Extraktioun vu Kollagen mat Ultraschall

• Kollagen ass räich u Proteinnen a gëtt a ville verschiddenen industriellen Uwendunge breet agesat, z. B. a Liewensmëttel, an der Pharmaindustrie, an Zousazstoffer asw.
• D’Ultraschallbehandlung ka ganz einfach mat der enzymatescher oder saurer Extraktioun vu Kollagen kombinéiert ginn.
• D’Integratioun vun Ultraschall an de Kollagenextraktiounsprozess féiert zu méi héije Rendementer an enger méi séierer Extraktioun.

Auswierkunge vun Ultraschall op d’Kollagenextraktioun

Ultraschall mat héijer Intensitéit gëtt breet agesat, fir de Massentransfert a naasse Prozesser ze verbesseren, z. B. bei der Extraktioun, an der Sonochemie asw. D’Extraktioun vu Kollagen (och als Kollagenisolatioun bekannt) kann duerch eng Ultraschallbehandlung däitlech verbessert ginn. D’Ultraschallbehandlung ënnerstëtzt d’Spaltung vum Kollagensubstrat a mécht d’Kollagenfibrillen op, soudatt d’enzymatesch Hydrolys oder d’Saierbehandlung erliichtert gëtt.

Enzymatesch Extraktioun mat Ultraschallënnerstëtzung

D’Ultraschallbehandlung ass fir hir Fäegkeet bekannt, d’Enzymaktivitéit ze erhéijen. Dësen Effekt baséiert op der Dispersioun an der Deagglomeratioun vun de Pepsinaggregater duerch Ultraschall. Homogen dispergéiert Enzymer bidden eng méi grouss Uewerfläch fir de Massentransfert, wat mat enger méi héijer Enzymaktivitéit korreléiert. Ausserdeem maachen déi staark Ultraschallwellen d’Kollagenfibrillen op, soudatt de Kollagen fräigesat gëtt.

Pepsinextraktioun mat Ultraschall: Pepsin a Kombinatioun mat der Ultraschallbehandlung erhéicht de Kollagenrendement op bis zu ongeféier 124% a verkierzt d’Extraktiounszäit däitlech am Verglach mat der konventioneller Pepsinhydrolys. D’Analys vum zirkulären Dichroismus, d’Atomkraaftmikroskopie an FTIR hunn nogewisen, datt d’Dräifachhelixstruktur vum extrahéierte Kollagen duerch d’Ultraschallbehandlung net beaflosst gouf an intakt bliwwen ass. (Li et al. 2009) Doduerch ass d’Pepsinextraktioun mat Ultraschallënnerstëtzung fir d’Liewensmëttelindustrie héich praktesch, well si méi héich Proteinréckgewënnungsraten an enger däitlech méi kuerzer Veraarbechtungszäit bitt.

An enger vergläichender Etüd iwwer d’Extraktioun vu Kollagen aus Rannerseene mat an ouni Ultraschall huet d’Ultraschallbehandlung (20kHz, Pulsmodus 20/20 sec.) duerch e méi héije Rendement an eng méi héich Effizienz iwwerzeegt. Déi konventionell Extraktioun gouf mat Pepsin an Essegsaier iwwer 48 Stonnen duerchgefouert. D’Ultraschallextraktioun gouf ënner de selwechte Bedéngungen duerchgefouert, mee d’Aussetzungszäite fir Ultraschall (3 bis 24 h) a Pepsin (24 bis 45 Stonnen) goufe variéiert, wat eng Gesamtbehandlungszäit vun 48 Stonnen erginn huet. D’Ultraschall-Pepsinextraktioun huet eng iwwerleeën Effizienz bei der Kollagenextraktioun gewisen an e Rendement vu 6,2% erreecht, wärend de Rendement vun der konventioneller Extraktioun bei 2,4% louch. Déi bescht Resultater goufe bei enger Ultraschallextraktiounszäit vun 18 h erreecht. Den extrahéierte Kollagen huet eng onbeschiedegt, duerchgoend Helixstruktur, eng gutt Léisslechkeet an eng zimmlech héich thermesch Stabilitéit gewisen. Dat bedeit, datt eng Ultraschall-Pepsinextraktioun d’Effizienz vun der Extraktioun vun natierlechem Kollagen verbessert huet, ouni d’Qualitéit vum gewonnene Kollagen ze schiedegen. (Ran and Wang 2014)

Papainextraktioun mat Ultraschall: Kollagen aus Fëschschuppe kann duerch Papainhydrolys a Kombinatioun mat enger Ultraschallvirbehandlung effizient extrahéiert ginn. Fir d’Ultraschall-Papainextraktioun vu Kollagen aus Fëschschuppe goufen déi folgend Prozessparameter als optimal ermëttelt: eng Dauer vun der Ultraschallvirbehandlung vu 4min, e Verhältnes vu Papain zu Fëschschuppe vu 4%, eng Temperatur vu 60°C an eng Gesamtextraktiounszäit vu 5h. Ënner dësen optimale Bedéngungen huet d’Extraktiounsrat vu Kollagen 90,7% erreecht. (Jiang et al. 2011)

Saierextraktioun mat Ultraschallënnerstëtzung

An enger Etüd vu Kim et al. (2012) huet d’Extraktioun vu saierléisslechem Kollagen aus der Haut vum japanesche Mierbass (Lateolabrax japonicus) no enger Ultraschallbehandlung bei enger Frequenz vun 20 kHz an 0,5 M Essegsaier e méi héije Rendement an eng méi kuerz Extraktiounszäit gewisen. D’Extraktioun mat Ultraschall huet d’Haaptbestanddeeler vum Kollagen, méi genee d’α1-, α2- a β-Ketten, net verännert.

Extraktioun vu Protein aus Eeërschuele mat Ultraschall

Enzymatesch Hydrolysater, déi mat Ultraschall virbehandelt gi waren, hate besser funktionell Eegenschaften. Bei der Ultraschallextraktioun vu funktionelle Proteinhydrolysater aus Héngeräischuele ginn d’Léislechkeet, d’Emulgéierverméigen, d’Schaumbildungsverméigen an d’Waasserhalteverméige verbessert.
D’Äischuelemembran ass eng natierlech Ressource, déi a grousse Quantitéite virkënnt, a besteet aus ongeféier 64 Proteinnen, dorënner Kollagen vum Typ I, V an X, Lysozym, Osteopontin a Sialoprotein. Dëst mécht Äischuelen zu engem interessante Réistoff fir d’Extraktioun vu Proteinnen. Mat Ultraschallextraktioun kënnen d’Fräisetzung an d’Funktionalitéit vun de Proteinne wesentlech verbessert ginn, wat zu engem séieren, effizienten a wirtschaftleche Prozess féiert.

Ultraschallënnerstëtzten Alkaliextraktioun

fir dës Proteinnen ze extrahéieren an a Léisung ze bréngen
Bei der Proteinextraktioun aus der Äischuelemembran huet d’Ultraschall-Alkalibehandlung eng Ausbeut u geléiste Proteinne vun no bei 100% vum gesamte Proteingehalt vun der Äischuelemembran erginn. D’Ultraschallkavitatioun huet méi grouss Proteinklompe vun der Äischuelemembran ofgeléist an d’Opléise vun hire Bestanddeeler erliichtert. D’Struktur an d’Eegenschafte vun de Proteinne goufen duerch d’Beschallung net beschiedegt a sinn intakt bliwwen. D’antioxidativ Eegenschafte vun de Proteinne ware bei der ultraschallënnerstëtzter alkalescher Behandlung an der konventioneller Extraktioun d’selwecht.

Ultraschallextraktioun vu Gelatine

Gefrueren a loftgedréchent Pollock-Haute goufe mat kale Salzléisungen, alkaleschen a saiere Léisunge behandelt, fir de Kollagengewebe ofzetrennen a Gelatine duerch Kollagendenaturéierung bei 45°C iwwer véier Stonnen ze extrahéieren, mat enger Behandlung mat Héichleeschtungsultraschall als Prozesshëllef. D’Gelatineausbeut, de pH-Wäert, d’Kloerheet, d’Gelfestegkeet an d’viskoelastesch Eegenschaften, souwéi d’Verdeelung vum Molekulargewiicht, déi mat der PAGE-SDS-Method bestëmmt gouf, goufen evaluéiert. Gelatine, déi an engem Waasserbad bei 45°C iwwer véier Stonnen extrahéiert gouf, gouf als Kontroll benotzt. D’Behandlung mat Héichleeschtungsultraschall huet d’Extraktiounsausbeut am Verglach mat der Kontroll ëm 11,1% erhéicht, wärend d’Gelfestegkeet ëm 7% ofgeholl huet. D’Geléierungstemperatur war bei der mat Ultraschall extrahéierter Gelatine och méi niddreg (4,2°C). Dëst Verhale steet am Zesummenhang mat Ënnerscheeder an der Verdeelung vum Molekulargewiicht vun de Polypeptidknäuel an de Gelatinen. D’Extraktioun mat Héichleeschtungsultraschall ka benotzt ginn, fir d’Gelatinextraktioun aus gefruerenen a loftgedréchente Fëschhauten ze erhéijen. (Olson et al. 2005)

Industriell Ultraschallsystemer

Hielscher Ultrasonics liwwert leeschtungsstaark Ultraschallsystemer fir de Labo, als Dëschapparater a fir den industrielle Moossstaf. Fir eng optimal Extraktiounsleeschtung ze garantéieren, kann eng zouverlässeg Beschallung ënner usprochsvolle Bedéngunge kontinuéierlech duerchgefouert ginn. All industriell Ultraschallprozessore kënne ganz héich Amplitudë liwweren. Amplitudë vu bis zu 200µm kënne problemlos kontinuéierlech am 24/7-Betrib gefuer ginn. Fir nach méi héich Amplitudë si personaliséiert Ultraschallsonotroden disponibel. D’Robustheet vun den Ultraschallapparater vun Hielscher erlaabt en 24/7-Betrib ënner héijer Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfeld.
Kontaktéiert eis nach haut mat den Ufuerderunge vun Ärem Prozess! Mir recommandéieren Iech gär e passenden Ultraschallsystem fir Äre Prozess!