Ultraschallextraktioun vun Alge fir Nahrungsergänzungsmëttel

D’Ultraschallextraktioun ass déi iwwerleeë Method, fir Algenzellen effektiv a séier opzebriechen. D’Beschallung kann déi komplett Quantitéit u bioaktive Verbindunge fräisetzen, wat d’Ultraschalltechnik héicheffizient mécht.

Wéi ee Proteinnen, Lipiden a phenolesch Verbindunge mat Ultraschall aus Algen extrahéiert

Algen- a Mikroalgenaarte si räich u biologesch aktive Verbindunge wéi Proteinnen, Lipiden, Carotenoiden, Pigmenter (z. B. Phycocyaninnen, Astaxanthin asw.), phenolesche Verbindungen a Polysacchariden (z. B. Carrageenanen). Doduerch si si e wäit verbreeten natierleche Rohstoff fir d’Produktioun vun Extrakter fir Liewensmëttel an Nahrungsergänzungsmëttel. Algenaarten, déi heefeg fir Nahrungsergänzungsmëttel benotzt ginn, sinn Arthrospira maxima (och als Spirulina bekannt), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis an Ulva spp. Alge si bekannt als gutt Quell vu qualitativ héichwäertege Proteinnen, Lipiden, laangkettege PUFAs (d. h. Omega-3), Polysacchariden (z. B. Alginat, Carrageenan, β-Glucanen), Vitaminnen an Antioxidantien.
Spirulina ass eng heefeg benotzten Algenaart, déi räich u wäertvolle bioaktive Verbindunge wéi Proteinnen ass (mat 50–70% vum Dréchegewiicht). Well Spirulina vun der FDA (Liewensmëttel- a Medikamentenadministratioun vun de Vereenegte Staaten) als GRAS (allgemeng als sécher unerkannt) zougelooss ass, kënne Spirulina a Spirulinaextrakter a Liewensmëttel, déi vermaart ginn, oder als Nahrungsergänzungsmëttel benotzt ginn.

Virdeeler vun der Ultraschallextraktioun vun Algen

D’Ultraschallextraktioun iwwertrëfft alternativ Extraktiounsmethoden a ville Punkten, wéi héije Rendement, Zouverlässegkeet, Sécherheet, Einfachheet an Ëmweltfrëndlechkeet.

Vollstännegen Extraktiounsrendement

Héichleeschtungsultraschallapparater briechen d’Algenzellen op an zerstéieren se, soudatt dat intrazelluläert Material fräigesat gëtt. D’Ultraschallextraktioun setzt dobäi de ganze Spektrum u bioaktive Verbindunge fräi, wéi Phycobiliproteinnen, Carotenoiden, Lipiden a phenolesch Verbindungen.
Phycobiliproteinne kënnen an dräi Haaptgruppen agedeelt ginn, nämlech Chloro-Phycocyaninnen, Allophycocyaninnen a Phycoerythrinnen. C-Phycocyanin ass en natierlecht blot Pigment, dat a Liewensmëttel a pharmazeetesche Produkter wäit verbreet ass. D’Ultraschallextraktioun setzt de ganze Spektrum u Proteinne fräi.

Héich Extraktiounseffizienz

Duangsee et al. (2009) hunn zwou verschidden Extraktiounsmethode fir bioaktiv Verbindungen aus Arthospira-Biomass getest (ultraschallënnerstëtzt Léisungsmëttelextraktioun an Extraktioun duerch widderholl Afréieren an Opdeeën) an hu festgestallt, datt d’Ultraschall-Léisungsmëttelextraktioun zu enger méi héijer Extraktiounseffizienz (22,1%) gefouert huet wéi d’Afréieren an d’Opdeeën (15,6%). E Verglach vum Zellopbroch duerch Beschallung an duerch widderholl Afréieren an Opdeeë weist, datt d’Beschallung méi effektiv ass. D’Ultraschallkavitatioun brécht d’Algenzelle séier an effektiv op, wat zu engem méi staarken Zellopbroch féiert am Verglach mat de Spirulinazellen, déi duerch widderholl Afréieren an Opdeeë behandelt goufen.
D’Beschallung war méi effektiv beim Opbrieche vun der Zellhüll wéi widderholl Afréieren an Opdeeën. Den Extraktiounsrendement vu Phycocyanin huet gewisen, datt d’Veraarbechtungstemperatur d’Extraktiounseffizienz beaflosst huet.

Séieren Extraktiounsprozess

Héichleeschtungsultraschallsystemer kënnen iwwer héich Amplituden eng héich Ultraschallleeschtung an d’Algensuspensioun akoppelen. Dat mécht d’Ultraschallextraktioun zu enger ganz séierer Veraarbechtungsmethod.

Temperaturkontroll

D’Ultraschallbehandlung ass eng netthermesch, reng mechanesch Extraktiounstechnik. D’Extraktiounstemperatur ka mat engem uschléissbaren Temperatursensor, deen iwwer e Kabel mam digitalen Hielscher Ultraschallapparat verbonnen ass, präzis kontrolléiert ginn. D’Software vun den digitalen Hielscher Ultraschallapparater erlaabt et, Temperaturgrenzen anzestellen, soudatt den Ultraschallhomogenisator pauséiert, wann d’Temperaturgrenz erreecht ass. Déi präzis Temperaturkontroll erlaabt et, den thermeschen Ofbau vun hëtztempfindleche Materialie wéi Phycobiliproteinnen, Vitaminnen, Polyphenolen, Polysacchariden, Lipiden an anere bioaktive Verbindungen ze verhënneren.

Mat verschiddene Léisungsmëttel kompatibel

D’Ultraschallbehandlung ass mat bal all Léisungsmëttel kompatibel. D’Ultraschallextraktioun a Kombinatioun mat ëmweltfrëndleche Léisungsmëttel wéi Waasser oder Ethanol liwwert reng Extrakter. Dës Ultraschallextrakter kënne sécher a Liewensmëttel integréiert ginn, well d’Extraktiounsléisungsmëttel Ethanol a Waasser de GRAS-Status (Generally Recognized As Safe – allgemeng als sécher unerkannt) hunn.

Reproduzéierbarkeet a Prozessstandardiséierung

Déi digital Ultraschallapparater vun Hielscher si mat enger intelligenter Software an enger duerchduechter Villfalt vun Astellunge fir déi ideal Extraktiounsparameter ekipéiert. D’Software protokolléiert all Ultraschallprozessparameter (z. B. Amplitud, Nettoleeschtung, Gesamtleeschtung, Temperatur, Drock, Zäit, Datum) a schreift d’Donnéeë vun der Ultraschallbehandlung an eng CSV-Datei op der agebauter SD-Kaart. Domat kënnt Dir Ären Extraktiounsprozess standardiséieren an d’Ultraschallbehandlung an d’Qualitéit vum Resultat genee iwwerwaachen. Dës Funktiounen hëllefen Iech, d’Ufuerderunge fir d’Prozessstandardiséierung souwéi déi gutt Hierstellungspraktiken (GMP) anzehalen, déi allebéid ganz wichteg sinn, wann d’Extrakter fir Nahrungsergänzungsmëttel, Liewensmëttel oder pharmazeutesch Produkter hiergestallt ginn.

Protokoll fir d’Ultraschallextraktioun vu Phycocyanin

Mazumder et al. (2017) hunn déi optimal Veraarbechtungsparameter fir d’Ultraschallextraktioun vu Phycocyanin a phenolesche Verbindungen aus Arthospira platensis ënnersicht. Déi maximal Ausbezuelung u Phycocyanin (29,9 mg/g) an u gesamte phenolesche Verbindungen (2,4 mg/g) gouf bei enger Ethanolkonzentratioun vu 40%, enger Extraktiounstemperatur vu 34,9°C a mat dem Ultraschallapparat UP50H (50 Watt, 30kHz) bei enger Amplitud vu 95% an enger Extraktiounszäit vun 104,7 sec erreecht.

Vernès et al. (2019) hunn en Ultraschallapparat UIP1000hdT (1000W, 20kHz) benotzt, fir Proteinnen aus Spirulina ze extrahéieren. Den Ultraschallapparat war mat enger BS2d34-Sonotrod an engem Ultraschallduerchflossreakter ekipéiert (kuckt d’Bild hei ënnendrënner fir de genauen Opbau vun der Ultraschallextraktioun mat Duerchflosszell a Seepex-Pompel).

UIP1000hdT – Opbau fir d’Manothermosonikatioun (MTS) an eis Proteinextraktioun aus Spirulina am Labo-Moossstaf
Quell: Vernes et al. 2019

D’Fuerschungsresultater weisen, datt d’Ultraschallextraktiounsbedéngungen, déi fir d’Proteinausbezuelung optiméiert sinn, eng liicht erhéicht Temperatur an e liicht erhéichten Drock ëmfaassen (sougenannt Manothermosonikatioun MTS). MTS fërdert de Stofftransport an erméiglecht et, 229% méi Proteinnen (28,42 ± 1,15 g/100 g Dréchegewiicht) ze gewannen ewéi mam konventionelle Prozess ouni Ultraschall (8,63 ± 1,15 g/100 g Dréchegewiicht).
Mat 28,42 g Proteinnen, déi pro 100 g dréchener Spirulina-Biomass am Extrakt gewonne goufen, gouf an nëmme 6 Minutten an engem kontinuéierlechen Ultraschallbehandlungsprozess eng Proteinréckgewannungsquot vu 50% erreecht. Mikroskopesch Biller weisen, datt d’akustesch Kavitatioun duerch verschidde Mechanismen, wéi Fragmentéierung, Sonoporatioun an Detexturéierung, op d’Spirulina-Filamenter awierkt. Dës verschidden Effekter maachen d’Extraktioun, d’Fräisetzung an d’Solubiliséierung vu bioaktive Verbindungen aus Spirulina méi einfach a méi effektiv, wat zu enger héijer Ausbezuelung u Proteinne vun héijer Qualitéit féiert.
Wat d’Qualitéit vun den duerch Ultraschall extrahéierte Proteinnen ugeet, goufen d’Aminosaieren duerch d’Ultraschallbehandlung net ofgebaut; si leien awer bei der Ultraschallbehandlung a méi grousser Quantitéit vir ewéi bei der konventioneller Extraktioun.
Wann d’Manothermosonikatioun an d’Ultraschallextraktioun ouni erhéichten Drock an ouni erhéicht Temperatur verglach ginn, ass den Ënnerscheed an der Extraktiounsausbezuelung an der Effizienz nëmme minimal. Dofir gëtt Ultraschall eleng als déi wirtschaftlechst an einfachst Technik ugesinn, fir e qualitativ héichwäertegen Extrakt ze produzéieren, dee räich u Spirulina-Proteinnen ass. D’Ultraschallextraktioun ass eng gréng, ëmweltfrëndlech Extraktiounstechnik, déi fir d’Proteinextraktioun aus Spirulina am Labo-Moossstaf gëeegent ass an einfach op de Pilot- an Industriemoossstaf iwwerdroe ka ginn. (vgl. Vernès et al. 2019)

Héichleeschtungs-Ultraschallextrakteren

All Extraktiounsresultater, déi a klengem Moossstaf erreecht ginn, kënne linear op méi grouss Produktiounskapazitéiten iwwerdroe ginn. De breede Produktportfolio vun Hielscher Ultrasonics, dee vu Labo- bis zu industriellen Extraktiounssystemer reecht, bitt dee gëeegentsten Ultraschallapparat fir Är geplangte Prozesskapazitéit. Eist Personal mat laangjäreger Erfarung ënnerstëtzt Iech vu Machbarkeetstester an der Prozessoptiméierung bis zur Installatioun vun Ärem Ultraschallsystem op der definitiver Produktiounsskala.

Hielscher Ultrasonics – Raffinéiert Extraktiounsausrüstung

De Produktportfolio vun Hielscher Ultrasonics ëmfaasst déi ganz Gamme vun Héichleeschtungs-Ultraschallextraktere fir kleng bis grouss Moossstief. Zousätzlecht Accessoire erméiglecht et, déi gëeegentst Konfiguratioun vum Ultraschallapparat fir Äre Prozess einfach zesummenzestellen. Déi optimal Ultraschallanlag hänkt vun der geplangter Kapazitéit, dem Volumen, dem Réimaterial, dem Chargen- oder Inlineprozess an dem Zäitplang of. D’Robustheet vun der Ultraschallausrüstung vun Hielscher erméiglecht en 24/7-Betrib ënner héijer Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfeld. Déi linear Skaléierbarkeet vun Ultraschallextraktiounsprozesser erméiglecht eng einfach an zouverlässeg Erhéijung vun der Produktioun. Liest méi iwwer d’linear Skaléierung vun Ultraschallextraktiounsprozesser!

Wielt aus verschiddenem Accessoire wéi:

• Sonotroden a verschiddene Gréissten, mat verschiddenen Duerchmiesseren a Formen
• Sonotrode fir héich Amplitudë vun 200µm a méi
• Duerchflosszellereaktore mat verschiddene Volumenen a Geometrien
• vill Boosterhorner fir d’Verstäerkungsfaktoren ze erhéijen oder ze reduzéieren
• komplett Beschallungsanlagen ewéi d’SonoStation, déi en Ultraschallextrakter, en Tank, e Réierwierk an eng Pompel enthalen
• uschléissbar Temperatursensoren
• uschléissbar Drocksensoren

Eist gutt ausgebilt Personal mat laangjäreger Erfarung beréit Iech a recommandéiert Iech dee gëeegentsten Ultraschallsystem fir d’Ufuerderunge vun Ärem Extraktiounsprozess!

Déi follgend Tabell gëtt Iech en Iwwerbléck iwwer déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater: