Chitin a Chitosan Produktioun vu Champignonen
Ultrasonication ass eng héich effizient Method fir Chitin a Chitosan aus Pilzquellen wéi Champignonen ze befreien. Chitin a Chitosan musse depolymeriséiert an deacetyléiert ginn an der Downstream Veraarbechtung fir e qualitativ héichwäerteg Biopolymer ze kréien. Ultraschall-assistéiert Depolymeriséierung an Deacetylatioun ass eng héich effizient, einfach a séier Technik, déi zu qualitativ héichwäerteg Chitosaner mat héije Molekulargewiicht a superior Bioverfügbarkeet resultéiert.
Mushroom-ofgeleet Chitin a Chitosan iwwer Ultraschall
Essbare a medizinesche Pilze wéi Lentinus edodes (Shiitake), Ganoderma lucidum (Lingzhi oder Reishi), Inonotus obliquus (Chaga), Agaricus bisporus (Knäppepilze), Hericium erinaceus (Léiwe Mane), Cordyceps sinensis (Raupe Pilz) (Grifola frondosa), Hen-of-the-Holz), Trametes versicolor (Coriolus versicolor, Polyporus versicolor, Tierkeischwanz) a vill aner Pilzearten gi wäit als Liewensmëttel a fir d'Extraktioun vu bioaktive Verbindungen benotzt. Dës Champignonen wéi och d'Veraarbechtungsreschter (Pilzoffall) kënne benotzt ginn fir Chitosan ze produzéieren. Ultrasonication fördert net nëmmen d'Verëffentlechung vu Chitin aus der Pilzzellmauerstruktur, awer féiert och d'Konversioun vu Chitin a wäertvoll Chitosan iwwer ultraschall assistéiert Depolymeriséierung an Deacetylatioun.
Intens Ultraschall mat Hëllef vun engem Sonde-Typ Ultraschallsystem ass eng Technik déi benotzt gëtt fir d'Depolymeriséierung an Deacetylatioun vu Chitin ze förderen, wat zu der Bildung vu Chitosan féiert. Chitin ass en natierlecht optriedend Polysaccharid, deen an den Exoskeletone vu Krustaceaen, Insekten an den Zellmauer vu bestëmmte Pilze fonnt gëtt. Chitosan gëtt aus Chitin ofgeleet andeems d'Acetylgruppen aus der Chitinmolekül ewechgeholl ginn.
Ultraschall Prozedur fir Pilz Chitin zu Chitosan Konversioun
Wann intensiv Ultraschall fir d'Produktioun vu Chitosan aus Chitin applizéiert gëtt, gëtt eng Chitinsuspension mat héijer Intensitéit, Low-Frequenz Ultraschallwellen sonicéiert, typesch am Beräich vun 20 kHz bis 30 kHz. De Prozess generéiert intensiv akustesch Kavitatioun, wat op d'Bildung, de Wuesstum an d'Zesummebroch vu mikroskopesche Vakuumblasen an der Flëssegkeet bezitt. Kavitation generéiert lokal extrem héich Schéierkräften, héich Temperaturen (bis zu e puer dausend Grad Celsius) an Drock (bis zu e puer honnert Atmosphären) an der Flëssegkeet ronderëm d'Kavitatiounsblasen. Dës extrem Bedéngungen droen zum Ofbau vum Chitinpolymer an der spéiderer Deacetylatioun bäi.

SEM-Biller vu Chitinen a Chitosanen aus zwou Champignonsarten: a) Chitin vu L. vellereus; b) Chitin aus P. ribis; c) Chitosan aus L.vellereus; d) Chitosan aus P. ribis.
Bild a Studie: © Erdoğan et al., 2017
Ultraschall Depolymeriséierung vu Chitin
D'Depolymeriséierung vu Chitin geschitt duerch d'kombinéiert Effekter vu mechanesche Kräften, wéi Mikrostreaming a Flëssegstrahlung, wéi och duerch ultraschall initiéiert chemesch Reaktiounen induzéiert vu fräie Radikalen an aner reaktiv Arten, déi während der Kavitatioun geformt ginn. D'Héichdrockwellen, déi während der Kavitatioun generéiert ginn, verursaachen datt d'Chitinketten Schéierstress ënnergoen, wat zu der Ausschneiden vum Polymer a méi kleng Fragmenter resultéiert.
Ultraschall Deacetylatioun vu Chitin
Nieft der Depolymeriséierung fördert intensiv Ultraschall och d'Deacetylatioun vu Chitin. Deacetylatioun beinhalt d'Entfernung vun Acetylgruppen aus der Chitinmolekül, wat zu der Bildung vu Chitosan féiert. Intens Ultraschallenergie, besonnesch déi héich Temperaturen an Drock, déi während der Kavitatioun generéiert ginn, beschleunegen d'Deacetylatiounsreaktioun. Déi reaktiv Bedéngungen erstallt duerch Kavitatioun hëllefen d'Acetylverbindungen am Chitin ze briechen, wat zu der Verëffentlechung vun Essigsäure an der Konversioun vu Chitin a Chitosan resultéiert.
Am Allgemengen, intensiv Ultraschall verbessert souwuel d'Depolymeriséierungs- an Deacetylatiounsprozesser andeems se déi néideg mechanesch a chemesch Energie ubidden fir de Chitin-Polymer ofzebriechen an d'Konversioun op Chitosan ze erliichteren. Dës Technik bitt eng séier an effizient Method fir d'Produktioun vu Chitosan aus Chitin, mat villen Uwendungen a verschiddenen Industrien, dorënner Pharmazeutik, Landwirtschaft a biomedizinesch Ingenieur.
Industriell Chitosan Produktioun vu Mushroom mat Power Ultraschall
Kommerziell Chitin a Chitosan Produktioun ass haaptsächlech baséiert op Offall vun der Marine Industrien (dh Fëscherei, Shell Fësch Recolte etc.). Verschidde Quelle vu Matière première féieren zu verschiddene Chitin a Chitosan Qualitéiten, entstinn Produktioun a Qualitéit Schwankungen wéinst saisonal Fëschvariatioune. Ausserdeem bitt Chitosan ofgeleet vu Pilzquellen angeblech superior Eegeschafte wéi homogen Polymerlängt a méi Solubilitéit am Verglach mam Chitosan aus Marinequellen. (cf. Ghormade et al., 2017) Fir eenheetlech Chitosan ze liwweren, ass d'Extraktioun vu Chitin aus Pilzarten eng stabil alternativ Produktioun ginn. Chitin a Citiosan Produktioun vu Pilze kann einfach an zouverlässeg erreecht ginn duerch Ultraschallextraktioun an Deacetylatiounstechnologie. Intensiv Sonikatioun stéiert Zellstrukturen fir Chitin ze verëffentlechen a fördert Massentransfer an wässerleche Léisungsmëttel fir super Chitin Ausbezuelen an Extraktiounseffizienz. Duerno Ultraschall Deacetylatioun konvertéiert de Chitin an de wäertvolle Chitosan. Béid, Ultraschall Chitin Extraktioun an Deacetylatioun zu Chitosan kënne linear op all kommerziell Produktiounsniveau skaléiert ginn.

Ultrasonicator UP400St fir Pilz Extraktioun: Sonication gëtt héich Ausbezuele vu bioaktive Verbindungen wéi d'Polysacchariden Chitin a Chitosan
Fuerschungsresultater fir Ultraschall Chitin a Chitosan Deacetylatioun
Zhu et al. (2018) schléissen an hirer Studie datt d'Ultraschall Deacetylatioun als en entscheedende Duerchbroch bewisen huet, β-Chitin an Chitosan ëmgewandelt mat 83-94% Deacetylatioun bei reduzéierter Reaktiounstemperaturen. D'Bild lénks weist e SEM Bild vun ultraschall deacetyléierte Chitosan (90 W, 15 min, 20 w/v% NaOH, 1:15 (g: mL) (Bild a Studie: © Zhu et al., 2018)
An hirem Protokoll gouf NaOH Léisung (20 w / v %) virbereet andeems NaOH Flakelen am DI Waasser opgeléist goufen. D'Alkali-Léisung gouf dann op GLSP-Sediment (0,5 g) bei engem festen-flëssege Verhältnis vun 1:20 (g: ml) an en Zentrifugeröhre bäigefüügt. Chitosan gouf zu NaCl (40 ml, 0,2 M) an Essigsäure (0,1 M) an engem 1:1 Léisungsvolumenverhältnis bäigefüügt. D'Suspension gouf duerno Ultraschall bei enger mëller Temperatur vu 25 ° C fir 60 min mat engem Sonde-Typ Ultraschall (250W, 20kHz) ënnerworf. (cf Zhu et al., 2018)
Pandit et al. (2021) fonnt datt den Taux vun der Degradatioun fir Chitosan-Léisungen selten beaflosst gëtt vun de Konzentratioune vu Säure, déi benotzt gi fir de Polymer ze solubiliséieren an hänkt haaptsächlech vun der Temperatur, der Intensitéit vun den Ultraschallwellen, an der Ionescher Kraaft vun de Medien of, déi benotzt gi fir de Polymer opzeléisen. (cf. Pandit et al., 2021)
An enger anerer Etude, Zhu et al. (2019) benotzt Ganoderma lucidum Sporepulver als Pilz Rohmaterial an ënnersicht ultraschall-assistéiert Deacetylatioun an d'Effekter vun Veraarbechtungsparameter wéi Sonikatiounszäit, Feststoff-zu-Flësseg Verhältnis, NaOH Konzentratioun, a Bestrahlungskraaft op de Grad vun Deacetylatioun (DD) vum chitosan. Den héchsten DD-Wäert gouf bei de folgenden Ultraschallparameter kritt: 20 min Sonikatioun bei 80W, 10% (g: ml) NaOH, 1:25 (g: ml). D'Uewerfläch Morphologie, chemesch Gruppen, thermesch Stabilitéit, an crystallinity vun der ultraschall kritt Chitosan sech mat der SEM iwwerpréift, FTIR, TG, an XRD. D'Fuerschungsteam bericht eng bedeitend Verbesserung vum Grad vun der Deacetylatioun (DD), dynamescher Viskositéit ([η]) a Molekulargewiicht (Mv¯) vum ultraschall produzéierte Chitosan. D'Resultater ënnersträichen d'Ultraschall Deacetylatiounstechnik vu Pilze eng héich potent Produktiounsmethod fir Chitosan, déi fir biomedizinesch Uwendungen gëeegent ass. (cf. Zhu et al., 2019)
Superior Chitosan Qualitéit mat Ultraschall Depolymeriséierung an Deacetylatioun
Ultraschall-ugedriwwen Prozesser vun der Chitin / Chitosan Extraktioun an Depolymeriséierung si präzis kontrolléierbar an Ultraschallprozessparameter kënnen op d'Rohmaterialien an d'gezielte Endproduktqualitéit ugepasst ginn (zB Molekulargewiicht, Grad vun Deacetylatioun). Dëst erlaabt den Ultraschallprozess un extern Faktoren unzepassen an optimal Parameteren fir super Resultat an Effizienz ze setzen.
Ultraschall deacetyléiert Chitosan weist exzellent Bioverfügbarkeet a Biokompatibilitéit. Wann ultraschall preparéiert Chitosan Biopolymere mat thermesch ofgeleete Chitosan iwwer biomedizinesch Eegeschafte verglach ginn, weist den ultraschall produzéierte Chitosan wesentlech verbesserte Fibroblast (L929 Zell) Viabilitéit a verstäerkt antibakteriell Aktivitéit fir béid Escherichia coli (E. coli) a Staphylococcus aureus (S. aureus).
(cf. Zhu et al., 2018)

Scannenelektronenmikroskopie (SEM) Biller an enger Vergréisserung vun 100× vun a) gladius, b) ultraschall-behandelt gladius, c) β-chitin, d) ultraschall-behandelt β-chitin, an e) chitosan (Quell: Preto et al. 2017)
High-Performance Ultrasonic Ausrüstung fir Chitin a Chitosan Veraarbechtung
D'Fragmentatioun vu Chitin an d'Decetylatioun vu Chitin op Chitosan erfuerdert mächteg an zouverléisseg Ultraschallausrüstung, déi héich Amplituden liwwere kann, bitt präzis Kontrollbarkeet iwwer d'Prozessparameter a kann 24/7 ënner schwéierer Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfeld operéiert ginn. Hielscher Ultrasonics Produktpalette erfëllt dës Ufuerderungen zouverlässeg. Nieft aussergewéinlecher Ultraschallleistung hunn Hielscher Ultraschaller mat héijer Energieeffizienz, wat e wesentleche wirtschaftleche Virdeel ass. – besonnesch wann se op kommerziell grouss-Skala Produktioun Employéen.
Hielscher Ultraschaller sinn High-Performance Systemer déi mat Accessoiren wéi Sonotroden, Boosteren, Reaktoren oder Flowzellen ausgestatt kënne ginn fir Äre Prozessbedürfnisser op eng optimal Manéier ze passen. Mat digitale Faarfdisplay, d'Optioun fir d'Sonicatioun virzestellen, automatesch Datenopnam op enger integréierter SD Kaart, Fernbrowser Kontroll a vill méi Features, Hielscher Ultraschaller garantéieren héchste Prozesskontroll a Benotzerfrëndlechkeet. Gepaart mat Robustheet a schwéierer Belaaschtungskapazitéit, Hielscher Ultraschallsystemer sinn Är zouverléisseg Aarbechtspäerd an der Produktioun. Chitin Fragmentatioun an Deacetylatioun erfuerdert mächteg Ultraschall fir déi geziilte Konversioun ze kréien an e finalt Chitosan Produkt vu héich Qualitéit. Besonnesch fir d'Fragmentatioun vun de Chitin Flakelen an d'Depolymeriséierung / Deacetylatiounsschrëtt sinn héich Amplituden an erhöhten Drock entscheedend. Hielscher Ultrasonics industriell Ultrasonic Prozessoren liwweren einfach ganz héich Amplituden. Amplituden vu bis zu 200µm kënne kontinuéierlech a 24/7 Operatioun lafen. Fir nach méi héich Amplituden sinn personaliséiert Ultraschall Sonotroden verfügbar. D'Kraaftkapazitéit vun Hielscher Ultraschallsystemer erlaabt eng effizient a séier Depolymeriséierung an Deacetylatioun an engem sécheren a userfrëndleche Prozess.

Ultraschallreakter mat 2000W Ultraschallsonde UIP2000hdT fir Chitin Extraktioun aus Champignonen a spéider Depolymeriséierung / Deacetylatioun
Batch Volume | Duerchflossrate | Recommandéiert Apparater |
---|---|---|
1 bis 500 ml | 10 bis 200 ml/min | UP100H |
10 bis 2000 ml | 20 bis 400 ml/min | UP200Ht, UP 400 St |
0.1 bis 20L | 02 bis 4 l/min | UIP2000hdT |
10 bis 100 l | 2 bis 10 l/min | UIP4000hdT |
na | 10 bis 100 l/min | UIP16000 |
na | méi grouss | Stärekoup vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Synergistesch Chitin Behandlung verbessert duerch Ultraschall
Fir d'Nodeeler (dh niddereg Effizienz, héich Energiekäschten, laang Veraarbechtungszäit, gëfteg Léisungsmëttel) vun traditioneller chemescher an enzymatescher Chitin Deacetlytion ze iwwerwannen, gouf héichintensitéit Ultraschall an d'Chitin a Chitosan Veraarbechtung integréiert. Héich Intensitéit Sonikatioun an déi entstinn Effekter vun der akustescher Kavitatioun féieren zu enger schneller Ausschnëtter vu Polymerketten a reduzéieren d'Polydispersitéit, an doduerch d'Synthese vu Chitosan förderen. Ausserdeem verstäerken d'Ultraschallschéierkräften d'Masstransfer an der Léisung sou datt chemesch, hydrolytesch oder enzymatesch Reaktioun verstäerkt gëtt. Ultrasonic Chitinbehandlung ka kombinéiert mat scho existéierende Chitinveraarbechtungstechniken wéi chemesch Methoden, Hydrolyse oder enzymatesch Prozeduren.
Ultraschall assistéiert chemesch Deacetylatioun an Depolymeriséierung
Zënter Chitin en net-reaktiven an onlösleche Biopolymer ass, muss et d'Prozess Schrëtt vun Demineraliséierung, Deproteiniséierung an Depolymeriséierung / Deacetylatioun erliewen fir löslech a biozougänglech Chitosan ze kréien. Dës Prozess Schrëtt involvéiert Behandlungen mat staarke Säuren wéi HCl a staarke Basen wéi NaOH a KOH. Wéi dës konventionell Prozessschrëtt ineffizient, lues a verlaangen héich Energien, verbessert d'Prozessintensivéierung duerch Sonikatioun d'Chitosanproduktioun wesentlech. D'Applikatioun vu Power-Ultraschall erhéicht d'Chitosan-Ausbezuelen a Qualitéit, reduzéiert de Prozess vun Deeg op e puer Stonnen, erlaabt méi mëll Léisungsmëttelen a mécht de ganze Prozess méi energieeffizient.
Ultraschall verbessert Deproteiniséierung vu Chitin
Vallejo-Dominguez et al. (2021) fonnt an hirer Untersuchung vun der Chitin Deproteiniséierung datt d' “Uwendung vun Ultraschall fir d'Produktioun vu Biopolymere reduzéiert de Proteingehalt wéi och d'Partikelgréisst vu Chitin. Chitosan mat héijen Deacetylatiounsgrad a mëttelmolekulare Gewiicht gouf duerch Ultraschallhëllef produzéiert.”
Ultrasonic Hydrolyse fir Chitin Depolymeriséierung
Fir chemesch Hydrolyse ginn entweder Säuren oder Alkalien benotzt fir Chitin ze deacetyléieren, awer Alkali-Deacetylatioun (zB Natriumhydroxid NaOH) gëtt méi wäit benotzt. Säurehydrolyse ass eng alternativ Method zu der traditioneller chemescher Deacetyléierung, wou organesch Säureléisungen benotzt gi fir Chitin a Chitosan ze depolymeriséieren. D'Methode vun der Säurehydrolyse gëtt meeschtens benotzt wann d'molekulare Gewiicht vu Chitin a Chitosan homogen muss sinn. Dëse konventionelle Hydrolyseprozess ass bekannt als lues an energie- a kaschtintensiv. D'Ufuerderung vu staarken Säuren, héijen Temperaturen an Drock si Faktoren, déi den hydrolytesche Chitosan-Prozess an eng ganz deier an Zäitopwendeg Prozedur maachen. Déi benotzt Säuren erfuerderen Downstream Prozesser wéi Neutraliséierung an Entsalting.
Mat der Integratioun vum High-Power Ultraschall an den Hydrolyseprozess kënnen d'Temperatur- an Drockfuerderunge fir d'hydrolytesch Spaltung vu Chitin a Chitosan wesentlech erofgesat ginn. Ausserdeem erlaabt d'Sonicatioun méi niddereg Säurekonzentratioune oder d'Benotzung vu milder Säuren. Dëst mécht de Prozess méi nohalteg, effizient, kosteneffektiv an ëmweltfrëndlech.
Ultraschall assistéiert chemesch Deacetylatioun
Chemesch Desintegratioun an Deakteylatioun vu Chitin a Chitosan gëtt haaptsächlech duerch d'Behandlung vu Chitin oder Chitosan mat Mineralsäuren (zB Salzsäure HCl), Natriumnitrit (NaNO) erreecht.2), oder Waasserstoffperoxid (H2O2). Ultraschall verbessert den Deacetylatiounsquote an doduerch d'Reaktiounszäit verkierzt fir de gezielte Grad vun Deacetylatioun ze kréien. Dëst bedeit datt d'Sonicatioun déi erfuerderlech Veraarbechtungszäit vun 12-24 Stonnen op e puer Stonnen reduzéiert. Ausserdeem erlaabt d'Sonicatioun wesentlech méi niddereg chemesch Konzentratioune, zum Beispill 40% (w/w) Natriumhydroxid mat Hëllef vun Sonikatioun, während 65% (w/w) erfuerderlech sinn ouni Ultraschall.
Ultraschall-enzymatesch Deacetylatioun
Wärend enzymatesch Deacetylatioun eng mëll, ëmweltfrëndlech Veraarbechtungsform ass, sinn hir Effizienz a Käschten onekonomesch. Wéinst komplexer, Aarbechtsintensiv an deier Downstream Isolatioun a Reinigung vun Enzymen aus dem Endprodukt, gëtt enzymatesch Chitin Deacetylatioun net a kommerziell Produktioun ëmgesat, awer nëmmen am wëssenschaftleche Fuerschungslabo benotzt.
Ultraschall Pre-Behandlung virun enzymatesch Deacetlytation Fragmenter Chitin Molekülle domat d'Uewerfläch vergréissert a méi Uewerfläch fir d'Enzyme verfügbar. High-Performance Sonication hëlleft fir enzymatesch Deacetylatioun ze verbesseren an de Prozess méi ekonomesch ze maachen.
Literatur / Referenzen
- Ospina Álvarez S.P., Ramírez Cadavid D.A., Escobar Sierra D.M., Ossa Orozco C.P., Rojas Vahos D.F., Zapata Ocampo P., Atehortúa L. (2014): Comparison of extraction methods of chitin from Ganoderma lucidum mushroom obtained in submerged culture. Biomed Research International 2014.
- Valu M.V., Soare L.C., Sutan N.A., Ducu C., Moga S., Hritcu L., Boiangiu R.S., Carradori S. (2020): Optimization of Ultrasonic Extraction to Obtain Erinacine A and Polyphenols with Antioxidant Activity from the Fungal Biomass of Hericium erinaceus. Foods, Dec 18;9(12), 2020.
- Erdoğan, Sevil & Kaya, Murat & Akata, Ilgaz (2017): Chitin extraction and chitosan production from cell wall of two mushroom species (Lactarius vellereus and Phyllophora ribis). AIP Conference Proceedings 2017.
- Zhu, L., Chen, X., Wu, Z., Wang, G., Ahmad, Z., & Chang, M. (2019): Optimization conversion of chitosan from Ganoderma lucidum spore powder using ultrasound‐assisted deacetylation: Influence of processing parameters. Journal of Food Processing and Preservation 2019.
- Li-Fang Zhu, Jing-Song Li, John Mai, Ming-Wei Chang (2019): Ultrasound-assisted synthesis of chitosan from fungal precursors for biomedical applications. Chemical Engineering Journal, Volume 357, 2019. 498-507.
- Zhu, Lifang; Yao, Zhi-Cheng; Ahmad, Zeeshan; Li, Jing-Song; Chang, Ming-Wei (2018): Synthesis and Evaluation of Herbal Chitosan from Ganoderma Lucidum Spore Powder for Biomedical Applications. Scientific Reports 8, 2018.
- G.J. Price, P.J. West, P.F. Smith (1994): Control of polymer structure using power ultrasound. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 1, Issue 1, 1994. S51-S57.
Fakten Worth Wëssen
Wéi funktionnéiert Ultraschall Extraktioun an Deacetylatioun vu Chitin?
Wann Kraaft-Ultraschallwellen Koppelen an eng Flëssegkeet oder Schlamm sinn (zB eng Suspensioun, déi aus Chitin an engem Léisungsmëttel besteet), reesen d'Ultraschallwellen duerch d'Flëssegkeet a verursaache alternéierend Héichdrock- / Nidderdrockzyklen. Wärend Déifdrockzyklen entstinn Minutt Vakuumblasen (sougenannte Kavitatiounsblasen), déi iwwer verschidden Drockzyklen wuessen. Bei enger gewësser Gréisst, wann d'Blasen net méi Energie absorbéiere kënnen, implodéiere se während engem Héichdrockzyklus gewalteg. D'Bubble-Implosioun zeechent sech duerch intensiv kavitational (sougenannte sonomechanical) Kräften. Dës sonomechanesch Konditiounen geschéien lokal an der cavitational Hot-Spot a sinn duerch ganz héich Temperaturen an Drock vun bis zu 4000K respektiv 1000atm charakteriséiert; souwéi entspriechend Héichtemperatur- an Drockdifferenzen. Ausserdeem ginn Mikroturbulenzen a Flëssegkeetsstroum mat Geschwindegkeete vu bis zu 100m/s generéiert. Ultraschall Extraktioun vu Chitin a Chitosan aus Pilzen a Krustaceaen wéi och Chitin Depolymeriséierung an Deacetylatioun ginn haaptsächlech duerch sonomechanische Effekter verursaacht: d'Agitatioun an d'Turbulenzen stéieren Zellen a förderen Massentransfer a kënnen och Polymerketten a Kombinatioun mat sauer oder alkalesche Léisungsmëttel schneiden.
Aarbechtsprinzip vun der Chitin Extraktioun iwwer Ultraschall
Ultrasonic Extraktioun brécht effizient d'Zellstruktur vu Champignonen a befreit déi intrazellulär Verbindungen aus der Zellmauer an der Zellinterieur (dh Polysacchariden wéi Chitin a Chitosan an aner bioaktiv Phytochemikalien) an de Léisungsmëttel. Ultrasonic Extraktioun baséiert op dem Aarbechtsprinzip vun der akustescher Kavitatioun. D'Effekter vun der Ultraschall / akustescher Kavitatioun sinn héich Schéierkräften, Turbulenzen an intensiven Drockdifferenzielle. Dës sonomechanesch Kräfte briechen cellulär Strukturen wéi déi chitinös Pilzzellmaueren, förderen Massentransfer tëscht Pilzbiomaterial a Léisungsmëttel a féieren zu ganz héijen Extraktrendementer bannent engem schnelle Prozess. Zousätzlech fördert d'Sonicatioun d'Steriliséierung vun Extrakten andeems se Bakterien a Mikroben ëmbréngen. Mikrobial Inaktivéierung duerch Sonikatioun ass e Resultat vun de destruktiven Kavitatiounskräften op d'Zellmembran, d'Produktioun vu fräie Radikale a lokaliséierter Heizung.
Aarbechtsprinzip vun Depolymeriséierung an Deacetylatioun iwwer Ultraschall
D'Polymerketten ginn am ultraschall generéierten Scherfeld ronderëm eng Kavitatiounsblase gefaangen an d'Kettesegmenter vun der Polymerspiral no bei engem zesummeklappende Kavitéit wäerte sech mat enger méi héijer Geschwindegkeet bewegen wéi déi méi wäit ewech. Spannungen ginn dann op der Polymerkette produzéiert wéinst der relativer Bewegung vun de Polymersegmenter a Léisungsmëttelen an dës si genuch fir Spaltung ze verursaachen. De Prozess ass also ähnlech wéi aner Schéiereffekter a Polymerléisungen ~ 2 ° a gëtt ganz ähnlech Resultater. (cf. Price et al., 1994)
chitin
Chitin ass en N-Acetylglucosamin-Polymer (Poly-(β-(1-4)-N-acetyl-D-Glucosamin), ass en natierlecht optriedende Polysaccharid, deen wäit am Exoskelett vun Invertebraten wéi Krustaceaen an Insekten fonnt gëtt, dem banneschten Skelett vun Squid a Cuttlefish wéi och d'Zellmauere vu Pilze Embedded an d'Struktur vun de Pilzzellmaueren, ass Chitin verantwortlech fir d'Form an d'Steifegkeet vun der Pilzzellmauer duerch en Depolymeriséierungsprozess.
chitosan ass déi allgemeng a wäertvollst Derivat vu Chitin. Et ass en héichmolekulare Polysaccharid verbonne mat b-1,4 Glycosid, besteet aus N-Acetyl-Glucosamin a Glucosamin.
Chitosan kann duerch chemesch oder enzymatesch ofgeleet ginn N- Deacetylatioun. Am chemesch gedriwwenen Deacetylatiounsprozess ass d'Acetylgrupp (R-NHCOCH3) gëtt duerch staark Alkali bei héijen Temperaturen ofgeschnidden. Alternativ kann Chitosan iwwer enzymatesch Deacetylatioun synthetiséiert ginn. Wéi och ëmmer, op industrieller Produktiounsskala ass chemesch Deacetylatioun déi bevorzugt Technik, well enzymatesch Deacetylatioun wesentlech manner effizient ass wéinst den héije Käschte vun den Deacetylase-Enzymen an den niddrege Chitosan-Ausbezuelen. Ultrasonication gëtt benotzt fir d'chemesch Degradatioun vun der (1→4) -/β-Verbindung (Depolymeriséierung) ze verstäerken an d'Deacetylatioun vu Chitin auszeféieren fir qualitativ héichwäerteg Chitosan ze kréien.
Wann d'Sonicatioun als Pre-Behandlung fir déi enzymatesch Deacetylatioun applizéiert gëtt, gëtt d'Chitosan Ausbezuelung an d'Qualitéit och verbessert.

Hielscher Ultrasonics fabrizéiert High-Performance Ultrasonic Homogenisatoren aus Labo zu industriell Gréisst.