Ultraschall Algen Extraktioun fir Nahrungsergänzungen
Ultrasonic Extraktioun ass déi bescht Method fir Algenzellen effektiv a séier ze stéieren. Sonication kann de komplette Betrag vun de bioaktiven Verbindungen fräiginn, wat d'Ultraschalltechnik héich effizient mécht.
Wéi Extrait Proteinen, Lipiden a Phenolen aus Algen mat Ultrasonics
Algen a Mikroalgen Arten si räich u biologesch aktive Verbindungen wéi Proteinen, Lipiden, Carotenoiden, Pigmenter (zB Phycocyanine, Astaxanthin etc.), Phenolen a Polysacchariden (zB Carrageenanen). Dëst mécht se e wäit benotzt natierlecht Material fir Extrakter fir Liewensmëttel an Nahrungsergänzungen ze produzéieren. Allgemeng benotzt Algenarten fir Nahrungsergänzungen sinn Arthrospira maxima an (och bekannt als Spirulina), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis, an Ulva spp. Algen si bekannt als eng gutt Quell vu qualitativ héichwäerteg Proteinen, Lipiden, laangketten PUFAs (dh Omega-3), Polysacchariden (zB Alginat, Carrageenan, β-Glukanen), Vitaminnen an Antioxidantien.
Spirulina ass eng allgemeng benotzt Zort Algen, déi reich an héichwäerteg bioaktive Verbindungen wéi Proteinen (mat 50-70% dréchent Gewiicht) ass. Zënter datt Spirulina vun der FDA (Food Drug Administration vun den USA) als GRAS (Allgemeng unerkannt als sécher) guttgeheescht ass, kënnen Spirulina a Spirulina Extrakten a kommerzialiséierte Liewensmëttel oder als Nahrungsergänzungen benotzt ginn.
Virdeeler vun Ultraschall Algen Extraktioun
Ultrasonic Extraktioun exceléiert alternativ Extraktiounsmethoden a ville Punkten, sou wéi héich Ausbezuele, Zouverlässegkeet, Sécherheet, Einfachheet an Ëmweltfrëndlechkeet.
Voll Extraktioun Rendement
High-Performance Ultrasonicatoren briechen d'Algenzellen op a stéieren se sou datt d'intrazellulär Material fräigelooss gëtt. Ultrasonic Extraktioun verëffentlecht doduerch de ganze Spektrum vu bioaktive Verbindungen, wéi Phycobiliproteine, Carotenoiden a Lipiden a Phenolen.
Phycobiliproteine kënnen an dräi grouss Gruppen differenzéiert ginn, nämlech Chlor-Phycocyanine, Allophycocyanine a Phycoerythrine. C-Phycocyanin ass en natierlecht bloe Pigment, dat wäit a Liewensmëttel a pharmazeuteschen Produkter benotzt gëtt. Ultrasonic Extraktioun verëffentlecht de ganze Spektrum vu Proteinen.
SonoStation – en Ultraschallsystem mat 2x 2kW Ultraschaller, gerührte Tank a Pompel – ass e userfrëndleche System fir Extraktioun.
Héich Extraktiounseffizienz
Duangsee et al. (2009) hunn zwou verschidde Methoden vun der Extraktioun getest (ultraschall-assistéiert Léisungsmëttelextraktioun an Extraktioun duerch widderholl Gefrierung an Ofdehnung) vu bioaktive Verbindungen aus Arthospira Biomass a fonnt datt d'Ultraschall Léisungsmëttelextraktioun zu enger méi héijer Extraktiounseffizienz (22.1%) gefouert huet wéi d'Gefrier an d'Düsen (2009) 15,6%). Zell Bruch Verglach tëscht sonication a widderholl Afréiere an thawing weist datt sonication ass méi effektiv. Ultraschall Kavitatioun stéiert Algenzellen séier an effektiv, wat zu enger méi héijer Zellstéierung resultéiert am Verglach mat de Spirulina Zellen, déi duerch widderholl Gefriess an Ofdehnung behandelt ginn.
Sonication war méi effektiv fir d'Zell-Enveloppe ze briechen am Verglach zum widderholl Gefrier an Ofdehnung. D'Extraktiounsausbezuelung vu Phycocyanin huet gewisen datt d'Veraarbechtungstemperatur d'Extraktiounseffizienz beaflosst.
Schnell Extraktiounsprozess
High-Performance Ultraschallsystemer kënnen héich Ultraschallkraaft iwwer héich Amplituden an d'Algensuspension applizéieren. Dëst mécht d'Ultraschallextraktioun eng ganz séier Veraarbechtungsmethod.
Temperatur Kontroll
Ultrasonication ass eng net-thermesch, reng mechanesch Extraktiounstechnik. D'Extraktiounstemperatur kann präzis kontrolléiert ginn mat engem pluggbare Temperatursensor, deen un den digitale Hielscher Ultraschall verkabelt gëtt. D'Software vun den digitale Ultraschaller vun Hielscher erlaabt d'Temperaturgrenzen ze setzen, sou datt den Ultraschallhomogenisator pauses wann d'Temperaturlimit erreecht gëtt. Déi präzis Temperaturkontroll erlaabt d'thermesch Degradatioun vun Hëtztempfindleche Materialien wéi Phycobiliproteine, Vitamine, Polyphenole, Polysacchariden, Lipiden an aner bioaktiv Verbindungen ze vermeiden.
Kompatibel mat verschiddene Léisungsmëttelen
Ultrasonication ass kompatibel mat bal all Léisungsmëttel. Ultrasonic Extraktioun a Kombinatioun mat grénge Léisungsmëttel wéi Waasser oder Ethanol produzéiere propper Extrakten. Dës Ultraschallextrakter kënne sécher a Liewensmëttel agebaut ginn, well d'Extraktiounsléisungsmëttel Ethanol a Waasser GRAS (Allgemeng unerkannt als sécher) Status hunn.
Reproducibilitéit a Prozessstandardiséierung
Hielscher's digital Ultraschaller kommen mat enger intelligenter Software an enger ausgeschaffter Varietéit vun Astellunge fir déi ideal Extraktiounsparameter. D'Software protokolléiert all Ultraschallprozessparameter (zB Amplitude, Nettokraaft, Gesamtkraaft, Temperatur, Drock, Zäit, Datum) a schreift d'Sonicatiounsdaten an eng CSV-Datei op der agebauter SD-Kaart. Dëst erlaabt Iech Ären Extraktiounsprozess ze standardiséieren an d'Sonicatioun an d'Qualitéitsausgang no ze iwwerwaachen. Dës Fonctiounen hëllefen Iech Prozess Stadandiséierung Ufuerderunge erfëllen souwéi Good Manufacturing Practices (GMP), déi souwuel héich wichteg sinn wann d'Extrakter produzéiert gi fir Ergänzungen, Liewensmëttel oder pharmazeutesch Produkter.
Ultraschall Phycocyanin Extraktioun Protokoll
Mazumder et al. (2017) ënnersicht déi optimal Veraarbechtungsparameter fir d'Ultraschallextraktioun vu Phycocyanin a Phenolen aus Arthospira platensis. Déi maximal Ausbezuele vu Phycocyanin (29,9 mg / g) a Gesamtphenolen (2,4 mg / g) gouf bei 40% Ethanol Konzentratioun, 34,9 ° C Extraktiounstemperatur mam Ultraschall UP50H (50 Watt, 30kHz) bei enger Amplitude vun 95% fir eng Extraktiounszäit vun 104,7 Sek.
Vernès et al. (2019) huet en UIP1000hdT (1000W, 20kHz) Ultraschall benotzt fir Proteinen aus Spirulina ze extrahieren. Den Ultraschall gouf mat enger BS2d34 Sonotrode an engem Ultraschallflussreaktor ausgestatt (kuckt d'Bild hei ënnen fir déi exakt Ultraschallextraktiounsopstellung mat Flowzell a Seepex Pompel).
UIP1000hdT – Manothermosonication (MTS) Setup an eis Proteinextraktioun aus Spirulina op Labo Skala
Quelle: Vernes et al. 2019
D'Fuerschungsresultater weisen datt d'Ultraschallextraktiounsbedéngungen optiméiert fir d'Protein-Ausbezuelung e liicht erhéicht Temperatur an Drock involvéieren (sougenannte Manothermosonication MTS). MTS fördert Massentransfer an erméiglecht et 229% méi Proteine (28,42 ± 1,15 g / 100 g dréchen Gewiicht.) Wéi konventionell Prozess ouni Ultraschall (8,63 ± 1,15 g / 100 g dréchent Gewiicht).
Mat 28,42 g Proteinen, déi pro 100 g trocken Spirulina Biomass am Extrait kritt goufen, gouf e Protein Erhuelungsquote vu 50% an nëmmen 6 Minutten an engem kontinuéierleche Sonikatiounsprozess erreecht. Mikroskopesch Imaging weist datt akustesch Kavitatioun d'Spirulina Filamenter beaflosst duerch verschidde Mechanismen wéi Fragmentatioun, Sonoporatioun, Detexturatioun. Dës verschidden Effekter maachen d'Extraktioun, d'Verëffentlechung an d'Solubiliséierung vu spirulina bioaktive Verbindungen méi einfach a méi effektiv, wat zu enger héijer Proteinausgabe vu héich Qualitéit resultéiert.
Wat d'Qualitéit vun den ultraschall extrahéierte Proteinen ugeet, goufen Aminosäuren net duerch Ultraschallbehandlung ofgebaut, awer si sinn an enger méi grousser Quantitéit am Fall vun der Sonikatioun präsent am Verglach mat der konventioneller Extraktioun.
Wann d'Manothermosonicatioun an d'Ultraschallextraktioun ouni erhöhten Drock an d'Temperatur verglach ginn, ass den Ënnerscheed an der Extraktiounsausbezuelung an der Effizienz nëmme minimal. Dofir gëtt Ultraschall eleng als déi ekonomeschst an einfachst Technik ugesinn fir e qualitativ héichwäertegt Extrakt reich an Spirulina Proteinen ze produzéieren. Ultraschall Extraktioun ass eng gréng, ëmweltfrëndlech Extraktiounstechnik gëeegent fir Protein Extraktioun aus Spirulina op Labor Skala, déi einfach op Pilot an industriell Skala skaléiert ka ginn. (cf. Vernès et al. 2019)
UP 400 St fir Ultraschall Extraktioun vun Algen an 8L Batch
High Performance Ultrasonic Extractors
All Extraktiounsresultater, déi op kleng Skala erreecht ginn, kënne linear op méi grouss Produktiounskapazitéiten skaléiert ginn. Hielscher Ultrasonics grousse Produktportfolio vu Labo bis industriell Extraktiounssystemer huet dee gëeegentste Ultraschall fir Är virgesi Prozesskapazitéit. Eis laangjäreg erfuerene Mataarbechter hëllefen Iech vu Machbarkeetstester a Prozessoptimiséierung bis zur Installatioun vun Ärem Ultraschallsystem op endgülteg Produktiounsniveau.
Hielscher Ultrasonics – Raffinéiert Extraktiounsausrüstung
Hielscher Ultrasonics Produktportfolio deckt d'ganz Palette vun High-Performance Ultrasonic Extractors vu kleng bis grouss Skala. Zousätzlech Accessoiren erlaben d'einfach Assemblée vun der gëeegentste Ultraschall-Apparatkonfiguratioun fir Äre Prozess. Déi optimal Ultraschall-Setup hänkt vun der virgesinner Kapazitéit, Volumen, Rohmaterial, Batch oder Inline Prozess an Timeline of. D'Robustheet vun der Hielscher Ultraschallausrüstung erlaabt 24/7 Operatioun bei schwéierer Pflicht an an usprochsvollen Ëmfeld.D'linear Skalierbarkeet vun Ultraschall-Extraktiounsprozesser erlaabt déi einfach an zouverléisseg Erhéijung vun der Produktioun. Liest méi iwwer d'linear Skala-up vun Ultraschallextraktiounsprozesser!
Wielt aus verschiddenen Accessoiren wéi:
- sonotrodes mat verschiddene Gréissten, Duerchmiesser a Formen
- sonotrodes fir héich Amplituden vun 200μm a méi héich
- Stroumzellreaktoren mat verschiddene Volumen a Geometrien
- vill Boosterhorn fir Gewënn ze erhéijen oder ze reduzéieren
- komplett sonication Setups wéi d'SonoStation, déi Ultrasonic Extraktor enthalen, Tank, agitator, a Pompel
- pluggable Temperatur Sensor
- pluggable Drock Sensoren
Eis gutt trainéiert, laang erfuerene Mataarbechter konsultéieren Iech a empfeelen Iech de passenden Ultraschallsystem fir Är Extraktiounsprozess Ufuerderunge!
D'Tabell hei drënner gëtt Iech eng Indikatioun vun der geschätzter Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschaller:
| 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!
Héich-Muecht ultrasonic homogenizers aus Labo zu pilot an industriell Skala.
Literatur / Referenzen
- Anupriya Mazumder; P. Prabuthas; Hari Niwas Mishra (2017): Optimization of ultrasound-assisted solvent extraction of phycocyanin and phenolics from Arthospira platensis var. ‘lonor’ biomass. Nutrafoods (2017) 16:231-239.
- Vernès L., Abert-Vian M., El Maâtaoui M., Tao Y., Bornard I., Chemat F. (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry 54, 2019. 48-60.
- 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. - Rachen Duangsee, Natapas Phoopat, Suwayd Ningsanond (2009): Phycocyanin extraction from Spirulina platensis and extract stability under various pH and temperature. Asian Journal of Food and Agro-Industry 2009, 2(04), 819-826.
Fakten Worth Wëssen
spirulina
Spirulina, déi eng prokaryotesch Bakterie ass, ass räich u Pigmenter wéi Carotenoiden, Chlorophyll a Phycocyanin. Carotenoiden (zB β-Karotin, en orange-giel Pigment), Chlorophyll a Phycocyanin kënnen op 0,4, 1,0 an 14% dréchen Gewiicht respektiv fonnt ginn. Phycocyanin ass blo-gréng Protein, e sougenannte Biliprotein, deen a fotosyntheteschen Lamellen an der zytoplasmescher Membran vun de Cyanobakterien läit.
Et gëtt als Nahrungsadditiv a Liewensmëttelfaarf, Nahrungsergänzung a fir immundiagnostesch Uwendungen benotzt.