처리가 비열 처리이기 때문에 방지됩니다. 또한, 초음파 추출은 투자 및 운영 비용이 낮고 용매 사용을 줄이거나 친환경 용매를 사용할 수 있으므로 경제적이고 환경 친화적 인 추출 기술입니다. 기존의 추출 방법을 능가하는 초음파 보조 추출(UAE)은 경제적 이득을 가진 생체 활성 화합물을 생산하기 위해 식품 산업에서 채택되었습니다.
강력한 초음파는 생물학적 구조의 세포 기질을 파괴하고 생체 활성 화합물을 방출합니다. 식물 재료와 용매 사이의 질량 전달이 강화됩니다. 이러한 메커니즘으로 인해 초음파 추출은 대마초 추출에 매우 효율적입니다.
아스타잔틴
아스타잔틴은 짙은 붉은색으로 구별됩니다. 해조류(예: Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), 효모(예: Phaffia rhodozyma), 연어, 송어, 크릴, 새우 및 가재에서 발견되는 지용성 색소입니다. 아스타잔틴은 항산화 효과가 베타카로틴, 루테인, 제아잔틴과 같은 다른 많은 카로티노이드보다 10배에서 20배 더 강력하고, 알파 토코페롤(비타민 E)보다 100배 더 강력하기 때문에 초항산화제로 간주됩니다.
아스타잔틴(3,3′-디하이드록시-β, β′-카로틴-4,4′-디온)은 케토카로티노이드이며 5개의 탄소 전구체, 이소펜테닐 디포스페이트 및 디메틸알릴 디포스페이트로 구성된 테르펜(테트라테르페노이드)으로 알려진 더 큰 종류의 화합물에 속합니다. 아스타잔틴은 제아잔틴, 칸타잔틴과 같은 산소 함유 성분, 즉 하이드록실(-OH) 또는 케톤(C=O)이 있는 카로티노이드 화합물의 일종으로 분류됩니다. 아스타잔틴은 제아잔틴 및/또는 칸타잔틴의 대사 산물로, 수산기 및 케톤 작용기를 모두 포함합니다. 많은 카로티노이드와 마찬가지로 아스타잔틴은 지용성 색소이며 붉은색으로 구별됩니다. 아스타잔틴을 포함한 카로티노이드는 항산화 능력으로 잘 알려져 있습니다.
아스타잔틴은 붉은 색소이며 빗물 미세조류(Haematococcus pluvialis)와 Xanthophyllomyces dendrorhous(Phaffia rhodozyma라고도 함)라는 효모에서 자연적으로 유래합니다. 조류는 영양분 부족, 염분 증가, 과도한 햇빛 등 여러 조건 중 하나 또는 조합을 통해 스트레스를 받아 아스타잔틴을 생성합니다. 연어, 붉은 송어, 붉은 도미, 플라밍고, 갑각류(예: 새우, 크릴새우, 게, 바닷가재, 가재)와 같이 스트레스를 받은 담수 미세조류를 섭취하는 종은 외관에서 적주황색 색조의 색소를 반영합니다.
보충제로, 아스타잔틴은 건강 증진 및 질병 치료 효과를 위해 투여됩니다. 아스타잔틴은 피부 건강을 개선하기 위해 투여되는 잘 정립된 기능 식품입니다(예: 주름, 햇빛 화상으로 인한 손상 감소).
Furthermore, astaxanthin gets increasing attention for its use to treat Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, cardio-vascular deaseses, high cholesterol, liver diseases, age-related macular degeneration, and preventing cancer.
