Hielscher Ultraschall Technologie

Ultraschall Extraktioun a Konservatioun

Dem Verfall vun Zell Strukturen (lysis) mat Hëllef vun Ultraschall ass fir d'Reduktioun vun Zollformalitéiten-bewosst awer oder fir de microbial inactivation benotzt.

Hannergrond

An microbiology, ass Ultraschall allem verbonne mat Zell Stéierungen (lysis) oder Dépensatioun (Allinger 1975). Wann Flëssegkeeten um héich intensities sonicating, den Sound Wellen datt duerch d'flësseg Medien verierwe Resultat zu ofwiesselnd héich-Drock (externen Kompressor) an niddereg-Drock (rarefaction) kreesleef, mat Tariffer op der Frequenz jee.
Während der niddereg-Drock Zyklus, héich-Intensitéit ultrasonic Wellen schafen kleng Vakuum Bubbles oder eidel Raim am flësseg. Wann der Bubbles engem Volume se op déi kënnen se keng Energie méi absorbéieren, Zesummebroch se virgespillt während engem héich-Drock Zyklus. Dëse Phänomen ass cavitation Limburg. Während der implosion Ganz héich Temperaturen (ca.. 5,000K) a fiert (ca.. 2,000atm) sinn lokal erreecht. D'implosion vun der cavitation Bubble Resultater och an flësseg Jets vun bis zu 280m / s Drorakéit de schéine Fence Kräften Ennerbriechung an der Zell Enveloppe mechanesch a Material Transfermaart verbesseren. Ultraschall kann entweder zerstéierende oder konstruktiv Effekter ze Zellen je der sonication Parameteren Employéen hunn.

Zell Verfall

Ënner enorm sonication Enzymen of oder Proteinen kann aus Zellen oder subcellular organelles als Resultat vun verëffentlecht ginn Zell Verfall. An dësem Fall, opgeléist de Massa gin an e Léisungsmëttelbad an engem insoluble Struktur zouenen ass. Fir dat ze Extrait, muss der Zell Membran zerstéiert ginn. Zell Stéierungen ass eng sensibel Prozess, well d'Méiglechen stoussen senger Zell Mauer bannen héich osmotic Drock ze halen. Good Kontroll vun der Zell Stéierungen ass néideg, eng erméiglecht Verëffentlechung vun all intracellular Produiten dorënner Zell Protokoll an definitiv Saieren, oder Produit denaturation ze vermeiden.
Ultrasonication déngt als gutt-Kontroll bedeit fir Zell Verfall. Fir dës, déi de mechanesch Effekter vun Ultraschall méi schnell a méi komplett Pénétratioun vun Léisungsmëttelbad nees bewosst Material a Mass Transfermaart verbesseren. Ultraschall Erfolleg grouss Pénétratioun vun e Léisungsmëttelbad an enger Planz Otemschwieregkeeten a verbessert d'Mass Transfert. Ultrasonic Wellen cavitation generéieren desorganiséieren Zell Maueren an der Verëffentlechung vun Matrixentgasung Komponente erliichtert.

Mass Transfer

Am Allgemengen, kann Ultraschall zu engem permeabilization vun Zell Schläimhait zu Protonen Féierung (Mummery 1978), An et kann der selectivity vun der Zell Schläimhait däitlech reduzéieren. Déi mechanesch Aktivitéit vun der Ultraschall ënnerstëtzt d'Diffusion vun Léisungsmëttelen nees Otemschwieregkeeten. Als Ultraschall der Zell Mauer mechanesch vun der cavitation Fence Kräften Virdeeler, erliichtert et um Transfermaart aus der Zell an der Léisungsmëttelbad. D'ëm Gréisst Reduktioun vun der ultrasonic cavitation vergréissert der Fläch an Kontakt tëscht dem staark an der Flëssegket Phase.

Protein an Aktivitéit Reduktioun

Besonnesch gespäichert der Reduktioun vun Enzymen of a Proteinen an Zellen an subcellular Deelchen ass eng eenzegaarteg an effikass Uwendung vun héich-Intensitéit Ultraschall (Kim 1989), Wéi der Reduktioun vun Bio awer am Kierper vu Planzen an Some vun e Léisungsmëttelbad kann Texter verbessert ginn vill. Dofir Ultraschall huet eng potentiell Virdeel am Reduktioun an Isolatioun vun Roman potentiel bioactive Komponente, e.g. aus Net-geheescht Baachen duerch-Produit zu Prozesser gemaach. Ultraschall kann och, hëllefen d'Auswierkunge vun Aktivitéit Behandlung ze rechnen an duerch dat de Montant vun Aktivitéit waren reduzéieren oder der Streck vun extractable relevant awer méi.

Fetten a Proteinen

Ultrasonication ass oft benotzt der Reduktioun vun Fetten a Proteinen aus Planz Some, wéi soybeans (e.g. Miel oder defatted soybeans) oder aner Ueleg Some ze verbesseren. An dësem Fall, erliichtert d'Zerstéierung vun der Zell Mauere de (kal oder waarm) pressen an domat de Reschtoffall Ueleg oder Fett am pressen Kuch reduzéiert.

D'Afloss vun kontinuéierlech ultrasonic Reduktioun zu der Streck vun verspreet Protein gouf bewisen duerch Moulton et al. D'sonication fräi Erhuelung vun verspreet Protein lues wéi de flake / Léisungsmëttelbad Verhältnis vun 1:10 bis 1:30 geännert. Et waren dat awer déi Ultraschall ass kapabel Soja Protein bei bal all kommerziell duerch dat an datt d'sonication Energie néideg ze peptize war déi ënnescht, wann décke magesch sech benotzt. (Moulton et al. 1982) Fir

Applicabel op: Meilen Ueleg aus Uebst, Ueleg Reduktioun vum Buedem Moschter, Sachet, senger Duechter, Kraiderbestëmmung Ueleg (echinacea), canola, Soja, Feierblumm

Befreiung vun Phenolic awer an Anthocyanins

Enzymen of, wéi pectinases, cellulases an hemicellulases sinn zu Jus Veraarbechtung fir dauert Zell Maueren an verbesseren déi de Jus extractability oft benotzt. D'Stéierungen vun der Zell Mauer Matrixentgasung verëffentlecht och Deeler, wéi phenolic awer nees Jus. Ultraschall verbessert Prozess Reduktioun an dofir op eng Erhéijung vun der phenolic Massa, Alkaloïden a Jus nozeginn nodeems kann, allgemeng an der Press Kuch lénks.

D'positiv Effete vun ultrasonic Behandlung op der Befreiung vun phenolic awer an anthocyanins aus Drauwejus a Berry Matrixentgasung, besonnesch aus bilberries (Vaccinium myrtillus) A schwaarz roude Kréichelen (Ribes) An Jus, huet sech duerch VTT Déi, Finnland (MAXFUN EU-Project) mat engem ultrasonic Prozessor UIP2000hd No thawing, derno an Aktivitéit incubation. D'Stéierungen vun der Zell Mauere vun enzymatic Behandlung (Pectinex BE-3L fir bilberries an Biopectinase CCM fir schwaarz roude Kréichelen) war wou mat Ultraschall kombinéiert verbessert. “US Behandlung vun méi wéi 15% vun der Konzentratioun vun phenolic awer vun bilberry Jus Erhéijung. […] Den Afloss vum US (Ultraschall) war méi groussen mat schwaarz roude Kréichelen, déi zu Jus Veraarbechtung wéi bilberries wéinst hirem héijen Inhalt vun pectin a verschiddene Zell Mauer Architektur méi usprochsvollen Friichten sinn. […vun benotzt US (Ultraschall) Behandlung no Aktivitéit incubation] der Konzentratioun vun phenolic awer an de Jus vun 15-25% geklomm.” (Mokkila et al. 2004) Fir

Microbial an Aktivitéit Inactivation

Mikrobiell an Enzym Inaktivatioun (Conservatioun), zB bei Fruchtsäften a Saucen ass eng aner Applikatioun vun Ultraschall an der Liewensmëttelbehandlung. Haut ass d'Erhiewung vun Héichte vu Temperatur fir Kuerzeperioden (Pasteurisatioun) nach ëmmer déi meeschte verbreet Methode fir Mikroben oder Enzyminaktivatioun, déi zu méi laang Regal (Konservatioun) féiert. Wéinst der Expositioun vu héijer Temperatur huet dës thermesch Methode oft Nodeeler fir vill Nahrungsergongen.
D'Produktioun vun neien Substanzen aus Hëtzt-catalyzed Reaktioune an d'Rechter vun macromolecules souwéi der Deformatiounen vun Planz an Déier Strukturen kann zu engem Verloscht vu Qualitéit reduzéieren. thermesch Behandlung kënnen also, verursaache well hire Restaurant vum Ophtalmolog Attributer, i.e. Textur, Aroma, Faarf, richen, an muss Qualitéiten, i.e. Vitaminnen a Proteinen. Ultraschall ass eng efficace Net-thermesch (kléng) Veraarbechtung Alternativ.

Hëtzt entsteet lokalpolitesch vun der cavitation an der geschaf Radikaler fräigesat kann duerch sonication op eng inactivation vun Enzymen of Féierung (El'piner 1964). Um genuch nidderegen Niveau vun sonication strukturell an metabolic Ännerungen an Zellen ouni hir Zerstéierung geschéie kann. Der Aktivitéit vun Peroxidase, déi am meeschte Matière an unblanched Uebst a Geméis fonnt ass a kann besonnesch mat der Entwécklung vun ugefaangen-Goûten a Browning Faarfpigmenter assoziéiert gin kann duerch d 'Benotzung vun Ultraschall méi reduzéiert ginn. Thermoresistant Enzymen of, wéi lipase an protease déi ultra-héich-Temperatur Behandlung kënnte Stand halen a wat d'Qualitéit an Regal-Liewe vun Hëtzt-behandelt Mëllech an aner Bridget Produite kann reduzéieren kann déi simultan Uwendung vun Ultraschall, Hëtzt an Drock effikassten inactivated méi ginn (MTS).

Ultraschall huet potenziellen an der Zerstéierung vun Liewensmëttel-dréit pathogens bewisen, wéi E.coli, An Salmonellae, An Ascaris, An Giardia, An Cryptosporidium-Zysten, An Poliovirus.

Applicabel op: Erhaalung vun Gebeess, Marmalade oder toppings, e.g. fir icecream, Uebst Jusen an Zoossen, Fleesch Produiten, Mëllechwirtschaft

Synergien vun Ultraschall mat Temperatur an den Drock

Ultrasonication ass oft méi effikass wann mat anere Anti-microbial Methoden kombinéiert, wéi:

  • Thermo-sonication, i.e. Hëtzt an Ultraschall
  • MANO-sonication, i.e. Drock an Ultraschall
  • MANO-Thermo-sonication, i.e. Drock, Hëtzt an Ultraschall

D'kombinéiert Applikatioun vun Ultraschall mat Hëtzt an / oder Drock ass recommandéiert fir Chineseschen subtilis, chineseschen coagulans, chineseschen Bazillus deen, chineseschen sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae, an Aeromonas hydrophila.

Prozess Entwécklung

Géigesaz zu anere Net-thermesch Prozesser, wéi héich hydrostatesche Drock (HP), Kompresser Kuelendioxid (cCO2) an supercritical Kuelendioxid (ScCO2) an héich elektrescht Feld éischter (HELP), kann Ultraschall einfach am Labo oder Awiesselung-Top Skala getest ginn – generéieren reproducible Resultater Skala-up. D'Intensitéit an der cavitation Charakteristiken kann einfach op de spezifesche Reduktioun Prozess ugepasst ginn spezifesch Objektiver ze viséieren. Amplituden an Drock kann an engem Netzwierk variéiert gin, e.g. déi energiespuerend Reduktioun charge ze identifizéieren. Haarden Stoffer soll Ofdroën, poléieren oder pulverization virun ultrasonication rufflech.

E.coli

kleng Quantitéiten vun recombinant Proteinen fir d'Etude an characterization vun hirem biologesche Eegeschafte ze produzéieren, E.coli ass de Bakterie vun presentéiert. Offäll kennen, e.g. polyhistidine Schwäif, Beta-galactosidase, oder Maltos-bindender
Proteinen, sinn zu recombinant Proteinen fir hinnen separable aus Zell dovu mat engem Puritéit genuch fir stäerkste analytesch Zwecker ze maachen allgemeng waren. Ultrasonication erlaabt d'FAQ fräiginn, besonnesch fir schreift wann d'Produktioun nozeginn niddreg ass an d'Struktur an Aktivitéit vun der recombinant Protein ze erhaalen.

D'Stéierungen vun E.coli Zellen fir den Total Chymosin Protein zu Extrait war studéiert duerch Kim an Zayas.

Saffron Reduktioun

Safran ass bekannt als déi techsten Gewier vum Weltmarkt a gëtt vun sengem delikaten Aroma, Bittergeschmack an attraktiven gieler Faarf. De Safran Gewürz gëtt aus dem roude Stigma vun der Blumme vu Safran Crocus kritt. No Dréchendrëss ginn dës Deeler als Würzmittel an der Kiche oder als Fënstere benotzt. Den intensiven karakteristesche Geschmaach vum Safran ergëtt sech virun allem aus dräi Verbindungen: Krokine, Picrocrocin a Safranal.

Kadkhodaee an Hemmati-Kakhki hunn an enger Etude gewisen, datt ultrasonication der Reduktioun nozeginn vill fräi a reduzéiert gefierwt der Veraarbechtung Zäit. An Tatsaach, Resultater vun Ultraschall Reduktioun goufen Priisteramt besser wéi déi traditionell kale Waasser Reduktioun, déi vun ISO proposéiert ass. Fir hir Fuerschung, Kadkhodaee an Hemmati-Kakhki hunn Hielscher d'benotzt ultrasonic Apparat UP50H. Bescht Resultater goufen mat pulsed sonication erreecht. Dat heescht, datt kuerz Zäit Intervalle sech méi efficace wéi eng kontinuéierlech ultrasonic Behandlung.

oxydéiert

Um kontrolléiert haten intensities, kann d'Applikatioun vun Ultraschall ze biotransformation an Fermentatioun Resultat och an engem verstäerkte bioprocessing, wéinst entschlof biologesch Effekter a wéinst vereinfacht bewosst Mass-Transfert. Den Afloss vun der kontrolléiert haten Uwendung vun Ultraschall (20kHz) op der oxydéiert vun Cholesterin zur Rou Zellen vun bis cholestenone Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (fréier Nokardia Erythropolis) Huet sech duerch Bar.

Cholesterin + O2 = Cholest-4-en-3-eent + H2O2

Dëse System ass typesch vun microbial Alldag vun sterols a Cyclisten an datt d'Realitéiten an d'Produite sinn Waasser insoluble fest. Also, ass dëse System zimlech eenzegaarteg an datt souwuel d'Zellen an der amuletum bis den Effet vun Ultraschall Sujet kann (Bar, 1987). Op ee genuch niddereg ultrasonic Intensitéit déi strukturell Integritéit vun den Zellen festhält an haten hir metabolic Aktivitéit, observéiert Bar e wesentleche Opléisung an der kinetescher Taux vun der biotransformation zu microbial magesch vun 1.0 an 2,5 g / L Cholesterin wou fir 5s sonicated all 10mn mat eng Muecht Wasserstoff 0.2W / cm². Ultraschall zougedréckt keen Effekt op d'enzymatic oxydéiert vun Cholesterin (2.5g / L) vun Cholesterin oxidase.

avantagéis Technology

D'Benotze vun ultrasonic cavitation fir Reduktioun a Liewensmëttel Erhaalung ass eng nei mächteg Veraarbechtung Technologie, datt net nëmmen Fluchtweeër applizéiert gin kann an ëmweltfrëndlech awer och effizient a wirtschaftlech. D'homogenizing a konservativ Effekt kann einfach fir Uebst Jusen an purees benotzt ginn (e.g. orange, Apple, Lineal, Mango, Drauwejus, Plumpudding) wéi och fir Geméis Zosen an Zoppen, wéi Tomatenzooss oder Spargelen Zopp.

Méi Informatioun beantréit!

Benotzt der ënnert Form, wann Dir der Benotzung vun Ultraschall fir d'Reduktioun an Erhaalung iwwer zousätzlech Informatiounen zu Ufro wënschen.










Literatur

Allinger, H. (1975): American schafft, 7 (10), 75 (1975).

Bar, R. (1987): Ultraschall Geographie Bioprocesses, An: Biotechologie an Engineering net färdeg. 32, PP. 655-663 (1987).

El'piner, S.I. (1964): Ultraschall: physikalesch, chemesch a biologesch Effects (Consultants Bureau, New York, 1964), 53-78.

Kadkhodaee, R .; Hemmati-Kakhki, A .: Ultrasonic Reduktioun vun der aktiver awer aus Saffron, vun: Internet Publikatioun.

Kim, S. M. an Zayas, J.F. (1989): Veraarbechtung Parameter vun chymosin Reduktioun vun Ultraschall; zu J. Food SCI. 54: 700.

Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K (2004): Kombinéiert Muecht Ultraschall Enzymen of an Berry Jus Veraarbechtung, Bei: 2. INT. Conf. Biocatalysis vun Iessen an Gedrénks, 19-22.9.2004, Stuttgart, Däitschland.

Moulton, KJ, Wang, LC (1982): E Pilot-Plant Sécuritéit vun Lafend Ultrasonic Reduktioun vun Soybean Protein, vun: Journal vun Food Science, QShortcut 47, 1982.

Mummery, CL (1978): Den Effet vun Ultraschall op Här iwert mech selwer eng kënschtlech, vun: Doktorgrad Dissertatioun, Universitéit vu London, London, England, 1978.